KR20060108106A - 고압 방전 램프 점등기의 이상여부 감지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고압 방전 램프를 점등하는 장치의 이상 여부 감시 장치에 관한 것으로 특히, 트랜스포머를 이용한 전압변환을 통해 램프을 발광시키며, 초기 동작의 경우 상기 트랜스포머에서 램프의 점등을 위한 고전압을 발생시키기 위한 점등 수단을 구비하고 있는 고압 방전 램프의 점등 장치에 있어서: 트랜스포머의 전압출력단과 방전램프의 일단을 전기적으로 연결하는 도선에 전류가 흐르는 경우 이에 따른 유도전류를 생성시키는 유도전류생성수단과; 상기 유도전류생성수단에서 생성되어진 전류에 의해 발광 동작하는 발광수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프 점등기의 이상여부 감지 장치를 제공하여 메탈할라이드 램프와 같은 고압 방전 램프를 사용하는 경우 해당 램프의 점ㅇ소등 상태나 램프 또는 안정기 등의 부품의 이상 유무를 외부에 표시하여 해당 시설물의 관리 및 유지 보수작업을 완벽하게 수행할 수 있도록 하되 점등기 본래의 회로들과는 차단되어 있으면서 유도전류에 의해 동작하도록 함으로써 점등기의 신뢰성을 높일 수 있다.

Description

고압 방전 램프 점등기의 이상여부 감지 장치{A something wrong sensing device for lighter of high intensity discharge lamps}

도 1은 종래 기술에 따른 고압 방전 램프 점등기의 이상여부 감지 장치의 구성 예시도

도 2는 본 발명에 따른 고압 방전 램프 점등기의 이상여부 감지 장치의 구성 예시도

본 발명은 고압 방전 램프를 점등하는 장치의 이상 여부 감시 장치에 관한 것으로 특히, 메탈할라이드램프와 같은 고압 방전 램프를 사용하는 경우 해당 램프의 점ㅇ소등 상태나 램프 또는 안정기 등의 부품의 이상 유무를 외부에 표시하여 해당 시설물의 관리 및 유지 보수작업을 완벽하게 수행할 수 있도록 하되 점등기 본래의 회로들과는 차단되어 있으면서 유도전류에 의해 동작하도록 함으로써 점등기의 신뢰성을 높일 수 있도록 하기 위한 고압 방전 램프 점등기의 이상여부 감지 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 나트륨 또는 메탈할라이드 램프 등과 같은 고압방전램프는 그 발생 조도가 높기 때문에 가로등이나 옥외 광고판에 사용되는 경우가 많으며, 그 구성요소가 고압방전등과 안정기 및 점등회로로 대별된다.

종래 가로등의 경우에는 가로등이 점등되지 않는 등 고장이 발생한 경우 정확한 고장의 원인을 발견할 수가 없어 고가(高價)의 가로등의 안정기(트랜스포머)나 방전등 자체를 교체하고 있어 가로등의 유지 및 관리에 인력과 국가적 사회적 재정이 낭비되고 있는 문제점이 있었다.

이러한 문제점에 대한 대안으로 등록실용신안 20-276205호(고안의 명칭: "가로등 점등장치의 이상여부 표시장치")가 제안되었다.

상술한 종래 기술의 구성을 첨부한 도 1을 참조하여 살펴보면, 교류입력전원(AC220V)의 전원선에 트랜스포머(T)와 방전등(F)이 직렬로 연결되고, 그 방전등(F)와 병렬로 역률개선용콘덴서(C1)가 연결되고, 트랜스포머(T)의 1차권선(L1)의 임의의 탭단자에 콘덴서(C2)와 싸이리스터(SCR)가 직렬로 연결된다.

싸이리스터(SCR)의 게이트단자(GATE)에는 제 1 저항(R1), 다이오드(D1), 제 2 저항(R2), 제 3 저항(R3)로 구성된 트리거신호발생회로를 갖는 방전등점등회로가 연결되고, 이색 엘이디(LED)와 제 4저항(R4), 제 5저항(R5), 제 2다이오드(D2), 제 3 다이오드(D3)로 이루어지는 표시회로부가 병렬로 연결된다.

