KR20000063467A - 비상등 안정기 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건물 내에 설치되어 상시등으로 사용하다 정전으로 인하여 전기 공급이 차단되면 비상등에 전원을 공급해 주는 비상등 안정기 회로에 관한 것으로, 비상구 등에 설치되어 위치를 표시해 주는 비상 램프에 동작 전압을 공급하는 안정기 회로부와; 상기 안정기 회로부에 전원을 공급해 주는 전원부와; 상기 전원부의 전원 공급 상태를 감시하여 정전 여부를 감지하는 정전 감지부와; 상기 전원부로부터 충전 전원을 공급받아 충전한 후에 일반 전원 공급이 차단되면 방전하는 밧데리와; 상기 밧데리의 전원을 공급받아 상기 비상 램프의 동작에 필요한 교류 전원을 공급해 주는 발진부와; 상기 발진부와 밧데리 사이에 연결되어 정전 여부에 따라 상기 밧데리의 충방전을 절체시켜 주는 절체부와; 상기 정전 감지부를 통하여 정전 여부를 확인하여 상기 절체부를 제어하여 정전이 아닌 때에는 밧데리를 충전하고 정전 중에는 방전시켜서 절체부를 통하여 발진부로 전원을 공급하여 비상 램프를 점등시켜 주는 제어부로 구성된다.

Description

비상등 안정기 회로{Ballast Circuit for Emergency Lighting}

본 발명은 비상등 안정기 회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건물 내에 설치되어 상시등으로 사용하다 정전으로 인하여 전기 공급이 차단되면 비상등에 전원을 공급해 주는 비상등 안정기 회로에 관한 것이다.

일반적으로, 모든 건물에는 소방법에 의하여 비상등을 설치하도록 되어 있다.

그리고, 비상등으로 사용되는 램프는 수명이 상대적으로 짧은 백열등 계열을 사용하지 않고 상대적으로 수명이 긴 형광 램프를 사용하고 있다.

이 형광 램프는 방전 램프이기 때문에 작동 전압을 공급하는 안정기에 의하여 동작하는데, 이 안정기는 형광램프에 초기시동전압을 공급하여 램프의 방전을 용이하게 하므로 램프를 점등시키는 시동장치의 역할을 한다.

형광램프는 램프의 전압-전류가 부의 특성을 가지고 있으므로 초기 램프가 점등하면 전압이 지속적으로 감소하면서 전류가 상승하여 결국 램프가 파괴된다. 이러한 현상을 방지하기 위하여 안정기가 필요하며, 점등 후 안정기는 램프에 일정한 전압을 공급하여 전류를 제한하는 역할을 한다.

안정기는 형광램프에 일정한 전압을 계속적으로 공급하여 램프의 방전을 단속하므로 램프의 점등을 지속적으로 유지시켜주는 역할을 한다.

이러한 기능을 갖고 있는 안정기는 자기식 안정기, 전자식 안정기가 있으며, 자기식 안정기의 경우에는 트랜스포머 구조로 된 안정기이기 때문에 제조 단가가 높으며, 자기 누설 전류에 의한 자체 소모 전력이 약 5W 정도를 소모하고 형광 램프에 가해지는 전압을 완전하게 안정적으로 공급하지 못하기 때문에 안정기의 성능이 떨어지면 오히려 형광 램프의 수명을 단축시키는 문제점이 있었다.

이러한 기존의 자기식 안정기의 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것이 전자식 안정기인데, 이 전자식 안정기의 경우에는 전자식 안정기는 상용전원주파수(60Hz)를 고주파 변환회로를 사용하여, 20∼50kHZ의 고주파로 변환하여 램프의 전원으로 사용한다.

이러한 전자식 안정기는 기존의 자기식 안정기에 비하여 다음과 같은 장점이 있다.

1. 전자안정기는 고주파 점등을 하므로 램프의 점등이 용이하다.

2. 전자안정기는 고주파 점등을 하므로 프리커 현상(깜빡임)이 없다.

3. 전자안정기는 고주파 점등을 하므로 발광효율이 증대된다.

4. 전자안정기는 전자회로로 구성되어 있으므로 소형경량화가 가능하다.

5. 에네지의 효율성이 향상된다(약 30% 절약)

이러한 장점을 갖고 있는 일반적인 전자식 안정기의 회로는 도 1에 나타낸 바와 같이, 라인필터(1), 서지 억제 회로(2), 정류 회로(3), 발진 회로(4), 인버터(5), 공진회로(6), 보호 회로(7) 등으로 구성되며, 각 구성 요소는 다음과 같은 역할을 한다.

1. 라인필터 - 모든 전자기기에는 EMI(전자파장해)가 발생하는데 이것을 억제함으로서 EMI규정에 위배되지 않도록 함과 동시에 타전자기기에 미치는 악영향을 최소화한다.

