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KR101154149B1 - 에너지를 부하에 공급하는 장치 및 관련 시스템 - Google Patents

에너지를 부하에 공급하는 장치 및 관련 시스템 Download PDF

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KR101154149B1
KR101154149B1 KR1020057020423A KR20057020423A KR101154149B1 KR 101154149 B1 KR101154149 B1 KR 101154149B1 KR 1020057020423 A KR1020057020423 A KR 1020057020423A KR 20057020423 A KR20057020423 A KR 20057020423A KR 101154149 B1 KR101154149 B1 KR 101154149B1
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알란 림프킨 조지
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Abstract

에너지를 부하에 공급하는 장치에 있어서, 상기 장치는 스위치형 모드 전자식 변압기 또는 전자식 안정기 등의 전원 장치 유닛(102)을 포함하며, 상기 유닛은 주 주파수에서 전류를 수신하는 입력부, 상기 주 주파수를 더 높은 주파수, 예를 들어 30-50 kHz 로 상승시키는 수단 및 상기 고 주파수에서 에너지를 전달하는 출력부를 포함한다. 2-파트 커넥터(108)는 상기 전원 장치 유닛의 출력부에 연결된 1차 권선(104)을 구비한 제1 코어부(106) 및 부하(114)에 에너지를 전달하는 2차 권선(110)을 구비한 짝맞춤 제2 코어부(112)를 구비하고, 상기 코어부는 고비저항 물질, 예를 들어 적어도 104 Ωcm의 비저항을 갖는 페라이트로 이루어진다. 상기 장치는 예를 들어, 저전압 할로겐 또는 다른 백열등, 형광등, 또는 전기 모터, 컴퓨터, 라디오, 텔레비젼 등의 전자 장치, 히터 등의 전력에 사용될 수 있다.
전자식 변압기, 안정기, 전원장치 유닛, 2-파트 커넥터, 유도성 커플링, 비저항, 부하

Description

에너지를 부하에 공급하는 장치 및 관련 시스템{APPARATUS FOR SUPPLYING ENERGY TO A LOAD AND A RELATED SYSTEM}
본 발명은 에너지를 부하에 공급하는 장치 및 관련 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 예를 들어 조명 장치, 컴퓨터, 배터리 충전기 및 프린터 등의 주변 장치, 사진 복사기 등의 사무용 장치 및 음료 자판기 등의 전기 제품에 에너지를 전달하는 수단으로서 2-파트 유도성 커넥터를 포함하는 전기 에너지 전송 장치에 관한 것이다. 상기 장치 및 관련 시스템은 또한 집, 플랫식 공동주택, 오피스, 학교 및 대학, 상업용 빌딩 등의 빌딩 내, 및 옥외 랜턴 및 정원 조명 내 회로에 사용될 수도 있다.
본 발명은 개별 1차 커넥터로부터 하나 이상의 2차 커넥터(들)로 에너지를 커플링하는 2-파트 유도성 커넥터를 통합하며, 램프 등의 하나 이상의 전기 제품인 각 2차 커넥터와 전기적으로 결합되어 있다. 대안으로 전기 장비 또는 전기 제품은 1차 커넥터와 직접 유도 결합하기 위해 내장형 2차 소자를 구비할 수 있다.
본 발명은 특히, 제한적이지 않으나, 저전압 조명 장치(전압＜50V) 또는 형광등에 사용될 수 있고, 전력으로 부하를 사용하나, 조명 장치와 다른, 회로가 또한 고려될 수 있으며, 그러한 부하는 예를 들어 전기 모터, 라디오, 텔레비젼 등의 전자 장비용 전원 장치, 히터 등이다.
빌딩 전원 장치는 주로 부하의 터미널과 직접 금속-대-금속 접촉하는 배선을 사용했다. 이는 플러그 및 다양한 유형의 소켓 커넥터를 포함한다. UK에서는, 배선 규정으로 BS 7671 "전기 설비 필수조건" 및 IEC 국제 표준 364 "건물의 전기 설비" 가 적용된다. 전기 공급은 전형적으로 실링 로즈(ceiling rose) 및 램프 홀더에 공급되는 조명 회로를 위한 6 amps 부터 소켓 아울렛(보통 BS 1363에 따라 3-핀 플러그)을 통해 공급되는 전기 제품을 위한 13amps, 요리 기구 또는 전기 샤워 유닛을 위한 40 amps 까지 상이한 전류 정격을 갖는 상이한 회로로 분리된다. 전기 전력 소켓은 전세계 어플리케이션을 위한 다양한 전기 전력 플러그, 소켓 및 커넥터를 공급하는 MK Electric 등의 공급업자에 의해 공급된다.
