KR200315616Y1 - 트라이액 보호회로가 장착된 적외선 감지에 의한 전등자동 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 인체에서 발생되는 적외선을 감지하여 사람이 접근하면 자동으로 전등이 켜지도록 제어하는 트라이액 보호회로가 장착된 적외선 감지에 의한 전등 자동 제어 장치에 관한 것으로, 사람이 전등을 향해 일정 거리 이상으로 접근하는 것을 감지하기 위한 적외선 수신부, 전등이 일정 시간 동안만 켜지도록 조절하는 타이머, 주변의 조도가 낮을 때에만 전등이 켜지도록 신호를 생성하는 조도 비교기, 및 상기 조도 비교기의 신호를 받아 전등의 ON/OFF를 제어하기 위한 ON/OFF 제어부를 포함하며, 상기 조도 비교기의 신호에 따라 AC 전원과 전등 사이의 전류 흐름을 제어하는 ON/OFF 제어부의 트라이액의 게이트 전극으로부터 조도 비교기로 전류가 역류하는 것을 방지하기 위해 상기 게이트 전극과 조도 비교기 사이에 다이오드를 연결하는 것을 특징으로 한다. 본 고안에 의하면, 저용량, 저가격의 트라이액을 사용할 수 있게 되고, 저렴하고 수명이 길며 보수의 필요가 거의 없는 향상된 품질의 전등 제어 장치를 제공할 수 있다.

Description

트라이액 보호회로가 장착된 적외선 감지에 의한 전등 자동 제어 장치{AN INFRARED SENSITIVE AUTOMATIC LAMP CONTROL DEVICE HAVING A TRAIC PROTECTING CIRCUIT}

본 고안은 전등의 자동점멸 제어 장치에 관한 것으로, 특히 인체에서 발생되는 적외선을 감지하여 사람이 접근하면 자동으로 전등이 켜지도록 제어하는 제어 장치에 관한 것이다.

건물의 현관이나 복도 등에서 사용되는 전등의 경우, 종래의 수동식 전등은 야간에 사람이 직접 스위치를 ON/OFF 하여야 하는 불편이 있었다. 이러한 불편을 제거하기 위해 빛의 세기를 측정하여 야간에는 자동으로 전등이 켜지도록 제어하는 장치가 개발되었으나, 사람이 다니지 않는 경우에도 불필요하게 계속하여 전등이 켜져 있기 때문에 지나치게 에너지를 낭비하는 문제가 있다.

이를 해결하기 위해 인체에서 발생되는 적외선을 감지함으로써, 사람이 접근하면 자동으로 전등이 켜지도록 제어하는 장치가 개발되었다. 이러한 전등 제어 장치는 사람의 인체로부터 반사되는 적외선을 감지하여, 야간에 사람이 일정 거리 이상으로 접근하면 별도의 스위치 조작 없이 자동으로 전등을 ON 시킨 후, 일정 시간 동안만 전등을 켜지도록 하며, 일정 시간이 지난 후에는 자동으로 전등이 OFF 되도록 제어한다.

이러한 전등 제어 장치는 사람이 무거운 짐을 들고 있을 때 스위치를 조작할 필요가 없고, 스위치에 손이 닿지 않는 어린이들의 출입에도 편리하며, 야간에 사람의 움직임이 있는 경우에만 작동하므로 야간에 전등을 계속 켜놓는 경우와 비교할 때 탁월한 절전효과가 있다. 이 때문에, 최근에는 건물의 현관이나 복도에 상술된 전등 자동 제어 장치를 설치하는 것이 의무화되었다.

상기와 같은 전등 자동 제어 장치에서 전등을 실제 ON/OFF 하는 기능을 담당하는 부품으로 트라이액이라 불리는 반도체소자를 사용한다. 트라이액은 양방향성의 전류 제어가 행하여지는 반도체 제어 부품으로, 규소의 5층 pn 접합으로 구성되어 있고, 2개의 주전극과 1개의 게이트(제어 전극)를 가진다. 만약 게이트 신호가 없으면, 2개의 주전극 사이에 어느 방향으로도 OFF 이지만, 게이트 신호가 있으면 주전극의 극성에 관계없이 턴온(turn-on)되어 주전극 사이로 전류가 흐르게 된다.