이색 엘이디(LED)는 제 4 저항(R4)을 통해 싸이리스터(SCR)의 애노드(Anode)단자에 연결되고, 제 3 다이오드(D3)를 통해 L2와 제 1 저항 사이에 병렬로 연결된 다. 한편, 이색 엘이디의 공통단자에는 제 5 저항(R5)이 연결된다. 여기서, 제 2 다이오드(D2), 제 3 다이오드(D3)는 역전압이 흐르는 것을 방지하는 역할을 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 선행기술의 동작을 간략히 살펴보면, 전원선을 통하여 교류입력전원(AC220V)을 가하여 교류입력전원(AC220V)의 극성이 매사이클마다 A점에서 (+) 전위가 되고 B점에서 (-)전위가 되는 순간 A점을 통한 전압이 제 2 다이오드(D2)와 콘덴서(C2), 트랜스포머(T)의 1차권선(L1) 및 B점을 통해 콘덴서(C1)에 충전되게 된다.

따라서 콘덴서에 충전된 전압은 A점과 B점의 극성이 바뀌는 순간 교류입력전압(AC220V)과 합쳐져서 2배의 전압(220Vx2x2)이 점등회로의 싸이리스터(SCR)의 게이트단자(GATE)에 가해져 싸이리스터(SCR)를 트리거시켜 주어 순간적으로 온(ON)상태로 되며, 이때 콘덴서(C2)와 싸이리스터(SCR) 애노드단자(ANODE)에 걸려있던 2배전압은 트랜스포머(T)의 2차권선(L2)을 통해 방전되게 되며, 이 결과 트랜스포머(T)의 1차권선(L1)과 2차권선(L2)의 권선비(L1:L2)에 의해 방전등(F)의 점등에 필요한 높은 전압이 공급된다.

이때 공급되는 고압으로 인해 방전등(F)이 점등되고, 방전등점등회로의 싸이리스터(SCR)의 ON동작에 의하여 제 3 다이오드(D3)를 통해 녹색 엘이디에 전압이 공급되어 이색 엘이디(LED)는 녹색으로 발광된다.

이와 같은 상태에서 방전등(F)이 점등되면 방전등(F)의 임피던스와 트랜스포머(T)의 인덕턴스값 의해 방전등(F)의 양단 A,C점에 전압강하가 발생하고, 이때 방전등(F)의 양단 A,C점에 걸리는 전압이 방전등점등회로의 브레이크 오버전압이하로 떨어지게 됨으로써 트리거펄스발생회로의 전압이 싸이리스터(SCR)트리거 전압이하로 떨어지게 되어 방전등점등회로의 싸이리스터(SCR)가 OFF상태로 되므로서 이색 엘이디의 녹색엘이디가 소등되어 방전등(F)의 정상적인 점,소등상태를 표시하게 되는 것이다.

한편, 방전등(F)이 고장나서 동작하지 않는 경우에는 방전등점등회로의 싸이리스터(SCR)의 게이트단자에는 항상 트리거신호가 입력되어 있는 상태가 되고 이에 따라 싸이리스터(SCR)는 ON상태로 지속되고 있고, 제 2 다이오드(D2), 제 4 저항(R4)를 통해 전류가 공급이 되어 이색 엘이디(LED)의 적색 엘이디에 점등이 된다.

따라서 이색 엘이디(LED)가 적색으로 발광되면 방전등(F)이 이상상태에 있음을 용이하게 확인할 수 있다.

한편, 트랜스포머(T)나 점등회로, 트리거펄스회로등 여타 부분에 이상이 발생되었을 경우에는 방전등점등회로의 싸이리스터(SCR) 자체가 동작하지 않고 OFF상태로 존재하게 되고, 이에 따라 이색 다이오드(LED)의 녹색 엘이디도 적색엘이디도 점등되지 않고 소등된 상태가 되어 방전등(F)을 제외한 부분에 이상상태가 나타나고 있음을 확실하게 표시하게 되어 가로등 점등장치의 이상 유무를 확인할 수 있도록 하는 것이다.

그러나 위의 선행기술에서는 방전등(F)의 점등회로가 참조번호 ED로 지칭되는 이상 유무를 감지하기 위한 LED의 구동회로와 직접 전기적으로 연결되어 있으므로 인해, 점등회로의 구현시 저항의 임피던스 값과 콘덴서의 용량 값의 설정에 상당한 주의를 기울여야만 하였다.

그 이유는 프리거펄스회로와 싸이리스터(SCR)에 의해 구동되는 트랜스포머(T)의 동작에 의해 상용교류전원이 상당한 수준의 고전압으로 변환됨에 따라 그 주변에는 상당수준의 고주파 및 자기장의 형성으로 인해 기생 저항 및 기생 콘덴서가 형성될 수 있으므로, 이상여부 감지부(ED)의 회로구현이 방전등(F)의 점등회로에 영향을 미치기 때문이다.

