KR20150057359A - 이중 z형 회로망에 근거한 프로그램 제어 싸인웨이브 디머기의 조절 회로 디머기의 조명조절회로 및 이를 적용한 이중 걸이식 이동용 디머기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사이리스터의 조명조절용 응답속도를 달성할 뿐만 아니라, 지능형 부하 정합을 사용하여, 콜드 전등의 충격 피크전류를 크게 감소시키고, 대전력 무대조명조절의 기동순간의 충격전류를 감소하고, 회로망에 대한 충격을 감소할 수 있어, 트립 오작동의 확률을 감소시키고 조명기구의 수명을 크게 향상시킬 수 있도록 한 이중 Z형 회로망에 근거한 프로그램 제어 싸인웨이브 디머기의 조명조절회로 및 이를 적용한 이중 걸이식 이동 디머기에 관한 것으로, 본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 이중 Z형 회로망에 근거한 프로그램 제어 싸인웨이브 디머기의 조명조절회로는, 전원에서 입력되는 싸인웨이브 전압의 주기를 고속스위치 방식으로 수백 등분 잘라내고 매 등분 중의 스위치 관의 도통 시간과 차단 시간의 비율을 변화시켜 최적의 정합 출력전류에 도달되도록 변조를 수행하는 프로그램 제어 싸인웨이브 변환기와; 상기 프로그램 제어 싸인웨이브 변환기에서 송출되는 출력 전류신호에 대해 샘플링을 수행하는 전류센서와; 상기 전류센서의 샘플신호를 디지털 신호로 전환시키는 고속 A/D 컨버터와; 상기 고속 A/D 컨버터에서 송출된 디지털 신호를 피드백 받아 조명조절제어기에서 제어된 제어신호에 대응되는 최적의 출력 곡선을 산출해내어 상기 프로그램 제어 싸인웨이브 변환기에 전송하는 메인 프로세서와; 상기 메인 프로세서로 제어신호를 송출하여 조명램프의 광출력을 제어하는 조명조절제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이중 Z형 회로망에 근거한 프로그램 제어 싸인웨이브 디머기의 조절 회로 디머기의 조명조절회로 및 이를 적용한 이중 걸이식 이동용 디머기{Program controll sine wave dimmer circuit based dual z-type circuit and hanging type moving dimmer using it}

본 발명은 사이리스터의 조명조절 응답속도를 달성할 뿐만 아니라, 지능형 부하 정합을 사용하여, 콜드 전등의 충격 피크전류를 크게 감소시키고, 대전력 무대조명조절의 기동순간의 충격전류를 감소하고, 회로망에 대한 충격을 감소할 수 있어, 트립 오작동의 확률을 감소시키고 조명기구의 수명을 크게 향상시킬 수 있도록 한 이중 Z형 회로망에 근거한 프로그램 제어 싸인웨이브 디머기의 조절 회로 디머기의 조명조절회로 및 이를 적용한 이중 걸이식 이동용 디머기에 관한 것이다.

무대조명은 과학기술과 밀접하게 연결되어 있다. 현재 프로무대 디밍영역에 있어서, 디머기는 아직도 주로 사이리스터 쵸퍼 디머기를 사용한다. 이러한 디머기는 원리가 간단하여 신뢰할 수 있고, 기술이 성숙되고, 가격이 저렴하다는 장점이 있으며, 현재 디머기의 주요 제품이다. 그러나, 이러한 디머기는 대량의 고차 고조파 간섭이 존재하여, 동일 회로망의 설비에 대해 심한 손상을 입히고, 동시에 회로망에 대해서도 무척 큰 간섭이 존재한다. 국가적 차원에서 에너지절약 환경보호에 대한 요구 사항이 지속적으로 상승됨에 따라, 새로운 형식의 디머가 조속히 필요하다.

싸인웨이브 디머기는 높은 역률, 작은 고조파 전류, 낮은 소음 등의 장점이 있다. 그러나, IGBT소자특성의 제한을 받으므로, IGBT소자의 안전을 보증하기 위해, 싸인웨이브 디머기는 우수한 과전류 과전압 보호 메커니즘을 구비하여야 한다. 이러한 요구 사항과 조명조절영역 램프의 응답속도에 요구되는 사항은 큰 충돌이 존재하여, 종종 양자를 겸비할 수 없다. 현재 싸인웨이브 디머기는 콜드 대전력 할로겐 램프를 점등할 때 보호 오작동이 나타나거나, 오작동을 방지하기 위해 보호 임계를 너무 높게 하여 단락 전류가 과대하게 되어 안전하지 않거나, 또한 소프트웨어 지연시간이 너무 길어, 무대 조명 조절의 신속함과 원활한 조명조절의 요구를 충분히 만족할 수 없다.

