KR200345652Y1 - 보안등 점등 보호 회로 - Google Patents

Abstract

본 고안은 보안등의 램프 단선시 안정기의 작동이 중지되도록 하기 위한 보안등 점등 보호 회로를 개시한다.

본 고안은 온도에 의하여 작동 특성에 영향을 받지 않으며, 간략한 회로만으로 나트륨 램프의 작동 이상 발생시 전원의 공급을 차단하여 회로의 보호와 불필요한 전력 낭비를 방지할 수 있도록 함과 아울러, 램프의 고장을 육안으로 쉽게 식별할 수 있도록 한 것이다.

이를 위하여 본 고안은 이상 전류를 감지하는 전류 감지 코일과 정류회로 그리고, 점등회로로 부터의 신호 레벨과 정류회로의 신호 레벨을 비교 출력하여 전원 공급을 단속하기 위한 릴레이 접점을 온,오프시키도록 하는 구동부를 구비하며, 아울러, 릴레이 구동시 점등하는 발광다이오드를 설치하여 줌으로서 고장 상황을 쉽게 파악할 수 있도록 한 보안등 점등 보호회로를 제안한다.

이에 따라 본 고안은 온도변화에 따른 동작 특성 불안정을 최소화할 수 있는 점등 시간대에 과대 전류가 흐르는 경우 즉시 전류의 공급을 차단하여 이그나이터의 과열이나 불필요한 전력 낭비를 방지할 수 있게 되며, 신속한 보수, 유지가 가능하게 되는 효과가 있다.

Description

보안등 점등 보호 회로{Guard Lamp Lighting Protection Circuit}

본 고안은 램프 고장 표시 기능을 갖는 보안등 점등 보호 회로에 관한 것으로, 특히, 보안등의 램프 단선시 안정기의 작동이 중지되도록 함과 아울러 램프의 고장을 육안으로 확인하기 위한 보안등 점등 보호 회로에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 나트륨등은 가로등과 보안등으로 널리 사용되고 있으며, 이러한 나트륨 램프는 나트륨 증기의 방전에 의한 발생된 가시광선을 이용한 램프로서, 그 발광관(Arc tube) 내부에는 나트륨(Na), 수은(Hg) 그리고, 크세논(Xe) 등의 물질들이 개스(Gas) 형태로 봉입되어 있다. 크세논 개스는 나트륨 램프를 최초로 발광시키고, 수은 개스는 발광관의 전위경도를 높이며, 나트륨 개스는 증기압의 조정 및 재점호 전압을 저하시키는 역할을 담당한다. 또한, 이러한 나트륨등은 에너지 사용효율이 110 lm/W 로서, 수은등의 약 2배에 해당되고, 황백색의 가시광선을 발광시키며, 꺼진 후 재시동이 빠르다는 점과, 광속의 감퇴가 적어 수명이 길고, 점등방향(Burning Position)에 제한이 거의 없다는 장점이 있는 것이다. 이러한 나트륨 램프는 초기에 펄스폭 10~100㎲로 3000v 정도의 고압 펄스를 발생하여 시동시키고 방전전류를 안정적으로 유지시켜 주기 위하여 안정기를 사용하여 방전 상태의 안정적인 유지가 가능하도록 하는 것이다.

이와 같은 고압 나트륨 램프 이그나이터는 점등이 개시되면 펄스발생이 중단되면서 안정기에 의하여 정격 전류가 흐르게 되는 것이나, 나트륨 램프가 단선되거나 파손되어 정격 전류가 흐르지 못하는 경우에는 이그나이터에 의하여 계속적으로 펄스폭 10~100㎲로 3000v 정도의 고압 펄스가 발생되는 것이어서 이그나이터가 과열되어 손상될 뿐만 아니라, 불필요한 전력 소모가 초래되고, 피상전력을 증가시켜서 에너지 낭비를 심화시키게 되는 문제점이 있는 것이다. 아울러, 이러한 상태에서 나트륨 램프를 교체하는 경우 이그나이터에 의한 높은 고전압에 의하여 보수원이 감전되는 사례가 빈번하여 이에 대한 대책이 요구되는 것이다.

