KR20060055087A - 고압방전등용 자기식 안정기의 보호회로 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고압방전등에 있어서, 고압방전등을 점등시키기 위해 전원을 공급하는 전원공급부; 전원공급부에서 전원인 인가되면 사이리스터(Q3)의 스위칭 작동으로 트랜스포머(T)의 역기전력을 유기하여 2차권선(T2)에 고압펄스를 발생하는 이그나이터부; 이그나이터부의 출력 단이 단락상태인지를 감지하는 단락감지부; 안정기의 철심이 과열 상태인지를 감지하는 과열감지부; 전원공급부에서 공급되는 전압이 과전인지를 감지하는 과전압감지부; 단락감지부 및 과열감지부에서 입력된 입력신호가 기준전압보다 높으면 로우신호를 출력하고, 기준전압보다 작으면 하이 신호를 출력하며, 과전압감지부에서 입력된 입력신호가 기준전압보다 작으면 로우신호를 출력하고, 기준전압보다 높으면 하이 신호를 출력하는 증폭부; 및 증폭부의 출력신호가 로우일 경우 사이리스터(Q1)가 턴오프되어 릴레이가 동작하지 않아 전원공급부에서는 전압이 공급되고, 하이일 경우 사이리스터(Q1)가 턴온되어 릴레이가 동작함으로써 전원공급부에서 공급되는 전압을 차단하는 전원 차단부로 구성되어, 안정기 온도를 감지하여 안정기 온도가 일정온도 이상일 때 안정기 전원을 차단하여 화재 및 방전등의 수명단축을 예방하고, 안정기의 단락이나 과전압 인가 시, 전원을 안전 차단하여 전력소비를 줄일 수 있다.
Description
도 1은 본 발명에 의한 고압방전등용 자기식 안정기를 나타낸 블록도이고,
도 2는 본 발명에 의한 고압방전등용 자기식 안정기의 보호회로의 일 실시예이고,
도 3은 본 발명에 의한 고압방전등용 자기식 안정기의 보호회로의 다른 실시예이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100: 전원공급부 110: 전원감지표시부
200: 이그나이터부 300: 감지부
310: 단락감지부 320: 과열감지부
330: 과전압감지부 400: 증폭부
500: 전원차단부 510: 전원차단표시부
600: 방전등 700: 비상등
R1~R40: 저항 v, v': 전원단
D1~D16: 다이오드 C1~C15: 콘덴서
ZD1~ZD5: 제너다이오드 LED1~LED3: 발광다이오드
SW1~SW2: 릴레이스위치 Reset: 리셋스위치
T: 트랜스포머 U1, U2: 집적회로
PC1~PC3: 포토커플러 Q1~Q4: 사이리스터
RL: 릴레이 F: 퓨즈
TS: 온도스위치 SW3: 스위치
본 발명은 고압방전등용 자기식 안정기의 보호회로에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전원진단회로와 안정기 또는 방전등의 단락감지와 과열감지 및 과전압감지회로를 구비하여, 안정기 출력선의 오결선, 소켓의 불량 또는 방전등의 파손 등에 의해 출력선이 단락된 경우 또는 안정기 철심의 과열 및 입력전압의 과전압이 인가된 경우를 감지하여 안정기가 과열되는 것을 방지하고 전원을 안전 차단하여 전력소비를 줄이고, 복수의 발광다이오드를 사용함으로써 회로의 단락, 과열 및 과전압 인가 등을 시각적으로 식별 가능하도록 함과 동시에 방전등이 소등됨에 따라 어두워진 조명환경을 복구하기 위한 비상등을 점등하는 고압방전등용 자기식 안정기에 관한 것이다.
일반적으로 가로등 조명이나 고천정 조명 등으로 많이 사용되고 있는 고압방 전등을 점등하기 위해서 방전등에 높은 초기 시동전압을 공급 즉, 고압 나트륨방전등은 2500V~3000V, 메탈할라이드방전등은 800V~2000V, HQl방전등은 3500V~4500V 으로 고압펄스 전압을 16.67ms(또는 8.33ms)마다 발생시켜야 하고, 점등 후에는 전류를 제어하기 위한 안정기를 필요로 한다.
만약, 안정기 출력선의 오결선, 소켓의 불량 또는 방전등의 파손, 고압방전등의 출력선의 노화 및 사용 장소의 진동에 의해 출력선이 단락되면 안정기의 트랜스포머에 높은 전류가 흘러 열이 발생하고 안정기의 트랜스포머의 권선 불량으로 인하여 또는 사용 장소의 고온에 의하여 또는 권선의 수명이 다했을 때 안정기 권선이 절연 파괴되어 단락되면 열이 발생하며 오랫동안 방치할 경우 화재를 일으킬 수도 있어 재산상의 피해를 가져올 수 있을 뿐만 아니라 입력 전압에 과전압이 걸려 방전등에 과전류가 흘러 방전등 수명 단축과 방전등 폭발의 원인이 되고 있다.
