KR19990046235A - 스트로보 방전관을 이용한 비상구 유도등 구동 시스템 - Google Patents

스트로보 방전관을 이용한 비상구 유도등 구동 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화재로 인한 연무시에도 가시거리가 길뿐만 아니라 비상예비전원에 의한 작동시간도 크게 향상되어 충분한 대피시간을 갖고 안전하게 대피할 수 있으며 정전시에만 구동되어 전력의 낭비와 램프의 교체 비용 등을 절감할 수 있는 고휘도 스트로보 방전관을 이용한 비상구 유도등 구동 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 정전시에 시스템에 제1구동전압을 공급하기 위한 비상예비전원용 재충전 밧데리와, 정상상태일때 AC상용전원을 DC로 변환한후 입력되는 전압의 크기와 관계없이 일정한 제2구동전압을 제1구동전압과 공통으로 시스템의 각 부분 및 밧데리에 출력하는 정전압 전원부와, 제1/제2구동전압이 밧데리의 재충전을 요하는 제1기준전압 이하로 하강하는 경우 유도등 구동신호를 발생하기 위한 정전/밧데리 전압 감시수단과, 방전시에 고휘도의 섬광을 발생하는 스트로보 방전관과, 유도등 구동신호가 인가될 때 미리 설정된 제1주기의 트리거 신호와 제1주기보다 상대적으로 더 짧은 제2주기의 AC 고전압을 발생하기 위한 트리거/고압 발생수단과, 트리거/고압 발생수단으로부터 인가된 AC 고전압을 DC로 변환하여 스트로보 방전관의 양단에 인가하고 트리거 신호가 인가될 때마다 스트로보 방전관을 제1주기로 방전시켜 섬광을 발생시키기 위한 램프 발광수단으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

스트로보 방전관을 이용한 비상구 유도등 구동 시스템
본 발명은 스트로보 방전관을 이용한 비상구 유도등 구동 시스템에 관한 것으로, 특히 고휘도 발광특성을 갖는 스트로보 방전관(Strobotron)을 비상구 유도등으로 사용하여 화재로 인한 연무시에도 가시거리가 길뿐만 아니라 비상예비전원에 의한 작동시간도 크게 향상되어 충분한 대피시간을 갖고 안전하게 대피할 수 있으며 정전시에만 구동되어 전력의 낭비와 램프의 교체 비용 등을 절감할 수 있는 스트로보 방전관을 이용한 비상구 유도등 구동 시스템에 관한 것이다.
공공건물에는 반드시 화재 또는 정전시에 인명을 안전한 장소로 대피시키기 위하여 비상구 유도등, 복도통로 및 거실통로 유도등 등을 비상구 또는 복도 등에 설치하도록 되어 있다.
이러한 유도등은 일반적으로 정상상태에서는 상용전원에 의하여 켜지고 상용전원이 정전되는 경우에는 비상 예비전원으로 자동 전환되어 점등이 이루어진다.
그런데 종래의 비상구 유도등은 전력소모가 비교적 큰 전구를 사용하였고 정상상태에도 항상 전구를 켜두어야 하므로 전력의 낭비와 이에 따른 전구수명의 감소로 인하여 잦은 램프 교체에 따른 비용이 크게 발생한다.
또한 종래의 전구방식 비상구 유도등 구동 시스템은 정전시에 밧데리로 전구를 켜야하므로 장시간 비상구 표시가 어렵고, 또한 정전이나 화재시에 전구의 밝기가 약하여 연무시에는 충분한 비상구 유도기능을 발휘하지 못하는 문제점이 있다.
더욱이 종래에는 원거리에서 시스템의 작동여부를 항시 시험할 수 없어 불편하였고 배터리의 불량 및 충전장치의 이상유무를 자체적으로 진단하고 표시해주는 기능이 없어 갑작스런 정전 또는 화재시에 배터리 불량에 의한 시스템의 차단 또는 오작동으로 인하여 인명피해 및/또는 재산피해가 증가할 수 있다.