2. 써지 억제 회로 - 자연에 의해 발생하는 써지전압(낙뢰)과 외부전원에 의해 인가되는 써지전압으로부터 안정기 회로를 보호하는 회로이다.

3. 정류회로 - 상용교류전압(220V/60Hz)을 직류전압으로 변환시켜주는 회로이다.

4. 발진회로 - 상용교류전압(220V/60Hz)을 고주파변환 신호전압으로 만들어주는 회로이다.

5. 인버터 회로 - 상기 발진회로에서 생성된 고주파신호로 입력직류전압을 고주파 전압(구형파)으로 변환시켜주는 회로이다.

6. 공진회로 - 인버터회로에서 발생된 고주파전압(구형파)을 L(코일),C(콘덴서)필터를 통하여 정현파로 변환시켜주는 회로이다.

7. 보호회로- 램프 수명 말기에 램프의 과도한 전류를 감지하여 안정기가 파손되지 않도록 보호해 주는 회로이다.

상기와 같은 구성을 갖는 전자식 안정기는 다음과 같은 조건을 갖추고 있어야 한다.

즉, 역율이 90%이상 되어야 하며, 비교 효율이 좋아야 하고, 써지 보호 회로가 있어 낙뢰 등에 안정기가 견디어야 한다.

그리고, 램프 수명 말기에 보호회로가 동작하여 안정기를 보호할 수 있어야 하고, 점등할 때에 순간적으로 고주파 점등을 하기 때문에 램프 수명에 많은 영향을 주므로 소프트-스타트 방식을 채택하여 램프 수명을 연장할 수 있어야 한다.

한편, 현재 건물에 설치되어 사용되는 비상등은 일반 전원을 이용하다가 정전되어 일반 전원 공급이 차단되면, 비상 발전기, 비상 라인을 통하여 공급되는 비상 전원을 공급받아 동작하도록 되어 있다.

따라서, 기존의 비상등 회로는 비상 발전기, 비상 라인을 별도로 설치하는데 따른 설치 비용이 상승하는 문제점과, 추후 관리비용이 상승하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 일반 전원의 공급이 정전 등과 같은 사태로 인하여 차단되더라도 비상 발전기 등과 같은 설비 없이 충전 밧데리를 이용하여 비상등을 점등시킴으로써 설치 비용을 절감하고 관리 비용을 절감시켜 주는 비상등 안정기 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 전자식 안정기의 구성을 나타낸 블록도.

도 2는 본 발명에 따른 비상등 안정기 회로의 구성을 나타낸 블록도.

도 3은 본 발명에 따른 비상등 안정기 회로의 구체적인 회로를 나타낸 회로도.

도 4는 본 발명의 제어부 상세 회로를 나타낸 회로도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

10 : 전원부 20 : 안정기 회로부

30 : 램프 40 : 정전 감지부

50 : 제어부 60 : 발진부

70 : 절체부 80 : 밧데리

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 비상구 등에 설치되어 위치를 표시해 주는 비상 램프에 동작 전압을 공급하는 안정기 회로부와; 상기 안정기 회로부에 전원을 공급해 주는 전원부와; 상기 전원부의 전원 공급 상태를 감시하여 정전 여부를 감지하는 정전 감지부와; 상기 전원부로부터 충전 전원을 공급받아 충전한 후에 일반 전원 공급이 차단되면 방전하는 밧데리와; 상기 밧데리의 전원을 공급받아 상기 비상 램프의 동작에 필요한 교류 전원을 공급해 주는 발진부와; 상기 발진부와 밧데리 사이에 연결되어 정전 여부에 따라 상기 밧데리의 충방전을 절체시켜 주는 절체부와; 상기 정전 감지부를 통하여 정전 여부를 확인하여 상기 절체부를 제어하여 정전이 아닌 때에는 밧데리를 충전하고 정전 중에는 방전시켜서 절체부를 통하여 발진부로 전원을 공급하여 비상 램프를 점등시켜 주는 제어부로 구성되는 것을 특징으로 하는 비상등 안정기 회로를 제공한다.

상기 제어부는 상기 정전 감지부의 출력을 입력받아 논리 신호를 출력하는 논리 회로부와; 상기 전원부의 충전 전원을 공급받아 상기 발진부를 제어하는 발진 제어부와; 정전 중에는 상기 절체부를 동작시켜 밧데리의 전원을 비상 램프로 공급해 주도록 절체해 주는 절체 제어부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 발진부는 한 쌍의 트랜지스터와 캐패시터 코일로 구성되는 스위칭 회로로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 절체부는 상기 밧데리를 충방전 절체시켜 주는 릴레이로 구성되는 것을 특징으로 한다.