이와 같이, 설치된 가로등이 점등되지 않는 등의 고장 난 경우에는 정확한 고장의 개소를 발견할 수가 없어 고가의 가로등의 안정기나 방전등의 전체를 교체하여 버리는 폐단이 있어, 가로등 유지 보수에 많은 인력과 노력이 요구될 뿐만 아니라 유지보수비가 많이 요구되는 비경제적인 결함도 나타나고 있다.
본 발명은, 종래의 고압방전등 자기식 안정기의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 안정기 출력선의 오결선, 소켓의 불량 또는 방전등의 파손 등에 의해 단락상태인 경우, 안정기의 트랜스포머의 권선 불량 상태인 경우, 사용 장소의 고온에 의하여 또는 권선의 수명이 다하여 안정기 권선이 절연 파괴되어 단락된 경우, 열 이 발생하여 안정기 온도가 일정 온도 이상일 경우 및 과전압이 공급된 경우에 안정기 전원을 차단하여 화재 및 방전등의 수명 단축을 예방하고 전력 소비를 줄이며, 복수의 발광다이오드의 점/소등에 따라 고장부위를 시각적으로 식별 가능하게 한 고압방전등용 자기식 안정기의 보호회로를 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은 고압방전등에 있어서, 전원 양단(v, v')로 구성되어, 고압방전등을 점등시키기 위해 전원을 공급하는 전원공급부; 전원단(v)과 연결된 트랜스포머(T);와 트랜스포머의 탭(Tap)전위에 연결된 콘덴서(C14);와 콘덴서(C14)의 타측에 애노드 단이 연결된 사이리스터(Q3);와 사이리스터(Q3)의 게이트 단과 트랜스포머의 출력단 사이에 연결된 제너다이오드(ZD5), 저항(R32, R33), 다이오드(D13)로 구성되어, 전원공급부에서 전원인 인가되면 사이리스터(Q3)의 스위칭 작동으로 트랜스포머(T)의 역기전력을 유기하여 2차권선(T2)에 고압펄스를 발생하는 이그나이터부; 트랜스포머 2차권선(T2)의 출력단과 전원단(v') 사이에 연결된 다이오드(D14), 저항(R34, R35);과 저항(R35)과 전원단(v') 사이에 연결된 저항(R36), 제너다이오드(ZD6), 콘덴서(C15)로 구성되어, 상기 이그나이터부의 출력 단이 단락상태인지를 감지하는 단락감지부; 저항(R35)과 저항(R36) 사이에 연결된 온도스위치(TS)로 구성되어, 안정기의 철심이 과열 상태인지를 감지하는 과열감지부; 전원 양단 사이에 연결된 다이오드(D7), 저항(R10), 스위치(SW3);와 스위치(SW3)와 전원단(v')사이에 병렬 연결된 저항(R11, R12), 콘덴서(C7)와; 콘덴서(C7)와 연결된 제너다이오드(ZD1)로 구성되어, 전원공급부에서 공급 되는 전압이 과전인지를 감지하는 과전압감지부; 증폭용 집적회로(U1)로 구성되어, 단락감지부 및 과열감지부에서 입력된 입력신호가 기준전압보다 높으면 로우신호를 출력하고, 기준전압보다 작으면 하이 신호를 출력하며, 과전압감지부에서 입력된 입력신호가 기준전압보다 작으면 로우신호를 출력하고, 기준전압보다 높으면 하이 신호를 출력하는 증폭부; 및 전기적으로 절연된 상태로 전달받는 포터커플러(PC2);와 게이트 단을 통해 포토커플러의 출력신호가 전송되는 사이리스터(Q1);와 사이리스터(Q1)의 애노드 단에 연결된 릴레이(RL);와 릴레이 양단에 연결된 릴레이스위치(SW1, SW2)로 구성되어, 증폭부의 출력신호가 로우일 경우 사이리스터(Q1)가 턴오프되어 릴레이가 동작하지 않아 전원공급부에서는 전압이 공급되고, 하이일 경우 사이리스터(Q1)가 턴온되어 릴레이가 동작함으로써 전원공급부에서 공급되는 전압을 차단하는 전원 차단부로 구성되어 있다.
