양회장 블로그

계기 및 지시계기 

•표시등 (표시등은 원형을 표준으로 하되 글씨를 넣는 경우는 사각형을 사용)

- 적 색 : 차단기 동작 또는 폐로       - 녹 색 : 개로          - 황 색 : 고장, 차단

•지시계기는 매입형으로 가능한 한 차단기반 상부에 설치하며 디지털 형식을 사용한다.

•원격계측 설비 지시계기는 사령실에서 원격감시기록이 가능하도록 필요한 변환기 (Transducer)를 설치

계기용 변류기 

•계기용 변류기는 몰드형으로 하며 극성은 감극성으로 하고, 단자기호를 명기

•변류기는 단락 고장시 생기는 기계적 열 응력에 견딜 수 있도록 설계, 제작 설치

•변류기의 정격 단시간 과전류내력은 단락 사고시 단락전류의 크기 및 지속시간(총차단시간 포함)을 고려하여 예상되는 단락전류에 견디도록 선정

•연결선의 임피던스와 모든 부담을 고려

•다중 변류비가 요구되는 경우는 각 변류비를 단자에 명확하게 표시

•계기등으로 사용되는 모든 변류기는 2차 권선이 설치되는 지점에 적절히 접지하며 보호 계전기용 변류기는 보호계전기의 특성에 적합하도록 한다

•접지단자 연결은 볼트형

•계전기용 변류기는 연결된 계기, 계전기, 변환기 및 외부계기 종 부하정격의 20배까지 포화되지 않고 공급할 수 있는 능력이 있도록 한다

계기용 변압기 

•계기용 변압기는 몰드형

•계기용 변압기는 1차측에 보호용 퓨즈를 설치하며 1차측 퓨즈는 한류형

설비의 구성 

•각 특고압반은 단로기, 차단기, 계기용-변압기, 변류기, 표시등, 모선, 계전기 등 이들 기기 및 기구 등을 수용하는 외함의 조합으로 구성

•회로의 목적에 따라 아래와 같이 5종류의 설비로 세분

- 수전 단로기 및 MOF반                      - 수전용 차단기반

- 송.수전 연락차단기반                        - 정류기용 차단기반

- 배전용 차단기반 

구조 및 외함 

일반용 전열회로 및 설치기준 

배전선로 구성 방식 

고 압 방 전 램 프

고압나트륨램프

1. 원리 및 구조

10[kPa](약 0.1기압) 정도의 나트륨 증기압 중의 아크방전에 의한 발광을 이용한 램프이다. 발광관은 700∼800[℃]의 고온에서도 나트륨에 침식되지 않는 투광성 알루미나 세라믹스를 사용한다. 발광관 내에는 나트륨과 수은의 아말감 및 시동보조용인 크세논(또는 아르곤, 네온) 가스가 봉입되어 있다. 외구는 경질유리로 만들어져 있으며, 외관 내는 바륨(Ba) 게터를 사용하여 고진공으로 함으로써 주위온도의 영향을 받지 않도록 하고 있다.

1) 고압나트륨램프의 종류

일반형, 시동기내장형, 고연색형 및 반사형이 있다. 시동기내장형은 크세논 가스압을 높게 하여 효율을 높이되, 시동기를 외관내에 내장한 램프이다. 또한, 외구가 투명한 투명형과 외구 내면에 확산성막을 부착한 확산형으로 구분하기도 한다.

2) 고압나트륨램프의 점등회로

일반형 및 고연색형은 전용안정기(시동기 부착)를 사용하는 반면, 시동기내장형은 일반 수은등안정기를 사용한다. 시동기의 필라멘트가 가열됨에 따라 바이메탈 스위치가 끊어지는 순간 수 [kV]의 펄스를 발생함에 따라 점등한다.

3) 고압나트륨램프의 특성

램프효율은 100-140[lm/W] 로서 백색광원중에서 가장 효율이 높다. 24,000시간 까지의 장수명이 가능하며, 광속유지율도 우수하다. 일반형의 경우 광색은 황백색으로 연색성은 좋지 않으나, 연속스펙트럼으로 되므로 저압나트륨램프와는 달리 색의 식별은 가능하다. 연색개선형은 효율은 약간 희생하되, 연색성(Ra=60)을 개선한 것이다. 고연색형은 백열전구와 유사한 광색으로, 연색성(Ra=85)이 우수하다.

고압나트륨램프의 에너지 배분

고압나트륨램프의 분광분포

일반형의 고압나트륨램프는 램프효율을 최대로 하기 위하여 정상점등할 때 나트륨증기압이 4∼25[kPa]에서 동작하도록 나트륨수은아말감이 과잉봉입되어 있으므로, 점등중에 증발하는 아말감량은 일부분에 지나지 않고 대부분이 관단부의 최냉점 부분에서 미증발 상태로 존재하는 소위 포화증기압형 방전램프이다. 따라서 봉입 수은이 모두 증발하게 되는 불포화증기압형인 고압수은램프와 같이 일정한 램프전압특성을 얻기가 어렵다. 즉 고압나트륨램프에서는 관내의 최냉점 온도가 변하면 나트륨 증기압이 변하기 때문에 램프전압이 변동하게 되므로, 전원전압의 변동이나 관단부 흑화에 의해 과도한 램프전압 상승이 일어나는 경우 램프가 꺼지는 경우가 많다. 이와 같이 전원전압 변동에 대해서 램프전력의 변동이 크므로 정격 ±6% 이내에서 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 시동시간은 광속이 안정되기까지 수 분 걸린다. 재시동시간은 점등회로에 의해 고전압 펄스를 발생시키므로 다른 HID램프에 비해 비교적 짧다.

고압나트륨램프 특성

고압수은램프

1. 원리 및 구조

수 기압의 수은증기압중의 아크방전에 의한 발광을 이용한 램프로서, 기본적으로는 빛을 내는 발광관과 이를 보호하기 위한 외관으로 구성되어 있다. 발광관인 투명 석영관의 양단에는 한 쌍의 주전극과 보조전극이 몰리브덴의 얇은 리본으로 봉착되어 있으며, 그 사이에 수은(0.2∼1MPa)과 아르곤 가스(∼2.6[kPa])가 봉입되어 있다. 주전극은 텅스텐축에 전자방출물질이 도포된 텅스텐코일을 감아 끼웠으며, 보조전극은 시동을 용이하게 하기 위한 것으로 고저항을 거쳐 반대편의 주전극과 접속되어 있다. 외관은 일반적으로 경질유리로서 보온 및 자외선 차단 등의 역할을 하고, 외관내에는 점등할 때 대기압과 같은 정도가 되도록 질소가스가 봉입되어 있으며, 그 내면에는 형광체가 도포된 것도 있다.

고압수은램프의 종류

일반조명용으로서 투명형, 형광형, 반사형 및 안정기내장형이 있다.

1) 투명형(H)

외관이 투명하므로 수은의 휘선 스펙트럼에 의한 녹색을 띤 청백색의 광색을 나타내며, 이에 따라 연색성이 좋지 못하다.

2) 형광형(HF)

형광수은램프라 불리우는 것으로, 외관 내면에 적색발광하는 형광체를 도포하고, 발광관으로부터 방출되는 자외선 복사(주로 365[nm])를 가시광으로 변환함에 따라 투명형에서는 부족한 적색성분의 광을 보충하여, 연색성 및 효율을 함께 개선한 것이다.

3) 반사형(HRF)

외관의 일부를 알루미늄 증착하여 반사경의 역할을 담당케 함으로써 투광기 등을 사용하지 않고도 광의 방향성을 갖도록 한 것이다.

4) 안정기내장형

필라멘트로써 안정기의 역할을 수행함과 동시에 자신의 백열광에 의해 광색, 연색성을 개선시킨 램프이다. 그러나 램프 입력의 거의 절반 정도를 필라멘트에서 소비하므로 램프효율은 낮아진다. 그 대신, 안정기가 불필요하기 때문에 백열전구와 같이 손쉽게 사용할 수 있다.