한편, 종래의 디머기는 부피가 커서, 점대점 조명 세팅 연출에 불편하고, 기기의 부피가 커서, 주로 팬에 의존하여 냉각해야 하므로, 설비의 소음이 증가하고, 또한 종래 설비의 설치는 적용 현장의 배선에 제한이 따르고, 핵심 전자소자 집적기판의 고정위치가 고온의 영향을 받아 쉽게 변형되거나 탈락하여, 설비에 손상을 입혀서 정상적인 작업을 할 수 없었다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-1252073호로서, 'ＬＥＤ 구동 회로 및 이것을 사용한 ＬＥＤ 조명등 기구'가 제안되어 있다. 여기서 LED 구동 회로는 스위칭 소자를 갖는 스위칭 전원부와, 스위칭 전류를 검출하는 스위칭 전류 검출부와, LED 전류를 검출하는 LED 전류 검출부와, 상기 스위칭 전류 검출부의 출력으로부터 소정값을 감산하는 제 1 감산부와, 스위칭전류가 제한되는 목표값을 외부로부터 입력된 복수의 전압의 연산을 통하여 결정하는 제 1 결정부와, 상기 LED 전류 검출부의 출력으로부터 소정값을 감산하는 제 2 감산부와, LED 전류의 목표값을 외부로부터 입력된 복수의 전압의 연산을 통하여 결정하는 제 2 결정부와, 상기 제 1 감산부에 의한 감산 결과가 상기 제 1 결정부에 의한 결정 결과를 초과한 경우에 상기 스위칭 소자를 오프시켜 스위칭 전류를 제한하는 스위칭 전류 제한부와, 상기 제 2 감산부에 의한 감산 결과가 상기 제 2 결정부에 의한 결정 결과와 일치하도록 상기 스위칭 소자를 구동하여 LED 전류를 제어하는 LED 전류 제어부를 포함한다.

상기 배경기술에서는 깜빡임 발생을 억제할 수 있으나 출력 전류에 대한 샘플링 수단이 구현되어 있지 않아 최적의 정합 출력전류에 도달되도록 변조를 수행하기 어렵다.

본 발명의 다른 배경기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-0274271호로서, '조광기'가 제안되어 있다. 조명부하의 조광레벨을 설정하는 조광설정기와, 조광설정기의 조작레버가 전면(前面)으로 노출하는 케이스를 구비하고, 상기 케이스는 매입(埋入)형의 배선기구용 부착 프레임에 상기 부착 프레임의 개구창으로부터 케이스의 전면이 노출하는 형태로 최대 3개까지 연설하여 부착할 수 있는 단위 치수의 매입형의 배선기구의 1개분에 상당하는 치수로 형성되어 이루어지고, 상기 케이스는, 후단측의 바디와 전단측의 커버로 구성되고, 바디의 외측면으로 돌출 설치한 조립조(組立爪)와, 커버로부터 돌출하는 조립편에 설치한 조립구멍과의 요철(凹凸) 계합에 의해 바디와 커버가 결합되고, 커버의 양 측면에는 상기 부착 프레임에 형성된 유지부에 계지되는 계지조가 돌출 설치되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 후자의 기술은 시공면에 매입한 형태로 설치할 수 있는 이점을 갖고 있으나 설치 위치에 따른 변경을 수행할 수 없어 배선의 처리가 곤란하며, 방수 구조가 없어 야외 설치가 어렵다.

한국 공개특허 공개번호 제10-2012-0044902호(조명용 전원 장치 및 유지 전류의 제어 방법) 한국 등록특허 등록번호 제10-1065709호(조명 제어 방법, 조명 장치 및 조명시스템) 한국 특허공보 공고번호 제90-007385호(조광기)