본 발명에 의하면, 안정기 출력선의 오결선, 소켓의 불량 또는 방전등의 파손 등에 의해 단락상태인 경우와 안정기의 트랜스포머의 권선 불량이나 사용 장소의 고온에 의하여 또는 권선의 수명이 다했을 때 안정기 권선이 절연 파괴되어 단락되면 열이 발생하고 오랫동안 방치할 경우 화재를 일으킬 수도 있어 재산상의 피해를 가져올 수 있을 뿐만 아니라 램프에 과전류가 흘러 램프수명 단축 및 램프 폭발의 원인이 되고 있다. 따라서 안정기 출력단의 단락 및 온도를 감지하여 안정기 가 단락인 경우나 온도가 일정온도 이상이때 안정기 전원을 차단하여 화재 및 방전등의 수명단축을 예방 할 수 있고 전원을 안전 차단함에 따라 전력소비를 줄일 수 있다.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 의한 고압방전등용 자기식 안정기를 나타낸 블록도로, 전원공급부(100), 전원감지표시부(110), 이그나이터부(200), 감지부(300), 증폭부(400), 전원차단부(500), 전원차단표시부(510), 방전등(600) 및 비상등(700)으로 구성되어 있고, 도2는 고압방전등용 자기식 안정기의 보호회로의 일실시예로, 도 2를 참조하여 각 구성부를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
전원공급부(100)는 전원 양단(v, v')으로 구성되어 방전등을 점등시키기 위한 전원을 회로 전체에 공급하되, 발광다이오드(LED1)와 저항(R1)으로 구성된 전원감지표시부(110)에 의해서 정상적으로 전원이 공급되면 발광다이오드(LED1)는 점등되고, 전원이 공급되지 않으면 발광다이오드(LED1)는 소등되어 전원 공급 여부를 시각적으로 식별가능 하도록 하며, 과전류를 차단하는 퓨즈(F)가 더 구비되어, 만약 과전류가 인가되면 퓨즈(F)가 오프되어 회로에 흐르는 과전류는 차단된다.
이그나이터부(200)는 전원공급부(100)의 전원단(v)에 연결된 트랜스포머(T);와 트랜스포머의 탭(Tap)전위에 연결된 콘덴서(C14)와 콘덴서(C14)의 타측에 애노드 단이 연결된 사이리스터(Q3);와 사이리스터(Q3)의 게이트 단과 트랜스포머(T) 2차권선(T2)의 출력단 사이에 연결된 제너다이오드(ZD5), 저항(R32, R33), 다이오드(D13);와 사이리스터(Q3)의 애노드 단과 캐소드 단 사이에 연결된 다이오드(D12);와 제너다이오드(ZD5)의 애노드 단과 사이리스터(Q3)의 게이트 단 사이에 연결된 저항(R29);과 제너다이오드(ZD5)의 애노드 단과 사이리스터(Q3)의 캐소드 단 사이 에 연결된 저항(R30);과, 제너다이오드(ZD5)의 애노드 단과 사이리스터(Q3)의 캐소드 단 사이에 연결된 저항(R31)으로 구성되어, 전원공급부(100)에서 전원인 인가되면 사이리스터(Q3)의 스위칭 작동으로 1차권선(T1)과 콘덴서(C14)의 공진에 의해 단권변압기가 된 트랜스포머(T)에 역기전력이 유기되어 2차권선(T2)에 고압펄스가 발생된다.
감지부(300)는 단락감지부(310), 과열감지부(320) 및 과전압감지부(330)로 구성되어 있으며, 단락감지부(310)는 트랜스포머 2차권선(T2)의 출력단과 전원단(v') 사이에 연결된 다이오드(D14), 저항(R34, R35);과 저항(R35)과 전원단(v') 사이에 병렬 연결된 저항(R36), 제너다이오드(ZD6), 콘덴서(C15)로 구성되어, 안정기에 전원이 공급되면 방전등 출력단에 전압이 걸리고, 그 전압이 다이오드(D14), 저항(R34, R35), 온도스위치(TS)를 통하여 저항(R36)에 전압이 걸리고 그 전압을 콘덴서(C15)로 평활하며 제너다이오드(ZD6)로 일정 전압을 유지하고 그 전압이 집적회로(U1)(예컨대, LM2904)의 6번 핀에 입력되며, 안정기 출력단이 단락되면 다이오드(D14), 저항(R34, R35)을 통하여 저항(R36)에 흐르는 0V 전압이 6번 핀에 입력된다.
아울러, 과열감지부(320)는 트랜스포머(T) 철심에 연결시킨 동시에 저항(R35)과 저항(R36) 사이에 연결된 온도 스위치(TS)로 구성되어, 트랜스포머(T) 철심의 온도가 높을 경우 온도스위치(TS)가 오프되어 저항(R36)에 걸리는 전압이 0V가 되고, 저항(R36)에 걸리는 전압이 집적회로(U1)의 6번 핀으로 입력되며, 트랜스포머(T)의 온도가 정상적일 때는 다이오드(D14), 저항(R34, R35), 온도스위치(TS) 를 통하여 저항(R36)에 걸리는 전압, 즉 기준 전압보다 높은 전압이 집적회로(U1)의 6번 핀으로 입력된다.
아울러 안정기에 전원이 공급되고 집적회로(U1)에 전원이 입력되면 다이오드(D6), 저항(R8)을 통하여 저항(R9)에 걸리는 전압을 콘덴서(C6)로 평활하여 이 전압을 저항(R17)과 저항(R18)로 분압하여 5번 핀의 기준전압으로 사용한다.
과전압감지부(330)는 전원 양단 사이에 연결된 다이오드(D7), 저항(R10),스위치(SW3);와 스위치(SW3)와 전원단(v')사이에 병렬 연결된 저항(R11, R12), 콘덴서(C7)와; 콘덴서(C7)와 연결된 제너다이오드(ZD1)로 구성되어, 안정기의 입력전압이 높을 경우 즉, 과전압일 경우 다이오드(D7), 저항(R10), 스위치(SW3)의 접점을 통하여 병렬저항(R11, R12)에 전압이 걸리고, 콘덴서(C7)로 평활한 전압이 제너다이오드(ZD1)의 전압 이상이 되어 집적회로(U1)의 3번 핀으로 입력된다.