고압수은램프의 점등회로

일반적으로 쵸크코일이나 자기누설변압기형 점등회로가 사용된다. 고역률로 하려면 전원측에 커패시터를 병렬로 접속한다. 그외에, 저시동전류형, 정전력형, 임피던스(커패시터의 용량) 절체에 따른 단조광 정전력형 등이 있다. 또한, 순시재시동점등할 수 있도록 20-30[kV]의 높은 펄스전압을 인가하는 방식도 있다.

고압수은램프의 특성

흔히 사용되는 형광수은램프의 특성은 효율 약 60[lm/W] 정도로서 그리 높은 편은 아니나, 이 램프의 최대 강점은 수명이 길어 24,000 시간까지 가는 것도 있다. 또한 경관조명 측면에서 볼 때, 그 특유의 청색광이 자연 월광에 가깝다는 것이 장점이 될 수 있다. 전원전압 변동의 영향은 다른 HID 램프에 비해 적은 편이다. 그러나 광색 범위가 한정되어 있고, 외형이 크며, 효율이 낮은 등의 단점을 갖고 있다. 시동전압은 200[V] 이하에서 점등하지만, 저온으로 되면 시동전압이 높아지는 경향이 있다. 점등후, 수은이 증발되어, 광속이 안정하기까지의 시동시간은 수 분 걸린다. 또한, 소등후, 재시동까지의 재시동시간도 수 분 걸린다.

시동, 재시동

램프에 전압을 인가하면 주전극과 보조극 사이에 글로방전이 발생함과 동시에 주전극 사이에 아크방전이 형성된다. 아크방전의 열에 의하여 발광관의 온도가 상승함과 동시에 수은도 증발하고, 수분간에 완전히 증발하여 안정된다. 램프특성도 수은의 증발에 의하여 변화하며, 이 안전까지의 시간을 시동시간이라 한다.

수은과 아르곤 가스의 상호작용(페닝효과)에 의하여 시동성능을 개선하고 있으므로 주위온도가 -15℃ 이하의 곳에서는 수은증기압이 낮아서 시동이 곤란하다. 그러나 현재는 보조극간에 아크방전을 일으키고, 전극이나 발광관을 가열하는 방법이 주로 쓰이고 있다. 고압수은램프는 소등직후는 수은증기압이 높으므로 시동이 곤란하다. 발광관에 냉각하여 재점등까지의 시간을 재시동시간이라고 하며 KS에서는 10분 이내로 규정하고 있다.

전압특성

전원전압을 변화시키면 램프특성은 그림 2-27과 같이 변화한다. 안정기에 의하여 변화의 양태는 달라지지만 수은이 모두 증발하고 있는 불포화형이기 때문에 램프전압, 효율, 분광분포의 변화는 다른 HID 램프에 비하여 적다.

    고압수은램프의 전압특성

 기타 특성

광속, 관전압, 전류, 전력 등의 램프특성은 주위온도에 의하여 변화하지만 형광램프에 비하여 변화가 극히 적어서 특히 옥외사용에 적당하다. 그리고 고압수은램프의 수명은 10,000시간 이상으로 매우 길며, 광속저하나 시동의 곤란 등에 의하여 결정된다. 이것은 주로 전극소모에 기인되며, 전자방출물질이 소모되면 급속히 흑화하고, 시동전압도 높아져서 결국 시동이 되지 않지만, 현재로는 동정이 안정된 램프이다. 효율은 30~55lm/W로 투명형보다 형광형이 높고, Ra도 투명형 25, 형광형 45이다.

메탈핼라이드램프

1. 원리 및 구조

메탈핼라이드램프는 고압수은램프의 발광을 개선시키기 위해 발광관내에 금속할로겐화합물을 첨가함으로써 그 금속 원자 고유의 발광을 이용하여 발광효율과 연색성을 향상시킨 램프이다. 그 구조는 고압수은램프와 유사하지만, 금속증기압을 높이기 위해 발광관이 약간 작고, 최냉부인 전극부근에는 보온막을 칠하여 관벽온도를 균일한 고온으로 유지하도록 하고 있다. 메탈핼라이드램프의 경우에는 보조전극이 없는 경우도 있다. 발광관내에는 램프전압, 발광관 온도를 조절하기 위한 수은과 아르곤, 광색보완용으로 금속할로겐화합물이 봉입되어 있다. 금속할로겐화합물은 금속단체보다 증기압이 높기 때문으로 취급이 용이한 화합물 형태로서 봉입한다. 일반조명용으로는 Na(나트륨), Tl(탈륨), In(인듐), Sc(스칸듐), Se(셀레늄), Th(토륨), Dy(디스프로슘), Sn(주석), Tm(툴륨), Ho(홀뮴) 등의 할로겐화합물이 사용되고 있다.

2. 메탈핼라이드램프의 종류

발광물질에 따라 분류하면 다음의 종류가 있다.

1) Na-Tl-In계

Na, Tl(535[nm]) 및 In(411, 415[nm])의 강한 스펙트럼을 조합시킨 램프이다. 효율은 좋으나, 연색성은 약간 떨어진다.(Ra=70) 수은등 안정기에서 점등가능한 저전압시동형이 있다.

2) Sc-Na계

Sc의 약한 다수의 스펙트럼과 Na(파장 589[nm])의 강한 스펙트럼을 조합한 램프로서, 고효율이나 연색성이 약간 떨어진다.(Ra=70)

3) Dy-Tl-In(또는 Na)계

Dy의 약한 다수의 스펙트럼과 Tl 및 In(또는 Na)의 강한 스펙트럼을 조합한 램프이다. 연색성이 좋고(Ra=80∼90), 이 계통에서 관형 외관을 사용한 양구금형 및 소형 편구금형, 램프의 발광물질로는 (Dy/Tm/Ho)-Na-Tl계, Na-Tl-Sn계의 것이 있다.

4) Sn계

할로겐화 주석 분자에 의한 연속스펙트럼의 램프로서, 효율은 낮으나 연색성(Ra=90∼95)이 우수하여 자연광에 가깝다. 투명형이나 반사형이 있다.

메탈핼라이드램프의 첨가물에 의한 분류 (400[W] 투명형) 

3. 메탈핼라이드램프의 점등회로

저전압시동형은 일반적인 수은등 안정기가 사용된다. 그외에는 반도체 이그나이터와 같은 시동기를 부착하거나 인가전압을 높인 전용 안정기를 사용한다. Dy계의 양구금형 램프에서는 고주파점등에 따른 전자안정기도 실용화되어 있다.

4. 메탈핼라이드램프의 특성

램프효율(70∼100[lm/W]), 연색성(Ra:70∼90)은 비교적 우수하다. 연색성은 Sn계와 Dy-Tl계가 우수하다. 램프효율은 Sc-Na계가 80∼100[lm/W]로 높고, Na-Tl-In계, Dy-Tl-In(또는 Na)계는 75∼80[lm/W]이다. 수명은 다른 HID 램프에 비해 약간 떨어져 6,000∼15,000시간 정도이며, 광속유지율이 좋지 못하다. 또한, 수은등 안정기에서 점등가능한 저전압시동형은 전용안정기를 사용한 것에 비해 약간 떨어진다. 시동 및 재시동시간은 수은램프에 비해 약간 길어, 수-10수분 걸린다. 전원전압 변동의 영향을 받기 쉽고, 램프의 종류에 따라서는 광원색이 고르지 못한 것도 있으므로, 정격전압의 ±6% 이내에서 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 점등방향에 따라서 광원색이 변화하기 쉬운 경우에는 점등위치를 지정한 것도 있다.

메탈핼라이드램프는 일반 조명용은 물론, 집어등용, 복사기용, 광화학용, 동식물 육성용 등 광범위하게 이용되고 있다.

보통 금속 할로겐화물은 수은보다도 증발하기 힘드므로 램프동작중의 분압도 수은증기압보다 낮고, 원자밀도도 적지만 수은 스펙트럼의 여기레벨보다 낮은 여기레벨을 갖는 금속이 선정되었기 때문에 방전에 의한 방사는 첨가금속의 스펙트럼이 주이다.

