KR200255420Y1 - 고압 방전등용 감전보호 회로 - Google Patents

Abstract

본 고안은 고압 방전등(나트륨등, 메탈 할라이드등, 수은등 등)을 점등하기 위한 안정기에 감전 보호기와 펄스발생기 및 그 보호 회로를 일체화 하여 기존의 안정기에서 좀 더 고기능의 안정기를 낮은 코스트로 제조 가능하게 하기 위한 방법을 제공하기 위하여 안출 한 것이다.

Description

고압 방전등용 감전보호 회로{Electric shock protection circuit for high voltage discharge lamp}

본 고안은 고압 방전등(메탈 할라이등, 나트륨 등)을 점등하기 위하여 사용되는 안정기에 관한 것으로서, 통상 고압 방전등을 설치할 때 고압 방전등을 제어하는 자동 제어기와 병행하여 사용된다. 이때 고압 방전등은 일정한 수명을 갖고있어서 교체하여야 하는 시기가 있는데 잦은 감전 사고를 일으키거나 우기에 일시적인 누전으로 인한 문제를 일으키는 경우가 많다. 또한 종래의 고압 발생용 펄스회로는 램프가 고장나거나 또는 교체를 위하여 빼 놓은 상태에서도 전원이 투입되는 한 계속해서 고압을 발생시키는 관계로 쉽게 고장이 나거나 주변에 전자파 노이즈 장애를 일으키는 등의 문제를 갖고 있었다.

본 고안은 위에 기술한 종래의 안정기가 갖는 기능상의 한계를 극복하여 우천시 일시적인 누전과 또는 감전시에 자동으로 안전 차단시키고 원인을 없앤 뒤 수동복귀 시키거나 또는 전원이 재투입 되었을 때 자동으로 복귀되도록 하여 불필요 한 출장 등의 번거러움을 없앤 것이다. 또한 종래의 시동용 고압펄스 발생기는 전원이 투입되는 한 계속해서 고압을 발생시키는 문제로 고압펄스 발생기가 쉽게 고장이 나거나 고압방전등 설치 주변에 노이즈를 발생시켜 여러가지 장애를 야기시키는 문제를 갖고 있었다.

본 고안은 전술한 안전차단 회로와 안전 타이머를 내장하여 방전등이 고장나거나 없을때 일정시간 지연 후 고압 방전을 저지시키는 방법을 낮은 코스트로 제공하고자 안출한 것이다.

도 1은 본 고안의 실시 예의 회로도.

도 2는 본 고안의 안전타이머 동작 설명도.

<도면의 주요 부위에 대한 부호 설명>

1. 지락 검출부

2. 펄스 발생부

3. 안전 타이머

K1 - 계전기

Q1,Q2 - 다이리스터 Q3 - 전계효과 트랜지스터

L1 - 영상 검출기 L2 - 트랜스

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 고안을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 적용되는 고압 방전등용 감전보호 회로는,

전력 공급선 중 어느 한선이 누전되거나 감전되는 원인이 될때 전원을 차단하는 지락 검출부(1)와, 고압방전등을 시동하기 위해 펄스를 발생하는 펄스발생부(2)와, 램프가 일정시간 이상 정상 시동되지 않거나 램프가 없는 상태에서 일정시간 경과시 고압 발생을 차단하는 안전 타이머(3)로 구성된다.

지락 검출부(1)는, 영상검출센서(L1)의 출력을 받아 다이리스터(Q1)의 게이트에 인가하고 다이리스터(Q1)에 계전기(K1)을 연결하여 안전 차단 회로를 구성한다.

도 1은 본 고안의 실시 예의 회로도이고, 도 2는 본 고안의 안전타이머 동작 설명도로서, 이를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

지락 검출부(1)는 전력 공급선 중 1선이 누전 또는 감전등의 원인이 발생하였을 때 신속히 전원을 차단하는 것이고, 펄스발생부(2)는 고압방전등을 시동하기 위한 펄스를 발생시키는 회로이며, 안전 타이머(3)는 램프가 일정시간 이상 정상 시동되지 않거나 램프가 없는 상태에서 일정시간이 경과하면 고압발생을 차단하기 위한 것이다.