아울러, 스위치(SW3)는 자동 또는 수동 모드로 선택할 수 있다. 즉, 자동모드일 때는 전원전압이 일정전압 AC240V이상일 때 전원을 차단하고 수동 모드일 때는 전원전압이 일정전압AV240V 이상이 인가되어도 전원을 차단하지 않는다.
증폭부(400)는 증폭용 집적회로(U1)(예컨대, LM2904)로 구성되어, 단락감지부 및 과열 감지부에서 입력되는 입력신호가 기준전압보다 높으면 로우신호를 출력하고, 기준전압보다 작으면 하이 신호를 출력하며, 과전압 감지부에서 입력되는 입력신호가 기준전압보다 작으면 로우신호를 출력하고, 기준전압보다 높으면 하이 신호를 출력하여 포토커플러(PC2)를 동작시키고 사이리스터(Q1)가 턴온되어 릴레이를 동작시킴으로써 전원을 차단한다.
아울러 안정기에 전원이 공급되면 다이오드(D6), 저항(R8)을 통하여 저항(R9)에 전압이 걸리고, 콘덴서(C6)로 평활하여 집적회로(U1)의 전원전압으로 사용하며, 이 전압을 저항(R15)과 저항(R16)로 분압하여 2번 핀의 기준전압으로 사용한다.
전원차단부(500)는 전기적으로 절연된 상태로 전달받는 포터커플러(PC2);와 게이트 단을 통해 포토커플러(PC2)의 출력신호가 전송되는 사이리스터(Q1);와 사이리스터(Q1)의 애노드 단에 연결된 릴레이(RL);와 릴레이 양단에 연결된 릴레이스위치(SW1, SW2);와 릴레이의 온/오프에 의한 역기전력을 흡수하는 회로 보호용 콘덴서(C2);와 릴레이(RL)와 사이리스터(Q1)의 애노드 단 사이에 연결된 다이오드(D4);와 전원단(v)과 사이리스터(Q1)의 캐소드 단에 사이에 연결된 다이오드(D1);와 사이리스터(Q1)의 게이트 단과 다이오드(D1)의 애노드 단 사이에 연결된 콘덴서(C1);와 사이리스터(Q1)의 애노드 단과 전원단(v) 사이에 연결된 다이오드(D2);와 포토커플러(PC2)의 이미터 단과 연결된 저항(R3);과 저항(R3)의 타측과 사이리스터(Q1)의 캐소드 단 사이에 연결된 콘덴서(C3);와 사이리스터(Q1)의 캐소드 단과 릴레이스위치(SW2)의 b'접점 사이에 연결된 저항(R4, R5, R7)과 다이오드(D5);와 포토커플러(PC2)의 애노드 단에 연결된 저항(R6);과 저항(R6)의 타단과 포토커플러(PC2)의 캐소드단 사이에 연결된 콘덴서(C4)로 구성되어, 증폭기(400)의 출력신호가 하이이면 포토커플러(PC2)가 온되어 포토커플러(PC2)가 온됨에 따라 사이리스터(Q1)이 턴온되어 릴레이를 동작시킴으로써 전원을 차단하고, 반면 증폭기의 출력신호가 로우이면 포토커플러(PC2)가 오프됨에 따라 사이리스터(Q1)이 턴오프되어 릴레이를 동작시키지 않음으로써 전원을 계속적으로 공급한다.
전원차단표시부(510)는 릴레이스위치(SW1)의 c접점과 릴레이스위치(SW2)의 c'접점 사이에 연결 저항(R41, R42), 다이오드(D17), 리셋스위치(Reset);와 릴레이스위치(SW1)의 c접점과 릴레이스위치(SW2)의 c'접점 사이에 연결된 비상등(700);과 릴레이스위치(SW1)의 a접점과 스위치(SW2)의 c접점 사이에 연결된 발광다이오드(LED2), 저항(R2), 다이오드(D3);를 더 구비하여, 방전등이 단락 및 과열되거나 과전압이 걸려 증폭기에서 하이 신호가 입력되어 포토커플러(PC2)가 동작되면 사이리스터(Q1)가 턴온되어 릴레이에 전류가 흘러 릴레이스위치(SW1)가 c접점으로 이동됨과 동시에 릴레이스위치(SW2)가 c'접점으로 이동하여 발광다이오드(LED2)와 비상등(700)을 점등시킨다.
방전등(600)은 전원공급부에서 이그나이터로 전원이 공급되면 이그나이터에서 발생한 고전압펄스에 의해 점등된다.
비상등(700)은 안정기 또는 방전등의 단락 및 과열과 과전압으로 인한 고장 시에 방전등이 소등되면서 어두워진 조명환경을 복구하기 위해 자동으로 점등된다. 여기에서 비상등은 형광등, LED등, HQI등, CMD등, 메탈램프, 나트륨등, 수은램프, 백열등 또는 할로겐등을 사용한다.