따라서 본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 고휘도 발광특성을 갖는 스트로보 방전관을 비상구 유도등으로 사용하여 화재로 인한 연무시에도 가시거리가 길뿐만 아니라 상용예비전원에 의한 작동시간도 크게 향상되어 충분한 대피시간을 갖고 안전하게 대피할 수 있으며 정전시에만 구동되어 전력의 낭비와 램프의 교체 비용 등을 절감할 수 있는 스트로보 방전관을 이용한 비상구 유도등 구동 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 충전 밧데리의 불량 및 충전장치의 이상유무를 자체적으로 진단하고 표시해주는 기능을 구비하여 항상 최적의 상태로 시스템을 관리할 수 있고 원거리에서도 시스템의 작동여부를 항상 시험해볼 수 있는 비상구 유도등 구동 시스템을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 스트로보 방전관을 이용한 비상구 유도등 구동 시스템에 대한 개략 블록도,
도 2는 도 1의 상세 회로도,
도 3a 내지 도 3i는 도 2의 주요부분에 대한 파형도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 *
1 ; 트랜스포머 3 ; 정전압 IC
5 ; 정전압부 10 ; 정전압 전원부
11 ; 입력터미널 20 ; 정전/밧데리 전압 감시부
30 ; 밧데리 충전부 40 ; 트리거/고압 발생부
41 ; 발진 IC1 42 ; 발진 IC2
43 ; 제1구형파 발진부 44 ; 제2구형파 발진부
50 ; 램프 발광부 51 ; 스트로보 방전관
60 ; 재충전 밧데리 70 ; 외부 시험부
80 ; 로우-밧데리 경고부 81 ; 발진 IC3
82 ; 구형파 발진회로
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 정전시에 시스템에 제1구동전압을 공급하기 위한 비상예비전원용 재충전 밧데리와, 정상상태일때 재충전 밧데리에 대한 충전과 시스템에 대한 DC 구동전압을 공급하기 위하여 AC상용전원을 DC로 변환한후 입력되는 전압의 크기와 관계없이 일정한 제2구동전압을 상기 제1구동전압과 공통으로 시스템의 각 부분에 출력하는 정전압 전원부와, 상기 제1 및 제2구동전압이 밧데리의 재충전을 요하는 제1기준전압 이하로 하강하는 경우 이를 검출하여 비상구 유도등 구동신호를 발생하기 위한 정전/밧데리 전압 감시수단과, 방전시에 고휘도의 섬광을 발생하는 스트로보 방전관과, 비상구 유도등 구동신호가 인가될 때 미리 설정된 제1주기의 트리거 신호와 상기 제1주기보다 상대적으로 더 짧은 제2주기의 AC 고전압을 발생하기 위한 트리거/고압 발생수단과, 상기 트리거/고압 발생수단으로부터 인가된 AC 고전압을 DC로 변환하여 스트로보 방전관의 양단에 인가하고 상기 트리거 신호가 인가될 때 마다 스트로보 방전관을 제1주기로 방전시켜 섬광을 발생시키기 위한 램프 발광수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 스트로보 방전관을 이용한 비상구 유도등 구동 시스템을 제공한다.
상기 본 발명에서는 로칼은 물론 원격적으로 시스템을 시험하기 위하여 인위적으로 정전압 전원부의 출력을 차단시키기 위한 외부 시험부를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 정전/밧데리 전압 감시수단은 상기 정전압 전원부 및 밧데리 전압이 제1기준전압 보다 더 큰지를 판단하기 위한 제1비교기와, 상기 제1기준전압이 제1비교기의 출력 보다 더 큰 경우 상기 비상구 유도등 구동을 요구하는 제1제어출력을 발생하는 제2비교기와, 상기 정전압 전원부로부터 상기 제2구동전압과 별도로 발생되는 DC전압을 제2기준전압과 비교하여 정전이 발생된 것을 판단하여 상기 제1제어출력과 공통으로 제2제어출력을 발생하는 제3비교기와, 상기 제1구동전압이 제1기준전압 보다 작은 경우 로우-밧데리 경고신호를 발생하기 위한 제4비교기와, 상기 제1 또는 제2제어출력에 응답하여 상기 비상구 유도등 구동신호를 트리거/고압 발생수단으로 발생하기 위한 램프구동 요청수단으로 구성된다.
본 발명은 상기 로우-밧데리 경고신호에 응답하여 로우-밧데리 경고를 나타내는 로우-밧데리 경고수단을 더 포함한다. 로우-밧데리 경고수단은 시각적인 LED 또는 청각적인 부저 등으로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 트리거/고압 발생수단은 비상구 유도등 구동신호에 응답하여 상기 제1주기의 구형파를 발생하는 제1구형파 발생수단과, 비상구 유도등 구동신호에 응답하여 상기 제2주기의 구형파를 발생하는 제2구형파 발생수단과, 상기 제1구형파에 기초하여 상기 스트로보 방전관을 제1주기로 구동시키기 위한 트리거 신호를 발생하는 트리거 신호 발생수단과, 상기 제2구형파에 응답하여 상기 제1구동전압을 제2주기의 AC 고전압으로 변환하기 위한 고압 발생수단으로 구성된다.
상기 램프 발광수단은 상기 트리거/고압 발생수단으로부터 인가된 AC 고전압을 DC로 변환하기 위한 AC-DC 변환수단과, 상기 AC-DC 변환수단에 의해 주기적으로 고압의 DC 전압을 공급받아 상기 스트로보 방전관의 양단에 인가하기 위한 제1보조전원과, 상기 AC-DC 변환수단에 의해 주기적으로 고압의 DC 전압을 공급받으며 일단이 상기 스트로보 방전관의 그리드에 접속되어 있는 제2보조전원과, 상기 제1보조전원에 의해 스트로보 방전관을 방전시키도록 트리거 신호가 인가될 때 마다 상기 제2보조전원의 전하를 방전시켜 스트로보 방전관을 트리거시키기 위한 트리거수단으로 구성될 수 있다.