본 발명은 사이리스터의 조명조절응답속도를 달성할 뿐만 아니라, 지능형 부하 정합을 사용하여, 콜드 전등의 충격 피크전류를 크게 감소시키고, 대전력 무대조명조절의 기동순간의 충격전류를 감소하고, 회로망에 대한 충격을 감소할 수 있어, 트립 오작동의 확률을 감소시켜, 조명기구의 수명을 크게 향상할 수 있도록 한 이중 Z형 회로망에 근거한 프로그램 제어 싸인웨이브 디머기의 조절 회로 디머기의 조명조절회로를 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 부피가 작고 점대점 조명 세팅 연출이 용이하고, 냉각핀을 사용하여 설비의 소음 발생이 없으며 핵심 전자소자 집적기판의 고정위치가 고온의 영향을 받지 않도록 하여 변형이나 탈락 및 설비의 손상이 없도록 한 디머기를 제공한다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 이중 Z형 회로망에 근거한 프로그램 제어 싸인웨이브 디머기의 조명조절회로는,

전원에서 입력되는 싸인웨이브 전압의 주기를 고속스위치 방식으로 수백 등분 잘라내고 매 등분 중의 스위치 관의 도통 시간과 차단 시간의 비율을 변화시켜 최적의 정합 출력전류에 도달되도록 변조를 수행하는 프로그램 제어 싸인웨이브 변환기와;

상기 프로그램 제어 싸인웨이브 변환기에서 송출되는 출력 전류신호에 대해 샘플링을 수행하는 전류센서와;

상기 전류센서의 샘플신호를 디지털 신호로 전환시키는 고속 A/D 컨버터와;

상기 고속 A/D 컨버터에서 송출된 디지털 신호를 피드백 받아 조명조절제어기에서 제어된 제어신호에 대응되는 최적의 출력 곡선을 산출해내어 상기 프로그램 제어 싸인웨이브 변환기에 전송하는 메인 프로세서와;

상기 메인 프로세서로 제어신호를 송출하여 조명램프의 광출력을 제어하는 조명조절제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 메인 프로세서는 32비트 고성능 RICS 프로세서를 사용하고, 프로그램 제어 싸인웨이브 변환기는 STM32F103C6T6 칩을 사용하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 이중 걸이식 이동용 디머기는,

디머기 케이스와;

디머기 케이스의 내부에 장착된 핵심 전자소자 집적기판을 포함하고;

상기 디머기 케이스에는 방수 전원입력 소켓, 제어 스위치, 5심 제어신호 입력 인터페이스와 5심 제어신호 출력 인터페이스가 설치되어 있고;

상기 방수 전원입력 소켓은 3심 IP65 방수 수컷 소켓이고, 상기 핵심 전자소자 집적기판은 고강도 연결편을 통해 디머기 케이스의 내벽에 고정되고, 상기 디머기 케이스에는 슬라이딩 패널이 설치되어 있고, 디머기 케이스 양측에는 핵심 전자소자 집적기판에 탑재된 소자에서 발생된 열을 방출시키기 위한 방열핀이 설치되어 있고, 상기 방열핀은 방열 면적을 증가기키기 위한 다수개의 방열 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 디머기 케이스에는 수평 걸이대가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 디머기 케이스에는 수직 걸이대가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 핵심 전자소자 집적기판은 소프트웨어 업그레이드 변환 인터페이스, 메인 소자모듈, 프로그램 칩 메인보드, 메인보드 지능형 전원구동 모듈, 어드레스 드라이버 인터페이스와 신호상태 표시판을 포함하며;

상기 어드레스 드라이버 인터페이스는 디머기 케이스 상의 어드레스 코드 인터페이스에 연결 설치되어 있고, 신호상태 표시판은 케이스 상의 제어신호 표시등과 연결신호 표시등에 연결 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 이중 Z형 회로망에 근거한 프로그램 제어 싸인웨이브 디머기의 조명조절회로에 따르면 지능적으로 부하 상태를 판단하고, 지능적으로 최적의 조명조절 곡선을 계산하여, 싸인웨이브 디머기는 확실하게 그 어떤 정상적인 조명조절 요구에서도, 신속하고 원활하고 안전한 조명조절응답을 달성하며, 사이리스터의 조명조절 응답속도를 달성할 뿐만 아니라, 지능형 부하 정합을 사용하여, 콜드 전등의 충격 피크전류를 크게 감소시키고, 대전력 무대조명조절의 기동순간의 충격전류를 감소하고, 회로망에 대한 충격을 감소할 수 있어, 트립 오작동의 확률을 감소시킨다.

또한, 무효전력을 크게 감소시켜 전체 전원공급 시스템의 요구 사항과 건설 비용을 대폭 낮출 수 있다. 모든 할로겐 램프의 손상원인 중에서, 전원을 켤 때 과대한 전류에 의해 필라멘트가 타서 끊어지는 경우가 대부분인데 반해, 본 발명은 조명기구의 피크 전류에 대해 적절한 제어를 진행하여, 조명기구의 수명을 크게 향상할 수 있다.

