KR910000831B1 - 형광등 자동 조광장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

형광등 자동 조광장치

제1도는 종래의 형광등 조광장치의 개략회로도.

제2도는 종래의 형광등 조광장치에 있어서의 제어신호 및 형광등 조명장치에 입력되는 전압파형을 개략적으로 도시한 파형도.

제3도는 본 발명에 형광등 조광장치의 회로도.

제4a도내지 d도는 본 발명에 의한 형광등 조광장치에 있어서, 제어신호 및 그 제어신호에 의한 형광등 조명장치에 입력되는 전압파형을 도시한 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 조도감지회로 3 : 전력제어회로

2 : 지연회로 4 : 기동전압발생회로

Cds : 포토셀 또는 광감지소자 R1-R2 : 저항

C1-C7 : 콘덴서 TR1-TR6 : 트랜지스터

본 발명은 복수개로 형성된 형광등 조명장치로 조명되는 실내조도를 하나의 조광장치로 주위의 밝기에 대응하여 일정하게 유지하도록 자동조절하는 형광등 조광장치에 관한 것이다.

종래의 조광장치는 실내조도를 주위의 밝기에 대응하여 일정하게 자동조절하기 위해서 제1도에 도시된 바와 같이 형광등 조명장치에 입력되게 전원을 위상제어하도록 트라이액, 실내조도 검출장치 및 발진기 등을 구비하여 구성하고, 실내조도에 대응하여 제2도에 도시되어 있는 바와 같은 전원에 동기된 펄스파형을 상기 발진기에서 발생하여 트라이액에 인가함으로서, 형광등에 입력되는 전원전압의 위상을 조절하도록 구성되어 있다. 그러나 이러한 종래의 장치는 형광등에 입력되는 파형의 위상제어는 급격한 트리거신호를 트라이액의 게이트가 인가시켜 입력되는 파형의 입상시점(t1)을 제어하기 때문에 트라이액의 전기적 특성은 트리거신호가 인가될 때 그 기립이 매우 급격하며, 또한 입상시점 이후에는 전원전압이 인가된 상태가 되기 때문에 이들이 형광등 조명장치와 같은 유도성 부하에 결합될 때에는 트리거되는 매싸이클마다 2회씩 과도현상이 발생하여 큰피크 전압이 형광등 조명장치 및 트라이액 등에 인가되므로 이들의 수명단축은 말할 것도 없거니와 후리커현상이 매우 심하게 나타나게 되며, 더구나 하나의 조광장치로 많은 수의 형광등을 제어할 때에는 큰 전류가 흐르기 때문에 상기와 같은 빈번히 높은 피크전압이 발생되는 과도현상하에서의 큰 전류는 제어하기가 매우 어려울 뿐만 아니라 트라이액이 과열되어 하나의 조광장치로 많은 형광등을 조광할 수 없다는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로 형광등 조명장치에 입력되는 전원의 파형을 위상제어하되 hfe가 급격하지 않는 트랜지스터를 사용하여 입하시점에서 전력전원의 도통각을 제어함으로서 조광시의 과도현상에 따른 피크전압의 발생을 억제하여 형광등 조명장치의 수명단축 및 후리커현상을 방지할 뿐만 아니라 하나의 조광장치로 많은 수의 형광등을 조광할 수 있는 형광등 조광장치를 제공하기 위한 것이다.

이하 본 발명을 실시예의 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제3도에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명은 형광등 조명장치의 입력전원에 동기된 신호의 파형의 위상각을 주위의 밝기에 따라 입하시점에서 제어하여 구형파 제어신호를 발생하는 조도감지회로(1)와, 상기 구형파신호로 트랜지스터를 작동시켜 상기 입력전원의 위상각을 입하점에서 제어하는 전력제어회로(2)와, 기동시에는 형광등 조명장치에 기동전압을 인가함과 동시에 자동조광회로의 전원을 차단하는 기동전압 발생회로(3)와, 기동이 완료전후 점진적으로 자동조광상태로 진입시키는 지연회로(4)로 구성되어 있다.

