KR20090010217U - 자가 충전 비상조명등의 선택 가능한 충전장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 자가 충전 비상조명등의 선택 가능한 충전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 단시간에 과충전 위험없이 비상조명등을 충전할 수 있도록 한 급속충전 기능과 완속충전이 가능토록 한 자가 충전 비상조명등의 선택 가능한 충전장치를 제공코자 하는 것이다.

즉, 본 고안은 자가 충전 비상조명등의 선택 가능한 충전장치를 구성하되, 이는 배터리 급속 충전을 위한 급속충전회로(A)와, 상기 배터리를 완속 내지는 충전 속도를 조절하여 충전할 수 있는 완속충전회로(B)와, 상기 급속충전회로(A)와 완속충전회로(B)로 AC 220V 전원을 AC 10V로 전환하기 위한 변압기(1)와, 상기 변압기(1)를 경유한 AC 10V 전압을 DC 10V로 변환하기 위한 다이오드로 이루어진 전환장치(2)와, 상기 전환장치(2)를 경유한 전원을 급속충전회로(A)와 완속충전회로(B)로 선택 공급하기 위한 선택스위치(SS)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 고안은 비상조명등의 전원을 급속충전 및 완속충전이 선택적으로 가능하여 미충전으로 인한 불의의 인명사고를 방지할 수 있으며, 비상조명등의 신속한 충전으로 긴급상황 시 유용하게 사용할 수 있고, 과충전을 방지할 수 있으며, 5V 이하로 전압이 하강 시에도 충전이 가능함은 물론, 완전방전 시에는 충전이 이루어지는 것이다.

비상조명등의 충전장치, 급속충전회로, 완속충전회로, 변압기, 전환장치, 충전부, 시간제어부, 과충전방지부, 충전상태표시부

Description

자가 충전 비상조명등의 선택 가능한 충전장치{Selectable charging equipment of self-charging emergency light}

본 고안은 자가 충전 비상조명등의 선택 가능한 충전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 단시간에 과충전 위험없이 비상조명등을 충전할 수 있도록 한 급속충전 기능과 완속충전이 가능토록 한 자가 충전 비상조명등의 선택 가능한 충전장치를 제공코자 하는 것이다.

비상조명등에 관한 형식승인 및 검정기술기준 제4조(부품의 구조 및 기능)에 의하면, 48시간 충전한 후 48분 이상 점등되면 합격처리토록 되어 있는 바, 만약 한번 정전되어 48분 이상 방전되면 법적 요건은 갖추어지지만, 재충전하려면 48시간을 기다려야 하는 단점이 있었다.

비상조명등을 충전하는 48시간 이내에 다시 정전이 되거나 화재가 발생 시 만충전이 이루어지지 않아 비상조명등은 점등되지 않거나 충전된 잠시 동안만 점등이 이루어지게 된다.

현재 사용되고 있는 비상조명등 중에는 12시간 또는 8시간 만에 충전이 이루어지는 것도 있으나, 이 역시 8시간 또는 12시간 이내에 화재가 발생 시 무용지물 이라 이러한 단점을 보강하기 위해 1시간 이내에 급속 충전이 이루어지는 비상조명등을 제공하려는 노력이 있었으나, 배터리가 급속 충전 시 과충전 될 위험이 있었다.

결국 상기한 바와 같이 기존의 비상조명등은 장시간 동안 충전을 행하여야 하므로, 충전 중 화재 등으로 인하여 정전이 될 경우에는 비상조명등의 충전이 제대로 이루어지지 않아 정작 필요 시간동안 비상조명등의 점등이 이루어지지 않게 되고, 그로 인하여 비상 시에 대피로를 찾아 신속한 대피를 행하지 못하여 대형 인사사고가 빈번하게 발생되고 있는 실정이며, 이러한 비상조명등의 충전장치가 갖는 문제점을 해결키 위해 급속충전을 행할 경우에는 과충전의 위험이 높아 이를 개선시킬 수 있는 방안이 절실히 요망되었던 것이다.

이에 본 고안자는 기히 특허 제715282호로 '비상조명등용 배터리의 충전 제어장치'에 대하여 특허를 받은 바 있으며, 또한 특허출원 제10-2007-48874호로 안전하게 급속충전을 할 수 있도록 한 비상조명등의 충전장치를 선 특허출원 한 바 있다.