또한, 싸인웨이브 디머기는 핵심 전자소자 집적기판이 냉각핀의 방열로 고온의 영향을 받아도 쉽게 변형하거나 탈락하지 않고, 부피가 작아 임의대로 위치를 정하여 걸 수 있어 배선이 용이하고, 광범위하게 콘서트 홀, 극장, 뉴스 스튜디오 등 장소에 적용할 수 있으며, 또한 방수 소켓으로 비가 오는 야외 환경에 적용할 수 있다.

본 본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 실시 예에 따른 싸인웨이브 디머기의 조명조절용회로의 구성도.
도 2 내지 도 4는 싸인웨이브 조명조절용 기술의 원리를 설명하기 위한 다양한 변조 선도.
도 5는 본 실시 예에 따른 싸인웨이브 디머기의 사시도.
도 6은 도 5의 일측면도.
도 7은 도 5의 타측면도.
도 8은 도 1의 평면도.
도 9는 본 실시 예에 따른 싸인웨이브 디머기의 외부 평면 사진.
도 10은 본 실시 예에 따른 싸인웨이브 디머기의 내부 평면 사진.
도 11 내지 도 16은 본 발명에 따른 싸인웨이브 디머기의 다양한 실시 예를 나타낸 사진.
도 17은 SCR 디머기의 싸인웨이브 디머기 및 기타 디머기의 시장분석표.
도 18은 SCR 조명조절 출력 파형도.
도 19는 싸인웨이브 조명조절 출력 파형도.
도 20은 SCR 조명조절시 전력망에 장애를 주는 왜곡 선도.
도 21은 SCR 조명조절시 고조파 선도.
도 22는 싸인웨이브 디머기의 조명조절시 50% 고조파 상태도.
도 23은 SCR 조명조절과 싸인웨이브 조명조절의 파형 대비도.
도 24는 SCR 조명조절 및 ST600 싸인웨이브 조명조절시 파형 왜곡 대비 선도.
도 25는 싸인웨이브 디머기와 SCR 디머기의 전류파고율 비교도.
도 26은 싸인웨이브 디머기와 SCR 디머기의 밝기 대비표.
도 27은 싸인웨이브 딤머기와 SCR 디머기의 소음비교표.
도 28은 싸인웨이브 디머기와 SCR 디머기의 부하시 전류흐름 대비표.
도 29는 싸인웨이브 디머기와 SCR 디머기의 투자금액 비교표.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

먼저, 이중 Z형 회로망에 근거한 프로그램 제어 싸인웨이브 디머기의 조명조절회로에 대하여 설명한다.

본 발명의 싸인웨이브 디머기의 조명조절회로는 PWM 기술을 기술을 이용하여 고율이 큰 IGBT 부품을 사용한다. 여기서 PWM 기술은 펄스너비를 면적 대비 펄스 높이로 만드는 기술이다.

즉, 도 2a와 같이 직사각형 펄스를 IGBT 부품을 이용해 도통시간의 마지막 10%의 시간에 도통시켜 여파 등의 기술로 면적 대비 펄스 높이의 10%로 만들거나 도 2b와 같이 펄스 너비의 30%를 펄스 높이의 30%로 만든 후 도 3과 같이 교류전기의 진폭을 변조시키는 방식이다.

다시말해 도 3a와 같이 교류 전기의 30도 위상을 3단으로 나누어 10도는 1단, 20도는 2단, 30도는 3단으로 설정할 경우 매단의 너비의 30%를 도통시키고, 여파 기술을 통해 면적 대비 높이로 만들어 계단형의 파형을 생성시키는 방식이다.

도 4a와 같이 완전한 파형의 경우 각 펄스마다 너비의 30%를 도통시 도 3b와 같이 싸인웨이브를 얻을 수 있고, 이 싸인웨이브를 몇 만등분으로 나눠 여파로 처리하면 아주 부드러운 싸인웨이브의 구현이 가능해진다.

이같은 싸인웨이브 조명조절은 초고주파가 생기지 않아서 단독으로 전원 변압기를 설치할 필요가 없고, 여러가지 격리 조치로 시설비용과 유지비용을 절약할 수 있다.