그러므로 근래에는 도1로 도시한 바와 같은 구성으로 된 나트륨 램프 및 안정기의 감지장치(대한민국 실용신안등록 제 221297호, 고안의 명칭: 나트륨 램프 및 안정기의 감지장치, 이하 "인용고안"이라 함)가 제안되었다. 이의 구조를 살펴보면, 나트륨등 및 안정기의 감지장치는 나트륨 램프(가로등)(12)와 안정기(14)의 소손을 감지하기 위하여 나트륨 램프(12)와 안정기(14)에 연결되어 소손되었을 때 발생하는 이상전류나 전압을 감지하는 이상전류감지부(10)가 구성되어 있으며, 상기 이상전류감지부(10)의 이상전류나 전압 감지 신호에 따라 작동되어 전원공급을 자동적으로 차단하는 전원차단장치부(20)로 구성되어 있다. 이러한 상기 이상전류감지부(10)는 안정기(14)의 2차측에 연결되어 전압을 센싱하는 전압센서(16)로 구성되어 있거나, 상기 안정기(14)의 2차측에 연결된 전압센서(16)와 안정기(14)의 2차측에 연결되어 전류를 센싱하는 전류센서(16a)로 구성되어 있다. 그리고 상기 전원차단장치부(20)는 상기 이상전류감지부(10)와 연결되어 센싱된 소정의 값을 변환하는 A/D컨버터(22)가 구성되어 있으며, 상기 A/D컨버터(22)에는 CPU(28)가 연결되어 경보장치로 경보신호를 보냄과 동시에 전원부(26)와 연결된 릴레이 구동전원 스위치(24)를 차단하도록 되어 있다. 그러므로, 이는 나트륨 램프(12)가 안정기(14)에 내장된 이그나이터에 의하여 공급되는 초기 공급 펄스 고전압에 의하여 점등 개시되고, 이후에는 안정기(14)에 의하여 전류가 제한되어 정격 전류가 공급되므로 점등상태를 유지하게 되는 것이며, 작동중에 나트륨 램프(12)가 손상되어 점등이 불가능한 경우 안정기(14)의 이그나이터에 의한 고압 펄스가 발생되는 상태가 지속되므로 이를 전압센서(16,16b) 및 전류센서(16a)에서 감지하여 A/D컨버터(22)로 신호를 보내어 CPU(28)가 이상 상태로 판정하고 전원부(26)와 연결되어 있는 릴레이구동전원스위치(24)를 차단(OFF)하여 전원공급을 중지함과 아울러, CPU(28)는 경보장치에 경보신호를 보냄으로서 경보에 의한 점검 및 고장처리를 가능하게 하는 것이다. 이와 같이 인용고안은 안정기 1차측 전압과 2차측 전압,전류를 센싱하여 정상상태와 비교하여 나트륨램프(12)의 작동과정에서 이상 유무를 판별하여 이상 발생시 작동을 중지시키고 그 고장 수리대책을 강구함으로서 보수 작업을 용이하게 할 수 있게 되는 잇점이 있는 것이다. 반면에 이러한 인용고안은 전압, 전류 센서와 A/D컨버터, CPU 및 도시되지는 않았으나 에러상태를 판독하기 위한 표시부, 리세트, 스타트, 이상 전류값등 작동 조건 입력을 위한 키패드 또는 ??스위치등이 반드시 필요한 것이며, 이에 따라 제작 비용이 많이 드는 문제점이 있고, 혹한, 혹서, 진동, 먼지등의 악조건 속에서의 고장 발생률이 높아지며, 이의 보수 정비를 위하여 숙련된 인력이 필요하게 되는 등의 문제점이있는 것이다.

본 고안의 목적은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 온도에 의하여 작동 특성에 영향을 받지 않으며, 간략한 회로만으로 나트륨 램프의 작동 이상 발생시 전원의 공급을 차단하여 회로의 보호와 불필요한 전력 낭비를 방지할 수 있도록 함과 아울러, 특히 램프의 고장시 이를 육안으로 확인할 수 있도록 한 보안등 점등 보호회로를 제공함에 있다.

도1은 종래의 안정기 보호 회로를 보인 일례

도2는 본 고안의 전체적인 구성을 보인 구성도.

도3은 본 고안에 의한 보안등 점등 보호 회로도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

111:점소등제어회로

112:이그나이터

113:나트륨 램프

114:안정기

115:구동부

116:릴레이

117:접점

118:전류감지코일

119:정류회로

110:논리회로

110',110'',110''':낸드게이트

211:발광다이오드

212:전류제한저항

213;트랜지스터

이러한 본 고안의 목적은 이상 전류를 감지하기 위한 전류 감지 코일과 정류회로 그리고, 점등회로로 부터의 신호 레벨과 정류회로의 신호 레벨을 비교 출력하는 논리회로에 의하여 전원 공급을 단속하기 위한 릴레이 접점을 온,오프시키도록 하는 구동부를 구비하여서 된 것에 있어서, 구동부의 릴레이와 병렬로 접속된 발광다이오드를 구비하여서 된 보안등 점등 보호회로를 제안한다.