그런데, 전등이 켜져 있는 동안 전구의 필라멘트가 갑자기 끊어지게 되면 순간적으로 트라이액의 게이트 전극으로 큰 전류가 흘러들어 트라이액이 파손되거나 심지어는 제어 장치의 내부 회로까지 파손되는 경우가 있는데, 이는 전등 자동 제어 장치의 고장의 원인이 된다. 따라서, 전구의 수명이 다하게 될 때 제어 장치 또한 고장 나는 일이 종종 발생한다. 그 결과, 전구의 수명이 다하면, 전구뿐만 아니라 제어 장치도 함께 교한하여야 하기 때문에, 유지 및 보수비용이 높아지게 된다. 종래에는 이러한 트라이액의 파손의 줄이기 위해 통상 전구 용량의 15배 정도 되는 큰 용량의 트라이액을 사용하였으나, 이는 트라이액의 파손 방지 효과는 별로 얻지 못하면서 제품의 가격만이 높아지게 되는 문제를 초래하였다. 더욱이, 전구가 파손될 때 트라이액도 함께 파손되는 이러한 현상은, 기존의 전등 제어 장치의 경우, 사용 초기에는 잘 발생하지 않고 1년 또는 2년 정도 사용한 후에야 발생하였기 때문에, 지금까지 그 원인이 명확히 밝혀지지 않아 문제점을 극복하지 못한 채 종래의 기술로 10년 이상 생산 ·판매되어 왔다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 극복하여 전구의 필라멘트가 끊어지더라도 트라이액이 파손되지 않는 전등 자동 제어 장치를 제공하는 것을목적으로 한다.

또한, 본 고안은 트라이액의 파손을 방지하여 전구 용량의 통상 3배 정도 되는 저용량, 저가격의 트라이액을 사용할 수 있게 함으로써, 유지 보수가 거의 필요 없으며 보다 수명이 길고 저렴한 전등 자동 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 일반적인 전등 제어 장치의 회로도이고,

도 2는 상기 도 1에 도시된 전등 제어 장치의 종래의 ON/OFF 제어부를 보다 자세히 도시하는 회로도이며,

도 3은 본 고안에 의한 개선된 ON/OFF 제어부를 도시하는 회로도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 적외선 수신부 20 : 증폭기

30 : 비교기 40 : 타이머

50 : 조도 비교기 60 : 제어부

70 : 전등 620 : 트라이액

630 : 다이오드

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 사람이 전등을 향해 일정 거리 이상으로 접근하는 것을 감지하기 위한 적외선 수신부, 전등이 일정 시간 동안만 켜지도록 조절하는 타이머, 주변의 조도가 낮을 때에만 전등이 켜지도록 신호를 생성하는 조도 비교기, 및 상기 조도 비교기의 신호를 받아 전등의 ON/OFF를 제어하기 위한 ON/OFF 제어부를 포함하고, 특히 상기 ON/OFF 제어부는 AC 전원에 연결된 제 1 주전극, 전등에 연결된 제 2 주전극, 및 상기 조도 비교기로부터 신호를 수신하는 게이트 전극을 가지며, 상기 게이트 전극으로 신호가 입력되는 동안 상기 제 1 주전극과 제 2 주전극 사이로 전류가 흐르도록 동작하는 트라이액; 상기 조도 비교기로부터 상기 게이트 전극으로 전달되는 신호의 크기를 조절하기 위한 저항; 및 상기 게이트 전극으로부터 조도 비교기로 전류가 역류하는 것을 방지하기 위해 상기 게이트 전극과 조도 비교기 사이에 위치한 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안인 트라이액 보호회로가 장착된 적외선 감지에 의한 전등 자동 제어 장치를 설명한다.