점등 중 비교적 온도가 낮은 관벽 부근의 금속 할로겐화물은 증발하여 고온, 고압의 수은아크 내로 들어가서, 그림2-30에 나타낸 바와 같이 금속과 할로겐으로 분해된다. 분해된 금속은 아크 내에서 여기되어 발관한다. 아크부의 금속과 할로겐은 관벽부근에서 또다시 결합하여 금속 할로겔화물로 되며 이것을 반복하면서 발광한다. 전기입력에 대한 방사광의 에너지 배분은 표 에 나타낸 바와 같이 고압수은램프보다 매우 크다.

형 광 등

형광램프는 1938년 GE社의 인만(Inman)에 의해 개발되어 지금까지 이르고 있으며, 옥내조명의 주광원으로서 효율 및 연색성의 개선에 많은 노력이 이루어져 왔다. 그동안 백열전구에 비해 고효율, 장수명인 까닭에 일반 조명이외의 산업, 의료, 농수산 분야에도 널리 이용되어 왔다. 최근에는 에너지 절약과 소형화의 요구에 따라 전구형 및 컴팩트형 램프가 개발되어, 전자는 백열전구 대체용으로, 후자는 형광램프의 길이를 1/3 이상 줄이는 데 공헌하고 있다. 이와 함께 3파장발광형 램프의 개발에 따라 소형경량화, 고효율화, 고연색화가 이루어지고 있다. 또한, 전자식 안정기와 조합하여 고주파점등에 의해 시스템 종합효율이 100[lm/W]까지 달성되고 있다.

1. 구 조

형광램프는 기체방전등의 일종으로, 저압기체방전을 이용하여 수은원자에 고유한 자외선을 발생시키고 이를 유리관내에 도포되어 있는 형광체에 조사하여 형광체를 여기시켜 가시광의 발광을 일으키도록 한 것이다. 형광램프는 유리관의 내벽에 형광체가 도포되어 있고 양단에 텅스텐 전극이 부착된 구조로 되어 있다. 전극에는 에미터라고 부르는 전자방출물질이 충진되어 있으며, 유리관내에는 적정량의 수은과 2∼4[torr] 정도 아르곤 등의 불활성기체가 봉입되어 있다.

①유리관 

방전관(또는 발광관)으로서 내벽에 형광체가 도포되어 있으며 방전기체와 전극을 보호한다. 보통 소다석회유리 또는 납유리와 같은 연질 유리가 사용된다. 크기는 램프의 출력에 따라 다르며 형상도 여러 가지가 있다. 일반적으로 직관 및 환형의 경우에 관경은 25~38[mm]정도이다.

②전극 

2중코일 또는 3중코일의 텅스텐 전극으로 되어 있으며, 코일에는 바륨 또는 스트론튬 등의 산화물로 된 에미터가 충전되어 있다. 이 에미터가 전부 비산증발하여 소모되면 형광등은 점등되지 않는다.

③베이스 

형광램프를 등기구의 소켓에 부착시켜 전원에 접속하기 위한 부분이다.

④형광체 

유리관내에서 발생하는 자외선을 흡수하여 가시광으로 변환시키는 역할을 하며, 형광체의 종류에 따라 여러 가지의 광색을 얻을 수 있다.

⑤봉입기체 

유리관내에는 수은과 아르곤 등의 불활성기체가 봉입되어 있다. 이 중 수은은 직접 여기 또는 전리되어 방전에 참여하는 반면, 불활성기체는 완충기체로서 방전개시를 용이하게 하고 전극의 수명을 증가시키며 램프의 발광효율을 향상시키기 위한 것이다.

형광램프의 종류

1) 점등방식에 따른 분류

2) 전력에 따른 분류

3) 형상에 따른 분류

4) 광원색(광색)에 따른 분류

5) 연색성에 따른 분류

광색에 따른 형광램프의 분류

연색성에 따른 형광램프의 분류

형광등 발광의 원리

형광램프의 점등시에는 전극에 전류를 흘려 충분히 예열시키고 에미터로부터 열전자가 방출되면 양 전극사이에 전압을 인가하여 점등(방전)시킨다. 점등이 되어 발광관내에 기체방전이 일어나면 수은의 공진선 및 여기준위에 해당하는 자외선과 소량의 가시광이 방사된다. 이때 방사되는 자외선을 형광램프 관벽에 도포되어 있는 형광체에 조사하고 여기시켜 가시광으로 변환시킨다. (그림참조).

형광체의 변환감도는 입사광의 파장에 따라 다르며 이 변환감도를 양자효율이라고 한다. 램프의 발광효율을 높이기 위해서는 발광관내의 방전조건을 변화기켜 양자효율이 가장 큰 파장이 가장 많이 방사되도록 하는 한편 입사되는 파장이 변환되는 가시광의 파장에 가깝도록 하여 열로 소비되는 에너지를 최소한 줄여야 한다. 따라서, 방사 파장이 가시광의 파장에 가까운 수은의 253.7[nm]의 공진선을 이용하면서 이 공진선의 방사를 최대로 하기 위해 발광관내의 수은증기압 및 전류밀도를 낮게 유지하도록 한다.

발광관내의 수은증기압이 낮으면 전자와 수은원자와의 충돌회수가 적게 되어 수은 원자가 여기될 확률이 낮아지므로 아르곤이나 네온과 같은 불활성기체를 첨가하여 전자와 수은원자와의 충돌을 돕도록 한다. 아울러, 이들 기체의 혼합으로 방전개시전압을 낮출 수 있는 효과도 함께 얻을 수 있다.

발광관내의 전류밀도를 낮게 유지할 수 있도록 발광관의 직경이 다른 방전등에 비해 크게 되지만, 너무 크게 할 경우 관벽온도가 낮아져 수은증기압이 아주 낮아지게 되어 광속이 저하된다. 반면, 발광관의 직경을 줄일 경우 관벽에서의 에너지손실과 수은 증기압이 높아지는 문제와 함께 발광관내의 전류밀도를 낮게 유지하기 위한 대책이 뒤따라야 한다. 후자와 경우 발광관내의 봉입기체를 아르곤 대신 크립톤으로 일부 또는 전부 대치하여 해결하고자 하는 연구가 계속되고 있으며 절전형 형광램프의 중요한 과제로 되어 있다.

형광램프에서는 가시광을 방사하는 과정에서 여러 가지 손실이발생하며, 주요 손실로는 형과체에 의해 자외선이 가시광으로 변환되는 과정에서 발생하는 손실, 기체원자의 전도에 의한 손실, 그리고 전극손실 등을 들 수 있다. 이들 손실을 고려한 현광램프의 에너지 배분표를 그림Ⅲ.3에 나타낸다. 이 경우 40[w]의 입력에서 약 25[%]인 10[W]정도가 최종적으로 가시광으로 방사되고 발생되는 광속은 약 3,000[lm]으로서, 형광램프의 발광효율은 80[lm/W]정도에 달한다.

형광램프의 점등회로

1) 스타터 회로

스위치가 투입되어 점등하기까지의 시간은 글로우스타터의 경우 수 초, 전자 스타터의 경우는 1초 이내로 점등한다. 글로우스타터는 E형과 P형이 있고, 그 중 P형은 정전용량 0.006∼0.01μF의 잡음방지용 커패시터가 내장되어 있다. 최근에 시동시간을 단축시키기 위한 전자스타터가 개발되어 사용되고 있다.

2) 래피드스타트 회로

전원전압이 인가되면 전극 필라멘트 가열용 회로를 통해 램프 양단의 필라멘트에 전류가 흐르고 동시에 램프의 양단에 전원전압이 인가되어 유기전압을 발생한다. 필라멘트가 가열되어 전자가 방출되면 시동보조장치인 근접도체와 필라멘트 사이에 미소전류가 흘러 반대편 전극에 도달할 때 주방전으로 이행된다. 시동보조장치는 일반적으로 램프의 내부에 설치되어 있는 투명 도전막이 그 역할을 하지만, 기구가 근접도체로서 대용되는 형식도 있다. (/A 표시 램프) 이 점등회로에서는 스타터형 램프는 점등되지 않는다. 점등회로의 종류로서, 자기누설변압기형, 리드피크형 고역률, 2등용 직렬축차시동(씨리즈 시퀀스 스타트)형, 공진형 고역률 등이 있다.