그러나 급속충전의 경우 배터리의 수명을 단축시키므로 긴급한 경우에만 사용하고, 평소에는 완속충전을 행하는 것이 배터리 수명을 고려할 시에 바람직하므로 이를 해결할 수 있는 충전장치의 개발이 필요했던 것이다.

본 고안에서는 상기한 바와 같은 기존의 자가 충전 비상조명등 충전장치가 갖는 문제점을 일소할 수 있는 비상조명등 충전장치를 제공코자 하는 것으로서,

본 고안은 특히 자가 충전 비상조명등의 선택 가능한 충전장치를 구성하되, 급속충전과 완속충전을 선택하여 충전할 수 있는 자가 충전 비상조명등 충전장치를 제공함에 고안의 기술적 과제를 두고 본 고안을 완성한 것이다.

본 고안의 자가 충전 비상조명등의 선택 가능한 충전장치는 배터리에 신속한 충전이 가능토록 한 급속충전회로와 완속충전 및 충전속도를 조절할 수 있는 완속충전회로를 구비하고 선택스위치에 의해 선택적으로 충전할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

본 고안에서 제공하는 자가 충전 비상조명등의 선택 가능한 충전장치는 주로 지하철이나 각종 공공장소에 설치되는 비상조명등의 전원을 급속충전 및 완속충전이 선택적으로 가능하여 미충전으로 인한 불의의 인명사고를 방지할 수 있으며, 비상조명등의 신속한 충전으로 긴급상황 시 유용하게 사용할 수 있고, 과충전을 방지할 수 있으며, 5V 이하로 전압이 하강 시에도 충전이 가능함은 물론, 완전방전 시에도 충전이 이루어지는 등 다수의 효과를 제공받을 수 있는 것이다.

본 고안의 자가 충전 비상조명등의 선택 가능한 충전장치는 AC 110/220V 전원을 겸용으로 사용할 수 있으며 AC 10V로 전환하기 위하여 변압기(1)가 설치되고, 상기 변압기(1)를 경유하여 AC 10V 전압을 DC 10V로 변환하기 위한 다이오드로 이루어진 전환장치(2)를 연결한다. 상기 전환장치(2)를 경유하여 변환된 DC 10V 전원은 급속충전회로(A) 또는 완속충전회로(B)로 선택스위치(SS)를 통해 선택적으로 인가되도록 한다.

상기 선택스위치(SS)에 의해 급속충전회로(A)는 인가된 DC 10V로 전류는 비상조명등의 배터리(battery)에 급속 충전하기 위한 충전부(3)를 가진다.

상기 충전부(3)는 전압을 공급하기 위한 HA1755 IC와, SCR로 이루어진 전압조절부(31)와 제너다이오드(32)를 구비한다.

상기 충전부(3)는 시간제어부(6)와 연결되어 가변저항으로 이루어진 시간조절부(61)와 발광다이오드(LED)를 갖는 시간표시부(62)와 사용자가 조절한 시간을 설정 및 설정시간에 대한 신호를 충전부(3)로 인가하기 위한 MC14060 IC로 이루어진다.

그리고 상기 시간제어부(6)와 충전부(3)에 의해 배터리가 설정된 전압으로 충전이 이루어질 시에 과충전을 방지할 수 있도록 과충전방지부(5)가 연결된다.

상기 과충전방지부(5)는 전압검출부(51)와 전류검출부(52) 및 만충전 시 전원을 자동으로 단락시키기 위한 릴레이(4)로 구성된다.

그리고 배터리를 충전 시 충전상태를 디스플레이 할 수 있는 LED와 같은 표시램프(71)를 갖는 충전상태표시부(7)가 회로 연결된다.

그리고 상기와 같은 급속충전회로(A)에 완속충전을 위해 선택스위치(SS)에 의해 전원이 선택적으로 인가될 수 있도록 완속충전회로(B)를 부가적으로 회로구성한다.

즉, 교류전원(AC)이 인가되는 입력단에 110/220V의 전원을 겸용으로 사용할 수 있는 변압기(1)와 전환장치(2)를 경유하여 AC 10V가 DC 10V로 전환된 전류를 선택스위치(SS)의 전환작동에 의해 비상조명등의 배터리에 완속 내지는 충전 시간을 조절하여 충전이 가능토록 한 완속충전회로(B)와 연결한다.