도 1은 일반적인 전등 자동 제어 장치의 회로도이다. 상기 도 1을 참조하면, 상기 전등 자동 제어 장치는 OP 앰프(440)의 비반전 입력단자(+)와 전원(Vcc) 사이에 제 1 저항(410)을 연결하고, 상기 비반전 입력단자(+)와 접지 사이에는 상기 전원(Vcc)에 대한 순방향으로 제 1 다이오드(420)와 제 2 저항(430)이 직렬로 연결되며, 상기 OP 앰프(440)의 출력단자와 상기 제 1 다이오드(420) 및 제 2 저항(430)의 연결점 사이에 컨덴서(450)와 다이오드(460)를 병렬 연결하여 이루어지는 타이머(40)와,

상기 타이머(40)로부터의 출력신호를 제 3 저항(510)과 직렬로 연결되는 제 4 저항(520)을 통하여 전원(Vcc)의 분배 전압을 선택하거나, 또는, 상기 타이머(40)로부터의 출력신호를 직접 선택하는 스위치(530)에 의하여 신호를 해당 OP 앰프(570)의 반전 단자(-)로 인가 받고, 비반전 입력단자(+)와 출력단자 사이에 제 6 저항(560)과 제 3 다이오드(550)를 연결하며, 상기 비반전 단자(+)와 전원(Vcc) 사이에는 제 5 저항(540)이 연결되고, 또한, 상기 비반전 단자(+)와 접지 사이에는 제 7 저항(580)과 직렬로 연결되며 조사되는 빛의 양에 의하여 저항의 크기가 변하는 CDS(Cadmium Sulfide)(590)를 연결하여 이루어지는 조도 비교기(50)로 구성된다.

이러한 구성의 전등 제어 장치는 이하에서 설명하는 방식으로 동작한다.

인체에서 반사된 적외선(IR)을 감지하는 적외선 감지기(IR-DET.)(10)로부터 생성된 신호는 증폭기(20)에 인가되어, 적정한 레벨(Level)의 신호로 증폭되어 비교기(30)에 인가된다. 상기 비교기(30)는 상기 적외선 감지기에 의해 감지된 신호가 인체로부터 반사된 것인지, 그리고 사람이 적당한 거리에 있는지를 판단하기 위한 것으로, 상기 증폭기(20)로부터 인가된 신호를 기준 전압과 비교하여 기준 전압 이상인 레벨의 신호를 출력한다.

상기 비교기(30)로부터 출력된 신호는 타이머(40)의 OP 앰프(440) 반전 단자(-)로 인가되며, 직렬로 연결된 제 1 저항(410)과 제 2 저항(430)에 의하여 분배된 전원(Vcc)은 비반전 단자(+)에 기준 전압으로 인가되고, 상기 비교기(30)로부터 인가된 신호의 전압이 상기 비반전 단자(+)의 기준 전압보다 높을 경우, 상기 OP 앰프(440)는 로우(LOW) 레벨의 신호를 출력한다. 이 때, 상기 컨덴서(450)는 제 1 다이오드(420)를 통해 전원(Vcc) 전압을 인가 받아 충전되기 시작한다. 충전되는 전류는 상기 제 1 저항(410)에 의하여 조정됨으로써, 상기 컨덴서(450)의 충전 시간을 조정할 수 있다.

상기 컨덴서(450)가 모두 충전되면, 상기 타이머(40)는 다시 하이(HIGH) 레벨의 신호를 출력하기 시작한다. 즉, 요약하면, 적외선 수신부(10)로부터 인체에서 발생되는 적정한 크기의 적외선을 감지하였음을 표시하는 신호가 발생하면, 상기 타이머(40)는 일정한 시간동안 로우 레벨의 신호를 출력한다.

한편, 상기 비교기(30)로부터 타이머(40)의 반전(-) 단자에 인가된 신호가 비반전 단자(+)에 인가된 신호보다 낮을 경우는, 상기 OP 앰프(440)의 출력이 하이 레벨의 상태로 출력되고, 상기 하이 레벨의 신호는 조도 비교기(50)에 인가됨과 동시에 제 2 다이오드(460)에 의하여 상기 제 2 저항(430)에 인가되어 접지로 흐르게 된다. 따라서, 상기 컨덴서(450)는 충전되지 않는다.