보다 최근에는, 저전압 조명 장치가, 예를 들어 변압기를 통해 12V에서 동작하는 텅스텐 할로겐 램프에 기초한 매입형 다운 라이트(recessed down light), 유사한 표면-실장형 스포트라이트 및 트랙 또는 와이어 계통 조명 시스템에 사용되고 있다. 이러한 조명 장치는 여전히 부하의 터미널과 전원과의 직접적인 전기 접촉을 요구한다.
GB-A-0392052(Siemens)는 폭발성 메탄가스(firedamp) 또는 다른 폭발성 가스로 오염된 대기가 있는 위치에서 사용되는 2-파트 유도성 자기 커넥터를 공개한다. 주 전원장치에서 부하로의 전송은 각각이 1차(주) 권선 또는 2차(부하) 권선된 링 자기 권선 코어의 각 반을 둘러싸는 주요부 및 부하부를 구비한 케이싱을 사용하여 유도적으로 이루어진다. 케이싱의 부분들을 함께 끼워 맞추는 방법은 상세히 설명 하고 있지 않으나, 부하부의 내부 표면이 리세스로 형성되고, 주요부의 외부 리세스 위로 밀어서 끼워맞추는 것임이 도면으로부터 명백하다. 부하가 제거되면, 키퍼는 과열되어 타버릴 수 있는 1차 권선을 통해 흐르는 전류가 초과되지 않도록 주 하프-코어의 림브 양단에 끼워 맞춘다. GB-A-1366134는 위험한 환경에 맞는 조명 장치에 관한 것으로 1차 권선이 부하가 있을 때 전원장치의 주파수(예를 들어 1kHz)에 조정되나 부품 분리시 조정되지 않게 되는 L-C 회로에 접속되어 있는 유사한 2-파트 커넥터를 공개한다. 일실시예에서 코어 파트는 정면으로 마주하고 다른 실시예에서 부하 파트는 코어 파트로 동축으로 끼워 맞춰진다. US-A-3995209는 통신 시스템에 사용되는 커넥터와 유사하고 관련되어 있다. US-A-4303902 또한 전체적으로 유사하나 페라이트 코어 및 예를 들어 100KHz의 전송 주파수의 사용을 공개하나 예를 들어 그러한 주파수에서 통신 목적을 위한 전기 신호와 달리 부하 장치를 위한 에너지의 전송은 공개하지 않고 에너지 공급장치에 관한 상세한 설명은 없다. 설명된 유도성 커플러는 주변 매질이 예를 들어 폭발성 환경에서 스파크를 피하기 위해, 역외 산업(off-shore industry)에 사용되기 위해, 또는 수중 어플리케이션에 사용되기 위해 수직의 노출된 금속-대-금속 접촉에 대한 요건을 설명하는 경우에 사용되기 위한 것이다. 또한 GB-A-2020116은 수중에서 사용되는 커플러에 관한 것이고 US-A-4538863은 수중 전기 공급장치 또는 전력 라인을 위한 커플러를 공개한다.
본 발명은 현대의 전자식 고주파 에너지 전원장치에 있어서, 커플링 장치의 코어 물질이 와전류를 피하고 낮은 히스테리시스를 위해 저항성이고 사용된 주파수에서 과열을 피하기 위해 저 손실이고, 무부하 조건에서 과전류 문제가 사용된 고주파수에서 심각하지 않다면, 부하에 에너지 전송을 제공하기 위해 2-파트 유도 커플링을 사용하는 것이 바람직해지고 있음을 인식하는 것에 기초하며, 에너지 공급장치가 제1 하프-코어 상의 1차 권선이 리액턴스를 제공하고 에너지 전원장치가 내장형 과전류 및/또는 부하 쇼트 회로 보호 장치를 구비한다. 특히, 저 자기저항(reluctance) 물질의 코어를 갖는 2-파트 커플링과 고주파 에너지 전원장치의 조합은 새로운 것으로 믿어진다. 고려되는 주파수가 23kHz 위, 전형적으로 10MHz의 주파수까지 확장된다. 현재 고려되는 바람직한 범위는 25-100 kHz 사이, 보다 바람직하게는 25-60 kHz 사이이다. 소위 의사-모드(quasi-mode) 전원 장치의 사용은 비교적 저주파수에서 고주파수까지 고효율의 주파수 변환을 허용한다.