도2는 고압방전등용 자기식 안정기의 내부회로도로, 도 2의 동작구성을 도1 을 참조하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
전원이 공급되면 퓨즈(F)를 통하여 릴레이 스위치(SW1)를 통과하고 트랜스포머(T)를 통하여 방전등(600)에 전원이 인가된다. 아울러 전원이 정상적으로 공급되 면 항상 저항(R1)을 통하여 발광다이오드(LED1)에 전류가 흐름으로써 발광다이오드(LED1)를 점등시킨다. 만약 과전류가 흐를 경우에는 퓨즈(F)를 오프 시킴으로써 회로로 공급되는 과전류를 차단한다. 방전등 양단에 전원이 인가되면 저항(R32), 다이오드(D13), 저항(R33)을 통하여 저항(R31)에 전압이 걸리게 되고 이 전압이 제너다이오드(ZD5)의 항복전압 이상이 되어 제너다이오드에 전압이 걸려 사이리스터(Q3)를 턴온시키고 이때 1차권선(T1)과 콘덴서(C14)의 공진에 의해 트랜스포머(T)는 단권변압기가 되어 방전등 양단에 고압펄스 전압을 공급하여 방전등을 점등시킨다.
방전등(600)이 점등된 후 방전등 양단에는 점등 전보다 낮은 전압이 걸리게 되어 저항(R31)에 걸리는 전압이 낮아져 제너다이오드(ZD5)에 전류가 흐르지 않아 사이리스터(Q3)는 턴오프되어 이그타이터를 멈추게 된다.
또한, 단락감지부(310)는 안정기가 정상일 경우 안정기에 전원이 공급되면 방전등 출력단에 전압이 걸리고 그 전압이 다이오드(D14), 저항(R34, R35), 온도스위치(TS)를 통하여 저항(R36)에 전압이 걸리고 그 전압을 콘덴서(C15)로 평활하고 제너다이오드(ZD6)로 일정 전압을 유지하며 그 전압이 집적회로(U1)의 6번 핀에 입력되며, 6번 핀에 입력되는 전압이 5번 핀에 입력되는 기준 전압 이상으로 되어 7번 핀에 출력이 로우가 되어 포토커플러(PC2)를 동작시키지 않으므로 사이리스터(Q1)가 턴오프되어 릴레이를 동작시키지 않는다.
만약, 안정기 출력단이 단락 상태일 경우 안정기에 전원이 공급되면 다이오드,(D14), 저항(R34, R35), 온도스위치(TS)를 통하여 저항(R36)에 걸리는 전압이 0V가되고 그 전압이 집적회로(U1)의 6번 핀에 입력되며, 6번 핀에 입력되는 전압이 5번 핀의 기준전압보다 낮아 7번 핀의 출력이 하이가 되어 저항(R6)을 통하여 포토커플러(PC2)에 흘러 사이리스터(Q1)를 턴온시켜 릴레이(RL)를 동작시킨다.
또한, 트랜스포머(T) 철심의 온도가 높을 때 트랜스포머 철심에 연결시킨 온도 스위치(TS)는 오프되고, 저항(R36)에 걸리는 전압은 0V가 되어 집적회로(U1)의 6번 핀에 입력되는 전압이 5번 기준전압보다 작아져 7번 핀의 출력신호가 하이가 되어 릴레이를 동작시키고, 트랜스포머의 철심이 정상온도일 때는 저항(R36)에 전압이 걸려 항상 기준 전압보다 높아 7번 핀의 출력신호가 로우가 되어 릴레이를 동작시키지 않는다.
또한, 안정기의 입력전압이 높을 경우 다이오드(D7), 저항(R10), 스위치(SW3)를 통하여 병렬저항(R11, R12)에 전압이 걸리고 콘덴서(C7)로 평활한 전압이 제너다이오드(ZD1)의 전압 이상이 되어 집적회로(U1)의 3번 핀에 입력되어 2번 핀 기준전압보다 높아져 1번 핀 출력에 전압이 하이가 되어 포토커플러(PC2)가 동작하고 사이리스터(Q1)를 턴온시키며 릴레이(RL)를 동작하여 전원을 차단한다.
아울러, 집적회로(U1)에 전원이 입력되면 다이오드(D6), 저항(R8)을 통하여 저항(R9)에 걸리는 전압을 콘덴서(C6)로 평활하여 저항(R17)과 저항(R18)으로 분압하여 5번 핀의 기준전압으로 사용하고, 저항(R15)과 저항(R16)으로 분압하여 2번 핀에 기준전압으로 사용한다.