3) 고주파 점등회로

교류전압을 정류 평활화한 직류전압을 인버터로 고주파(20∼70kHz)로 변환하여 고주파점등하는 방식이다. 이 방식은 일반 자기식 안정기에 비해, 저극, 점등회로 등의 전력손실이 적고, 효율이 좋으며, 소형경량화가 가능하며, 즉시점등(약 1초), 어른거림이 적은 등의 장점이 있다.

4) 조광용 점등회로

조광은 램프전류를 제어하여 이루는데, 진폭제어방식과 위상제어방식이 있다. 백열전구에서는 인가전압을 낮게 하여 전류의 진폭을 제어하는 전자의 방식이 많으나, 형광램프에서는 위상제어방식이 알맞다. 이 방식은 싸이리스터를 사용하여 램프에 흐르는 전류의 도통위상각을 제어하므로, 점등유지를 위한 안가전압을 낮추지 않고 램프전류가 제어될 수 있다. 위상제어방식은 소형으로 제어가 간단하고, 100%에서 0% 가까이 까지 연속조광이 가능하다. 조광형 램프는 래피드스타트형이다.

전구형 형광램프를 진폭제어방식의 백열전구용 조광기로 조광하면 부점등 또는 점등되어도 방전이 불안정하게 되어 단수명의 원인이 된다

형광램프의 특성

1) 효율

형광램프의 효율은, 종류, 소비전력(와트) 등에 따라 다르지만, 램프효율은 50∼100[lm/W]로, 램프입력에 대한 가시광변환효율이 약 25%이다. 또한, 점등회로에 따라서도 변한다. 점등회로의 전력손실은 입력전력에 대하여 자기회로에서는 약 20%, 고주파점등 등의 전자회로에서는 약 10%이다.

2) 수명과 광속유지율

형광램프의 수명은 점등되지 않거나, 광속이 규정치(초기치의 70%, 고연색형은 60%)로 낮아질 때까지의 시간 중 짧은 쪽을 말한다. 정격수명이란 규정된 점등조건, 점등회로를 사용하여, 1회의 점등시간을 3시간, 그 사이의 소등시간을 10분으로 하여 반복 점등한 경우에 다수의 램프의 수명시간을 평균한 값에 기초하여 공표하는 것으로 되어 있다.

a) 램프의 점멸회수와 수명 : 점등, 소등을 빈번하게 반복하면 에미터가 비산하게 되어, 램프의 수명이

    현저하게 낮아진다. 역으로 점멸되면 길어진다.

b) 전원전압 변동과 수명 : 형광램프 전극의 필라멘트에 도포된 전자방출물질(에미터)가 소모되면 램

    프는 점등되지 않는다. 전원전압이 변동하면, 에미터의 최적온도로부터 벗어나므로 증발 또는 비산

    되어 소모가 크게 되고 수명이 단축된다.

c) 광속유지율 : 점등에 수반하여 램프의 내부에 도포된 형광물질이 자외방사 및 온도 등에 따라서 열

    화되므로 광속은 서서이 낮아진다. 초기치는 100시간 점등시의 광속으로 한다.

d) 외관변화 : 점등시간과 함께, 유리관 양단의 전극부근이 흑화 또는 형광막이 변색된다. 유리관 양단

    의 전극 부근에 스포트상으로 검게 되는 흑화(애노드 스포트)는 장시간 점등된 램프에 일어나고 수

    명 말기에 가까워진 것이다. 엔드밴드는 구금으로부터 수 [cm] 위치에서 중앙부에 걸쳐서 발생되

    며, 흑갈색 고리상의 흑화현상으로서, 장시간 점등 후에 발생하는 것이다. 수명, 밝기에 영향은 거

    의 없다. 유리관 내벽에 도전피막을 설치한 래피드스타트형 램프의 경우, 점등함에 따라 중앙부분

    에 황색으로 변색되고 반점상의 것이 발생하는 것이 있다. 중앙부의 아래측 및 냉풍이 닿는 곳에 발

    생한다. 내면도전피막과 형광막의 사이에 보호막을 설치하거나 수은을 정량 봉입함에 따라 이들 변

    색은 줄어든다.

3) 주위온도에 따른 영향

형광램프는 주위온도가 변하면, 램프 내부의 수은증기압도 변하므로, 램프의 전기적 특성이 변화한다. 램프광속은 주위온도가 약 25[℃] 일 때 최대가 되도록 설계되어 있으므로 이 온도보다도 높거나 낮아지면 밝기가 낮아진다. 관의 최냉부온도가 40[℃] 이상으로 되는 램프(전구형 등)에서는 수은 아말감을 사용한 것이 있다. 저온에서는 광속이 저하하는 것외에, 점등시에 10[℃] 이하가 되면, 수은증기압이 낮게 되어 방전개시가 곤란해진다. 또한 방전이 불안정하게 된다. 일반적으로 주위온도 5∼40[℃], 성전력설계된 램프는 10∼40[℃]의 범위에서 사용이 권장된다.

4) 전압변동특성

백열전구에 비해 특성 변동이 적으나, 그러나 전압이 낮아지면, 시동이 곤란하게 되고 방전이 불안정해지는 수가 있다.

5) 빛의 어른거림

형광램프를 교류에서 점등하면, 반 싸이클마다 광속이 변화한다. 따라서 전원주파수가 60[Hz]인 경우는 1초간에 120회의 광속이 변한다. 일반 조명에서 육안으로는 거의 느낄 수 없으나, 고속 운동하고 있는 물체를 조사하면 스트로보 현상이 나타난다. 플리커없는 점등회로나 고조파회로에서 점등하면 어른거림을 아주 적게 할 수 있다. 또한, 전원전압 파형이 찌그러지거나, 전원전압이 낮거나, 주변온도가 낮은 경우는 방전이 불안정하게 되어 어른거림이 발생하는 수가 있다.

6) 기타특성

형광등기구의 경우 전원전압 및 주파수와 정확히 맞는 안정기가 조명기구에 넣어져 있든가 혹은 정확한 외부안정기와 접속되어 있어야 한다.

전원변동에 의한 램프수명의 열화나 램프발열의 변동은 백열전구의 경우만큼 크지는 않으나 역시 램프수명은 열화되며, 램프전류의 증기에 의해 램프의 온도가 최상점을 넘으면 램프내부의 수은증기압이 지나치게 높아져 효율의 저하를 초래한다. 동시에 램프전류의 증가에 따라 안정기가 이상온도상승한다.

안정기의 발열이 기구내의 온도를 상승시키면 램프의 효율은 더한층 저하되고 또 안정기의 수명도 열화된다. 전원전압의 상승이 심하면 안정기의 소손이나 부속 콘덴서의 파괴를 일이킬 때가 있다.

전원전압이 안정기의 정격정압보다 낮은 경우는 주위온도가 조금 저하해도 램프의 기동이 곤란해지면, 대개의 경우 램프의 효율•출력의 저하를 초래한다. 어느 정도의 전원전압변동은 피할 수 없는 경우에는 전원전압변동에 의한 램프동작의 변동을 비교적 작게 하게끔 설계된 정전력형안정기를 이용하는 것도 하나의 방법이다.

안정기의 정격주파수를 잘못 사용했을 때는 다음과 같은 영향이 있다.  50Hz 지구에서 60Hz용 안정기를 사용하면 전압이 상승했을 때와 같은 현상이 일어난다. 어느 경우도 품질이 좋은 안정기라면 정상상태에서 곧 사고가 일어나는 일은 적지만 전원전압이나 주위 온도가 변동했을 때는 영향이 상승되므로 위험을 초래하기 쉽다.

램프의 시동방식에는 글로우스타터나 수동스위치에 의한 스위치스타터방식, 래피드스타아트방식, 전작스타아트 방식이 있다.