본 발명의 한 관점은 에너지를 부하에 공급하는 장치를 제공하는 것으로, 상기 장치는 주 주파수에서 전류를 수신하는 입력부, 상기 주파수를 고주파수로 증가시키는 수단, 상기 고주파수에서 에너지를 전달하는 출력부를 구비한 전원 장치; 및 전원 장치 유닛의 출력부에 연결된 1차 권선을 갖는 제1 코어부 및 제1 코어부와 짝을 이루고 에너지를 부하에 전달하는 2차 권선을 갖는 제2 코어부를 구비한 2-파트 유도성 커넥터를 포함하며, 상기 코어부는 고비저항(high resistivity) 물질로 되어 있다.
여기서 "주 전원장치"는 더 높이거나 낮출수 있으나, 전형적으로 50-60Hz의 표준 로컬 분산 전기 전원장치에 관련된다.
본 발명은 또한 전술된 장치에 사용하기 위한 2-파트 유도성 커넥터, 또는 커넥터의 1차부 또는 2차부를 제공한다. 전술된 2-파트 커넥터에는 이상적으로 두 파트 간의 기계적 및 유도성 커넥션을 확립하기 위해 그리고 바람직하게 상기 파트를 상대적인 위치(attitude)로 유지하기 위해 상호결합 구성이 제공되어 상기 1차부 및 2차부의 극편이 효율적인 유도성 커플링을 증진시키도록 일치된다.
바람직하게 커넥터의 1차부 및 2차부는 클립 또는 최소 공극 또는 분리형 플라스틱 박막 또는 다른 전기적 절연 물질을 가진 탄성 수단에 의해 유지된다. 상기 2-파트 유도성 커넥터의 부분들은 커넥터의 파트들을 짝맞춤하기 위해 서로 탈착식으로 밀어넣는 핀 및 소켓을 포함할 수도 있다.
대안으로 커넥터의 부분들은 커넥터의 제1 파트 및 제2 파트를 짝맞춤하기 위해 탈착식으로 함께 스냅하는 클립 및 리세스를 포함할 수도 있다. 다른 대안으로, 커넥터의 파트들을 짝맞춤하기 위해 탈착식으로 서로 비틀어 돌리는(twist) 꽂는 구성부(bayonet formations) 및 리세스를 포함할 수도 있다.
전술된 바와 같이, 다양한 형태의 기계적 커넥션은 커플링의 두 파트들을 함께 단단히 유지하기 위한 것으로 고려된다.
전원 장치 유닛은 풍력, 태양, 파력 및 수력 발생기로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 재생용 전기 발생기에 사용될 수 있다.
양호하게는 코어 물질은 와전류가 없고 낮은 히스테리시스 손실의 시스템 효율을 최적화하기 위해 에너지가 전달되는 주파수에서 과도하게 가열되지 않도록 하는 저손실 페라이트이다.
본 발명에 따른 또다른 관점은 전기 부하를 제공하는데, 상기 부하의 인접 영역에 2-파트 유도성 커넥터의 하프-코어 및 상기 부하에 에너지를 공급하는 하프-코어 상의 2차 권선이 구비된다. 부하의 특정 유형은 베이스에 전술된 유도성 커넥터의 하프-코어 및 수신된 에너지를 램프 또는 튜브에 에너지를 제공하기 위한 2차 권선을 구비한 형광 튜브 또는 백열 램프이다.
본 발명은 또한 유도성 커플러의 1차 권선에 연결된 고주파 AC 에너지 소스 및 동일한 유도성 커플러의 2차 권선에 연결된 부하 사이에 커플링 링크를 제공한다. 시스템으로서 동작하는 상기 실시예에 따라, 제1부 및 제2부로 분리될 수 있는 변압기로서 기능을 하고 임의의 적절한 유형의 부하와 전기 공급 어플리케이션용 에너지 소스 사이에 에너지 전송을 허용하는 커플러가 제공되는 것이 이해될 것이다.
시스템이 임의의 전압 또는 전류를 생성하지 않기 때문에, 넓은 범위의 환경에서 고유하게 안전하다. 본 발명의 주요한 사용은 조명 분야이나, 컴퓨팅, 전기통신, 항공, 해양, 산업 및 가정용 어플리케이션을 포함하는 예를 들어 전기 전력 회로에서의 다른 사용도 또한 본 발명의 범위내이다. 본 발명이 에너지의 유도성 커플링을 이용함에 따라 가스 또는 시추선, 오일 정제소 또는 다른 석유화학제품 공장, 수중 또는 광산 또는 폭발의 위험이 있는 다른 지하 환경 등의 안전하지 않은 환경에서 사용될 수 있음이 또한 이해될 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예 및 효과가 도면을 참조하여 예만으로 설명된다.