상기 조도감지회로(1)는 공지의 오실레이터(예를 들면 NE555)에 입력단자에 포토셀인 광센서소자(cds), 가변저항(VR) 및 콘덴서(C1)를 직렬 연결하여 형성되는 시정수회로를 접속하고 그의 출력단자에는 저항(R1)을 통하여 포토카플러(Pt₁)가 접속되도록 구성되어 있다.

또한 상기 지연회로(2)는 2개의 트랜지스터(TR3,TR4)로 다링톤 접속하고 트랜지스터(TR3)의 베이스에는 콘덴서(C4)를 접속하여 접지시킴과 동시에 저항(R₆)을 통하여 트랜지스터(TR3)의 콜렉터에 접속하며 트랜지스터(TR4) 및 접지사이에는 발광다이오드(PD2)와 포토레지스터(PR2)로 형성되는 포토카플러(Pt2)가 접속되도록 구성되어 있다.

상기 전력제어회로(3)는 2개의 트랜지스터(TR1,TR2)로 다링톤 접속하고 트랜지스터(TR1)의 베이스와 콜렉터 사이에는 상기 조도감지회로(1)의 포토카플러(Pt₁)의 출력단자에 다이오드(D1) 및 저항(R2)을 직렬로 접속하고 트랜지스터(TR1,TR2)의 콜렉터 사이에는 저항(R3)을 접속하며, 트랜지스터(TR2)의 출력단자에는 다이오드(D2-D5)로 형성되는 브릿지회로와 콘덴서(C2)가 병렬로 접속되도록 구성되어 있다.

상기 기동전압 발생회로(4)는 다링톤 접속회로(TR5,TR6), 이 다링톤 접속회로를 전원 투입시에 트리거 시키기 위한 입력회로(D7,D6,C7,R11,R12), 일정시간동안 다링톤 접속회로를 작동시키는 시정수회로(C5,C7), 릴레이(RY), 트라이액(TRC) 및 저항(R5,R8,R9,R10)을 접속하도록 구성되어 있다.

기타 미설명부호 5는 동기신호를 검출하는 정류기, 5'는 전원공급용의 정류기이며, 6은 복수개의 구성된 형광등 조명장치, LED는 발광다이오드, AC는 교류전원, 7은 크립핑회로, SW는 전원스위치, C3 및 R4는 트라이액(TRC) 보호용 회로이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용효과에 대하여 설명한다.

전원스위치(SW)를 투입하면 정류기(5')에서 정류된 전압이 기동전압발생회로(4)의 콘덴서(C6), 다이오드(D7)를 통하여 다링톤 접속회로(TR6,TR5)를 도통시키고, 이것에 의해 릴레이(RY)의 코일에 전류가 흐르면, 릴레이단자(P1,P2,P3)의 각 기동단자는 그들의 메이크 접점(on)에 각각 접속되어 트라이액(TRC)이 트리거되며 형광등 조명장치에는 전원전압이 그대로 인가되며 기동이 개시됨과 동시에 전력제어회로(3)의 구동전원이 차단되어 포토카플러(Pt2)의 발광다이오드(PD2)는 전류가 흐르지 아니하므로 이 포토레지스터(PR₂)의 저항은 거의 무한대에 가까워진다.

또한, 기동전압발생회로(4)의 시정수회로(C₅,C₇)는 저항(R₇)을 통하여 콘덴서(C₅)에 충전이 개시되어서 일정시간(이 시간은 형광등 조명장치의 기동완료시간보다 작지 않도록 설정한다)후에 충전될 뿐만 아니라, 콘덴서(C₆)도 충전이 되어 저항(R₇)에 전류가 흐르지 아니하므로 트랜지스터(TR₆)가 접지전위로 되어 다링톤 접속회로는 오프되어 릴레이(RY)코일에는 전류가 흐르지 않는다.

따라서 각 릴레이의 단자(P1,P2,P3)는 그 가동단자가 브레이크 접점(OFF)에 접속되어 트라이액(TRC)이 오프되고 저항(R₈)을 통하여 지연회로(2)에 전원이 인가된다.