상기한 바와같이 본 발명에서는 고휘도 발광특성을 갖는 스트로보 방전관을 비상구 유도등으로 사용하여 화재로 인한 연무시에도 가시거리가 길뿐만 아니라 비상예비전원에 의한 작동시간도 크게 향상되어 충분한 대피시간을 갖고 안전하게 대피할 수 있으며 정전시에만 구동되어 전력의 낭비와 램프의 교체 비용 등을 절감할 수 있다.
또한 본 발명에서는 충전 밧데리의 불량 및 충전장치의 이상유무를 자체적으로 진단하고 표시해주는 기능을 구비하여 항상 최적의 상태로 시스템을 관리할 수 있고 원거리에서도 시스템의 작동여부를 항상 시험해볼 수 있다.
(실시예)
이하에 상기한 본 발명을 바람직한 실시예가 도시된 첨부도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명한다.
첨부된 도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 스트로보 방전관으로서 예를들어 크세논 램프(Xenon Lamp)(일명 "사이키 램프")를 이용한 비상구 유도등 구동 시스템에 대한 개략 블록도이다.
도시된 바와같이 본 발명의 비상구 유도등 구동 시스템은 평상시에 재충전 밧데리(60)에 대한 충전과 시스템에 대한 DC전압을 공급하기 위하여 110/220V의 상용전원을 AC10∼24V로 강압시키기 위한 강압 트랜스포머(1)를 구비하며, 강압 트랜스포머(1)의 전압을 DC10∼24V로 변환한후 입력되는 전압의 크기와 관계없이 일정한 DC6V 전압을 시스템의 각 부분에 출력하는 정전압 전원부(10)를 포함한다.
또한 시스템은 정전 또는 화재 등으로 인한 비상시에 시스템에 전원을 공급하기 위한 비상전원으로서 재충전 밧데리(60)를 포함하며, 이 재충전 밧데리(60)는 전원부(10)가 정상상태일 때 충전레벨이 하강하는 경우 정전압 전원부(10)와 연결된 밧데리 충전부(30)를 통하여 일정한 DC 전압을 충전받는다.
상기 정전압 전원부(10)의 출력과 밧데리 충전부(30)와 연결된 재충전 밧데리(60)의 출력은 정전/밧데리 전압 감시부(20)에 인가되며, 정전/밧데리 전압 감시부(20)는 정전 또는 밧데리(60)의 충전전압 레벨이 기준레벨 이하로 하강하는 경우 이를 검출하여 비상구 유도등 구동신호(SS)를 발생한다.
한편 본 발명에서는 비상구 유도등으로서 스트로보 방전관(51)을 사용하므로 상기 비상구 유도등 구동신호(SS)가 인가될 때 스트로보 방전관(51)을 트리거시키기 위한 1∼1.8Hz의 트리거 신호(SH)와 약 400V의 AC 고전압을 발생하기 위한 트리거/고압 발생부(40)가 구비되어 있으며, 상기 트리거/고압 발생부(40)의 출력에는 1∼1.8Hz의 트리거 신호(SH)가 인가될 때 마다 스트로보 방전관(51)의 양단에 인가된 고압을 방전시켜 스트로보 방전관(51)을 주기적으로 발광시키기 위한 램프 발광부(50)가 연결되어 있다.
또한 본 발명 시스템에는 로칼/원격(local/remote)적으로 시스템을 시험하기 위하여 인위적으로 정전압 전원부(10)의 출력을 차단시키기 위한 외부 시험부(70)를 구비하고 있다.
이하에 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 스트로보 방전관을 이용한 비상구 유도등 구동 시스템을 도 2에 도시한 상세 회로도와 도 3에 도시된 주요부분에 대한 파형도를 참고하여 상세하게 설명한다.
1. 정전압 전원부(10)
정전압 전원부(10)는 평상시 재충전 밧데리(60)의 충전과 전체 시스템에 DC전압을 공급하는 부분으로서 입력전압 변동에 의한 출력전압의 변화를 최소화시키는 역할을 한다.
정전압 전원부(10)는 4단자 입력터미널(11) 중에서 단자(3과4)에 강압 트랜스포머(1)를 거쳐 상용 AC전압을 AC10∼24V로 다운시킨 AC전압(도 3의 SA 참조) 또는 DC24V 전압이 인가된다. 상기 AC10∼24V 전압은 4개의 정류 다이오우드(D1∼D4)로 이루어진 브리지 정류회로를 통하여 DC10∼24V 전압으로 변환된 뒤 콘덴서(C1)에 의해 1차 평활이 이루어저서 약간의 리플성분을 갖는 DC전압(도 3의 SB 참조)으로서, 그후 정전압부(5)로 인가된다.
정전압부(5)는 정전압 IC(3)와 저항(R3,R4, VR1) 및 콘덴서(C2)로 구성되어 입력에 변동이 발생할지라도 출력은 항상 일정하며 리플성분이 완전히 제거된 DC6볼트의 전압(도 3의 SD 참조)을 만들어서 출력한다. 정전압부(5)의 출력에는 저항(R5)과 발광다이오드(LED1)의 직렬회로가 접속되어 정전압 전원부(10)가 정상적으로 동작하고 있는 것을 LED1에 의해 지시하게 된다. 정전압부(5)의 DC6V 출력은 역저지용 다이오드(D5)와 콘덴서(C3)로 이루어진 밧데리 충전부(30)를 거쳐 재충전 밧데리(60)에 충전됨과 동시에 각 회로에 공급된다. 정전압 전원부(10)에 포함된 스위치(SW)는 시스템의 메인 전원 스위치를 나타낸다.