타이머(40)로부터 출력된 신호는 조도 비교기(50)의 OP 앰프(570) 반전 단자(-)에 입력된다. 상기 OP 앰프(570)의 반전 단자(-)에 인가되는 타이머(40)의 출력신호는, 스위치(530)의 선택에 따라, 직접 인가되거나 또는 제 3 저항(510) 및 제 4 저항(520)의 직렬 결합을 통하여 인가되기도 한다. 상기 타이머(40)의 출력 신호가 상기 OP 앰프(570)의 반전 단자(-)에 직접 인가되는 경우는, 주간에 해당하는 경우로서, 타이머(40)로부터 출력된 로우 레벨의 신호는, 예컨대, 0.7V 의 전압 신호가 되어 인가된다. 또한, 상기 타이머(40)의 출력 신호가 제 3 저항(510) 및 제 4 저항(520)의 직렬 연결을 거쳐 상기 OP 앰프(570)의 반전 단자(-)에 인가되는 경우는, 야간에 해당하는 경우로서, 타이머(40)로부터 출력된 로우 레벨의 신호는, 예컨대, 2.6V 의 전압 신호가 되어 인가된다.

이와 동시에, 상기 OP 앰프(570)의 비반전 단자(+)에 인가되는 기준 전압은, 직렬 연결된 제 5 저항(540)과 제 7 저항(580)과 CDS(590)에 의하여 전원(Vcc) 전압이 분배되어 인가된다. 상기 CDS(590)는 빛이 조사되면 도체가 되어 저항 성분이 낮아지는 특성이 있다. 따라서, 주간에는 상기 OP 앰프(570)의 비반전 단자(+)에 인가되는 기준 전압이 낮아지므로, 상기 스위치(530)가 선택한 주간의 로우 레벨 신호인 0.7V에 의하여 OP 앰프(570)는 제어 신호를 제어부(60)에 출력하게 된다. 또한, 야간에는 상기 CDS(590)의 저항이 높아져서, 상기 OP 앰프(570)의 비반전 단자(+)에 인가되는 기준 전압이 높아지고, 상기 스위치(530)가 선택한 야간의 로우레벨 신호인 2.6V에 의하여 OP 앰프(570)는 제어 신호를 제어부(60)에 출력하게 된다.

도 2는 종래의 ON/OFF 제어부이다. 트라이액(620)의 2개의 주전극은 각각 AC 전원과 전등을 연결하고 있고, 게이트 전극은 저항(610)을 통해 조도 비교기(50)와 연결되어 있다. 게이트 전극으로 신호가 인가되지 않으면 2개의 주전극 사이에 어느 방향으로도 전류가 흐르지 않기 때문에, 전등은 OFF 상태에 있게 된다. 그러나, 조도 비교기(50)로부터 일정한 시간동안 제어 신호를 인가 받으면, 트라이액의 주전극의 극성에 관계없이 주전극 사이로 전류가 흐르게 되어 전등이 켜진다.

그런데, 전등이 켜져 있는 동안 갑자기 전구의 필라멘트가 끊어지면, 순간적으로 트라이액에 고전압이 걸리게 되고, 이에 따라 트라이액의 게이트 전극으로 전류가 역류하게 된다. 트라이액의 게이트 전극은 종류에 따라 통상 수~수십 mA 의 작은 전류에서 동작하기 때문에, 이와 같은 전류의 역류는 트라이액이 파손되는 원인이 된다. 또한 경우에 따라서, 심각한 경우에는 트라이액뿐만 아니라 내부의 회로까지 손상되기도 한다.

도 3은 이러한 종래의 ON/OFF 제어부의 문제점을 개선하기 위하여 고안된 본 고안의 ON/OFF 제어부를 도시하는 회로도이다. 도시된 바와 같이, 본 고안의 ON/OFF 제어부에서는 조도 비교기(50)에 연결된 저항(610)과 트라이액(620)의 게이트 전극 사이에 다이오드(630)가 순방향으로 연결되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 조도 비교기(50)로부터 출력된 제어 신호는 저항(610)과 다이오드(630)를 통해 트라이액(620)의 게이트 전극으로 전달되지만, 전등의 파손 등의 원인으로 발생한 역류 전류는 다이오드(630)에 의해 차단된다. 따라서, 트라이액(620)의 게이트 전극으로 전류가 역류하는 것을 방지할 수 있다.