한편, 전원스위치(SW)를 투입하면 정류회로(5)의 출력신호는 크리핑회로에 의해 크리핑되어 제4a도에 도시되어 있는 바와 같이 전원전압에 동기된 신호(G)가 발생되고, 이 신호는 조도감지회로(1)의 전원단자 및 지연회로(2)의 입력단자에 각각 인가되나, 기동시간동안에는 지연회로(2)가 작동되지 못하며 포토카플러(Pt2)의 포토레지스터(PR₂)는 그 저항이 무한대에 가까우리만치 매우 크게되고, 이 저항은 조도감지회로(1), 가변저항(VR)과 광센서인포토셀(cds)의 저항과 직렬연결되어 실내조도감지회로 입력단자에 연결된다.

따라서 제4b도에 도시되어 있는 바와 같이, 전혀 제어되지 않는 신호가 조도감지회로(1)의 발진기(OSC)에서 출력되고 이는 포토카플러를 통하여 거의 전구간에 걸쳐서 전력제어회로(2)의 트랜지스터(TR1,TR2)를 도통시키므로 다이오드(D2-D5)로 형성되는 브릿지회로를 통하여 트라이액이 오프되더라도 형광등 조광장치에 전원전압이 인가하게 되어 형광등의 접점 등이 유지된다. 그리고 일정시간이 지나서 기동이 완료된 후에 릴레이단자(P2)가 브레이크 접점(OFF)에 접속되어 지연회로(2)에 전원이 접속되면 콘덴서(C4)는 저항(R6)을 통하여 충전되고, 이 충전전압의 증가에 따라 트랜지스터(TR3,TR4)에 흐르는 전류가 점진적으로 증가되므로 포토카플러(Pt2)의 발광다이오드(PD2)의 광방출도 이에 흐르는 전류에 거의 직선적으로 변화하여 이 발광다이오드(PD2)에 카플된 포토레지스터(PR2)도 점진적으로 작아지며, 콘덴서(C4)에 충전이 완료된면 포토레지스터(PR2)의 저항은 거의 제로상태가 된다.

따라서 상기의 포토레지스터(PR2)의 저항이 점진적으로 작아짐에 대응하여 발진기(OSC)의 출력신호의 도통각이 점진적으로 변화하여 수십초에 걸쳐 자동조광상태로 연결되기 때문에 낮일 경우 갑자기 형광등의 광속이 작아져서 실내조도가 낮아지는 것을 거의 느끼지 못하게 된다.

그후 자동조광상태로 진입되면 실내조도에 대응하여 포토셀(cds)의 저항이 변화하게 된다.

즉, 실내조도가 설정치보다 높은 경우에는 포토셀의 저항이 작아지게 되어 이 저항값과 가변저항(VR)값의 합과 콘덴서(C1)의 캐패시턴스에 의해 결정되는 시정수에 따라 발진기(OSC)의 출력신호에 입하시간이 빨라지게 되어 그 출력신호의 폭이 작아지게 된다(제4도(c)).

또한 포토카플러(Pt₁)의 작동시간도 상기의 출력신호에 의하여 정해지고, 포토카플러(Pt₁)가 작동되면 트랜지스터(TR1)의 베이스에 입력신호가 인가되어서 트랜지스터(TR1, TR2)가 도통되므로 이 도통되는 시간은 상기 포토키플러(Pt1)의 작동시간에 따라 제어되고, 형광등 조명장치에 인가되는 전압도 이에따라 감소되며(제4b도), 이로인하여 실내조도가 설정치로 떨어지게 된다.