2. 외부 시험부(70)
이 회로는 로칼/원격적으로 시스템의 동작상태를 시험하기 위하여 인위적으로 정전압 전원부(10)의 출력을 차단시킬 수 있는 기능을 갖는다.
외부 시험부(70)는 테스트를 위하여 입력 터미널(11)의 단자(1과2)에 외부에서 DC5볼트의 전압을 인가한다. 이 경우 외부 시험부(70)는 DC5V의 전압이 베이스 저항(R13)을 통하여 베이스에 인가되고, 콜렉터가 저항(R2)을 통하여 정전압 전원부(10)의 1차 평활된 DC전압을 발생하는 접속점(SB)에 연결되며, 에미터가 접지된 트랜지스터(Q4)를 포함하고 있다.
따라서, 단자(1과2)에 직접 또는 원격지에 위치한 중앙 통제실로부터 DC5V의 전압이 인가되면 트랜지스터(Q4)는 온상태로 되어, 정전압 전원부(10)의 정전압 IC(3)에 가해지는 입력전류가 Q4를 통하여 그라운드로 흐르도록 한다. 그 결과 정전압 IC(3)의 출력전압이 0볼트가 되게 함으로써 정전과 같은 상태를 인위적으로 만들어 후술하는 정전/밧데리 전압 감시부(20)가 이를 감지하여 재충전 밧데리(60)에 의하여 작동하여 스트로보 방전관(51)을 작동시키도록 한다.
3. 정전/밧데리 전압 감시부(20)
정전/밧데리 전압 감시부(20)는 정전이나 밧데리(60)의 전압 강하등을 기준전압과 비교함에 의해 정전 또는 로우-밧데리 상태와 같은 이상여부를 검출하는 회로로서, 4개의 비교기(COMP1-COMP4)가 설치되어 있으며, 가변저항(VR3), 저항(R10), 제너 다이오드(ZD1) 및 콘덴서(C6)로 구성되는 직/병렬회로의 제너 다이오드(ZD1)의 양단전압에 의해 제1기준전압(VREF1)이 설정되고, 제1기준전압(VREF1)이 인가된 저항(R9)과 저항(R8) 사이의 접속점으로부터 제2기준전압(VREF2)이 설정된다. 상기 제1비교기(COMP1)의 출력에는 저항(R26)을 통하여 가변저항(VR3)과 저항(R10)의 접속점에 연결되어 있고 또한 출력과 접지 사이에는 저항(R11,R12)과 콘덴서(C5)의 직/병렬회로가 접속되어 제너 다이오드(ZD1)의 양단전압으로 설정되는 제1기준전압(VREF1)이 노이즈의 영향에 따라 변동하는 것을 최소화하기 위하여 삽입된다.
상기 제2 및 제3비교기(COMP2,COMP3)의 출력은 공통 접속되어 에미터가 접지된 NPN형 트랜지스터(Q7)의 베이스에 연결되며, 트랜지스터(Q7)의 콜렉터는 PNP형 트랜지스터(Q6)의 베이스 저항(R6)을 통하여 베이스에 연결되어 있다. 트랜지스터(Q6)는 에미터가 정전압 전원부(10)의 출력단자(SC)에 연결되어 있고, 콜렉터는 일단이 접지된 콘덴서(C4)와 연결되어 있어 그의 접속점(SK)으로부터 비상구 유도등 구동신호(SS)를 발생한다.
상기 제1비교기(COMP1)에는 제1기준전압(VREF1)이 반전입력단자에 인가되며, 제3비교기(COMP3)에는 제2기준전압(VREF2)이 비반전 입력단자에 인가되고, 제2 및 제4비교기(COMP2,COMP4)에는 제1기준전압(VREF1)이 비반전 입력단자에 인가된다.
또한, 제1비교기(COMP1)의 비반전 입력단자는 일단이 정전압 전원부(10)의 출력에 연결된 가변저항(VR3)의 타단에 연결되어 정상상태일 때 비반전 입력이 제1기준전압(VREF1), 예를들어 1.35V 보다 더 크도록 가변저항(VR3)이 조정된다.
제2비교기(COMP2)의 반전입력단자에는 제1비교기(COMP1)의 출력단자가 연결되어 있어 정상상태일 경우에는 비반전 입력단자에 인가되는 제1기준전압(VREF1) 보다 반전입력단자에 인가되는 제1비교기(COMP1)의 하이레벨(H), 예를들어 6V 출력이 더 크도록 설정되어 제2비교기(COMP2)로부터 로우레벨(L)의 출력이 발생된다.