형광램프를 조광할 수 있는 조광용안전기(전용의 조광기를 조합해서 쓴다)가 있고 극장내부조명, 무대조명등에 쓰이는 외에 낮에 이용되는 시설에서 옥외주광과 그 인공조명의 맬런스조절을 위해서 신규설비시의 잉여조도의 조정등에도 이용되고 있다.

안정기는 다른 전자기기류와 마찬가지로 철심과 권선이 주체가 되어 구성되어 있으므로 용도에 따라서는 약간의 힘이 장해가 되는 수도 있다. 또 이것이 안정기를 부착한 구조체나 조명기구의 공명에 의해 소리가 커질 때가 있다. 따라서 안정기의 부착위치나 부착구조에 유의함과 동시에 특히조용한 장소에서는 안정기나 조명기구의 시방에 특별한 지정 하든가 또는 영향을 미치지 않는 장소에 안정기를 설치한다.

형광등의 원리

스위치를 작동하면 형광등 양 끝의 음극이 가열되고 이 열에 의해 전자가 발생되며 이 전자는 전구 내부에서 기화된 수은 원자와 충돌하여 사람의 눈에는 보이지 않는 자외선을 방출한다.

방출된 이 자외선은 형광 물질이 도포된 전구 벽에 반사되어 전구 내부의 형광 물질을 통해 가시광선으로 바뀌어 밝은 빛을 발산하게 된다

전구식 삼파장 형광램프의 원리

일반 형광램프와 같지만 안정기, 스위치트랜지스터, 콘덴서, 냉각판 등이 전구속에 내장되어져있어서

크기가 작고 기존 형광등의 단점이던 깜박거림.잡음 등을 해소 시켰다는 것이다

효율이 좋고, 밝고, 연색성이 뛰어나고 수명이 6,000 ~ 10,000 시간정도로 길다고 한다

기존의 백열램프와 같이 교체가 쉬워 근래에 많이 백열램프 대용으로 사용되고 있다

삼파장전구의 정식 명칭

예전에는 "전구식 형광등기구"였는데 3-4년전에 "안정기내장형램프"로 바뀌었다.

영어로는 Energy Saving Lamp이다.

형광등의 일종으로 전구(램프)의 유리관을 일자형 형광등에서 U자형으로가늘게 만들고, 안정기를 전자식으로 바꿈으로서 종전에 형광등이 깜박거리며 켜지던 것을 순간 점등으로 바뀌게 되었다.

기계식 안정기의 단점이 초기 점등시 전압상승으로 인하여 전기소모가 크던것을 전기소모를 줄이게 되었다. 전자식안정기는 전기소모를 줄이고 순간점 등등 자점이 많으나 가격이 비싼 흠이 있다.

전자식 안정기의 구조는 인버터의 구조와 같아, 정류파를 만들어 트랜지스터와 트랜스등을 거쳐 고압정류팔르 만드는 방법을 사용한다.

구분은

1. 안정기에 따라 기계식, 전자식으로 나누고,

2. 유리관의 종류에 따라, 1U, 2U, 3U, Spiral(아이스크림형태)등으로 나눈다.

3. 전력소모에 따라, 5W, 11W, 15W, 20W, 26W, 36W등이 있고,

4. 전구색상은 주광색, 주백색, 전구색의 색상이있고, 적색, 청색, 노랑색등 형광물질에 따라 다양한

   색상의 램프가 나온다.

5. 현재는 이 램프의 경우 기계식 안정기를 더이상 생산하는 곳이 없다.

6. 소켓이 백열등의 소켓(E26, E27)에 그대로 사용할 수 있어 전구형 형광등 기구라 했다.소켓안에 안

   정기를 집어 넣어 안정기 내장형램프라고 한다.

특징은, 20와트형 안정기내장형램프의 조도(밝기)가 100와트의 백열등과 같아 같은 전력을 소비하면서 조도가 같으므로 백열등의 5분의1만 전력을 소모 하므로 에너지 절약형전구라 한다.

기계식형광등과 달리 순간점등이 가능하며, 백열등을 대체할수 있어 사용에 편리하며, 최근에는 가격도 무척 저렴해 졌다. 5-6년전에는 개당 1만원 이 넘었으나, 요즘은 3000원선에도 구입이 가능하다.

수명은 고급제품이 약 5년, 일반제품은 1-2년의 수명을 유지가능하다.

유리제품이라 유리를 손으로 잡고 돌리면 고장의 원인이 된다.

반드시 안정기가 들어있는 프라스틱부분을 잡고 사용한다.

형광등내에 적, 청, 녹의 3가지 형광물질을 넣어 3가지의 파장이 섞여 자연광에 가까운 빛을 내도록 하여 눈을 보호하고, 부드러운 빛을 내도록 고안 된다. 물론 일자형 형광등에도 3파장형광물질을 넣은 것이 시판되고 있어요. 단파장램프보다 비싸다.

제조업체

오스람이 원래 특허를 보유한 최초의 제조업체이지만, 현재는 세계의 모든 전구업체가 이 삼파장 램프를 생산한다.

삼파장램프에 쓰이는 유리관은 특히 중국이 가장 많이 생산하여 세계 삼파장 램프업체들에 공급한다.

근래는 완제품도 가장 많이 만드는 국가가 되었다. 국내에서는 한국오스람 금호전기, 금동조명, 우리조명, 정우, 기림(032-342-4792), 나래전기(032-502-0652), 남영전구, 대성전기((032-815-1741-2), (주)쌍사(032-542-3137)등 100여개가 넘는다. 월간 200만개정도를 생산한다. 요즘은 중국과의 가격경쟁 때문에 중국에서 OEM으로 생산하여 오는 경우가 많이 있다.

형광등은 '형광방전관', '글로램프', '안정기'의 3부분으로 구성되어 있다.

형광방전관

방전관 안에 넣어지는 가스의 종류에 따라 우리는 직접 방사되는 빛을 보게 되거나 램프 내부에 도포되어 있는 발광물질에 의해 자외선이 빛으로 전환된 빛을 보게된다. 다시말해 형광램프는 한쪽의 텅스텐 와이어 전극봉에서 다른 한쪽으로 전자가 방출되고 이 전자가 튜브내의 수은 원자와 충돌하여 자외선을 방출한다. 이 자외선이 램프벽에 도포된 형광물질에 부딪히면서 빛을 방출하게 된다.

안정기

안정기는 이 전류 증가를 방지하는 역할을 하고 있으며, 장기적으로 안정된 방전을 안정기는 램프 전류를 제한하여 방전의 안정성을 확보하는 것과 램프의 시도를 보조하는 역할을 한다.

형광램프에 가해지는 램프전압은 램프전류가 증가하면 반대로 감소 한다는 성질을 가지고 있다.

이러한 부하를 단독으로 전원에 접속하면 전류가 무제한으로 증가하여 결국에는 형광램프가 파괴되어 버리고 만다.

글로램프

전원 스위치를 넣으면 전원 전압은 점등관(글로램프)에 즉시 걸린다. 점등관은 유리관속에 고정전극과 바이메탈로 가동전극(可動電極)을 부착해 놓고 아르곤 가스를 넣어 밀봉한 구조로 되어 있다. 스위치를 켜면 점등관의 전극 갭에 방전이일어나 바이메탈이 가열되어 늘어나 고정전극과 접촉한다. 거기서 비로소 형광등에는 폐회로(閉回路)가 구성되어, 방전관인 필라멘트에 전류가 흘러 가열된다.

콘덴서

점등관과 병렬로 콘덴서가 들어 있는데, 이것은 점등관의 점멸에 의한 잡음전파를 방지하기 위한 것. 콘덴서는 라디오나 텔레비젼에서 잡음이 발생하는 것을 방지하기 위해 고주파 전류를 흡수하는 역할을 하고 있다.

시동 보조 장치 구조

형광램프의 광색/연색성 기호표기

*.국제 색상기호에서 첫째자리 숫자는 연색성을 나타냄.