(실시예)

본 발명에 따른 비상등 안정기 회로의 구성 및 작용을 본 발명의 일 실시예를 통하여 상세하게 설명한다.

첨부한 도면, 도 2는 본 발명에 따른 비상등 안정기 회로의 구성을 나타낸 블록도, 도 3은 본 발명에 따른 비상등 안정기 회로의 구체적인 회로를 나타낸 회로도, 도 4는 본 발명의 제어부 상세 회로를 나타낸 회로도이다.

본 발명에 따른 비상등 안정기 회로의 구성은 도 2에 나타낸 바와 같이,

비상구 등에 설치되어 위치를 표시해 주는 비상 램프(30)에 동작 전압을 공급하는 안정기 회로부(20)와; 상기 안정기 회로부(20)에 전원을 공급해 주는 전원부(10)와; 상기 전원부(10)의 전원 공급 상태를 감시하여 정전 여부를 감지하는 정전 감지부(40)와; 상기 전원부(40)로부터 충전 전원을 공급받아 충전한 후에 일반 전원 공급이 차단되면 방전하는 밧데리(80)와; 상기 밧데리(80)의 전원을 공급받아 상기 비상 램프(30)의 동작에 필요한 교류 전원을 공급해 주는 발진부(60)와; 상기 발진부(60)와 밧데리(80) 사이에 연결되어 정전 여부에 따라 상기 밧데리(80)의 충방전을 절체시켜 주는 절체부(70)와; 상기 정전 감지부(40)를 통하여 정전 여부를 확인하여 상기 절체부(70)를 제어하여 정전이 아닌 때에는 밧데리(80)를 충전하고 정전 중에는 방전시켜서 절체부(70)를 통하여 발진부(60)로 전원을 공급하여 비상 램프(30)를 점등시켜 주는 제어부(50)로 이루어진다.

상기 비상 램프(30)는 효율이 높으면서 수명이 길어 유지 관리비가 저렴한 형광 램프를 이용한다.

이 비상 램프(30)를 동작시켜 주기 위해서는 안정기 회로가 필요한데, 본 발명에서는 전자식 안정기 회로인 안정기 회로부(20)로 구성하였다.

상기 안정기 회로부(20)의 구체적인 회로는 도 3에 표시된 안정기 회로부(20)이며, 이 안정기 회로는 일반적인 전자식 안정기 회로이다.

상기 정전 감지부(40, 도 3의 40)는 일반 전원이 정상적으로 공급되고 있으면 'H'신호를 출력하고, 정전 중에는 'L' 신호를 출력한다.

상기 전원부(10)는 상기 안정기 회로부(20)의 동작 전원을 공급하는 부분 즉, 도 3에서 브릿지 정류부(D_1∼4)와 상기 밧데리(80)의 충전에 필요한 전원을 공급해 주는 충전 전원부(도 3에서 T₁, D₁₈)로 구성된다.

상기 절체부(70)는 릴레이(RA₁)로 구성되며, 이 릴레이는 상기 제어부(50)의 제어에 의하여 제어를 받아 상기 밧데리(80)의 충방전을 수행한다.

상기 발진부(60)는 트랜지스터 Q_8,9와 캐패시터 C₈에 의하여 발진되어 코일 L₂에 의하여 승압되어 교류 전원으로 출력된다.

상기 제어부(50)는 도 4에 나타낸 바와 같이, 하이브리드 IC(HIC)로써, 도 3을 참조하여 설명하면, 정전 감지부(40)의 신호가 HIC의 2번으로 입력되면, 입력 상태 즉, 정상 또는 정전에 따라 'H' 또는 'L' 신호가 입력된다.

정상인 경우 즉, 'H' 신호가 정전 감지부(40)로부터 입력되면, 3번으로 'L' 신호가 출력되어 발진부(60)를 동작시키지 않고 충전 전원부(T₂1, D₁₈)를 이용하여 밧데리(80)에 충전을 한다.

정전 중에는 정전 감지부(40)로부터 'L' 신호가 유입되어 4번에 의하여 절체부(70)가 밧데리(80)의 전원을 상기 발진부에 공급하고, 3번에 의하여 발진부(60)의 트랜지스터 Q_8,9가 턴온되어 비상 전원으로 이용되는 밧데리(80)의 전원이 안정기 회로부(20)를 통하여 비상 램프(30)에 공급되어 점등시켜 준다.

이 때, 상기 비상 램프(20)의 점등 시간은 상기 밧데리(80)의 용량에 의하여 결정된다.

다시 말하면, 정상 상태에서는 T₁에서 얻어진 2차 전압이 HIC의 1번 핀으로 인가되어 제어부(50)의 트랜지스터 Q₁을 턴온하고, 트랜지스터 Q₂는 턴오프시킨다.