상기 제3비교기(COMP3)의 비반전 입력단자에는 제2기준전압(VREF2)이 인가되어 있고 정전압 전원부(10)의 1차 평활된 출력과 외부 시험부(70)의 트랜지스터(Q4)의 콜렉터 사이의 접속점(SJ)으로부터 얻어지는 입력전압이 정전 또는 외부 테스트에 의해 제로레벨로 전압 강하하는 경우 하이레벨(H)의 출력을 발생한다.
또한, 제4비교기(COMP4)의 비반전 입력단자에는 제1기준전압(VREF1)이 인가되어 있어 반전입력단자로 인가되는 제1비교기(COMP1)의 출력이 하이레벨(H), 즉 정상상태일때 제4비교기(COMP4)는 로우레벨(L)의 출력을 발생하나, 로우-밧데리(예를들어, 1.35V 이하)에 의해 제1비교기(COMP1)의 출력이 로우레벨(L)로 떨어지는 경우 제4비교기(COMP4)는 하이레벨(H)의 출력을 후술하는 로우-밧데리 경고부(80)에 대한 동작신호로서 발생한다.
A. 정상상태(대기)
제1비교기(COMP1)의 비반전 입력단자에 인가되는 정전압 전원부(10)의 DC전압이 정상적이고 밧데리(60)의 충전전압이 일정할 때 제1비교기(COMP1)의 출력은 하이레벨로 되고, 따라서 제2 내지 제4비교기(COMP2∼COMP4)의 출력전압은 로우레벨, 즉 0V가 되므로 트랜지스터(Q6,Q7)는 모두 턴오프상태가 되어 로우-밧데리 경고부(80)와 트리거/고압 발생부(40)의 발진 IC는 발진하지 않으므로 램프 발광부(50)의 스트로보 방전관(51)도 발광하지 않는다.
B. 정전 및 밧데리 전압 정상상태
먼저 정전이고 밧데리(60) 전압이 정상인 경우에 제1비교기(COMP1)는 하이레벨이므로 제2 및 제4비교기(COMP2,COMP4)의 출력은 모두 로우레벨로 된다. 그러나, 제3비교기(COMP3)의 출력이 하이레벨(H)이 되어 트랜지스터(Q7,Q6)가 순차적으로 턴온되며, 그 결과 트랜지스터(Q6)를 통하여 비상구 유도등 구동신호(SS)인 DC6V가 트리거/고압 발생부(40)의 발진IC1 및 IC2(41,42)에 공급되어, 발진IC1 및 IC2(41,42)가 발진을 시작하여 램프 발광부(50)의 스트로보 방전관(51)을 발광시킨다.
C. 정전 및 로우-밧데리 상태
이 경우 제1비교기(COMP1)의 출력은 로우레벨(L)이므로 제2 및 제4비교기(COMP2,COMP4)의 출력과 제3비교기(COMP3)의 출력은 모두 하이레벨(H)로 되어 트랜지스터(Q6)의 콜렉터로부터 비상구 유도등 구동신호(SS)를 발생하여 트리거/고압 발생회로(40)로 인가함과 동시에 제4비교기(COMP4)로부터 로우-밧데리 경고부(80)로 로우-밧데리 경고신호를 발생한다.
4. 로우-밧데리 경고부(80)
이 회로는 밧데리(60)의 전압이 기준전압 이하시에 펄스를 만들고 이에 의해 LED2를 발광시켜 로우-밧데리를 경고하는 회로로서 발진IC3(81)와 저항(R16) 및 콘덴서(C8)에 의해 구형파 발진회로(82)가 구성되며, 발진회로(82)의 출력에는 저항(R17)을 통하여 트랜지스터(Q5)의 베이스가 연결되어 있고, 트랜지스터9Q5)의 콜렉터는 로우∼밧데리 경고용 LED2와 저항(R19)을 통하여 접지되어 있다.
따라서, 로우-밧데리 경고부(80)는 밧데리(60)가 정전/밧데리 전압 감시부(20)의 가변저항(VR3)에 의해 조정된 기준전압 이하로 내려가면 제4비교기(COMP4)의 출력에서 하이레벨(H) 출력이 발진IC3(81)에 인가된다. 이에 따라 발진IC3가 발진을 시작하여 발진IC3의 출력으로부터 도 3의 SD에 도시된 10Hz∼1KHz의 구형파가 발생되어 LED2를 발광시켜 밧데리(60)의 충전전압이 내려갔음을 사용자에게 알려준다. 이 경우 LED2 대신에 부저 등을 사용하여 소리로서 경고할 수 도 있다.
따라서, 충전 밧데리의 불량 및 충전장치의 이상유무를 자체적으로 진단하고 표시해주는 기능을 구비하여 사용자는 LED2의 발광상태에 따라 항상 최적의 상태로 시스템을 관리할 수 있다.