단락, 과전압 및 과열 시에 증폭부에서 하이신호를 출력하여 포토커플러(PC2)가 동작하면 사이리스터(Q1)에 게이트 전류가 흘러 사이리스터(Q1)는 턴온되 고, 입력전원이 리셋스위치(Reset)를 통하여 릴레이(RL)가 동작되어 릴레이스위치(SW1)가 b접점에서 c접점으로 이동됨과 동시에 릴레이스위치(SW2)가 b'접점에서 c'접점으로 이동되면 안정기에 흐르는 전류는 차단되고 입력전원은 릴레이(RL)에 의해서 소모되며, 릴레이스위치(SW2)의 c접점에서 발광다이오드(LED2)와 저항(R2)을 통하여 릴레이스위치(SW1)의 c접점에 전류가 흘러 발광다이오드(LED2)를 점등시키고 또한 릴레이스위치(SW2)의 c'접점에 전류가 흘러 비상등을 점등시킨다.
그밖에, 다이오드(D1, D2, D3, D4)는 사이리스터(Q1)를 보호하고, 콘덴서(C2)는 릴레이 코일의 온오프에 의한 역기전력을 흡수하여 회로를 보호하고, 콘덴서(C1)는 회로의 안정된 동작을 위하여 부가되었고, 전원단의 다른 하나의 라인을 단속하는 스위치(SW2)를 전원공급 측에 추가하고 릴레이(RL)로 스위치(SW1)와 함께 연동되도록 하였다.
또한, 전원 양단에 역률개선용 콘덴서(C5)를 연결하여 안정기 코일의 인덕턴스 성분으로 차가 생긴 전압과 전류의 위상을 역률 개선용 콘덴서로 보정하여 역률을 개선하고 발전전력 낭비를 저감하는 이점이 있다.
도 3은 본 발명에 의한 고압방전등용 자기식 안정기의 보호회로의 다른 실시예로 리얼타이머형 무부하 감지회로와 결합된 고압방전등용 자기식 안정기의 단락감지회로이다.
리얼타이머형 무부하 감지회로는 이미 출원(출원번호 10-2004-0092351, 출원일: 2004. 11. 12)되었다.
리얼타이머형 무부하 감지회로가 결합된 본 실시예는 단락, 과전압 및 과열 감지 이외에도 무부하 감지 기능을 부가한 것으로, 복수의 발광다이오드와 안정화 회로를 통하여 방전등을 안정하게 동작시킴과 아울러 전원공급여부의 자기진단과 안정기 또는 방전등의 고장 여부를 자기진단할 수 있는 방전등용 안정기의 자기진단회로를 더 구비하여, 무부하시 소정의 차단 지연 시간 동안 안정기에 전원을 공급하며, 차단 지연시간에도 이그나이터를 계속적으로 동작시키지 않고 온/오프를 반복하여 안전성과 안정기 수명을 보장한다.
안정기와 방전등이 정상 작동할 때, 단락, 과열 및 과전압을 감지하는 동작특성은 도 2에서 설명한 바와 같으며, 무부하 감지 시의 동작특성을 살펴보면 다음과 같다.
전원이 입력된 후 안정기 출력단이 무부하일 경우 트랜스포머(T)의 출력단의 저항(R37), 다이오드(D15), 저항(R38)을 통하여 저항(R39)에 걸리는 전압이 제너다이오드(ZD3)의 항복전압 이상이 되어 사이리스터(Q2)가 턴온되면 다이오드(D10)와 함께 타이머(U2)에 그라운드가 형성된다.
타이머(U2)(예컨대, LM556)에 그라운드가 형성되면 다이오드(D11)로 정류하고 저항(R27), 제너다이오드(ZD4), 콘덴서(C13)로 전원전압을 만들고, 전원전압이 타이머(U2)에 입력되면 출력핀인 9번 핀과 5번 핀에 출력전압이 하이가 되어 전원 전압과 출력전압이 같은 전위가 되므로 포토커플러(PC1, PC3)에 전류가 흐르지 않아 사이리스터(Q1, Q4)는 턴온되지 않고 사이리스터(Q3)는 턴온되어 이그나이터를 동작 시키고 일정 시간 후에 타이머의 9번 핀의 출력전압이 로우가 되면 전원전압이 저항(R28)을 통하여 포토커플러(PC3)에 흐르고, 다이오드(D6), 저항(R8)을 통하 여 저항(R9)에 걸리는 전압이 사이리스터(Q4)의 게이트 단에 흘러 사이리스터(Q4)가 턴온되어 저항(R31)에 걸리는 전압이 제너다이오드(ZD5)의 항복전압 이하가 되어 사이리스터(Q3)를 턴오프시키고 이그나이터부를 멈추게 된다.
이그나이터부를 멈춘 후 일정시간 후에 타이머의 9번핀 전압이 하이가 되어 포토커플러(PC3)에 전류가 흐르지 않으면 사이리스터(Q4)는 턴 오프되고, 다시 사이리스터(Q3)는 턴온되어 이그나이터부를 동작시킨다. 이러한 사이리스터(Q4)의 온 오프 동작은 타이머의 집적회로(U2)의 입력전원에 연결된 저항(R26)을 통하여 콘덴서(C11)에 충전되는 시간동안 9번핀 출력이 하이가 되고 콘덴서(C11)에 충전된 전압이 방전핀인 13번 핀과 연결된 저항(R25)을 통하여 방전 될 때 9번핀 출력은 로우가 되며 회로가 완전 차단될 때까지 반복하여 동작한다.