지금까지 트라이액 보호회로가 장착된 적외선 감지에 의한 전등 자동 제어 장치에 대해 구체적으로 설명하였다. 그러나, 본 명세서에서 설명된 고안의 실시예는 본 고안의 기술적 사상의 일실시예에 불과하며, 본 기술분야의 당업자라면 본 발명의 기술적인 사상 내에서 다른 변형된 실시를 할 수 있음은 물론이다. 예컨대, 본 고안에서는 역류를 방지하기 위해 다이오드를 사용하는 것으로 설명하였으나, 역류 방지를 위해 다이오드 이외의 다른 수단을 사용할 수도 있는 것이다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 고안에 의하면, 전구가 파괴되더라도 트라이액으로 전류가 역류하는 일이 발생하지 않는다. 이로 인해 본 고안은 종래의 기술에 비해 다음과 같은 효과가 있다.

1) 전류의 역류에 의해 트라이액이 파손될 염려가 거의 없어 제품의 수명이 종래에 비해 크게 향상되었다.

2) 또한, 전구의 필라멘트가 끊어지는 경우, 전구만을 간단히 교환하면 되고 전등 제어 장치를 교환할 필요는 없으므로, 유지보수가 거의 필요 없게 되고 유지 보수로 인한 비용 발생이 없게 된다.

3) 종래에는 트라이액의 파손 가능성을 줄이기 위해 통상 전구 용량의 15배 정도 되는 큰 용량의 트라이액을 사용하였으나, 본 고안에 의할 경우 트라이액의 파손 가능성이 거의 없기 때문에 전구 용량의 3배 정도 되는 저용량의 트라이액을 사용하더라도 무방하다. 따라서, 가격면에서도 종래의 전등 제어 장치에 비해 크게 유리하다.

Claims (4)

1. 사람이 전등을 향해 일정 거리 이상으로 접근하는 것을 감지하기 위한 적외선 수신부, 전등이 일정 시간 동안만 켜지도록 조절하는 타이머, 주변의 조도가 낮을 때에만 전등이 켜지도록 신호를 생성하는 조도 비교기, 및 상기 조도 비교기의 신호를 받아 전등의 ON/OFF를 제어하기 위한 ON/OFF 제어부를 포함하는 적외선 감지에 의한 전등제어 장치에 있어서,

   상기 ON/OFF 제어부는:

   AC 전원에 연결된 제 1 주전극, 전등에 연결된 제 2 주전극, 및 상기 조도 비교기로부터 신호를 수신하는 게이트 전극을 가지며, 상기 게이트 전극으로 신호가 입력되는 동안 상기 제 1 주전극과 제 2 주전극 사이로 전류가 흐르도록 동작하는 트라이액;

   상기 조도 비교기로부터 상기 게이트 전극으로 전달되는 신호의 크기를 조절하기 위한 저항; 및

   상기 게이트 전극으로부터 조도 비교기로 전류가 역류하는 것을 방지하기 위해 상기 게이트 전극과 조도 비교기 사이에 위치한 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는, 트라이액 보호회로가 장착된 적외선 감지에 의한 전등 자동 제어 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 타이머는, 상기 적외선 수신부로부터의 신호를 해당되는 OP 앰프의 반전 입력단자로 입력 받고, 비반전 입력단자와 출력단자 사이에 컨덴서와 다이오드를 병렬로 연결하며, 상기 비반전 입력단자와 전원 및 접지 사이에 각각 저항을 연결하며, 상기 비반전 입력단자와 접지에 연결된 상기 저항 사이에 다이오드를 연결하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 트라이액 보호회로가 장착된 적외선 감지에 의한 전등 자동 제어 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 조도 비교기는, 상기 타이머로부터의 출력신호를 해당되는 OP 앰프의 반전 단자로 입력 받고, 비반전 입력단자와 출력단자 사이에 저항과 다이오드를 병렬로 연결하며, 상기 비반전 단자와 전원 사이에는 저항을, 접지 사이에는 조사되는 빛의 양에 의하여 저항성분이 변하는 시디에스를 연결하고, 상기 비반전 입력단자와 접지에 연결된 시디에스 사이에 저항이 연결되어 이루어지는 것을 특징으로 하는, 트라이액 보호회로가 장착된 적외선 감지에 의한 전등 자동 제어 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 타이머로부터의 출력신호는 전압 분배 저항을 통하거나 또는 직접 스위치에 연결되어 선택적으로 상기 조도 비교기의 반전 입력 단자에 인가되는 것을 특징으로 하는, 트라이액 보호회로가 장착된 적외선 감지에 의한 전등제어 장치.