5. 트리거/고압 발생부(40)
트리거/고압 발생부(40)는 두 개의 펄스를 만들어 램프 발광부(50)의 스트로보 방전관(51)의 발광속도를 조정함과 동시에 고압을 발생하는 회로로서, 구형파 발진IC1(41)와 저항(VR2,R20) 및 콘덴서(C11)로 이루어져서 도 3의 SE에 도시된 약 1∼1.8Hz의 구형파를 발생하는 제1구형파 발진부(43)와, 발진IC2(42)와 저항(R23) 및 콘덴서(C10)로 이루어져서 약 22KHz의 구형파를 발생하는 제2구형파 발진부(44)를 포함한다.
따라서 정전이나 로우-밧데리(Low-Battery)시에 상기한 바와같이 정전/밧데리 전압 감시부(20)로부터 DC전압이 발진IC1 및 발진IC2(41,42)에 공급되면 제1 및 제2구형파 발진부(43,44)가 발진을 시작하여 발진IC1(41)에서 약 1Hz∼1.8Hz의 구형파(도 3의 SE)가 발생하며, 발진IC2(42)에서는 22KHz의 구형파(도 3의 SF)가 발생된다.
그후 제1구형파 발진부(43)의 출력은 콘덴서(C12)를 통하여 후술하는 PUT(Programmable Unijunction Transistor)(Q3)의 게이트 저항 설정용 저항(R21)과 저항(R22)으로 이루어진 분압회로 및 고주파 바이패스용 콘덴서(C13)를 거쳐 도 3의 SH에 도시된 파형을 갖는 게이트 트리거 신호가 램프 발광부(50)의 PUT(Q3)의 게이트로 인가된다.
제2구형파 발진부(44)의 22KHz의 구형파는 저항(R24)을 통하여 각각 인버터 역할을 하는 트랜지스터(Q1,Q2)에 단계적으로 인가된다. 이 경우 트랜지스터(Q2)의 베이스에는 정전/밧데리 전압 감시부(20)로부터 DC전압이 저항(R25)을 통하여 인가되며, 트랜지스터(Q2)의 콜렉터는 승압 트랜스포머(T1)의 일차측에 연결되고 트랜스포머(T1)의 타단은 콘덴서(C14,C15)를 통하여 접지되어 있다.
따라서 22KHz의 하이레벨(6V)의 고주파 펄스신호가 트랜지스터(Q1)에 인가될 때 트랜지스터(Q1)는 턴온되고, 트랜지스터(Q2)는 턴오프된다. 이 경우 콘덴서(C14,C15)에는 전하가 충전된다. 그후 펄스신호의 제로 레벨이 인가되면 트랜지스터(Q1)는 턴오프되고, 트랜지스터(Q2)는 정전/밧데리 전압 감시부(20)로부터 DC전압이 저항(R25)을 통하여 인가되어 턴온된다. 따라서 콘덴서(C14,C15)에 충전되어 있는 전하가 방전되면서 트랜스포머(T1)의 일차측 코일을 통하여 트랜지스터(Q2)로 흐른다.
그후 다시 하이레벨(6V)의 고주파 펄스신호가 트랜지스터(Q1)에 인가되면 트랜지스터(Q1)는 턴온되고, 트랜지스터(Q2)는 턴오프된다. 따라서, 트랜스포머(T1)의 일차측 코일을 통한 전류의 흐름은 역방향으로 진행되어 콘덴서(C14,C15)로 전하가 충전된다.
이와같이 트랜지스터(Q2)가 고주파 신호에 의해 스위칭 구동되면 트랜스포머(T1)의 2차측 코일에는 약 400V 고압의 AC전압이 발생하게 된다.
6. 램프 발광부(50)
램프 발광부(50)는 정전이나 로우-밧데리 시에 한쌍의 스트로보 방전관(XL1,XL2) 양단에 고전압을 가하여 주기적으로 램프를 발광시키는 회로로서, 트리거/고압 발생부(40)의 트랜스포머(T1)로부터 인가되는 약 400V의 AC전압을 전파정류하여 DC로 변환하는 브리지 정류회로가 4개의 다이오드(D7-D10)로 구성되며, 브리지 정류회로의 출력과 접지 사이에는 콘덴서(C17)와 한쌍의 스트로보 방전관(XL1,XL2)이 병렬로 접속되어 있다.
또한 브리지 정류회로의 출력에는 저항(R26)과 콘덴서(C16)가 직렬로 접속되어 있으며, 저항(R26)과 콘덴서(C16) 사이의 접속점은 도 3의 SH에 도시된 바와같이 1.8Hz의 네거티브-에지형 게이트 트리거 신호가 게이트로 인가되어 있는 PUT(Q3)의 애노드에 연결되어 있다.
상기 콘덴서(C16)의 타단은 순간적인 고압을 발생하기 위한 3단자 코일소자(T2)에 연결되어 있고, 코일소자(T2)의 타단은 한쌍의 스트로보 방전관(XL1,XL2)의 그리드에 연결되며, 콘덴서(C16)와 코일소자(T2)의 접속점과 접지 사이에는 코일소자(T2)로부터 발생되는 고압펄스의 방전통로를 형성하기 위한 다이오드(D11)가 삽입되어 있다.