8 = 연색지수 1B (Ra 80∼89) 9 = 연색지수 1A (Ra 90∼100)

*.다음 두 자리 숫자는 광색/색온도를 나타냄(국제색상기호)

예시) FLR40EXD/A (EX : 삼파장 D : DAY LIGHT A : 유리 외관도전처리)

FL32SSEX-W/A (S : 슬림형 SS : 슬림형보다 관경이 작은 것 W : 백색)

형광램프의 광색 / 연색성 및 특징

램프의 종류

용 량

광원색 (대표색상) :EX-D(주광색)/6500K,EX-W(주백색)/5000K,EX-L(전구색)/2700K (램프사 마다 색온도의 차가 있으며 표기치도 틀리며 표현하는 방식이 틀릴수 있음.)

백 열 전 구

백열전구는 필라멘트에 전류를 흘려 높은 온도로 가열시켜 열방사를 이용한 광원으로서, 에디슨이 1879년에 진공 탄소필라멘트 전구를 실용화시킬 당시 발광효율이 1.4[lm/W], 수명은 40시간에 불과했으나, 1908년 쿨리지에 의한 텅스텐 인선방법 개발, 1910년 직선 텅스텐 필라멘트를 코일링하고 가스를 봉입한 가스든 전구의 개발에 의해 10[lm/W]에 도달한 이후 이중코일링화, 할로겐 전구의 등장 등 여러 가지로 개량되어 오고 있으나, 에너지 효율이 낮은 단점 때문에 최근 일반조명분야에서는 전구형 및 콤팩트 형광램프로 일부 대체되고 있다.

1. 원리 및 구조

1) 일반 백열전구(텅스텐 전구)

필라멘트로는 융점이 높고 증기압이 낮으며 복사효율이 좋은 재료를 사용하는데, 현재 텅스텐선을 이중으로 코일로 감은 이중코일형이 많이 사용되고 있다. 유리구는 투명인 것을 사용하거나 투광성이 좋은 백색도장막(실리카)이 도포된 것을 사용한다. 유리의 재질은 연질의 소다석회유리를 사용하거나 고출력 및 옥외용에는 경질의 붕규산유리를 사용한다. 점등 중에는 텅스텐의 증발에 따른 흑화가 진행되므로 증발을 억제하기 위해 20-30[W] 이하의 소출력의 경우를 제외하고는 아르곤, 크립톤과 같은 불활성 기체를 봉입하고 있다.

2) 할로겐전구

일반 텅스텐 전구는 점등 중에 필라멘트 표면으로부터 텅스텐 원자가 증발하여 유리구 내벽에 부착하는 흑화현상을 일으킴으로써 빛의 투과를 감소시킨다. 할로겐전구는 유리구안에 불활성 기체 외에 요드, 브롬, 염소 등의 할로겐 화합물을 미량 봉입한 것인데, 할로겐은 낮은 온도에서 텅스텐과 결합하고 높은 온도에서는 분해되는 성질이 있다. 이와 같은 성질에 기초한 할로겐 사이클에 따라 증발된 텅스텐을 필라멘트로 되돌리는 작용을 이용하여 유리구의 흑화를 줄이는 한편 필라멘트가 가늘어지는 것을 방지하여 광속이나 색온도 저하를 적게 하고 수명도 연장시킨 것이다. 흑화가 적으므로 유리구가 적어도 되며 체적이 일반 텅스텐 전구에 비하여 1/10 정도로 작아도 충분하다. 유리구 관벽의 온도는 텅스텐 할로겐 화합물이 부착되지 않도록 250∼850[℃]로 설계되므로 유리구는 종래의 전구보다 소형으로 하여 관벽부하를 높게 한다. 이 때문에 고온에 견딜 수 있는 석영유리가 주로 사용되지만 경질유리가 사용되기도 한다.

적외선반사막응용 할로겐 전구 및 다이크로익 미러부 할로겐전구 적외선 반사막을 석영유리구의 표면에 도포하여 할로겐 전구의 효율을 15∼30% 향상시키고 열선을 약 1/2 정도로 감소시킬 수 있다. 이 다층간섭막은 산화티탄(TiO2)과 같은 고굴절률의 금속산화물과 산화규소(SiO2)와 같은 저굴절률의 금속산화물로 구성된 것으로서, 가시광은 투과시키며 적외선은 반사시켜 필라멘트로 되돌려 주어 가열에너지로서 재이용시킨 것이다. 더 나아가 다이크로익 미러와 조합시킨 다이크로익 미러부 할로겐 전구는 피조면이 받는 열선이 1/5 정도로 감소된다.

한편, 다이크로익 미러 처리된 할로겐 전구는 가시광은 전면으로 반사하고 불필요한 열선인 적외선을 후방으로 80% 투과시킴으로써 복사열에 의한 피조물의 손상을 대폭 줄일 수 있다. 다이크로익 미러는 반사면에 굴절률이 높은 황화아연(ZnS) 또는 산화티탄(TiO2)과 저굴절률의 불화마그네슘(MgF2)을 교대로 하여 엷은 막으로 증착한 것으로 막의 두께와 층수를 조절하여 파장에 따른 반사특성을 조절시킨 것이다.

2. 백열전구의 종류

백열전구는 아주 다양한 형상과 크기를 갖는 전구가 사용 가능하며, 출력도 1/2[W]에서 1,500[W] 까지 다양한 것이 가능하다. 그러나 500[W] 이상의 고출력의 경우에는 일반 백열전구에 적합한 등기구가 많지 않으므로 방전램프를 사용하는 쪽이 실용적이다.

1) 일반 조명용 전구

주요 종류로는 백색 실리카 전구, 투명 전구, 백색 볼 전구, 반사형 전구 등이 있다. 에너지 절약효과를 고려하여 설계된 전구로서 도장막을 얇게 한 전구와 크립톤 전구 등이 있으며, 또한 네오디뮴 유리구를 사용하여 황색광을 적게하여 광색을 개선시킨 네오디뮴 전구 등이 있다.

2) 반사형 전구

유리구 내면에 알루미늄 또는 은을 증착시킨 반사면을 갖는 전구로서, 유리구의 형상에 따라 R형, PAR형 등이 있다. 발산각도에 따라 협각형은 스포트조명(spot lighting)에, 광각형은 투광조명(floodlighting)에 이용되고 있다.

R형 램프

포물면 형상의 반사면을 갖는 것으로서, 거의 평탄하고 매우 폭넓은 배광을 가지므로 스포트형은 MR 또는 PAR 만큼 제어가 못하다. 표준전압용과 저전압용이 가능하다. 이 램프는 외구에 연질유리를, 베이스에는 알루미늄을 사용하므로, 물에 노출될 경에는 밀폐 등기구를 사용할 필요가 있다. 일반적으로 깨지기 쉬우므로 PAR형 만큼 널리 사용되지는 않는다.

PAR형 램프의 종류와 주요 특징   

PAR(Parabolic Aluminized Reflector)형은 일명 빔전구라고 불리우는 것으로, 반사면과 전면 렌즈를 용착시켜 우수한 집광성을 얻도록 한 것이다. 렌즈 전면 유리구의 내면에 투광성 적외선 반사막을 설치하거나 반사면에 다층 간섭막을 입혀서 열선의 전면 방출을 감소시킨 것도 있다.

이 램프에는 다양한 크기의 것으로 표준전압용과 저전압용이 있는데, 저전압용으로 PAR36이, 표준전압용으로는 PAR20, PAR30, PAR38, PAR46, PAR56, PAR64 등이 사용되고 있다. 또한, 모든 유리는 개방 등기구에 있어서도 비, 눈 등에 따른 온도차에 의한 열충격에 견딜 수 있도록 내열유리를 채용하고 있다. 그러나 일부 램프, 특히 소형인 경우에는 베이스의 공기 구멍을 통한 수분의 유입에 의해 부식되기 쉬우므로, 장기적인 성능 보장을 위해서는 모든 PAR 램프를 밀폐 등기구에 넣어 사용하는 것이 현명하다.

3) 장식용 전구

조명에 액센트를 주기 위해 조명도 겸한 전구로서, 샹델리아용 전구, 초소형 전구 등이 있다.