즉, 리얼타이머형 무부하 감지부를 사용함으로써 무부하시 소정의 차단 지연 시간동안 이그나이터로 계속 전압을 출력하지 않고 일정시간동안 이그나이터가 온/오프를 반복하게 된다.
아울러, 방전등이 어떤 원인에 의해서 끊어지게 되면 안정기 출력양단에 발생되는 이그나이터부는 고압펄스가 발생된다. 발생된 고압펄스는 3차권선(T3)으로 흐르게 되면 3차권선 양단에는 약간의 전압이 발생하게 된다. 발생된 전압은 저항(R40)과 발광다이오드(LED3), 다이오드(D16)를 통함으로써 발광다이오드(LED3)를 점등시킨다.
즉, 3차권선의 양단에 극히 적은 턴수의 권수를 감음으로써 안정기의 이그나이터부가 정상 동작할 때 3차권선(T3) 양단에는 약간의 전압이 발생하면, 발생된 전압은 발광다이오드(LED3)를 점등(안정기정상)시키고, 이그나이터가 불량일 때는 3차권선 양단에 전압은 거의 0V가 되어 발광다이오드(LED3)는 소등(안정기불량)되며, 트랜스포머가 쇼트 불량일 때는 트랜스포머의 권수비에 의해서 발생된 이그나이터 전압이 감소하게 되므로 발광다이오드(LED3)는 소등되거나 반불현상이 나타나거나 점멸(안정기 불량)한다.
회로의 완전 차단은 집적회로(U2)의 입력전원에 연결된 저항(R20) 및 가변저항(R21)을 통하여 콘덴서(C8)에 충전되고 콘덴서(C8)에 충전될 동안 5번 핀은 하이가 되어 포토커플러(PC1)는 동작하지 않고, 콘덴서(C8)에 충전된 전압이 방전핀인 1번 핀과 연결된 저항(R22)을 통하여 방전할 때 5번 핀은 로우가 되어 집적회로(U2)의 전원전압이 저항(R19)을 통하여 포토커플러(PC1)에 흘러 사이리스터(Q1)가 턴온되어 릴레이(RL)를 동작시킨다.
가변저항(R21)은 제품의 전수 검사 시에 차단시간을 줄여 검수 시간을 단축시켜주고, 다이오드(D6), 저항(R8, R9)을 통하여 저항(R4)에 걸리는 전압이 콘덴서(C3)에 충전되고 충전된 전압은 포토커플러(PC1)로 공급된다.
아울러, 리셋스위치(Reset)는 무부하시 전원차단 상태에서 리셋을 누른 후 안정기의 회로가 정상모드로 변환 되었을 때 자기진단표시부의 발광다이오드(LED3)의 점/소등을 판별하여 어떤 부위가 고장인지 확인할 수 있다. 또한 방전등을 교체한 후 정상 점등하는지 리셋스위치를 누르면 안정기가 정상모드로 돌아가기 때문에 확인 및 점등이 용이하다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 안정기의 트랜스포머의 권선 불량으로 인하여 또는 사용 장소의 고온에 의하여 또는 권선의 수명이 다했을 때 안정기 권선이 절연 파괴되어 단락되면 열이 발생하고 오랫동안 방치할 경우 화재를 일으킬 수도 있어 재산상의 피해를 가져올 수 있을 뿐만 아니라 램프에 과전류가 흘러 램프수명 단축 및 램프 폭발의 원인이 되고 있다. 따라서 안정기 온도를 감지하여 안정기 온도가 일정온도 이상이때 안정기 전원을 차단하여 화재 및 방전등의 수명단축을 예방 할 수 있다.
또한, 안정기의 단락이나 과전압 인가 시, 사전에 전원을 안전 차단하여 전력소비를 줄일 수 있으며, 발광다이오드 즉, 전원차단표시등을 사용함으로써 단락됨을 알게 해주어 불필요한 작업을 하지 않게 되므로 수리비용 및 설치비용을 줄일 수 있고, 전원단에 연결된 퓨즈를 통해 회로에 과전류가 흐르게 되면 자동으로 차단되어 화재의 위험에서 벗어날 수 있으며, 비상등이 있어 안정기의 단락 및 과열과 과전압으로 인해 방전등이 점등되지 않아 어두워진 조명환경을 복구할 수 있다.