상기와 같이 구성된 램프 발광부(50)는 트리거/고압 발생부(40)로부터 인가된 AC전압을 브리지 정류회로를 통하여 DC전압으로 변환하여 콘덴서(C16,C17)를 충전한다. 따라서 스트로보 방전관(XL1,XL2)의 양단에는 400V의 고압이 걸리게 된다.
이때 도 3의 SH에 도시된 네거티브-에지형 게이트 트리거 신호가 PUT(Q3)의 게이트로 인가되면 PUT(Q3)가 턴온되어 콘덴서(C16)의 충전전류가 PUT(Q3)를 통하여 방전되면서 코일소자(T2)로부터 순간적으로 발생된 고전압에 의해 스트로보 방전관(XL1,XL2)의 그리드를 자극시키게 된다. 그 결과 콘덴서(C17)의 충전전류가 스트로보 방전관(XL1,XL2)의 (+)에서 (-)로 방전되면서 스트로보 방전관(XL1,XL2)이 순간적으로 발광한다.
그후 콘덴서(C16,C17)에 대한 충전이 빠르게 진행되고 게이트 트리거 신호가 PUT(Q3)에 1.8Hz 주기로 인가됨에 따라 스트로보 방전관(XL1,XL2) 또한 1.8Hz 주기로 발광이 일어나게 된다.
상기한 발광주기는 트리거/고압 발생부(40)의 가변저항(VR2)을 조정함에 의해 변동이 가능하며, 이 경우 스트로보 방전관(XL1,XL2)은 75칸델라(cd)의 고휘도 발광특성을 갖기 때문에 연기가 없을 때 약 90m, 연기가 50%일 때 약 3m 가시거리 확보가 가능하다. 따라서, 50% 연무시에 가시거리가 제로인 형광등 또는 전구를 사용한 종래의 비상구 유도등에 비교하여 스트로보 방전관을 비상구 유도등으로 사용한 본 발명은 탁월한 비상구 유도기능을 발휘하게 된다.
또한 본 발명 시스템에 있어서는 재충전 밧데리(60)를 비상용 예비전원으로 사용 가능한 작동시간도 종래에는 30-40분 정도이었으나, 본 발명은 작동시간이 약 90분 이상 사용 가능하여 화재시 대피자는 충분한 대피시간을 갖고 안전하게 대피할 수 있다.
한편, 본 발명 시스템은 종래와 다르게 정상상태에서는 정전압 전원부(10)와 정전/밧데리 전압 감시부(20) 만이 구동되고 고부하인 램프 발광부(50)와 트리거/고압 발생부(40) 등은 정전시에만 구동되므로 전력의 낭비와 장시간 구동에 따른 램프의 교체 비용 등을 절감할 수 있다.
본 발명은 더욱이 충전 밧데리의 불량 및 충전장치의 이상유무를 자체적으로 진단하고 표시해주는 기능을 구비하여 항상 최적의 상태로 시스템을 관리할 수 있고, 직접 또는 원거리에서도 외부 시험부(70)를 통하여 시스템의 작동여부를 항상 시험해볼 수 있어 다수의 비상구 유도등을 관리해야 하는 대형건물의 관리에 이점을 제공한다.
한편, 본 발명은 정전압 전원부를 정전압 IC를 사용하여 일정한 DC 출력을 발생하는 예를 예시하였으나, 다른 어떤 종류의 AC-DC 변환회로 또는 DC-DC 변환회로를 사용하는 것도 가능하며, 시스템의 기능을 단순화하여 정전에 응답하여 스트로보 방전관을 구동하는 것도 물론 가능하다.
또한 스트로보 방전관을 방전 구동하는데 필요한 고압을 발생하기 위하여 스위칭 트랜스포머를 사용하였으나, 다른 고압발생회로를 채용하는 것도 물론 가능하다.
상기한 바와같이 본 발명에서는 고휘도 발광특성을 갖는 스트로보 방전관을 비상구 유도등으로 사용하여 화재로 인한 연무시에도 가시거리가 길뿐만 아니라 상용예비전원에 의한 작동시간도 크게 향상되어 충분한 대피시간을 갖고 안전하게 대피할 수 있으며 정전시에만 구동되어 전력의 낭비와 램프의 교체 비용 등을 절감할 수 있다.