또한, 이는 이상여부 감지부(ED)의 자체적인 오동작을 발생 시킬 수도 있다는 문제점이 발생되었다.

또한, 상기 이상여부 감지부(ED)가 손상되어 정상작동을 하지 않는 경우 종래의 기술에서는 상기 이상여부 감지부(ED)가 점등기에 전기적으로 직접연결되어 있으므로 인해 점등기를 전체적으로 교체하여야 하는 문제점이 발생되었다.

상술한 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 고압 방전 램프를 점등하는 장치의 이상 여부 감시 장치에 관한 것으로 특히, 메탈할라이드램프 등과 같은 고압 방전 램프를 사용하는 경우 해당 램프의 점ㅇ소등 상태나 램프 또는 안정기 등의 부품의 이상 유무를 외부에 표시하여 해당 시설물의 관리 및 유지 보수작업을 완벽하게 수행할 수 있도록 하되 점등기 본래의 회로들과는 차단되어 있으면서 유도전류에 의해 동작하도록 함으로써 점등기의 신뢰성을 높일 수 있도록 하기 위한 고압 방전 램프 점등기의 이상여부 감지 장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고압 방전 램프 점등기의 이상여부 감지 장치의 특징은, 트랜스포머를 이용한 전압변환을 통해 램프을 발광시키며, 초기 동작의 경우 상기 트랜스포머에서 램프의 점등을 위한 고전압을 발생시키기 위한 점등 수단을 구비하고 있는 고압 방전 램프의 점등 장치에 있어서: 트랜스포머의 전압출력단과 방전램프의 일단을 전기적으로 연결하는 도선에 전류가 흐르는 경우 이에 따른 유도전류를 생성시키는 유도전류생성수단과; 상기 유도전류생성수단에서 생성되어진 전류에 의해 발광 동작하는 발광수단을 포함하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고압 방전 램프 점등기의 이상여부 감지 장치의 부가적인 특징으로, 상기 유도전류생성수단에서 생성되는 유도전류에 의한 전기충격에 의해 상기 발광수단이 손상되는 것을 방지하기 위한 보호수단을 더 포함하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고압 방전 램프 점등기의 이상여부 감지 장치의 부가적인 다른 특징으로, 상기 유도전류생성수단은 상기 트랜스포머의 전압출력단과 방전램프의 일단을 전기적으로 연결하는 도선의 주변에 권선되어진 전선으로 이루어진 코일인 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고압 방전 램프 점등기의 이상여부 감지 장치의 부가적인 또 다른 특징으로, 상기 보호수단은 상기 유도전류생성수단의 일단과 발광수단의 사이에 위치하는 저항 또는 다이오드 또는 양방향 다이오드 중 어느 하나 혹은 직렬 조합인 데 있다.

본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해, 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 본 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

첨부한 도 2는 본 발명에 따른 고압 방전 램프 점등기의 이상여부 감지 장치의 구성 예시도이다.

첨부한 도 2에 도시되어 있는 구성을 살펴보면, 교류입력전원(AC220V)의 전원선에 트랜스포머(T)와 방전등(F)이 직렬로 연결되고, 그 방전등(F)과 병렬로 역률개선용콘덴서(C1)가 연결되고, 트랜스포머(T)의 1차권선(L1)의 임의의 탭단자에 콘덴서(C2)와 싸이리스터(SCR)가 직렬로 연결된다.

싸이리스터(SCR)의 게이트단자(GATE)에는 제 1저항(R1), 다이오드(D1), 제 2저항(R2), 제 3저항(R3)으로 구성된 트리거신호발생회로를 갖는 방전등점등회로가 연결된다.

상술한 구성은 일반적인 고압 방전 램프 점등기의 구조로써, 그동작을 간략히 살펴보면, 전원선을 통하여 교류입력전원(AC 220V)을 가하여 교류입력전원(AC 220V)의 극성이 매 사이클마다 A점에서 (+)전위가 되고 B점에서 (-)전위가 되는 순간 A점을 통한 전압이 제 2 다이오드(D2)와 콘덴서(C2), 트랜스포머(T)의 1차권선(L1) 및 B점을 통해 콘덴서(C1)에 충전되게 된다.