본 발명의 싸인웨이브 조명조절 회로(10)는 도 1에서와 같이 전원에 프로그램 제어 싸인웨이브 변환기(12)가 연결되어 있다. 프로그램 제어 싸인웨이브 변환기(12)는 전원에서 입력되는 싸인웨이브 전압의 주기를 고속스위치 방식으로 수백 등분 잘라내고 매 등분 중의 스위치 관의 도통 시간과 차단 시간의 비율을 변화시켜 최적의 정합 출력전류에 도달되도록 변조를 수행한다. 프로그램 제어 싸인웨이브 변환기(12)는 예로 STM32F103C6T6 칩이 될 수 있다.

프로그램 제어 싸인웨이브 변환기(12)의 출력단에 전류센서(13)가 연결되어 있다. 전류센서(13)는 프로그램 제어 싸인웨이브 변환기(12)에서 송출되는 출력 전류신호를 검출하여 샘플링을 수행한다. 전류센서(13)는 특정한 종류에 한정되지 않는다.

전류센서(13)에 고속 A/D 컨버터(14)가 전기적으로 연결되어 있다. 고속 A/D 컨버터(14)는 전류센서(13)에서 검출된 샘플신호(아날로그신호)를 디지털 신호로 전환시킨다.

프로그램 제어 싸인웨이브 변환기(12)에 전기적으로 메인 프로세서(15)가 연결되어 있다. 메인 프로세서(15)는 고속 A/D 컨버터(14)에서 송출된 디지털 신호를 피드백 받아 조명조절제어기(16)에서 제어된 제어신호에 대응되는 최적의 출력 곡선을 산출해내어 프로그램 제어 싸인웨이브 변환기(12)에 전송한다. 메인 프로세서(15)는 32비트 고성능 RICS 프로세서를 사용함이 바람직하다.

메인 프로세서(15)에 조명조절 제어기(16)가 전기적으로 연결되어 있다. 조명조절제어기(16)는 메인 프로세서(15)로 제어신호를 송출하여 조명램프의 광출력을 제어한다.

이와 같이 구성된 싸인웨이브 조명조절 회로의 동작을 설명한다.

먼저, 조명조절제어기(16)의 제어신호는 메인 프로세서(15)를 통해 프로그램 제어 싸인웨이브 변환기(12)에 전송되고, 전류센서(13)는 싸인웨이브 디머기의 출력 전류에 대해 샘플링을 수행한다.

이어서 전류센서(13)의 전류 샘플신호는 고속 A/D 컨버터(14)를 통해 전류신호에서 디지털 신호로 전환되어 메인 프로세서(15)에 전송되고, 메인 프로세서(15)는 디지털 신호를 프로그램 제어 싸인웨이브 변환기(12)에 전송하고, 프로그램 제어 싸인웨이브 변환기(12)는 출력 전류신호에 대해 최적의 변조를 진행하여, 조명램프로 하여금 최적의 정합 출력전류에 도달되게 한다.

따라서 본 발명은 경험에 근거한 곡선에 퍼지지능판별을 더하여 최적의 조명기구 조명조절특성을 구현할 수 있다.

즉, 조명조절제어기(16)의 조명조절 입력이 있을 때, 사용자의 조명조절 의도를 판단한 후, 사용자의 조명조절 의도에 근거하여, 메인 프로세서(15)는 최적의 출력곡선을 선택하여 프로그램 제어 싸인웨이브 변환기(12)는 최적의 출력전류를 송출한다.

이와 동시에, 전류센서(13)는 초당 20K이상의 주파수로 출력전류에 대해 샘플링을 진행하고, 메인 프로세서(15)는 전류 변화의 곡선과 조명조절출력 곡선을 비교하여, 조명조절램프의 상태(콜드 또는 핫)를 판단하여 조명조절 출력곡선을 동적으로 조절하고, 램프의 동작이 최적의 가열곡선상에 놓이게 한다.

따라서 콜드 램프의 신속한 점등을 달성하고, 동시에 과전류에 의한 끊김과 디머기의 과전류 및 단락 보호의 오작동이 발생하지 않는 효과도 달성한다.

본 발명의 실시예는 싸인웨이브 디머기가 사이리스터 디머기의 신속한 응답능력을 달성하게 하고, 동시에 근본적으로 IGBT에 의한 과전류, 단락 보호 오작동을 근절하여, 싸인웨이브 디머기가 정격 전력의 정격 부하에서 신뢰적으로 작동될 수 있게 한다. 그리고, 싸인웨이브 디머기의 안정성, 신뢰성, 가용성은 전체적으로 종래의 사이리스터 디머기를 초월하는 이점을 갖는다.