4) 할로겐 전구

점포 등의 스포라이트나 홀, 복도의 다운라이트에 사용되는 일반 조명용은 주로 편구금형이며, 점등방향은 자유롭다. 또한 12[V] 저전압용은 필라멘트가 더욱 소형으로 되어 스포트라이트를 더욱 강조할 수 있다. 한편, 투광형은 주로 양구금형이며 수평으로 점등하는 것이 원칙이다.

MR형 램프

반사면이 여러개의 작은 면으로 이루어져 소형 램프를 둘러 싸고 있는 형식으로서, 같은 크기의 램프라도 반사면에 따라 다양한 빔 발산각과 출력을 선택할 수 있다. 램프의 크기가 작아 등기구 크기를 줄일 수 있으므로 설치 공간이 좁은 경우에 적합하다. 모든 MR형은 할로겐 전구로서 일반조명용 전구에 비해 광속이 개선되며 나무 등 물체의 색을 강조한다.

대부분의 MR형 램프는 저전압용으로서 주로 전시조명이나 경관조명에 사용되는 것들이고, MR16과 MR11의 두 종류가 사용된다. 이 중 널리 사용되고 있는 MR16은 20, 35, 42, 50, 75[W] 의 출력과, 각 출력에 대해 적어도 12°, 24∼28°, 36°등 세 빔발산각이 가능하는 등 선택폭이 다양하여 다양한 경관조명에 이용되고 있다. MR11은 20, 35[W]가 가능하나 등기구 크기와 열방출 문제로 인해 옥외용으로는 20[W]만 사용되고 있다. 이것은 보다 더 적은 공간에 설치할 수 있다.

백열전구의 특성

1) 에너지 특성

전구에 투입되는 전력은 그 일부가 유리구나 베이스에 흡수되거나, 봉입기체나 열전도 등으로 소비된 나머지가 복사의 형태로 방출된다. 이 복사에너지에는 가시광선 및 적외선 복사가 포함되어 있으며, 이 중 대부분이 열선인 적외선 복사가 차지한다.

2) 램프 효율과 수명

램프 효율 및 수명은 필라멘트 등의 설계에 따라 결정되는데, 이 둘 사이에는 필라멘트 온도가 높아질수록 효율은 높아지나 수명은 짧아지는 반비례의 관계가 있다. 일반 조명용 전구의 효율은 100[W] 전구의 경우 15.2[lm/W], 정격수명 1,000시간이다. 볼전구의 경우에는 효율을 약간 낮추되 정격수명을 2,000시간으로 하고 있다. 그러나 할로겐 전구는 효율을 약 10∼20% 높게 하는 것 외에도 정격수명을 1,500∼2,000 시간으로 설계하고 있다.

3) 수명 및 광속유지율

수명은 필라멘트 온도가 높아지는 것 외에도 점멸이 잦으면 초기돌입전류의 영향으로 짧아지게 된다. 점멸조건에 따라 다르지만 수 초의 점멸사이클에서는 연속점등하는 경우에 비해 수명이 약 1/2로 짧아진다. 한편 광속유지율은 일반적으로 양호하고, 할로겐 전구의 경우는 할로겐 사이클에 의해 더욱 우수하게 된다.

4) 광원색 및 연색성

일반조명용 전구의 색온도는 약 2,850[K] 정도인데 비해, 할로겐 전구는 2,900[K] 이상으로 설계되므로 광색은 보다 좋아진다. 분광분포는 연속 스펙트럼이므로 연색성이 극히 우수하며, 특히 인간의 피부색을 잘 나타낼 수 있다.

5) 전압특성 및 조광

전원전압의 변동에 따라 램프특성은 영향을 크게 받는다. 전압 5% 변화에 대해, 광속 15∼20%, 수명은 1.5∼2 배로 변화한다. 연속적인 조광이 가능하며, 전원전압을 변동시켜 전류를 제어하는 진폭제어나 전류도통시간을 조절하는 위상제어 방식이 사용되고 있다. 50% 조광을 실시할 경우 소비전력은 약 70% 정도이다.

6) 기타특성

할로겐전구도 포함해서 백열전구를 사용하는 조명기구에서는 램프의 정격전압이 전원전압과 잘 합치돼 이어야 한다. 램프의 정격전압보다 전원전압이 높으면 램프자체의 전압에 대한 특성 혹운 기구내온도의 과대한 상승 때문에 램프수명은 현저히 높아지며, 이 상태가 계속되면 플라스틱 같은 조명기구의 재료가 변형•변질하거나 혹은 전기적 절연성이 노화 되거나 해서 심지어는 위험한 상태를 초래한다.  또 그 조명기구에 지정된 품종 이외의 램프나 지정보다 큰 와트의 램프를 단지 꼭지쇠가 맞는다는 점에서 장착한 경우도 마찬가지다.

램프의 정격전압보다 전원전압이 낮은 경우에는 램프의 수명은 길어지지만 효율은 크게 저하되며, 따라서 에너지와 전력비의 낭비를 초래하는 점과 소요의 조도를 얻기 위해 조명기구의 수를 증가시켜야 하는 등 극히 불경제적인 조명 설비가 된다.

조명회로가 다른 전기기계기구의 전원회로와 공통일 경우에는 기게의 종류에 따라 절단기 펄스전압이 발생할 때가 있다면 조건에 따라서는 램프의 주입가스내에서 방전이 일아나 순시에 대전류가 흘러 램프를 파손하거나 브레이커 작동하는 수가 있으므로 회로를 분리하여 설치한다.

전식 발생원인 분석

  ∙누설저항 : 레일의 대지에 대한 접지저항(누설저항) 이며 전식에 중요한 영향을 미치는 요소임.

  ∙누설전류 : 전기차 운전에 의해 레일 대지전압이 발생, 레일에 누설저항이 있어 누설전류가 발생

조도 기준 선정 

•조도기준은 승객의 이용 및 기능상에 적합한 조도를 유지하면서 KSA 3011과 전철자료를 참고 하여 각 역사와 기능실별 조도 기준을 선정 

조명제어 

•정거장 및 차량기지의 조명 설비에서 에너지 절약을 하기 위하여 원격제어를 할 수 있는 조명제어장치를 설치

•조명제어장치의 Program에 의한 Time Schedule 제어 및 수동입력 신호에 의한 대합실 및 승강장 조명 제업나의 분기회로에 설치된 계전기를 제어하는 System으로 구성

•차량기지 경.중수선 공장은 작업 구역별로 구분하여 자동제어 회로를 구성

조 도 기 준 

세부 조명계획 

 실별 조명광원 설정

 조명설비

1) 개 요

(1) 작업자의 활동 및 안전을 고려하여 적정한 조도 설정하고 에너지 절약을 위한 광원 및 점멸방식을 채택한다.

(2) 차량기지 운영에 있어 피난 및 긴급상황시 필요개소에 비상조명 시스템을 구축한다.

2) 광원의 선정

작업장의 조명관리

조명은 자연광이 가장 좋고 가장 값싼 조명수단임에도 충분히 활용 못하는 경우가 많다. 바닥과 창문면적을 측정하여 바닥면적 대비 창문면적이 1/3이하면 자연광선을 충분히 이용하고 있지 못한 증거이며, 창문이 높을수록 더욱 많이 채광할 수 있고, 창문의 정기적 청소부족으로 10～20%의 채광감소가 있을 수 있다. 또한 천장, 벽, 기구의 페인팅으로 조명비의 1/4을 절약할 수 있다.

  가. 직접반사 회피

    ① 창문의 직접반사 회피

      - 블라인드, 커튼, 나무덩쿨 이용

      - 투명창문 대신 반투명으로 교체

      - Work Station의 방향변경

    ② 램프의 직접반사 회피

      - 백열전구를 작업자 시계내 위치 금지

      - 차양이용

      - 차양높이를 아주 낮게 또는 높게하여 밝은 표면이 가려지도록 한다.