또한 본 발명에서는 충전 밧데리의 불량 및 충전장치의 이상유무를 자체적으로 진단하고 표시해주는 기능을 구비하여 항상 최적의 상태로 시스템을 관리할 수 있고 원거리에서도 시스템의 작동여부를 항상 시험해볼 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims (9)

  1. 정전시에 시스템에 제1구동전압을 공급하기 위한 비상예비전원용 재충전 밧데리와,
    정상상태일때 AC상용전원을 DC로 변환한후 입력되는 전압의 크기와 관계없이 일정한 제2구동전압을 제1구동전압과 공통으로 시스템의 각 부분 및 밧데리에 공급하는 정전압 전원부와,
    상기 제1 및 제2구동전압이 밧데리의 재충전을 요하는 제1기준전압 이하로 하강하는 경우 이를 검출하여 비상구 유도등 구동신호를 발생하기 위한 정전/밧데리 전압 감시수단과,
    방전시에 고휘도의 섬광을 발생하는 스트로보 방전관과,
    비상구 유도등 구동신호가 인가될 때 미리 설정된 제1주기의 트리거 신호와 상기 제1주기보다 상대적으로 더 짧은 제2주기의 AC 고전압을 발생하기 위한 트리거/고압 발생수단과,
    상기 트리거/고압 발생수단으로부터 인가된 AC 고전압을 DC로 변환하여 스트로보 방전관의 양단에 인가하고 상기 트리거 신호가 인가될 때 마다 스트로보 방전관을 제1주기로 방전시켜 섬광을 발생시키기 위한 램프 발광수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 스트로보 방전관을 이용한 비상구 유도등 구동 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 로칼 또는 원격적으로 시스템을 시험하기 위하여 인위적으로 정전압 전원부의 출력을 차단시키기 위한 외부 시험부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스트로보 방전관을 이용한 비상구 유도등 구동 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 정전/밧데리 전압 감시수단은 상기 정전압 전원부 및 밧데리 전압이 제1기준전압 보다 더 큰지를 판단하기 위한 제1비교기와,
    상기 제1기준전압이 제1비교기의 출력 보다 더 큰 경우 상기 비상구 유도등 구동을 요구하는 제1제어출력을 발생하는 제2비교기와,
    상기 정전압 전원부로부터 상기 제2구동전압과 별도로 발생되는 DC전압을 제2기준전압과 비교하여 정전이 발생된 것을 판단하여 상기 제1제어출력과 공통으로 제2제어출력을 발생하는 제3비교기와,
    상기 제1구동전압이 제1기준전압 보다 작은 경우 로우-밧데리 경고신호를 발생하기 위한 제4비교기와,
    상기 제1 또는 제2제어출력에 응답하여 상기 비상구 유도등 구동신호를 트리거/고압 발생수단으로 발생하기 위한 램프구동 요청수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 스트로보 방전관을 이용한 비상구 유도등 구동 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 로우-밧데리 경고신호에 응답하여 로우-밧데리 경고를 나타내는 로우-밧데리 경고수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스트로보 방전관을 이용한 비상구 유도등 구동 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 트리거/고압 발생수단은
    비상구 유도등 구동신호에 응답하여 상기 제1주기의 구형파를 발생하는 제1구형파 발생수단과,
    비상구 유도등 구동신호에 응답하여 상기 제2주기의 구형파를 발생하는 제2구형파 발생수단과,
    상기 제1구형파에 기초하여 상기 스트로보 방전관을 제1주기로 구동시키기 위한 트리거 신호를 발생하는 트리거 신호 발생수단과,
    상기 제2구형파에 응답하여 상기 제1구동전압을 제2주기의 AC 고전압으로 변환하기 위한 고압 발생수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 스트로보 방전관을 이용한 비상구 유도등 구동 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 램프 발광수단은
    상기 트리거/고압 발생수단으로부터 인가된 AC 고전압을 DC로 변환하기 위한 AC-DC 변환수단과,
    상기 AC-DC 변환수단에 의해 주기적으로 고압의 DC 전압을 공급받아 상기 스트로보 방전관의 양단에 인가하기 위한 제1보조전원과,
    상기 AC-DC 변환수단에 의해 주기적으로 고압의 DC 전압을 공급받으며 일단이 상기 스트로보 방전관의 그리드에 접속되어 있는 제2보조전원과,
    상기 제1보조전원에 의해 스트로보 방전관을 방전시키도록 트리거 신호가 인가될 때 마다 상기 제2보조전원의 전하를 방전시켜 스트로보 방전관을 트리거시키기 위한 트리거수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 스트로보 방전관을 이용한 비상구 유도등 구동 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 정전압 전원부는 AC상용전원 이외에 DC 전원을 받아들이기 위한 전원단자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스트로보 방전관을 이용한 비상구 유도등 구동 시스템.
  8. 정전시에 DC 비상예비전원에 의해 시스템과 비상구 유도등을 구동하는 비상구 유도등 구동 시스템에 있어서,
    정전상태에 대응하여 비상구 유도등 구동신호를 발생하기 위한 정전 감시수단과,
    정전시에 비상구를 유도하기 위한 스트로보 방전관과,
    상기 비상구 유도등 구동신호에 응답하여 상기 비상예비전원에 의해 상기 스트로보 방전관을 주기적으로 방전시키기 위한 유도등 구동수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 스트로보 방전관을 이용한 비상구 유도등 구동 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 유도등 구동수단은
    상기 비상구 유도등 구동신호에 응답하여 주기적으로 트리거 신호를 발생하기 위한 트리거 신호발생수단과,
    상기 비상구 유도등 구동신호에 응답하여 상기 예비전원을 고압으로 승압시켜서 스트로보 방전관에 인가하기 위한 승압수단과,
    상기 트리거 신호가 인가될 때 마다 스트로보 방전관을 트리거시켜 스트로보 방전관을 방전시키기 위한 트리거수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 스트로보 방전관을 이용한 비상구 유도등 구동 시스템.
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