따라서 콘덴서에 충전된 전압은 A점과 B점의 극성이 바뀌는 순간 교류입력전 압(AC 220V)과 합쳐져서 2배의 전압(220Vx2x2)이 점등회로의 싸이리스터(SCR)의 게이트단자(GATE)에 가해져 싸이리스터(SCR)를 트리거시켜 주어 순간적으로 온(ON)상태로 되며, 이때 콘덴서(C2)와 싸이리스터(SCR) 애노드단자(ANODE)에 걸려있던 2배전압은 트랜스포머(T)의 2차권선(L2)을 통해 방전되게 되며, 이 결과 트랜스포머(T)의 1차권선(L1)과 2차권선(L2)의 권선비(L1:L2)에 의해 방전등(F)의 점등에 필요한 높은 전압이 공급된다.

이때 공급되는 고압으로 인해 방전등(F)이 점등되어지고, 방전등(F)이 점등되면 방전등(F)의 임피던스와 트랜스포머(T)의 인덕턴스값 의해 방전등(F)의 양단 A,C점에 전압강하가 발생하고, 이때 방전등(F)의 양단 A,C점에 걸리는 전압이 방전등점등회로의 브레이크 오버전압이하로 떨어지게 됨으로써 트리거펄스발생회로의 전압이 싸이리스터(SCR)의 트리거 전압이하로 떨어지게 되어 방전등점등회로의 싸이리스터(SCR)가 OFF상태 되는 것이다.

상기와 같이 구현되어 정상적으로 동작하는 고압 방전 램프 점등기에서의 이상 유무를 감지하기 위한 본 발명의 이상여부 감지부(ED1)의 구성 및 동작을 살펴보면, 첨부한 도 2에서와 같이 트랜스포머(T) 2차권선(L2)의 출력단과 방전등(F)간에 전기적 연결을 위한 도선에 일정회수의 권선을 하여 코일(L)을 형성하고, 상기 코일(L)의 일측에 저항(R)과 양방향 다이오드(DT)가 직렬로 연결되며 이후 상기 코일(L)의 다른 타단과 상기 양방향 다이오드(DT) 사이에 연결되어 하나의 폐루프를 형성하는 발광다이오드(LED1)로 구성된다.

상기 구성 중 저항(R)과 양방향 다이오드(DT)는 그 각각이 독립적으로 사용 될 수도 있으며, 그 기능은 이상여부 감지부(ED1)의 발광다이오드(LDE1)의 손상 방지를 위한 구성이다. 즉, 상기 저항(R)과 양방향 다이오드(DT)는 본 발명의 설명에서는 두 구성 모두 직렬로 연결되게 도시하였으나, 실제 적용시 저항(R)만 있거나 혹은 양방향 다이오드(DT)만 구비시켜도 되는 것이다.

또한, 첨부한 도 2에 도시한 바와 같이 이상유무 인식을 위한 발광수단으로 발광다이오드(LDE1)를 사용하는 경우는 도시되어 있는 바와 같이 양방향 다이오드(DT)를 사용하지 않고 발광다이오드(LDE1)의 연결에 따른 순방향으로 통상의 다이오드를 사용하여도 된다.

첨부한 도 2에서 양방향 다이오드(DT)를 도시한 이유는 이상유무 인식을 위한 발광수단으로 통상의 램프(전류의 방향성 없음)를 사용하는 경우를 대피하기 위함이다.

첨부한 도 2에서와 같이 구성되는 본 발명에 따른 이상여부 감지부(ED1)의 동작을 살펴보면, 상술한 점등기 등의 정상동작 상태에서는 트랜스포머(T) 2차권선(L2)의 출력단과 방전등(F)간을 연결하는 도선에는 정상적으로 전류가 흐르게 되고, 이에 따라 본 발명에 따른 이상여부 감지부(ED1)의 코일(L)에는 상기 도선을 경유하는 전류의 변화에 의해 유도전류가 흐르게 된다.

그러므로 상기 코일(L)에 흐르게 되는 유도전류에 의해 상기 코일(L)의 양단간에는 일정한 전압이 형성되며, 그에 따라 상기 코일(L)과 연결되어 있는 저항(R)과 양방향 다이오드(DT)를 통해 발광다이오드(LED1)가 발광동작하게 된다.