Claims (7)
- 고압방전등에 있어서,상기 전원 양단(v, v')로 구성되어, 고압방전등을 점등시키기 위해 전원을 공급하는 전원공급부;상기 전원단(v)과 연결된 트랜스포머(T);와 트랜스포머의 탭(Tap)전위에 연결된 콘덴서(C14);와 콘덴서(C14)의 타측에 애노드 단이 연결된 사이리스터(Q3);와 사이리스터(Q3)의 게이트 단과 트랜스포머의 출력단 사이에 연결된 제너다이오드(ZD5), 저항(R32, R33), 다이오드(D13)로 구성되어, 상기 전원공급부에서 전원인 인가되면 사이리스터(Q3)의 스위칭 작동으로 트랜스포머(T)의 역기전력을 유기하여 2차권선(T2)에 고압펄스를 발생하는 이그나이터부;상기 트랜스포머 2차권선(T2)의 출력단과 전원단(v') 사이에 연결된 다이오드(D14), 저항(R34, R35);과 저항(R35)과 전원단(v') 사이에 연결된 저항(R36), 제너다이오드(ZD6), 콘덴서(C15)로 구성되어, 상기 이그나이터부의 출력 단이 단락상태인지를 감지하는 단락감지부;상기 저항(R35)과 저항(R36) 사이에 연결된 온도스위치(TS)로 구성되어, 안정기의 철심이 과열 상태인지를 감지하는 과열감지부;상기 전원 양단 사이에 연결된 다이오드(D7), 저항(R10), 스위치(SW3);와 스위치(SW3)와 전원단(v')사이에 병렬 연결된 저항(R11, R12), 콘덴서(C7)와; 콘덴서(C7)와 연결된 제너다이오드(ZD1)로 구성되어, 전원공급부에서 공급되는 전압이 과 전인지를 감지하는 과전압감지부;증폭용 집적회로(U1)로 구성되어, 상기 단락감지부 및 과열감지부에서 입력된 입력신호가 기준전압보다 높으면 로우신호를 출력하고, 기준전압보다 작으면 하이 신호를 출력하며, 상기 과전압감지부에서 입력된 입력신호가 기준전압보다 작으면 로우신호를 출력하고, 기준전압보다 높으면 하이 신호를 출력하는 증폭부; 및전기적으로 절연된 상태로 전달받는 포터커플러(PC2);와 게이트 단을 통해 포토커플러의 출력신호가 전송되는 사이리스터(Q1);와 사이리스터(Q1)의 애노드 단에 연결된 릴레이(RL);와 릴레이 양단에 연결된 릴레이스위치(SW1, SW2)로 구성되어, 상기 증폭부의 출력신호가 로우일 경우 사이리스터(Q1)가 턴오프되어 릴레이가 동작하지 않아 전원공급부에서는 전압이 공급되고, 하이일 경우 사이리스터(Q1)가 턴온되어 릴레이가 동작함으로써 전원공급부에서 공급되는 전압을 차단하는 전원 차단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압방전등용 자기식 안정기의 보호회로.
- 제1항에 있어서, 상기 전원공급부는과전류를 차단하는 퓨즈(F)와; 전원 공급 여부가 식별가능 하도록 점/소등되는 저항(R1)과 발광다이오드(LED1)로 구성된 전원감지표시부;를 더 구비한 것을 특징으로 하는 고압방전등용 자기식 안정기의 보호회로.
- 제 1항에 있어서, 전원차단부는상기 릴레이스위치(SW1)의 c접점과 릴레이스위치(SW2)의 c'접점 사이에 연결 된 리셋스위치(Reset), 다이오드(D17), 저항(R41, R42);와 릴레이스위치(SW1)의 a접점과 릴레이스위치(SW2)의 c'접점 사이에 연결된 발광다이오드(LED2), 저항(R2), 다이오드(D3)를 더 구비하여, 상기 증폭기의 출력신호가 하이일 경우에 포토커플러(PC2)가 동작되어 사이리스터(Q1)가 턴온되고, 사이리스터(Q1)가 턴온됨에 따라 릴레이(RL)에 전류가 흘러 릴레이스위치(SW1)가 c접점으로 이동하는 동시에 릴레이스위치(SW2)는 c'접점으로 이동하여 발광다이오드(LED2)를 점등시키는 전원차단표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고압방전등용 자기식 안정기의 보호회로.
- 제 1항에 있어서, 전원차단부는상기 릴레이스위치(SW1)의 c접점과 릴레이스위치(SW2)의 c'접점 사이에 연결된 비상등을 더 구비하여, 상기 전원차단표시부의 발광다이오드(LED2)가 점등되는 동시에 비상등도 점등되는 것을 특징으로 하는 고압방전등용 자기식 안정기의 보호회로.
- 제1항에 있어서, 전원차단부는상기 릴레이(RL)의 온/오프에 의한 역기전력을 흡수하는 회로 보호용 콘덴서(C2)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고압방전등용 자기식 안정기의 보호회로.
- 제1항에 있어서, 과열감지부의 온도스위치(TS)는상기 트랜스포머(T)의 철심에 접속되어, 상기 트랜스포머(T) 철심의 온도가 높을 경우 온도스위치(TS)가 오프되어 0V가 된 저항(R36)의 전압을 상기 증폭기로 출력함으로써 과열을 감지하는 것을 특징으로 하는 고압방전등용 자기식 안정기의 보호회로.
- 제1항에 있어서, 과전압감지부는자동모드일 경우에는 전원전압이 일정전압 AC240V이상일 때 전원을 차단하고 수동 모드일 경우에는 전원전압이 일정전압AV240V 이상이 인가되어도 전원을 차단하지 않는 자동 또는 수동으로 조작 가능한 스위치(SW3)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고압방전등용 자기식 안정기의 보호회로.
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