KR20060005954A - 할로겐 램프의 조도조절 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 할로겐 램프용 조도조절 장치에 관한 것으로 지금까지 할로겐 램프용 안정기의 조도조절을 위해 사용되어 온 입력전원의 위상제어(Phase Control) 또는 반전위상제어(Reverse Phase Control) 방식이 발생하는 전자파 장애 및 소음문제 그리고, 대용량의 할로겐 안정기를 제어하기 위해 디머의 크기가 대용량화 되는 문제점들을 모두 해결하는 새로운 방법이다. 본 발명은 할로겐 안정기로 공급되는 상용 주파수의 입력 전원은 정격으로 유지하고 별도의 제어신호에 의해 할로겐 램프로 공급되는 출력의 주파수 또는 펄스폭을 제어하여 할로겐 램프의 조도 조절을 하는 장치로 작은 크기의 디머로 대용량의 할로겐 안정기들의 조도조절을 할 수 있다는 장점을 가진다. 특히, 조명제어에 널리 사용되는 조도조절 제어전압인 0-10V dC 또는 1-10V dc를 사용할 경우, 하나의 디머로 형광램프 및 할로겐 램프의 통합적인 조도조절이 가능하다는 장점이 있다.

할로겐램프, 안정기, 위상제어, 조도조절, 디머, 제어신호

Description

할로겐 램프의 조도조절 장치{The dimming apparatus for halogen lamp}

도 1은 일반적인 할로겐 램프용 전자식 안정기의 전체적인 구성 블록도.

도 2는 위상제어(Phase Control)방식의 개념도.

도 3은 반전위상제어(Reverse Phase Control)의 개념도.

도 4는 본 발명의 할로겐 램프용 전자식 안정기의 조도조절 개념도,

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

ⓐ, ⓑ : 영 전위지점(Zero Crossing Point)

α : 위상제어를 위한 시간지연

β : 반전위상제어를 위한 전원 도통시간

10 : 주파수가변 또는 펄스폭변조 방식의 인버터 구동회로

11 : 자려 또는 타려방식의 고정 주파수 출력 인버터 구동회로.

12 : Diode에 의한 220V AC 정류회로

13 : 역률개선을 위한 역률 보정회로

14 : 스위칭 동작에 의해 직류를 교류로 변환하는 인버터회로

15 : 인버터 출력을 할로겐 램프에 전달하는 전압강하형 트랜스포머

지금까지 할로겐 램프의 조도조절을 위해서는 할로겐 램프용 안정기에 입력되는 입력 전원의 위상을 제어하는 방법이 사용되어왔다. 그리나, Triac과 같은 스위칭 소자를 이용한 일반적인 위상제어(Phase Control)방식은 전자파 장해와 소음을 발생시키고 제어하고자 하는 부하의 용량에 따라 조도조절장치(디머)의 크기가 결정되는 문제점을 가지고 있었다. 일반적인 Phase Control의 전자파 장해 및 소음 문제 해결을 위해 FET(Field Effect Transistor)나 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)등의 스위칭 소자를 이용하여 영 전위 지점에서 부하에 공급되는 전원을 도통 시키고 일정 시간 지연 뒤에 다음 영 전위까지 전원을 차단하는 Reverse Phase Control 방법이 제시되어 사용되고 있지만 부하의 용량에 따라 스위칭 소자의 용량이나 필터와 같은 부품의 크기가 결정되므로 대용량의 부하를 제어하기 위해서 디머의 크기가 대형화 되는 문제점을 해결 할 수는 없었다.

본 발명은 지금까지 널리 사용되고 있는 할로겐 램프용 안정기의 위상제어 방식이 가지고 있는 스위칭 소자에 의한 전자파 장해와 소음 그리고, 부하의 대용량화에 따른 디머의 대용량화와 같은 문제점을 모두 해결할 수 있는 방법으로 할로겐 램프용 안정기에 입력되는 전원은 일정하게 유지하고 제어 신호에 의해 램프로 출력되는 주파수 또는 펄스폭을 가변하여 할로겐 램프의 조도가 조절되도록 한 것이다.

본 발명은 할로겐 램프의 조도조절을 위한 장치에 관한 것으로 지금까지 할로겐 램프의 조도조절을 위해 널리 사용되어 온 위상제어 또는 반전위상제어에 의한 입력전원의 제어가 아니라 제어신호에 의해 할로겐램프로 공급되는 출력을 제어하는 새로운 방법을 사용한다.본 발명을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