본 발명은 종래의 간단한 IGBT 과전류 및 단락 보호기술을 변경하고, 고속 CPU를 사용하여 전류신호를 실시간으로 처리한다.

한편, 도 5 내지 도 8에서 도시한 바와 같이, 이중 걸이식 이동 디머기(100)는 디머기 케이스(101)와, 디머기 케이스(101) 내부에 설치되는 핵심 전자소자 집적기판(102)이 포함된다.

도 6에 도시된 바와 같이 디머기 케이스(101)에는 일측으로 전원측 케이블과 연결되어 전원을 공급받기 위한 방수 전원입력 소켓(103)과 조명조절에 필요한 출력 전류를 제어하는 제어 스위치(104)가 설치되어 있다. 또한 도 7과 같이 디머기 케이스(101)에는 타측으로 5심 제어신호 입력 인터페이스(105)와 5심 제어신호 출력 인터페이스(106)가 설치되어 있다.

방수 전원입력 소켓(103)은 3심 IP65 방수 수컷 소켓이고, 상기 핵심 전자소자 집적기판(102)은 도 5와 같이 고강도 연결편(107)을 통해 디머기 케이스(101) 내벽에 고정되어 있다. 고강도 연결편(107)은 절곡된 형태로 소성 제작되어 탄성 반발력으로 핵심 전자소자 집적기판(102)을 부여 잡아 디머기 케이스(101) 내벽에 고정시킨다.

디머기 케이스(101)의 상부에는 핵심 전자소자 집적기판(102)의 설치를 용이하게 하기 위한 슬라이딩 패널(108)이 설치되어 있다. 슬라이딩 패널(108)은 디머기 케이스(101)의 상부에 위치되어 덮개 기능을 하고 동시에 디머기 케이스(101)의 길이 방향으로 슬라이딩 이동 가능하여 조립 및 분해가 용이하게 되어 있다.

디머기 케이스(101) 전,후면측에는 핵심 전자소자 집적기판(102)에 탑재된 소자에서 발생된 열을 방출시키기 위한 방열핀(109)이 설치되어 있고, 방열핀(109)에는 방열홈(110)이 형성되어 있다. 방열핀(109)은 코스트가 저렴하고 방열이 우수한 알루미늄으로 제작된다. 방열홈(110)은 방열핀(109)의 방열 면적을 증가시킨다. 본 실시 예에서 방열홈(110)은 벌어진 U자 단면을 이루고 있으나 방열핀(109)과 방열홈(110)의 형상 및 구조는 예시된 형태에 한정되는 것은 아니다.

디머기 케이스(101)에는 수평 및 수직 걸이가 모두 가능하도록 수평 걸이대(111)와 수직 걸이대(112)이 더 설치될 수 있다. 수평 걸이대(111)와 수직 걸이대(112)는 설치 자세가 서로 다를 뿐 구조는 동일하다. 수평 걸이대(11)는 디머기 케이스(101)를 수평 자세로 걸 수 있도록 하며, 수직 걸이대(12)는 디머기 케이스(101)를 수직 자세로 걸 수 있도록 한다. 수평 걸이대(111)와 수직 걸이대(112)는 걸 수 있는 걸이공(111a,112a)을 각기 가지며, 이 걸이공(111a,112a)의 직경을 볼트 조임으로 축소시켜서 디머기 케이스(101)를 걸도록 한다.

도5 및 도8에서 도시한 바와 같이, 핵심 전자소자 집적기판(102)은 디머기의 광량 조절에 필요한 프로그램을 업그레이드 시키기 위한 소프트웨어 업그레이드 변환 인터페이스(121), 소프트웨어를 구동시키는 메인 소자모듈(122), 프로그램 칩 메인보드(123), 디머기의 상용 전원을 구동시키는 메인보드 지능형 전원구동 모듈(124), 어드레스 드라이버에 접근을 가능하게 하는 어드레스 드라이버 인터페이스(125)와 디머기의 제어 및 연결 상태를 확인할 수 있는 신호상태 표시판(126)을 포함한다.

어드레스 드라이버 인터페이스(125)는 디머기 케이스(101) 상의 어드레스 코드 인터페이스(113)에 연결 설치되어 있고, 신호상태 표시판(126)에는 도 7과 같이 디머기 케이스(101) 상의 제어신호 표시등(114)과 연결신호 표시등(115)이 연결 설치되어 있다.

