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고효율조명 자작을 위한 기본지식들..형광등기구의 원리(1) ..

고효율조명 자작을 위한 기본지식들..형광등기구의 원리(1) ..

2001-05-21|조회수: 25713|작성: 77g
에너지 절약형 제품에 대한 인식이 높아 짐에 따라.. 어떻게 하면 전기세를 줄일까? 
와 자작 조명에 관한 질문이 종종 접수 되고 있습니다. 
철천지는 전기세를 줄일수 있는 방법으로 기존 조명을 고효율 조명으로 교체 혹은 제작하는 방법을 연재 하려고 하는데, 
이에 대한 지식을 위해서는 형광등의 원리를 이해 해야만, 교체가 가능 합니다.
 
필자가 일본에 있었을 때의 일이다. 93년도 당시 본인의 숙소에 잠시 조명 제조업체 분이 아끼하바라를 방문 하기 위해 함께 있었던 얘기다.
일본에 온이유는 아끼하바라 조명 전문점에서 디자인이 우수한 제품을 구입하러 왔다는 것이다. 
구입한 제품을 참조하여 생산하여 분양되는 아파트에 납품을 하게 되면 제품 생산에 소요된 막대한 부대비용을 회수할수 있고, 
그모델은 성공을 한것이라고 한다.
모든 제조가 그러하겠지만, 유행에 마추어 발빠르게 변화하는 조명도 신제품을 생산하기 위해 소요되는 
각종금형제작과 소비자의 취향에 따른 다양한 모델 개발에 부담을 느끼며, 
제품 개발의 실패시에는 조명을 제작하기 위한 금형제작비와 각종 부대 비용이 상당히 높은 편이라고 한다. 
건설경기가 불황인 요즘 조명 생산 업체또한 많은 어려움을 겪고 있을것이다.
철천지에 자주 접수되는 질문으로 동일한 조명기기의 케이스가 깨져서 동일한 모델로 교체 하고 싶다는 분들이 많은데.. 
이또한 유행에 따른 빠른 디자인의 변경으로 동일한 유리를 구하는것은 거의 불가능 하다.
고효율 조명이란 무엇일까? 궁금해 하시는 분들이 많다. 
간단히 말하면 빛이 만들어지기 위해 사용되는 모든 형광등 부속물이 빛만드는데만 사용되도록 열손실, 진동을 줄인 제품을 말한다.
신축에서는 이러한 고효율 제품이 의무화 되어 있지만, 일반 가정에서 교체용으로 사용하는 제품에는 고효율 조명제품이 드물다. 
그도 그럴것이 제품의 기능에 대해 잘모르는 일반 소비자로서는 외관은 같은데, 가격차이가 있을경우 그기능까지 이해를 시키는 것이 어렵우므로, 
시중에 유통 되는 제품은 저가제품위주로 제품이 제작 되고 있다.
형광등의 각구조 역할 설명(기계식)
  1. 구조 : 형광램프, 점등관(스타터), 안정기, 스위치, 콘덴서 등으로 아래 사진과 같이 이루어져 있다.
    DIY21701.gif (12116 bytes)
  2. 형광램프
    약간의 수은 증기와 아르곤 가스가 들어 있으며 내부에 형광물질이 칠해져 있어 안쪽전극 
  3. 필라멘트 에서 방전시 형광물질의 종류에 따라 필요한 빛의 색상을 만들어 냄
  4. 스타터(점등관)
    네온가스나 아르곤 가스가 들어가 있고 내부의 전극에는 바이메탈(Bi-metal)의 구조로 평상시에는 전극이
    요즘은 반영구적인 수명을 지닌 전자식 스타터의 생산으로 점등시 열이 발생하지 않으며 깜빡임이 없는 제

  5. 품이 생산되고 있어, 램프의 수명을 연장 시키고 형광등을 켤때 낭비되는 전력을 줄일수 있음. 원리는 형광
  6. 램프를 작동시키기 위해 램프의 음극을 예열한 뒤 회로를 열고 램프의 양끝에 시동에 필요한 전압
  7. 을 인가하여 점등시킴.
  8.  떨어져 있다가 전열에 의해 휘어져서 전극에 붙음. 점등초기에 깜빡임 작용으로 전기 효율이 떨어지며, 