이로 인하여, 트랜지스터 Q₁의 콜렉터(HIC의 3번핀)는 'L' 상태가 되고, 트랜지스터 Q₂의 콜렉터(HIC의 4번핀)는 '0' 볼트가 되어 절체부(70)의 릴레이 RA₁은 작동하지 않는다(현재, 릴레이 RA₁은 상시 점등 상태를 유지하고 있다).

그리고, 저항 R₁₁을 통해 감지된 입력 전압은 HIC의 2번핀에 인가되어 제어부(50)의 논리 회로부(IC_1∼4)의 IC₁에 'H' 신호가 들어오면 IC₄는 'L' 상태가 되어 트랜지스터 Q₁의 콜렉터(HIC의 3번핀)는 'L'상태가 되므로 비상 램프 작동은 오프 상태이다.

반면에, 전원이 차단 즉, 정전이 되면, 제어부의 IC₁에 'L' 신호가 인가되어 트랜지스터 Q₁은 오프, 트랜지스터 Q₂는 온 상태가 된다.

트랜지스터 Q₂가 온되는 이유는 IC₁에 'L' 신호가 인가되면 IC₃의 출력이 'H' 상태가 되므로 트랜지스터 Q₂의 전위는 'L'상태가 되어 릴레이 RA₁을 작동시켜서 밧데리(80)를 방전시켜서 상기 발진부(60)를 동작시켜서 비상 램프(30)를 점등시킨다.

여기서, 상기 HIC의 2번 핀에 인가되는 전류가 15mA 이상일 때에는 정상, 그 이하일 때에는 정전으로 판단한다.

한편, 도 3의 전원부(10) 전단에 전원을 공급 차단해 주는 스위치(SW)가 연결되어 있는데, 상기 스위치(SW)가 오프되어 있는 경우에는 정전되는 경우와 같이 되어 버린다.

따라서, 관리자가 임의로 스위치(SW)를 오프시킨 경우에는 정전이 아닌 스위치(SW)의 오프 상태인 것을 상기 정전 감지부(40)가 인식할 수 있어야 한다.

이를 위해서 상기 스위치(SW)의 양단에 캐패시터(C_sw)를 병렬로 연결하여 스위치(SW)가 오프되어도 정전 감지부(40)에 전원이 공급되도록 하여 정전이 아닌 관리자에 의한 스위치(SW)의 오프 상태인 것을 알려 준다.

상기와 같이 이루어진 본 발명은 비상 램프 전원 공급을 위한 별도의 라인이 필요 없으며, 현재 사용 중인 안정기와 일대일로 용이하게 교체할 수 있으며, 평상시에는 상시 등으로 사용하다 비상시에는 순간 비상등으로 전환되고, 평상시에는 전자식 안정기를 사용하여 비상 램프를 점등시키기 때문에 30% 정도의 에너지를 절감시켜 주는 효과를 제공한다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예로 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims (4)

1. 비상구 등에 설치되어 위치를 표시해 주는 비상 램프에 동작 전압을 공급하는 안정기 회로부와;

   상기 안정기 회로부에 전원을 공급해 주는 전원부와;

   상기 전원부의 전원 공급 상태를 감시하여 정전 여부를 감지하는 정전 감지부와;

   상기 전원부로부터 충전 전원을 공급받아 충전한 후에 일반 전원 공급이 차단되면 방전하는 밧데리와;

   상기 밧데리의 전원을 공급받아 상기 비상 램프의 동작에 필요한 교류 전원을 공급해 주는 발진부와;

   상기 발진부와 밧데리 사이에 연결되어 정전 여부에 따라 상기 밧데리의 충방전을 절체시켜 주는 절체부와;

   상기 정전 감지부를 통하여 정전 여부를 확인하여 상기 절체부를 제어하여 정전이 아닌 때에는 밧데리를 충전하고 정전 중에는 방전시켜서 절체부를 통하여 발진부로 전원을 공급하여 비상 램프를 점등시켜 주는 제어부로 구성되는 것을 특징으로 하는 비상등 안정기 회로.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 정전 감지부의 출력을 입력받아 논리 신호를 출력하는 논리 회로부와; 상기 전원부의 충전 전원을 공급받아 상기 발진부를 제어하는 발진 제어부와; 정전 중에는 상기 절체부를 동작시켜 밧데리의 전원을 비상 램프로 공급해 주도록 절체해 주는 절체 제어부로 구성되는 것을 특징으로 하는 비상등 안정기 회로.
3. 제 1항에 있어서, 상기 발진부는 한 쌍의 트랜지스터와 캐패시터 코일로 구성되는 스위칭 회로로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비상등 안정기 회로.
4. 제 1항에 있어서, 상기 절체부는 상기 밧데리를 충방전 절체시켜 주는 릴레이로 구성되는 것을 특징으로 하는 비상등 안정기 회로.