따라서, 방열홈(110)을 갖는 방열핀(109)에 의해 신속한 방열이 이루어져 핵심 전자소자 집적기판(102)은 고온의 영향을 받아도 쉽게 변형하거나 탈락하지 않는다. 또한 모터 팬이 제거되어 부피가 작아지고, 수평 걸이대(111)와 수직 걸이대(112)의 설치로 임의대로 싸인웨이브 디머기의 위치를 정하여 걸 수 있어 배선의 문제가 해결되고 광범위하게 콘서트 홀, 극장, 뉴스 스튜디오 등 장소에 적용할 수 있다.

또한 방수 전원입력 소켓(103)이 적용되어 비가 오는 야외 환경에 적용할 수 있다.

한편, 현재 조명조절용 설비의 시장을 분석해 보면, 도 17과 같이 싸인웨이브 디머기가 SCR 디머기에 비해 매우 낮음을 알 수 있다. SCR 디머기는 SCR 위상변이 미만의 전도각을 콘트롤 함으로써, 교류 초퍼 아웃푼 전압을 조절하게 되는데, 이는 가격이 저렴하고 기술이 성숙하고 안정되며, 위상변이 초퍼 역률이 낮은 이점을 갖기 때문이다. 그러나 SCR 디머기의 고조파는 전력망과 같은 전력망 오디오/비디오 설비에 장애를 일으키는 문제가 있다. 이는 도 18과 같이 SCR 조명조절시 출력파형의 변화도 및 도 20의 SCR 조명조절시 전력망에 주는 장애가 나타난 왜곡선도에서 확인된다. 또한 SCR 조명조절시 도 21도에 나타난 바와 같이 해로운 고조파의 발생으로 위험성이 크다.

그러나 본 발명에 따른 싸인웨이브 조명조절기의 조명조절회로는 AC-AC 반전으로 아웃풋 전압의 조절과 싸인웨이브의 콘트롤을 실현함으로써 혁신적인 특허기술로써, 선진하고 안정성이 높은 IGBT 시분할 제어역률이 높고, 도 19에 나타난 바와 같이 고조파가 작으며 파형이 좋고 효율이 높은 특징을 갖는다. 또한 도 22에 나타난 바와 같이 완전한 싸인웨이브 진폭 출력이 이루어져 고조파가 적으며, 전력망, 변압기, 비디오/라디오설비 및 같은 전력망의 기타 설비에 장애를 일으키지 않는다.

또한, 램프 부하 수명에 미치는 영향을 살펴보면, 도 23에 나타난 바와 같이 싸인웨이브 디머기 출력(OUTPUT) 전류파고율이 1.467이고, SCR 디머기 출력(OUTPUT) 전류파고율이 2.025로 나타났다. 따라서 정상적인 정상적인 전구 수명을 원하려면 최대값 계수=1.7. 수치를 통해서 싸인웨이브 디머기출력(OUTPUT)전류의 최대값 계수는 상대적으로 낮아 램프의 수명 약 38%-50%를 연장시킬 수 있다.

또한, 밝기를 비교해 보면, 도 24와 같이 싸인웨이브 디머기가 SCR 디머기에 비해 높음을 알 수 있다. 따라서 SCR 디머기가 배전변압기와 케이블의 손실율이 증가하고 수명이 줄어들고, 비용이 40%정도 늘어나는데 반해, 싸인웨이브 디머기는 전문 보정 필터 장치가 불필요하고 전기비용이 절약된다.

또한, 도 25에 나타난 소음 비교도에서 알 수 있는 바와 같이 싸인웨이브 디머기는 저주파 소음이며 조명조절 밝기 레벨에 따라 거의 변화가 없는데 반해, SCR 디머기는 고주파 소음으로 커서 사람을 불쾌하게 만든다.

또한, 도 26에 나타난 바와 같이 싸인웨이브 디머기는 부하 시, 전류는 0부터 서서히 정격전류로 상승하는 것이고, 작동 순간에 전류 충격이 없는데 반해, SCR 디머기는 부하 시, 전도 각이 90도에 이른 순간에 도통되어 최대 순간 전류가 생겨 이 전류충격은 부하 수명에 영향을 미칠 수 있고, 심할 때는 배전 시스템 회로가 끊어 질 수도 있다.