전원이 외부로 부터 입력되면 입력되는 전원을 저항(R3) 및 발광다이오드(LED2)에 의하여 전원을 표시한다. 이 전원은 감압용 콘덴서(C3)에 의하여 일정전압 이하로 감압시킨 후에 정류용 브릿지 다이오드(D1)와 평활용 콘덴서(C2)에 의하여 직류로 된 후 계전기(K1)을 거쳐 다이리스터(Q1)의 에노우드(anode)와 연결된다. 다이리스터(Q1)은 평상시에는 턴오프(turn-off) 상태를 유지하게 되고 노이즈 제거용 콘덴서(C1)과 저항(R1),(R2)와 연결된 영상검출센서(L1)가 다이리스터(Q1)의 게이트에 연결되어 있고 영상검출센서(L1)을 관통하는두개의 출력선으로 인한 유기전력은 두선의 위상이 항상 반대이므로 상쇄되어서 '0'을 유지하다가 두선 중 한선이 누전 또는 감전등의 원인으로 인하여 전류의 평형이 무너지면 영상검출센서(L1)에 기전력이 유기되고 이 기전력은 저항(R1)을 통하여 적절히 감압된 후 다이리스터(Q1)의 게이트를 트리거하게 된다. 일단 트리거된 다이리스터(Q1)은 계전기(K1)을 구동하게 되고 외부 출력 회로를 차단하게 되며 수동 복귀용 스위치(SW1)을 눌러 다이리스터(Q1)의 자기유지전류를 상실시켜 복귀시키던가 또는 전원을 차단시켜 다이리스터(Q1)을 턴오프(turn-off) 시킬 때 까지 안전 차단 상태를 유지하게 된다.

펄스발생부는(2)는 영상 검출센서(L1)을 통과한 입력전원을 트랜스(L2)의 입력에 인가시키고 트랜스(L2)의 출력 측의 전원은 다이오드(D5)와 저항(R6)을 통하여 저항(R7)과 전압이 분할되어 펄스발생용 다이리스터(Q2)의 게이트에 인가된다. 이때 게이트에 인가되는 전압은 입력되는 정현파의 피크치에 이를 때 다이리스터가 턴온(turn-on)될 수 있도록 저항(R6)과 (R7)에 의하여 적절히 전압 분할을 하게 한다. 입력되는 정현파의 피크치에 이르러서 비로서 다이리스터(Q2)가 트리거 되고 턴온(turn-on)되면 콘덴서(C6)에 충전 전류가 순간적으로 흐르시 시작하고 2차 코일에 고압을 유기 시킨다. 이 고압은 고압방전등을 점등시키고 일단 점등된 고압방전등의 양단전압 A-B 간의 전압 즉, 트랜스(L2)의 2차 전압은 입력전압의 수분의 1로 급감하고 잠시 후 안정되었을 때는 입력전압의 약 1/2 정도를 유지하게 된다. 이때의 감압된 전압은 다이리스터(Q2)의 게이트를 트리거 할 수 있는 전압 이하가 되므로 고압펄스 발생은 중지하게 된다.

안전타이머부(3)는 트랜스의 2차측 전압 즉, 램프 양단의 전압을 다이오드(D4)로 받아서 전압분할용 저항(R8)과(R9)에 의하여 충분히 낮은 값으로 감압하고 이 전압을 다시 적분용 저항(R10)과 콘덴서(C6)에 의하여 타이머를 구성하고 있다. 도 2에 타이머에 유입되는 전압의 관계를 나타낸 전압분할저항(R8)과(R9)에 의한 전압 Vin은

Vin = V_A-B/ (R₉/(R₈+R9))

로 되고 이렇게 하는 것은 부가되는 부품들을 저압용을 사용하여 로우 코스트(Low cost)를 달성하기 위함이다. 도 2에서 Von은 고압 방전등이 정상 점등되었을 때의 양단 전압이다. 위 식에서 V_A-B의 값은 전원입력전압과 같을 수도 있고 고압 방전등이 정상 점등되었을 때의 방전등 양단전압 최저값이 될 수도 있다. 도 2에서 Von과 제너다이오드(D7)의 전압은 고압 방전등이 정상적으로 점등 되었을 경우 다음과 같은 관계를 갖는다.