이에 따라 본 고안은 점등 시간대에 과전류가 흐르는 경우 즉시 전류의 공급을 차단하여 이그나이터의 과열이나 불필요한 전력 낭비를 방지함과 아울러 발광다이오드가 발광됨에 따라 램프 고장을 정확하고 용이하게 확인할 수 있게 되는 효과가 있다.

이러한 본 고안을 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도2로 보인 바와 같이 본 고안은 미리 지정되어 메모리에 저장된 일출,일몰시간이나 연산에 의하여 계산된 일출,일몰 시간 또는 외부로부터 전송되는 일출, 일몰 데이터를 수신하여 점소등 제어 신호를 발생시키는 점소등제어회로(1)와, 점소등제어회로(1)의 제어에 의하여 내장된 이그나이터(2)를 가동시키고, 일정 전류가 나트륨 램프(3)에 흐르도록 하기 위한 안정기(4)와, 이상 발생시 나트륨 램프(3)의 전원선에 자계 결합된 전류감지코일(8)과, 전류감지코일(8)의 출력전압을 정류하고, 평활하기 위한 정류회로(9)와, 정류회로(9)의 출력전압과 점소등제어회로(1)의 출력전압이 모두 하이레벨인 경우에 하이레벨을 발생시키는 논리회로(10)와, 논리회로(10)의 출력에 의하여 구동되는 트랜지스터(13) 및 릴레이(6), 접점(7)으로 구성된 구동부(5)와, 전기 구동부(5)의 릴레이(6)와 병렬로 접속된 발광다이오드(12) 및 전류제한 저항(12)을 구비하여서 된 것이다.

이와 같이 된 본 고안은 전원이 정상적으로 인가되고, 점소등 제어회로(1)의 출력이 발생되는 점등시간대인 경우에는 릴레이(6)이 접점(7)이 온되어 있어서, 안정기(4)가 작동 초기에 이그나이터(2)에서 펄스폭 10~100㎲로 3000v 정도의 고압 펄스를 발생시켜 나트륨 램프(3)의 방전 개시 전압 이상을 인가하므로 나트륨 램프(3)가 점등 개시되는 것이고, 이후에는 안정기(4)에서 일정한 정격 전류가 흐르도록 함으로써 방전 유지 상태가 지속되어 보안등으로서의 조명 기능을 얻게 되는 것이다. 이러한 상태에서는 전류감지코일(8)에 나트륨 램프(3)의 방전에 따라 흐르는 전원 전류에 의하여 유도 전압이 정상 범위인 낮은 레벨로 나타나게 되고 이는 정류회로(9)에 의하여 정류되어 로우레벨로 논리회로(10)의 낸드게이드(10')에 인가된다. 그러므로, 이는 그 출력을 로우레벨로 하며, 이에 따라, 점소등제어회로(1)에 의하여 하이레벨이 공급되고 있는 논리회로(10)의 낸드게이트(10'')에서는 하이레벨을 출력시키게 되는 것이다. 그러므로, 이러한 출력은 낸드게이트(10''')의 출력을 로우레벨로 함으로써 구동부(5)의 트랜지스터(13)는 턴오프 상태를 유지하여 릴레이(6)에 작동전류를 흘려 주지 않으므로, 그 접점(7)이 온되어 있어서, 안정기(4)로의 전류 공급이 유지되는 것이다.

아울러, 이와 같이 나트륨 램프(3)가 정상적으로 방전 개시되지 않는 경우가 있다.

즉, 나트륨 램프(3)의 벌브가 파손되거나 접촉 불량등 여러 가지 요인으로 인하여 나트륨 램프(3)의 방전이 개시되지 못하는 경우에 본 고안에서는 나트륨 램프(3)의 방전이 개시되지 못함에 따라 흐르는 전원 전류가 과대하게 되고, 이는 전류감지코일(8)의 유도 전압이 하이레벨로 나타나게 되어 정류회로(9)의 출력레벨 역시 하이레벨로 되어 논리회로(10)의 낸드게이트(10')에서 하이레벨로 출력된다. 아울러, 점소등제어회로(1)는 정상 동작 상태이므로, 하이레벨의 출력을 낸드게이트(10'')의 입력에 인가하고 있는 것이다. 그러므로, 낸드게이트(10'')는 양측 입력이 모두 하이레벨이 되어 그 출력이 로우레벨이 되는 것이다. 그러므로, 논리회로(10)의 최종 출력인 낸드게이트(10''')의 출력은 하이레벨이 된다. 이에 따라, 구동부(5)의 트랜지스터(13)는 턴온 상태로 상태 반전되는 것이다. 이와 같이 하여 릴레이(6)에 작동 전류를 흘려 주게 되어 그 접점(7)이 오프되므로, 안정기(4)로의 전류 공급이 차단되는 것이어서, 이그나이터(2)가 계속적으로 고압의 펄스를 발생시킴에 따른 과열 현상으로 인한 회로 손상이나 불필요한 전력 낭비를 막을 수 있게 되는 것이다. 아울러, 본 고안에서는 릴레이(6)와 병렬 접속된 발광다이오드(11)에 전류가 흐르며, 이때의 전류는 전류제한저항(12)에 의하여 적정한 수준을 유지하게 된다.이에 따라, 보수, 관리 요원은 램프(3)가 소등된 상태에서 발광다이오드(11)의 발광을 목격하게 되는 것이며, 이는 램프(3)의 단선인 것으로 간주하고, 교체를 위한 적절한 조치를 취할 수 있게 됨으로써 유지, 보수 업무의 효율성을 도모할 수 있게 된다.