상기 완속충전회로(B)는 DC 10V의 전류를 입력받아 다이오드(D3)와 저항(R2), 캐패시터(C2)를 통해 집적회로(IC)의 일단과 접속하며, 상기 저항(R2)과 캐패시터(C2)의 접속점과 접지단 사이에는 캐패시터(C1)와 저항(R3)이 각각 연결되어 있고, 상기 캐패시터(C2)와 집적회로(IC)의 접속점과 접지단 사이에는 저항(R5)이 연결되어 있다.

한편 상기 집적회로(IC)의 일단에 저항(R4)과 저항(R8)의 일단이 각각 연결되고, 저항(R4)의 타단이 저항(R6)과 저항(R7)을 통해 트랜지스터(Q)의 베이스에 연결되고, 저항(R8)의 타단이 가변저항(VR)과 캐패시터(C3)를 통해 상기 집적회로(IC)에 각각 연결되어 있다.

또한 상기 캐패시터(C3)와 집적회로(IC)의 접속점이 저항(R10)을 통해 상기 트랜지스터(Q)의 컬렉터에 연결됨과 더불어 LED(L1)의 애노드에 연결되고, LED(L1)의 캐소드가 접지단에 연결되어 있다.

그리고 다이오드(D1,D2)의 캐소드 접속점에는 저항(R9)과 제너다이오 드(ZD)를 통해 사이리스터(SCR)의 게이트가 연결됨과 더불어 저항(R11)과 LED(L2)를 통해 상기 트랜지스터(Q)의 컬렉터가 연결되고, 상기 저항(R11)과 LED(L2)의 접속점에 LED(L3)를 통해 상기 사이리스터(SCR)의 애노드가 연결됨과 더불어 사이리스터(SCR)의 캐소드가 접지단에 연결되어 있으며, 상기 다이오드(D1,D2)의 캐소드 접속점에 릴레이스위치(RYS)를 통해 충전 배터리측과 연결됨과 더불어 릴레이스위치(RYS)와 비상조명등 스위치(S)를 통해 비상조명등인 램프(LAMP)가 연결되어 있다.

이와 같이 구성된 본 고안은 자가 충전 비상조명등의 배터리를 급속충전회로(A)를 통해 급속충전은 물론 완속충전회로(B)를 통해 완속충전 내지는 충전 속도를 임의로 조절하여 충전할 수 있는 것으로서, 이의 작용 등을 이하에 보다 상세히 설명한다.

우선 배터리에 급속충전을 행하고자 할 경우에는 선택스위치(SS)를 급속충전회로(A)로 전원이 인가되도록 전환시키고 사용자가 충전장치를 구성하는 시간제어부(6)에서 충전 시간을 사전에 설정한다.

충전 시간은 57~68분 상간에서 설정이 가능하며, 충전 시간은 60분에 설정하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 충전 시간을 설정하면 AC 220V 전압이 변압기(1)에 인가되면서 AC 10V로 변환이 이루어지고, 전환장치(2)에 의해 DC 10V로 전환된다.

시간제어부(6)에서 설정된 시간에 따라 충전회로부(3)와 전기적으로 연결 된 직류전원신호를 A에서 C로, 또는 B에서 C로 ON/OFF 해주는 릴레이(4) 통하여 배터리에 충전이 개시된다.

상기와 같이 배터리에 충전이 이루어지게 되면 충전부(3)와 전기적으로 연결된 과충전방지부(5)에서는 배터리에 충전 완료시 전원이 차단될 수 있도록 전압검출부(51)와 전류검출부(52)에서 전압과 전류를 검출한다.

배터리에 전원이 충전될수록 전압은 높아지고 전류는 낮아지게 되어 배터리에 충전될 수 있는 최대한의 전압을 수용할 수 있는 충전부(3)의 제너다이오드(32) 및 전압조절부(31)에 검출된 전압 값을 전송하게 된다.

그리고 전압검출부(51)에서는 배터리에 충전된 전압이 초과할 시에 이를 릴레이(4)에 전송하여 전원공급을 자동으로 차단하게 되는 것이다.

한편, 충전상태부(7)의 표시램프(71)는 배터리의 충전상태를 시각적으로 디스플레이하게 되는 바, 예를 들어 상기 표시램프(71)에 붉은색이 점등되면 배터리 충전상태이며, 푸른색이 점등되면 충전이 완료된 상태를 표시하게 되는 것이다.