Von < V_D7

전압 분할 저항으로 분할된 트랜스(L2)의 2차측 전압이 위 관계식과 같이 전원전압의 1/2 이하 일때는 적분이 시작되지 않도록 제너다이오드(D7)에 의하여 전압을 제한하고 있다. 만약 램프가 없거나 정상적인 시동이 이루어지지 않은 채로 전원전압이 계속 인가되고 있다면 전원전압의 전체가 입력되고 있으므로 분할된 전압이 제너다이오드(D7)로 제한되는 전압을 상회하므로 저항(R10)을 통하여 콘덴서(C6)을 충전시키기 시작한다. 충전 전압은 다이오드(D4)에 의하여 반파만 충전되고 도 2처럼 일정 간격의 펄스 형태로 되어서 비교적 적은 시정수 값으로도 충분한 시간을 얻을 수 있는 효과가 있다. 콘덴서(C6)에 충전 전압이 일정시간 경과 후 제너다이오드(D8)의 제한 전압을 넘게 되면 비로서 보호용 저항(R11)을 통하여 전계 효과 트랜지스터(Q3)의 게이트로 인가되기 시작하고 이 전압이 전계효과트랜지스터(Q3)가 스위치 온(on)될 수 있는 전압까지 충분히 상승하면 트랜지스터(Q3)는 스위치 온되고 펄스발생용 다이리스터(Q2)의 게이트 전압을 바이패스시켜 펄스 발생을 중지시키게 된다. 전원 전압이 차단되었을 경우에는 콘덴서(C6)에 축적되었던 전하가 다이오드(D7)와 저항(R10),(R9)를 통하여 효과적으로 방전되어 다음 동작에 대비하게 된다.

이와같이 본 발명에 적용되는 고압 방전등을 점등하기 위한 안정기에 있어서, 펄스발생기(2)와 함께 영상검출센서(L1)의 출력을 받아 다이리스터(Q1)의 게이트에 인가하고 다이리스터(Q1)로 계전기(K1)을 연결하여 안전 차단 회로를 구성하고 이를 펄스발생기(2)와 함께 고압방전등용 안정기에 일체화 한다. 또한, 펄스발생용 다이리스터(Q2)의 게이트에 전계효과 트랜지스터(Q3)의 드레인과 소스를 연결하고 트랜스(L2)의 출력측으로부터 다이오드(D4)를 통하여 반파만 취하고 저항(R8)과 저항(R9)로 적절한 값으로 전압 분할 한 후 제너 다이오드(D7)로 전압을 제한하고 그 전압을 상회하였을 경우 저항(R10)을 통하여 콘덴서(C6)에 충전을 시작하고 적절한 전압까지 충전되었을 경우 전계효과 트랜지스터(Q3)을 구동하여 고압 펄스발생을 정지시키게 한다.

이상에서 설명 한 바와 같이 기존의 안정기와는 달리 감전보호용 안전차단기를 내장하여 일체화 하였으므로 별도의 안전차단기를 설치할 필요가 없고 더욱이 안전 차단 후 재가동시 즉, 전원을 차단한 후 다시 공급시에 원인이 소멸되어 안전할 때는 자동으로 복귀되므로 우기에 빈발하는 일시적인 누전이나 노이즈 등의 원인에 의한 안전차단시 불필요한 인력의 낭비를 막을 수 있고 또한 램프 교체를 위하여 램프를 빼내었을 경우나 또는 램프 고장의 원인으로 인하여 정상 점등이 되지 않았을 때 고압 펄스 발생을 막아 그로 인한 여러가지 문제점들을 해소 할 수 있으며 이러한 기능들을 낮은 코스트로 구현해 낼 수 있다는 장점이 있다.

Claims (2)

1. 전력 공급선 중 어느 한선이 누전되거나 감전되는 원인이 될때 전원을 차단하는 지락 검출부(1)와,

   고압방전등을 시동하기 위해 펄스를 발생하는 펄스발생부(2)와,

   램프가 일정시간 이상 정상 시동되지 않거나 램프가 없는 상태에서 일정시간 경과시 고압 발생을 차단하는 안전 타이머(3)로 구성된 것을 특징으로 하는 고압방전등용 감전보호 회로.
2. 제 1 항에 있어서, 지락 검출부(1)는,

   영상검출센서(L1)의 출력을 받아 다이리스터(Q1)의 게이트에 인가하고 다이리스터(Q1)에 계전기(K1)을 연결하여 안전 차단 회로를 구성함을 특징으로 하는 고압방전등용 감전보호 회로.