따라서 방전등(F)이 정상동작 하는 경우는 본 발명에 따른 이상여부 감지부 (ED1)의 발광다이오드(LED1) 역시 발광상태를 유지하게 되며, 방전등(F)이 정상동작 하는데 상기 발광다이오드(LED1)가 발광상태가 아닌 경우는 점등기 전체를 교체하는 것이 아니라 본 발명에 따른 이상여부 감지부(ED1) 만을 교체하면 된다.

상술한 정상동작 상태에서 방전등(F)이 정상동작하지 않는 경우가 발생될 수 있는데, 이때의 원인은 두 가지로 대별되며 그중 하나는 방전등(F) 자체의 손상이고 다른 하나는 트랜스포머(T)의 손상이다.

그 각각의 경우 본 발명에 따른 이상여부 감지부(ED1)의 동작을 살펴보면, 우선 방전등(F)이 손상되어진 경우 트랜스포머(F)의 동작은 정상상태이므로 상기 트랜스포머(F)의 2차코일(L2)의 출력단에는 전압이 걸리게 된다.

이때 상기 트랜스포머(F)의 2차코일(L2)의 출력단에 걸리는 전압은 교류상태의 전압이기 때문에 상기 방전등(F)과 연결되는 도선의 전류상태는 역시 순방향과 역방향의 전류 흐름이 교번되며 이에 따라 역시 본 발명에 따른 이상여부 감지부(ED1)의 코일(L)에는 상기 도선을 경유하는 전류의 변화에 의해 유도전류가 흐르게 된다.

그러므로 상기 코일(L)에 흐르게 되는 유도전류에 의해 상기 코일(L)의 양단간에는 일정한 전압이 형성되며, 그에 따라 상기 코일(L)과 연결되어 있는 저항(R)과 양방향 다이오드(DT)를 통해 발광다이오드(LED1)가 발광동작하게 된다.

반면에 방전등(F)은 정상상태이고 트랜스포머(T)가 단락되어진 경우는 트랜스포머(T)의 2차코일(L2)에 전류가 흐르지 않기 때문에 본 발명에 따른 이상여부 감지부(ED1)의 코일(L)에는 상기 도선을 경유하는 전류의 변화가 없으므로 인해 유 도전류가 발생되지 않는다.

따라서 이상여부 감지부(ED1)의 발광다이오드(LED1)는 소등상태를 유지한다.

이를 정리하면 아래의 표1과 같다.

전원스위치상태	방전등동작상태	LED1동작상태	고장위치(원인)
오프	오프	오프	모름
온	발광	소등	이상여부 감지부
온	소등	발광	방전등 손상
온	소등	소등	트랜스포머 손상

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 고압 방전 램프 점등기의 이상여부 감지 장치를 제공하면 메탈할라이드램프 등과 같은 고압 방전 램프를 사용하는 경우 해당 램프의 점ㅇ소등 상태나 램프 또는 안정기 등의 부품의 이상 유무를 외부에 표시하여 해당 시설물의 관리 및 유지 보수작업을 완벽하게 수행할 수 있도록 하되 점등기 본래의 회로들과는 차단되어 있으면서 유도전류에 의해 동작하도록 함으로써 점등기의 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 트랜스포머를 이용한 전압변환을 통해 램프을 발광시키며, 초기 동작의 경우 상기 트랜스포머에서 램프의 점등을 위한 고전압을 발생시키기 위한 점등 수단을 구비하고 있는 고압 방전 램프의 점등 장치에 있어서:

   트랜스포머의 전압출력단과 방전램프의 일단을 전기적으로 연결하는 도선에 전류가 흐르는 경우 이에 따른 유도전류를 생성시키는 유도전류생성수단과;

   상기 유도전류생성수단에서 생성되어진 전류에 의해 발광 동작하는 발광수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프 점등기의 이상여부 감지 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 유도전류생성수단에서 생성되는 유도전류에 의한 전기충격에 의해 상기 발광수단이 손상되는 것을 방지하기 위한 보호수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프 점등기의 이상여부 감지 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 유도전류생성수단은 상기 트랜스포머의 전압출력단과 방전램프의 일단을 전기적으로 연결하는 도선의 주변에 권선되어진 전선으로 이루어진 코일인 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프 점등기의 이상여부 감지 장치.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 보호수단은 상기 유도전류생성수단의 일단과 발광수단의 사이에 위치하는 저항 또는 다이오드 또는 양방향 다이오드 중 어느 하나 혹은 직렬 조합인 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프 점등기의 이상여부 감지 장치.

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