그리고 배터리에 완속충전 내지는 충전 시간을 임의로 조절하여 충전을 행하고자 할 경우에는 선택스위치(SS)를 완속충전회로(B)로 전원이 인가되도록 전환시키면, 전환장치(2)를 경유하여 완속충전회로(B)로 인가된 DC 10V 전원은 집적회로(IC)로부터 저항(R4,R6,R7)을 통해 트랜지스터(Q)의 베이스로 바이어스 전압이 인가되어 트랜지스터(Q)가 턴온(turn on)되므로 다이오드(D1,D2)를 거쳐 출력되는 정전류가 분할되어 릴레이스위치(RYS)를 통해 충전 배터리로 인가됨과 동시에 저항(R11)으로 인가되어 충전 배터리가 충전된다. 이때에는 상기 저항(R11)을 통해 흐르는 전류가 LED(L2)와 트랜지스터(Q)를 통해 접지로 흐르게 되므로 LED(L2)가 발광하여 충전 배터리의 충전중임을 나타내게 된다.

이러한 충전 배터리의 충전 시에 가변저항(VR)을 조절하면, 집적회로(IC)로부터 트랜지스터(Q)의 컬렉터로 인가되는 전류가 조절되게 된다.

즉, 집적회로(IC)로부터 트랜지스터(Q)의 컬렉터로 인가되는 전류의 량이 증가하면, 그만큼 저항(R11)을 통해 트랜지스터(Q)로 흐르는 전류는 감소하고 충전 배터리로 인가되는 전류는 증가하여 충전 배터리의 충전 시간이 단축되게 된다.

여기서 가변저항(VR)은 저항값을 10단계로 변화하여 집적회로(IC)로부터 트랜지스터(Q)의 컬렉터로 인가되는 전류의 량을 최대와 최소 10단계로 조절할 수 있으며, LED(L1)는 충전 배터리의 충전속도를 나타내는 것으로서 예컨대 가장 빠른 속도로 충전되어 충전에 소요되는 시간이 최소로 되는 경우에는 빠르게 점멸하고, 보통 속도로 충전되어 충전에 소요되는 시간이 보통인 경우에는 보통 빠르기로 점멸하며, 가장 느린 속도로 충전되어 충전에 소요되는 시간이 최대로 되는 경우에는 가장 느리게 점멸하여 충전 배터리의 충전되는 상태를 나타내게 된다.

상기한 바와 같이 충전 배터리가 충전되어 완충전되면, 다이오드(D1,D2)의 캐소드 접속점에서 저항(R11)과 LED(L2)를 거쳐서 트랜지스터(Q)의 에미터까지 걸리는 전압이 충전 배터리의 전압과 같아지게 되고, 이때에는 집적회로(IC)로부터 트랜지스터(Q)의 베이스로는 바이어스 전압이 인가되지 않아 트랜지스터(Q)가 턴오프되고, 또한 집적회로(IC)로부터 트랜지스터(Q)의 컬렉터와 LED(L1)로는 전류가 인가되지 않아 LED(L1,L2)가 소등되어 충전 배터리의 충전이 진행되고 있지 않음을 나타내게 된다.

이와 동시에 저항(R9)과 제너다이오드(ZD)를 통해 사이리스터(SCR)의 게이트에 트리거 신호가 인가되어 사이리스터(SCR)가 도통되고 저항(R11)과 LED(L3)를 통해 사이리스터(SCR)의 캐소드로 전류가 흐르게 되므로 LED(L3)가 점등되어 충전 배터리의 완충전 상태를 나타내게 된다.

그리고 화재 등 비상사태의 발생이나 기타 원인으로 정전이 되면, 릴레이(RY)로 교류전원(AC)이 인가되지 못하게 되어 릴레이(RY)가 동작하지 않게 되고, 그에 따라 릴레이스위치(RYS)의 가동점점(a)이 고정접점(c)에 접속되므로 충전 배터리의 전원이 스위치(S)를 통해 비상조명등인 램프(LP)로 인가되어 비상조명등(LP)이 점등되고, 비상조명등(LP)의 조명을 필요로 하지 않을 경우 스위치(S)를 오프하여 비상조명등(LP)을 소등하게 된다.