도 1은 고주파 공급 유닛 및 2-파트 유도성 커플러를 통해 부하를 구동하는 주 전원 장치의 기본 구성을 도시한다.
도 2a는 저전압 조명 장치에 사용하기 적합한 고주파수 커플러의 도면이다.
도 2b는 출력 파형의 도면이다.
도 2c는 상기 유닛의 블록도이다.
도 2d는 상기 유닛의 보다 상세한 회로도이다.
도 3a는 전자식 안정기 유닛의 블록도이다.
도 3b는 도 3a에서 유닛의 출력 파형의 도면이다.
도 4는 2-파트 유도 커플링의 상세도이다.
도 5는 저전압 램프에 사용되기 위해 구성된 유도성 커플링 시스템 구성의 구성 블록도이다.
도 6a는 방전 튜브를 구동하기 위한 구성의 블록도이다.
도 6b는 도 6a에 도시된 방전 튜브를 구동하는 구성의 보다 상세한 회로도이다.
도 7a는 발광 다이오드(LED) 램프를 구동하는 구성의 블록도이다.
도 7b 및 도 7c는 가능한 출력 파형을 도시한다.
도 8은 와이어 루프 시스템의 블록도이다.
도 9는 다운라이트로서 사용된 저전압 램프의 블록도이다.
도 10은 두개의 유도성 커플러 및 링킹 케이블을 사용하는 시스템의 블록도이다.
도 11은 램프가 개별 관련 전원 장치 유닛에 의해 전력 공급받는 조명 시스템의 블록도이다.
도 12는 단일 전원 장치 유닛으로부터 직렬로 구동된 램프의 블록도이다.
도 13은 단일 전원 장치 유닛으로부터 병렬로 구동된 램프의 블록도이다.
도 14a는 LED-기반 다운라이트 및 커넥터의 예의 분해도이다.
도 14b는 커넥터 일부의 확대도이다.
도 14c는 램프 일부의 개략도이다.
도 14d는 램프 및 하프-코어(half-core)의 상세도이다.
도 14e는 전술된 부품이 끼워맞춰질 수 있는 다운라이트형 하우징의 개략도이다.
도 15는 형광 램프, 실링 소켓(ceiling socket) 또는 실링로즈 및 1차측 하프-코어의 분해도이다.
도 16a 및 도 16b는 도 15의 램프 유닛에 끼워맞춰지기 위한 전원 장치 유닛의 하부면 및 상부면의 사시도이다.
도 16c는 3-코어 케이블용 개략적 권선을 도시한다.
도 17a 및 도 17b는 부하에 에너지를 전달하기 위한 플러그의 상부 및 하부의 사시도이다.
도 17c는 상보형 소켓에 일치되는 플러그를 도시한다.
도 17d는 플러그의 바람직한 실시예의 분해도이다.
도 18a는 병렬 구성으로, 멀티플 2차 유도성 커플러를 수용하기 위한 통합형 1차 유도성 커플러를 구비한 전원 장치의 사시도이다.
도 18b는 연속 버전 및 지능형 코드가능 유도성 커플러를 포함하는, 유도성 커플러를 통합할 수 있는 잠재적인 제품의 범위를 도시하는 도면이다.
도 19는 파트들이 꽂기형으로 함께 끼워맞춰지는 2-파트 유도성 커넥터를 도시한다.
도 20은 2-파트 커넥터의 일부를 구비하고 결합된 구동 회로가 인접 단부에 내장된 형광 램프를 도시한다.
도 21은 램프가 구동될 수 있는 포인트를 구비한 트랙과 한쌍의 형광 램프를 도시한다.
도 22는 절연 변위형 장치에 의하여 1차 유도성 커플러에 의해 단축된 대형 직경 2-코어 공급 케이블을 포함하는 2-와이어 시스템의 부분으로서의 플러그를 도시한다.
도 22a는 2차 유도성 커플러가 도 22에 도시된 바와 같은 1차 유도성 커플러에 연결되기 적합한, 도 22에 도시된 플러그를 수용하는 소켓을 도시한다.
도 22b는 병렬 1차 유도성 커플러에 의해 단축된 대형 직경 2-코어 출력 케이블을 공급하는 HF 발진기로 들어가는 주 전원장치의 개략도이다.