반면에, 실내조도가 설정값보다 낮은 경우에는 조도감지회로(1)의 광도전셀(cds)의 저항값이 크게되고, 콘덴서(C1)에 충전되는 시간도 길어지게 되므로 발진기에서 발생되는 출력시간의 입하시간이 늦어지게 되어 그의 출력신호의 폭(도통각)이 커지게 된다(제4도(d)). 이로 인하여 포토카플러(Pt1)의 작동시간도 길어지게 되므로 트랜지스터(TR₁,TR₂)가 포토카플러(Pt1)의 작동시간에 대응하여 도통되고, 또한 이에 수반하여 형광등 조명장치에 인가되는 전압의 도통각이 증가되어(제4도(d)), 실내조도가 설정값으로 높아지게 되어 일정하게 유지된다. 이때 상기 트랜지스터(TR2)의 콜렉터와 에미터사이에 접속된 콘덴서(C₂)는 전류의 단속시에 발생되는 써지 전압을 흡수하여 트랜지스터를 보호할 뿐만 아니라, 전압의 변동을 완만하게 하며, 또한 트라이액(TRC)에 병렬연결된 저항(R₄) 및 콘덴서(C₃)의 직렬회로 역시 써지 전압을 흡수하여 트라이액을 보호한다.

이상과 같이 본 발명에 의한 형광등 조광장치는 조광시에 펄스신호를 트라이액의 게이트에 입력시켜 트라이액을 급격히 도통시킬 뿐만 아니라 입력 전원전압의 파형에 있어서 입상이점을 기준으로 파형의 도통각을 제어하여 형광등 조명장치의 입력전원 전압을 제어하는 종래의 조광방식과는 달리, 조광장치에 입력되는 전원전압에 동기된 구형파 신호를 발생하고 이를 실내의 조도에 따라 입하시점에서 도통각을 제어하여 펄스폭(또는 도통각)이 넓은 제어신호를 발생하고 이 신호로 다시 형광등 조명장치의 입력전원에 접속된 트랜지스터의 전류를 제어함으로써 형광등 조명장치에 입력되는 전원전압은 입하점을 기준으로 그 도통각이 제어되기 때문에 조광시에 입력전원이 제어되더라도 입하점이후에는 부하에 전원이 차단될 뿐만 아니라 전류가 차단될때에도 급격하게 차단되지 않기 때문에 형광등 조명등과 같은 유도성 부하전류를 제어하더라도 과도현상에서 기인된 고전압의 발생을 억제할 수 있게 되어 형광등 조명장치의 수명단축을 방지할 수 있고 후리키 현상도 거의 발생되지 않으며 전류의 제어가 극히 용이하여 수십개의 형광등으로 형성되는 형광등 조명장치라도 하나의 조명장치로 자동 조광시킬 수 있으며, 또한 낮일 경우, 자연조광상태로 진입하면 높은 기동전압에서 형광등이 최대로 밝다가 주위의 밝기에 대응하여 갑자기 낮은 전압으로 떨어지게 되어 갑자기 어두운 느낌을 받게되나 지연회로를 통하여 기동시보다 점차 낮은 전압으로 형광등에 전원전압을 변경한 후 자동조광상태로 진입되게 함으로써 형광등의 광속변화를 완만하게 할 수가 있는 등 뛰어난 효과가 있다.

Claims (2)

1. 주위의 밝기에 따라 형광등 조명장치의 입력전원의 위상각을 제어하여 자동으로 실내조도를 일정하게 조절하는 형광등 조명장치에 있어서, 상기 입력전원에 동기된 신호파형의 위상각을 주위의 밝기에 따라 입하시점에서 제어하여 구형파제어 신호를 발생하는 조도감지회로(1)와, 상기 구형파 제어신호로 트랜지스터를 작동시켜 상기 입력전원의 위상각을 입하점에서 제어하는 전력제어회로(3)와, 가동시에는 형광등 조명장치에 기동전압을 인가함과 동시에 자동조광회로의 전원을 차단하는 기동전압발생회로(4)를 구비하여 실내조도를 일정치로 유지하게 자동조광됨을 특징으로 하는 형광등 조광장치.
2. 제1항에 있어서, 조도감지회로(1)의 입력단자에 기동이 완료된 후 점진적으로 자동조광상태로 진입시키는 지연회로(2)가 부가 접속됨을 특징으로 하는 형광등 조광장치.

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