[도 1]은 일반적인 할로겐 램프용 전자식 안정기의 전체적인 구성 블록도이다. 안정기로 입력된 상용전원 (220V AC/60Hz)은 정류회로(12)를 사용하여 직류로 정류된 후, 인버터 회로(14)에 의해 다시 교류로 변환된다. 이때, 일반적인 할로겐 램프용 전자식 안정기는 고정된 주파수의 자려식 또는 타려방식의 인버터 구동회로(11)를 가진다. 인버터 회로에의해 발생된 교류는 전압강하 변압기(15)를 통해 할로겐 램프로 전달되고 할로겐 램프는 정격 출력으로 구동된다. [도 2]와 [도 3]은 각각 할로겐 및 백열전구의 조도조절을 위한 일반적인 방법인 위상제어와 반전위상제어 방식의 개념을 나타낸 도면이다. 상용전원 주파수의 반주기, 예를들어 60Hz의 경우 1/120 = 8.33ms, 동안 영전위지점(ⓐ 또는 ⓑ)을 기준으로 위상제어를 위한 시간지연(α) 또는 전원의 도통시간(β)을 제어하여 정류회로(12)를 통한 직류 전압을 가변하고 결과적으로 인버터 회로(14)와 전압강하 변압기(15)를 통해 할로겐 램프로 전달되는 안정기 출력이 가변되도록 하는 것이다. 그러나, 위상제어는 전원의 도통시에 스파크성 전류 잡음을 발생하고, 소음이 발생하는 문제점이 있다. 위상제어의 이런 문제점들을 해결하기 위해 영전위 지점에서 전원을 도통시키는 반전위상제어 방식이 제안되어 전자파 잡음 및 소음의 문제는 어느 정도 보 완되었지만 부하의 용량에 따라 조도조절장치(디머)를 구성하는 소자들의 용량이 증가하여 결과적으로 디머의 크기가 커지는 문제는 해결할 수 없었다.

[도 4]는 본 발명의 할로겐 램프용 전자식 안정기의 조도조절 개념도이다. 대부분의 구성은 [도 1]의 일반적인 할로겐 램프용 전자식 안정기의 구성과 같으나 220V AC의 입력전원을 정격으로 유지하고 주파수가변 또는 펄스폭변조 방식의 인버터 구동회로(10)에 의해 인버터 회로(14)를 구동하여 할로겐 램프를 구동하는 출력을 가변, 할로겐 램프가 조도가 조절되도록 한 것이다. [도 4]에서 제어신호는 데이터 통신에 의한 조도조절신호 일수도 있고 0-10V dc 또는 1-10V dc와 같이 일반적으로 조명제어에서 널리 사용되는 제어신호 일수도 있다.

본 발명은 할로겐 램프의 조도조절을 위한 새로운 방법에 관한 것으로 할로겐 램프용 안정기의 용량에 관계없이 작은 양의 제어 신호에 의해 할로겐램프의 조도조절이 가능하므로 작은 크기의 디머로 대용량의 할로겐 안정기들을 조도 조절할 수 있고 또, 과거의 위상제어 방식이 발생하는 소음 및 전자파 발생 문제를 크게 줄일 수 있다는 장점이 있다. 그리고, 조명제어에서 널리 사용되고 있는 0-10V dc 또는 1-10V dc 전압을 제어신호로 사용할 경우, 동일한 제어기로 형광등과 같은 방전등과 할로겐 램프의 조도 조절을 통합할 수 있다는 장점이 있다.

Claims (5)

1. 할로겐 램프의 조도조절장치에 있어서,

   상용전원(220V/60Hz)을 정류하여 직류로 만드는 정류회로(12)와 정류된 직류를 변압기(15)를 통해 할로겐 램프로 전달하기 위해 교류로 변환하는 인버터 회로(14),

   외부에서 입력되는 제어 신호에 의해 인버터 회로(14)의 구동 주파수 또는 구동 펄스폭을 변동하는 주파수가변 또는 펄스폭변조 방식의 인버터구동회로(10)와

   인버터 회로의 출력을 할로겐 램프에 전달하는 전압강하형 트랜스포머(15)로 구성되는 조도조절이 가능한 할로겐 램프용 전자식 안정기.
2. 제 1항에 있어서,

   인버티 구동회로는 입력되는 제어 신호가 0 - 10V DC 또는 1 - 10V DC의 아날로그(Analog) 신호이고, 전력선통신, 적외선통신, RF, 그리고 다른 여러 형태의 직렬통신(Serial Communication)에 의해 전달 될 수 있으며, 이와 같은 제어 입력을 이용하여 인버터 회로(14)의 구동 주파수 및 구동 펄스폭을 가변하는 마이크로 콘트롤러가 내장된 주파수가변 또는 펄스폭변조 방식의 인버터 구동회로(10)를 포함하는 조도조절이 가능한 할로겐 램프용 전자식 안정기.
3. 제 1항에 있어서,

   인버터 구동회로는 입력되는 제어 신호가 전력선 통신, 적외선 통신, RF, 그리고 다른 여러 형태의 직렬통신(Serial Communication)에 의해 전달되며, 이와 같은 제어 입력을 이용하여 인버터 회로(14)의 구동 주파수 및 구동 펄스폭을 가변하는 마이크로 콘트롤러가 내장된 조도조절이 가능한 할로겐램프용 전자식 안정기.
4. 제 1항에 있어서,

   인버터 구동회로는 0 - 10V DC와 같은 외부에서 입력되는 전압 형태의 아날로그(Analog) 제어 신호를 이용하여 연산증폭기(OP AMP)를 이용한 톱니파 또는 삼각파 발생회로와 비교기로 구성된 조도조절이 가능한 할로겐램프용 전자식 안정기.
5. 제 1항에 있어서,

   인버터 구동회로는 0 - 10V DC와 같은 외부에서 입력되는 전압 형태의 아날로그(Analog) 제어 신호를 이용하여 변화된 주파수를 출력하는 전압-주파수 변환회로(V/F Converter)를 포함하는 조도조절이 가능한 할로겐램프용 전자식 안정기.

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