      - 조명원의 위치변경

      - 조명원의 휘도 감소

  나. 광원위치 올바른 선택

    ① 램프의 위치와 조사방향을 변경하여 광량을 증가시키지 않고도 시계도를 증가시킬 수 있다.

    ② 어깨상부의 조사가 가장 좋지만 작업의 형태, 작업면 배열에 따라 달라진다. 크기, 부피가 큰 재료의 취급시는 머리 위에 조명시설을 설치한다.

  다. 그림자 생성방지

    ① 그림자가 생기면 눈은 주위광선에 적응하기 때문에 일을 하기 어렵다. 작업면에 그림자가 심하게 생기면 질적 생산성 저하, 피로, 사고가 증가하게 된다. 따라서 그림자의 생성을 방지하기 위해서는 다음과 같은 조치를 한다.

      - 창문, Skylight 청소

      - 반사광 이용

      - 기계그룹별 조명

      - 광선방향 개선

      - 청정, 벽, 기구의 색깔을 유채색으로 변경

  라. 정기적 유지보수

    ① 가장 좋은 신조명설비를 하였다 하더라도 정기적인 유지, 보수계획을 수립함이 중요하다

    ② 조명설비의 조도감소 원인은 다음과 같다.

      - 램프에 분진, 기타 퇴적물의 축적 ⇒ 분진퇴적이 장기간에 걸쳐 진행되기 때문에 간과하기 쉬우며, 분진이 빛을 흡수하기 때문에 탐지가 어렵다.

      - 전구, 형광등의 빛은 수명기간동안 계속 감소 ⇒ 형광등은 초기보다 25～30% 감소

      - 창문, 천장, 벽에 먼지 퇴적 ⇒ 정기적 청소로 20%의 조도증가

인간이 받아들이는 모든 정보의 80%정도를 눈을 통하여 받아들인다. 인간과 눈이 작용을 잘하고 최소한의 조명이 있으면 단순히 볼 수 있지만 조명이 불량하게 되면 생산성, 제품의 질이 저하됨은 물론 피로, 두통을 유발한다. 따라서 불량한 조명의 개선으로 10%의 생산성 향상과 30%의 에러율 감소효과를 볼 수 있다.

밝기의 단위

1.  광도 

점광원(點光源)이 내는 빛의 세기를 나타내는 양, 광원으로부터 어떤 방향을 향해 단위입체각(單位立體角) 안에 방출되는 광속(光速)의 크기에 따라 광원의 그 방향에서의 광도가 결정된다. 이를테면 광원으로부터 단위거리만큼 떨어져 빛의 방향에 수직으로 놓인 면의 밝기, 즉 면의 단위면적을 단위시간에 통과하는 빛의 양을 말한다. 광원의 퍼짐이 관측거리에 비해서 무시할 수 없을 만큼 크고, 점광원으로 볼 수 없는 경우에는 광도 대신 휘도(輝度)라는 양을 쓴다. 보통 광도의 단위를 정하는 데는, 일정한 조건하에서 발광하는 광원을 기준으로 택한다. 즉, 빛의 밝기는 인간의 눈의 감각을 자극하는 정도의 크기로 정한다. 따라서 빛에너지가 큰 것이 반드시 밝다고만 할 수는 없다. 그 때문에 어떤 기준이 되는 광원을 정해서 단위로 쓰고 있다.

기준으로 하는 광원의 종류에 따라 국제촉(國際燭).촉.헤프네르촉(燭) 등이 있으며, 국제도량형총회에서 1948년 채택되고 1967년 개정된 칸델라(cd)를 광도의 단위로 사용하고 있다. 1㏅는 백금이 녹는점에서 1㎠당 흑체가 내는 광도의 1/60이다. 광도는 광속 .휘도 .조명도(照明度) 등과 마찬가지로 국제적으로 정해진 표준시각을 기준으로 삼아 측정된 것으로서, 이들 단위계의 기준이 되는 양이다. 예컨대, 광속은 1㏅의 점광원이 단위입체각에 복사하는 양을 1㏐(루멘)이라 하여 그 단위가 정해지며, 조명도는 이것을 기준으로 해서 어떤 면이 단위면적에 대하여 받는 광속에 의해서 단위가 정해진다.

 2.  촉광(燭光) 

광도의 단위이며, 일정한 조건 아래에서 액체 펜탄(CH3(CH2)3CH3)을 연료로 하는 표준등(標準燈)의 불꽃 높이를 일정하게 하고 불꽃 중심으로부터 수평방향으로 1m 위치에 있어서의 광도의 1/10을 1촉광이라 하며, int C 또는 C로 약기한다. 1908년에 영국․미국․프랑스의 각 국립연구소의 협정에 의해서 결정되고, 백열탄소전구를 표준광원으로 삼고 있다. 그러나 1948년 국제도량형위원회에서는 칸델라(cd)를 광도의 단위로 채용하기로 결정하였다. 한국에서는 칸델라(cd) 이외에 럭스(lx) 등을 병용하고 있다. 1int C=1.018cd이다.

 3.  칸델라(candela)

기호 cd. 1948년 국제도량형총회에서 채택되고 1960년 국제단위계의 기본단위로 승인되었다. 1967년 개정된 정의는, 10만 1325Pa(파스칼)의 압력에서 백금의 응고점온도에 있는 흑체(黑體)의 1/(60×104) m2의 표면에 수직인 방향의 광도를 1㏅라 하는데, 이것을 신촉(新燭)이라고도 한다. 이전에 쓰이던 광도의 단위인 1촉은 1.067㏅이다. 칸텔라라는 이름은 수지(獸脂) 밀초라는 뜻의 라틴어에서 유래한다.

 4.  루멘(Lumen)

1촉광의 광원으로부터 단위 입체각으로 나가는 광속의 실용단위로, 기호는 lm으로 나타내며, 국제단위계에 속한다. 1㏅의 균일한 광도의 광원으로부터 단위입체각의 부분에 방출되는 광속을 1lm(1Lumen = 1촉광/입체각)으로 한다. 전구면(全球面)의 중심에 대한 입체각은 4π이므로, 1㏅의 점광원(點光源)에서 방출되는 전광속(全光束)은 4πlm이 된다.

 5.  럭스(Lux) 

조명도의 실용단위로 기호는 lx. 1m2의 넓이에 1lm(루멘)의 광속(光束)이 균일하게 분포되어 있을 때의 면의 조명도, 즉 1㏅의 점광원으로부터 1m 떨어진 곳에 있는 광선에 수직인 면의 조명도가 1lx(Lux=Lumen/㎡)이다.

 6. 푸트캔들(Footcandle) 

1루멘의 빛이 1ft²의 평면상에 비칠 때 그 평면의 밝기(Footcandle = Lumen/ft2)

 7.  반사율

평면에서 반사되는 밝기(조도에 대한 휘도의 비)

 8.  휘  도 

일정한 넓이를 가진 광원 또는 빛의 반사체 표면의 밝기를 나타내는 양(量). 실제로는 주위의 조건에 따라서도 시각의 변동은 크며 특히 가시환경의 물체로부터의 반사가 중요하다. 이 반사되는 면이 휘도를 갖는다면 이 휘도(L)는 L = E x ρ(ρ:반사율)로 표시되며 lambert라는 단위가 사용된다.

 < 공장조명의 권장치(JIS Z 9110) >

※ 동종작업명에 대해서 보는 대상물 및 작업성질에 맞추어 다음 3가지로 나눌 수 있다.

 ① A : 세밀한 것, 대비가 약한 것, 위생에 관계된 경우, 높은 정밀도가 요구하는 경우, 작업시간이 긴 경우 등

 ② B : ①과 ③의 중간을 나타낸다.

 ③ C : 맑은 색인 것, 대비가 강한 것, 튼튼한 것, 정밀도가 낮은 경우

 비상발전기

간선설비

• 각 부하별 특성 및 배전거리를 고려한 계산으로 최적의 굵기를 선정하였으며 KS규격에의하여 허용전류 및 전류 저감계수를 반영하여 계산한다.

• 모든 케이블의 규격은 개정된 KS 규격에 의하여 IEC기준에 따른 전선 규격을 적용하였다.