또한, 경우에 따라서는 나트륨 램프(3)가 점등된 상태에서 손상되거나 릴레이 접점(7)이 불량하여 방전 전류 공급이 유지되지 못하여 소등되는 경우도 있는 것이다. 이러한 경우에도 본 고안은 나트륨 램프(3)의 방전 유지 전류가 과다하게 흐르므로, 전류 감지코일(8)에 유도되는 전압이 하이레벨로 되어, 전술한 바와 같은 과정으로 구동부(5)의 트랜지스터(11) 베이스에 하이레벨의 신호가 인가되고, 릴레이(6)에 전류가 흐르므로 그 접점(7)이 오프되어 안정기(4)로의 전원공급이 차단되도록 하는 것이며, 이에 따라 여타 회로가 작동을 중지하므로 불필요한 전력 손실을 방지함은 물론이려니와 회로에 무리를 주지 않게 되고, 이러한 경우에도 발광다이오드(12)의 점등에 의하여 고장 상황 파악이 신속하게 이루어 질 수 있게 됨은 물론이다.

아울러, 본 고안에서는 이와 같이 이상 발생시 자동으로 나트륨 램프(3)의 공급 전압을 원천적으로 차단하게 되는 것이어서, 보수원이 나트륨 램프(3)를 교체하는 경우 발생할 수 있는 감전 사고를 미연에 방지할 수 있게 되는 잇점도 있는 것이다.

이와 같이 하여 본 고안은 인용 고안에서와 같이 CPU등 고가의 부품이나 많은 부품을 사용할 필요가 없으므로 제조원가를 크게 절감하고, 고장 발생 요인을 크게 줄여 유지 보수 비용을 절감할 수 있는 것이며, 온도 변화에 의한 작동 특성의 영향을 최소화할 수 있는 간략한 회로만으로 램프의 작동 이상시 전원 공급을 차단하여 회로의 보호와 불필요한 전력낭비를 방지할 수 있게 되는 효과가 있다.

아울러, 본 고안은 이상 발생으로 램프가 소등된 경우에 발광다이오드가 점등됨으로써 고장 원인을 신속하게 판정할 수 있게 되어 유지 보수를 위하여 고가의 장비나 숙련된 기능 인력이 불필요하게 되는 것이어서, 유지 보수 비용을 더욱 감소시킬 수 있게 된다. 뿐만 아니라, 본 고안에서는 이상 발생시 나트륨 램프로의 전원 공급이 차단되어 램프 교체과정에서 발생할 수 있는 감전 사고를 미연에 방지하여 인명을 보호할 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 점소등 제어 신호를 발생시키는 점소등제어회로(1)와, 점소등제어회로(1)의 제어에 의하여 내장된 이그나이터(2)를 가동시키고, 일정 전류가 나트륨 램프(3)에 흐르도록 하기 위한 안정기(4)와, 이상 발생시 나트륨 램프(3)의 전원선에 자계 결합된 전류감지코일(8)과, 전류감지코일(8)의 출력전압을 정류하고, 평활하기 위한 정류회로(9)와, 정류회로(9)의 출력전압과 점소등제어회로(1)의 출력전압이 모두 하이레벨인 경우에 하이레벨을 발생시키는 논리회로(10)와, 논리회로(10)의 출력에 의하여 구동되는 트랜지스터(13) 및 릴레이(6), 접점(7)으로 구성된 구동부(5)와, 전기 구동부(5)의 릴레이(6)와 병렬로 접속된 발광다이오드(12) 및 전류제한 저항(12)을 구비하여서 됨을 특징으로 하는 보안등 점등 보호회로 .