  9. 전압이 낮은 경우 깜빡임이 더많아지고, 수명이 다한 스타터를 사용하게 되면 깜빡임이 자주 일어나며, 램

  10. 프의 끝이 검어지는 흑화현상이 발생하여 램프의 수명을 단축 시키므로, 램프교환시 동시에 교환해줄것을 
  11. 추천함. 깜빡임이 없을 경우 램프 수명을 최고 5배 연장할수 있음.
  12. 기계식안정기
    얇은 규소 강판을 층층이 쌓은것에 코일을 감아 만든것으로 코일을 감아둔곳에서 열이 발생함, 점등전에는 
  13. 형광 방전관의 점등을 도우며 점등후에는 저항의 역할을 하여 방전관으로 지나친 전류가 흐르는것을 막아
  14. 줌으로 형광램프가 터지는것을 방지함. 안정기에서 소음이 심하거나, 흑화현상이 빨리 발생되면 안정기의 
  15. 수명이 다한것으로 빨리 교환을 해주어야함.
  16. 점등과정
    스위치를 켜면, 스타터전구가 작동을 하여 전구내에서 방전이 일어남,
    이때 발생한 열에 의해 전구내에서 전극이 붙게 됨
    일시에 과전류가 형광램프의 끝단에 흐르게 되고
    필라멘트가 1000도 이상이 될때까지 가열됨
    열에 의해 전극이 일시에 붙었던 스타터 전구 접점이 떨어지고
    안정기에서 발생된 높은 전압이 형광램프에 가해져 양 끝단의 필라멘트에서 방전이 일어남
    방전시 발생된 방전관은 형광램프 표면의 형광물질에 충돌을 하여 빛을 발함
형광등의 각구조 역할 설명(전자식)
  1. 구조 : 형광램프, 안정기, 스위치,등으로 아래 사진과 같이 이루어져 있다. 
  2. 기계식과 달리 콘덴서나 점등관이 필요 없으므로, 배선이 간단하다.
    DIY21703.gif (13532 bytes)
  3. 전자식 안정기
    (기계식 안정기 + 콘덴서 + 전자식스타터)의 기능을 한꺼번에 가지고 있으며,  
  4. 열이 발생하지 않고 소음과 깜빡거림이 없으므로, 소비전력을 20~35% 절감할수 있다. 
  5. 기계식 안정기과 반해 예열 작업이 없으므로, 저온 상태에서도 쉽게 점등이 된다. 
  6. 흑화현상 방지로 램프수명을 5배 가량 연장 시킬수 있으므로, 
  7. 초기에 들어간 안정기의 가격을 절약된 전기세를 통하여 1년안에 회수할수 있다.
  8. 점등과정
    스위치를 켜면, 전자식 안정기 내의 회로가 충분한 예열에 의한 램프 전극의 온도를 증가시키므로
    방전개시 전압이 감소하는 형광등 특성을 이용하며 예열에 의한 낮은 방전개시 전압으로 스스로
    시동이 되게 함(램프수명을 증가시킴)

    저온에서 점등되지 않거나 또는 무리한 시동으로 램프수명을 크게 단축 시킴없이 계속적인 예열에
     의한 점등이 이루어짐으로 램프수명이 증가됨
    시동시와 과전류 유입에 따른 보호회로 동작시만
     소프트 스타터회로가 동작하므로 효율이 떨어지 거나 회로상에 영향을 주지 않음
    형광램프 끝단 가열후 점등됨
전자식 안정기기와 기계식 안정기기의 비교
아래의 적색 점선내의 기능 만큼을 전자식 안정기가 가지고 있다. 위의 복잡한 기능을 모두 각설 하더라도 
소리안나고 열안나게 만들어서 빛나는데 쓰게 했다고 생각하면 이해가 쉬울것이다.
DIY21702.gif (15278 bytes)
전자식 안정기는 아래와 같이 기계식 안정기기능을 포함하고 있다고 생각하면 된다.
DIY21704.gif (15278 bytes)
써크라인도 위와 비슷한 기능을 가지고 있다. 일자형의 램프가 휘어져서 한쪽으로 몰려있다고 여기면 된다. 
실제로 전선이 물리는 플라스틱 부분을 제거하면 유리는 붙어 있지 않다. 
단, 방등의 경우는 고추전구가 한개 더 달려 있고 이를 점등하기 위한 스위치가 한개 더있다.
DIY21705.gif (16881 bytes)
위와 같이 회로도를 올려 두었다. 전기에 관한 지식이 있다면 위 회로도만 보고도 자작 조명기구를 만들수 있는 분도 계실 것이다. 
형광등은 일반 전구를 사용하는 스탠드보다는 더 복잡한 회로를 가지고 있다. 
위의 배선도를 이해하면 형광등을 벽면내부나, 쇼윈도에 설치하는 조명은 쉽게 설치 할수 있다.
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