끝으로, SCR 디머기와 싸인웨이브 디머기의 투자금액을 비교해 보면 도 21에 나타난 바와 같이 72.55%의 투자 감소 비율을 얻을 수 있다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

12: 프로그램 제어 싸인웨이브 변환기
13: 전류센서
14: 고속 A/D 컨버터
15: 메인 프로세서
16: 조명조절제어기
101: 디머기 케이스
102: 핵심 전자소자 집적기판
103: 방수 전원입력 소켓
104: 제어스위치
105: 5심 제어신호 입력 인터페이스
106: 5심 제어신호 출력 인터페이스
107: 고강도 연결편
108: 슬라이딩 패널
109: 방열핀
110: 방열홈
111: 수직 걸이대
112: 수평 걸이대
113: 어드레스 코드 인터페이스
114: 제어신호 표시등
115: 연결신호 표시등
121: 업그레이드 변환 인터페이스
122: 메인소자 모듈
123: 프로그램 칩 메인보드
124: 메인보드 지능형 전원구동 모듈

Claims (6)

1. 이중 Z형 회로망에 근거한 프로그램 제어 싸인웨이브 디머기의 조명조절회로에 있어서,
   전원에서 입력되는 싸인웨이브 전압의 주기를 고속스위치 방식으로 수백 등분 잘라내고 매 등분 중의 스위치 관의 도통 시간과 차단 시간의 비율을 변화시켜 최적의 정합 출력전류에 도달되도록 변조를 수행하는 프로그램 제어 싸인웨이브 변환기(12)와;
   상기 프로그램 제어 싸인웨이브 변환기(12)에서 송출되는 출력 전류신호에 대해 샘플링을 수행하는 전류센서(13)와;
   상기 전류센서(13)의 샘플신호를 디지털 신호로 전환시키는 고속 A/D 컨버터(14)와;
   상기 고속 A/D 컨버터(14)에서 송출된 디지털 신호를 피드백 받아 조명조절제어기(16)에서 제어된 제어신호에 대응되는 최적의 출력 곡선을 산출해내어 상기 프로그램 제어 싸인웨이브 변환기(12)에 전송하는 메인 프로세서(15)와;
   상기 메인 프로세서(15)로 제어신호를 송출하여 조명램프의 광출력을 제어하는 조명조절제어기(16)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 Z형 회로망에 근거한 프로그램 제어 싸인웨이브 디머기의 조명조절회로.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 메인 프로세서(15)는 32비트 고성능 RICS 프로세서를 사용하고, 프로그램 제어 싸인웨이브 변환기(12)는 STM32F103C6T6 칩을 사용하는 것을 특징으로 하는 이중 Z형 회로망에 근거한 프로그램 제어 싸인웨이브의 디머기의 조명조절회로.
3. 디머기에 있어서,
   디머기 케이스(101)와;
   디머기 케이스(101)의 내부에 장착된 핵심 전자소자 집적기판(102)을 포함하고;
   상기 디머기 케이스(101)에는 방수 전원입력 소켓(103), 제어 스위치(104), 5심 제어신호 입력 인터페이스(105)와 5심 제어신호 출력 인터페이스(106)가 설치되어 있고;
   상기 방수 전원입력 소켓(103)은 3심 IP65 방수 수컷 소켓이고, 상기 핵심 전자소자 집적기판(102)은 고강도 연결편(107)을 통해 디머기 케이스(101)의 내벽에 고정되고, 상기 디머기 케이스(101)에는 슬라이딩 패널(108)이 설치되어 있고, 디머기 케이스(101) 양측에는 핵심 전자소자 집적기판(102)에 탑재된 소자에서 발생된 열을 방출시키기 위한 방열핀(109)이 설치되어 있고, 상기 방열핀(109)은 방열 면적을 증가기키기 위한 다수개의 방열 홈(110)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이중 걸이식 이동용 디머기.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 디머기 케이스(101)에는 수평 걸이대(111)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 이중 걸이식 이동용 디머기.
5. 제 3항에 있어서,
   상기 디머기 케이스(101)에는 수직 걸이대(112)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 이중 걸이식 이동용 디머기.
6. 제 3항에 있어서,
   상기 핵심 전자소자 집적기판(102)은 소프트웨어 업그레이드 변환 인터페이스(121), 메인 소자모듈(122), 프로그램 칩 메인보드(123), 메인보드 지능형 전원구동 모듈(124), 어드레스 드라이버 인터페이스(125)와 신호상태 표시판(126)을 포함하며;
   상기 어드레스 드라이버 인터페이스(121)는 디머기 케이스(101) 상의 어드레스 코드 인터페이스(113)에 연결 설치되어 있고, 신호상태 표시판은 케이스(126) 상의 제어신호 표시등(114)과 연결신호 표시등(115)에 연결 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 이중 걸이식 이동용 디머기.

Images