도 1은 본 고안에서 제공하는 급속 및 완속 충전을 위한 충전장치의 바람직한 회로 구성도

■ 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 ■

A: 급속충전회로 B: 완속충전회로

1: 변압기 2: 전환장치

3: 충전부 31: 전압조절부(SCR)

32: 제너다이오드 4: 릴레이(Relay)

5: 과충전방지부 51: 전압검출부

52: 전류검출부 6: 시간제어부

61: 시간조절부 62: 시간표시부

7: 충전상태표시부 71: 표시램프

SS: 선택스위치 D3: 다이오드

R2~R11: 저항 C1,C2,C3: 캐패시터

IC; 집적회로 Q: 트랜지스터

VR: 가변저항 L1,L2,L3: LED

D1,D2: 다이오드 ZD: 제너다이오드

SCR: 사이리스터 RYS: 릴레이스위치

S; 스위치

Claims (1)

1. 자가 충전 비상조명등의 선택 가능한 충전장치에 있어서;

   상기 충전장치는 배터리 급속 충전을 위한 급속충전회로(A)와,

   상기 배터리를 완속 내지는 충전 속도를 조절하여 충전할 수 있는 완속충전회로(B)와,

   상기 급속충전회로(A)와 완속충전회로(B)로 AC 220V 전원을 AC 10V로 전환하기 위한 변압기(1)와,

   상기 변압기(1)를 경유한 AC 10V 전압을 DC 10V로 변환하기 위한 다이오드로 이루어진 전환장치(2)와,

   상기 전환장치(2)를 경유한 전원을 급속충전회로(A)와 완속충전회로(B)로 선택 공급하기 위한 선택스위치(SS)와,

   상기 급속충전회로(A)는 전환장치(2)를 경유한 DC 10V로 전환된 전류를 비상조명등의 배터리에 급속 충전하기 위하여 전압조절부(31)와 제너다이오드(32)를 구비한 충전부(3)와,

   상기 충전부(3)와 회로연결되며 시간조절부(61)와 시간표시부(62)를 갖고 충전 시간을 설정할 수 있도록 한 시간제어부(6)와,

   상기 시간제어부(6)와 충전부(3)에 의해 배터리가 설정된 전압으로 충전이 이루어질 시에 과충전을 방지할 수 있도록 전압검출부(51)와 전류검출부(52) 및 만충전 시 전원을 자동으로 단락시키기 위한 릴레이(4)로 구성되는 과충전방지부(5) 와,

   배터리를 충전 시 충전상태를 디스플레이 할 수 있는 표시램프(71)를 갖는 충전상태표시부(7)로 이루어지며,

   상기 완속충전회로(B)는 공급전원의 입력단에 연결되어 배터리의 충전 완료 및 비충전시에 릴레이스위치(RYS)의 가동접점의 동작을 단속하는 릴레이(RY)와,

   다이오드(D3)와 캐패시터(C2)를 통해 연결되어 동작전원을 받아서 충전전류를 조절하는 집적회로(IC)와,

   상기 배터리의 충전 완료시 및 비충전시에 상기 집적회로(IC)에서 출력되는 가변저항(VR)의 조절에 의해 저항(R10)을 통해 흐르는 전류에 의해 점등되어 상기 집적회로(IC)에 의해 상기 배터리의 충전 완료 및 비충전을 표시하는 LED(L1)와,

   상기 배터리의 충전 완료시 및 비충전시에 상기 집적회로(IC)에서 출력되는 충전제어신호를 저항(R4,R6,R7)을 통해 베이스를 통해 바이어스 전압을 인가 받아서 도통되어 충전전류를 접지로 바이패스하는 트랜지스터(Q)와,

   상기 트랜지스터(Q)의 도통시에 상기 다이오드(D1,D2)의 캐소드 접속점에 저항(R11)을 개재하여 컬렉터에 연결되어 발광하는 LED(L2)와,

   상기 트랜지스터(Q)의 도통시에 충전전류가 일정 레벨 이상일 경우에 도통되어 일정레벨 이상의 충전전류를 접지로 바이패스 하도록 캐소드가 접지됨과 동시에 상기 다이오드(D1,D2)의 캐소드 접속점에 저항(R9) 및 제너다이오드(ZD)을 개재하여 게이트에 연결되며,

   상기 트랜지스터(Q)의 도통시에 도통되는 사이리스터(SCR)와,

   상기 사이리스터(SCR)의 도통시에 발광하여 일정 레벨 이상의 충전전류가 접지로 바이패스 되고 있음을 표시하는 LED(L3)로 구성되는 것을 특징으로 하는 자가 충전 비상조명등의 선택 가능한 충전장치.

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