도 22c는 통합형 "접지" 터미널이 요구되는 곳에 사용되고 "접지" 도통(earth continuity)을 제공하는 절연 변위 커넥터(IDC) 시스템 내에서 사용하기 적합한 대형 직경 3-코어 케이블의 단면도이다.
도 23은 다중 1차 및/또는 2차 커넥션을 허용하는 다면 유도 커플링 시스템의 개략도이다.
도 1은 본 발명에 따른 전원 장치의 기본적인 구성을 도시하며, 여기서 주 AC 전원장치(100)는 예를 들어 110 또는 240V 및 50-60Hz 에서 분리형 변압기(108)의 하프-코어(106) 상의 1차 권선(104)을 제공하는 고주파 AC-AC 전원 장치 유닛(102)에 에너지를 공급한다. 하프-코어(112) 상의 2차 권선(110)은 부하(114)에 연결된다. 상기 전원장치로부터 에너지를 수신하는 부하의 예로는 저전압 할로겐 램프, 다른 백열 램프, 형광 램프, 팬, 전기 모터, 검전기, 컴퓨터, 빌딩 또는 빌딩의 일부 또는 옥외 조명장치 등에 사용되는 전력 분배 회로 또는 산업용 가정용 장치를 포함한다. 접촉은 두 파트를 짝맞춤시켜 확립될 수도 있고, 이들을 분리하여 끊을수도 있다. 두 파트는 화살표(116)에 의해 표시된 바와 같이 상대적으로 이동가능하다.
도 2a는 전원장치(200)로부터 전기 에너지가 고주파 저전압 AC-AC 전원 장치 유닛(202)으로 110V 또는 240V 및 50-60Hz에서 공급되고, 204에서 공칭 11V AC 파형이 생성되는 고주파 저전압 전원장치를 도식적으로 보여준다. 도 2b에서 보여지듯이, 파형은 예를 들어 공칭 11.7V RMS 이고 주파수 23-100KHz, 보다 바람직하게는 예를 들어 주파수 100Hz(50Hz 입력) 또는 120Hz(60Hz 입력)의 저주파수 포락선을 변조하는 23-60KHz의 AC 파형을 포함할 수 있으며, 이러한 에너지 공급 장치는 예를 들어 백열등에 적합하다. 저전압 할로겐 램프는 휘도 및 수명의 이점이 있고 보통 12V에서 0.4A 내지 4A를 인출하는 5 내지 50W 로 정격된다. 이들은 캡슐 또는 다이크로익 형태(dichroic form)로 공급될 수 있고 스트링 또는 레일 상의 설치를 위한 스포트라이트 또는 천정 내에 또는 천정에 맞춰지는 다운라이트로서 사용될 수 있다.
스위치 모드 전원 장치의 기본적인 구성요소가 도 2c에 도시되어 있다. 전원장치(200)로부터의 에너지는 주 전원장치로부터 유닛(202)으로 흐르는 주 간섭을 억제하기 위한 주 필터 스테이지(203)가 있는 전원 장치 유닛(202)을 통과하고 또한 다시 유닛(202)으로부터 주 전원장치로 통과한다. 필터링된 주 전류는 다이오드 브리지 정류기(205)를 통과하고 이로부터 전원장치 주파수에 따라 100 또는 120Hz에서 정류된 출력은 도 2b의 파형을 제공하기 위해 23-100 kHz, 바람직하게는 23-60 kHz 및 보다 바람직하게는 약 30-50 kHz의 주파수에서 AC를 생성하기 위해 포락선을 변조하는 모듈레이터(207)를 통과한다. 변조된 신호는 출력 스테이지(209)를 통과하고, 출력 스테이지는 하프-변압기(half-transfomer)(213)의 1차 권선(211)에 204에서 12 또는 24V 고주파 변조된 100 또는 120 Hz AC 출력을 공급한다. 상기 하프-변압기는 에너지를 백열 램프(219)에 제공하는 2차 권선(215)을 갖는 하프-변압기(217)와 짝맞춤된다.
실제 에너지 공급 회로에 대한 간략화된 회로가 도 2d에 도시된다. AC 전압은 커패시터(C1-C3) 및 페라이트 초크(HFC)에 의해 제공되는 주 필터와 함께 풀-브리지 정류기(D1-D4)에 공급된다. 필터링된 주 전류는 교대로 전도하는 트랜지스트(Q1, Q2) 및 커패시터(C5, C6)에 의해 제공된 하프-브리지 회로를 사용하여 변조된 포락선 파형을 제공한다. 출력 변압기(T2)의 1차는 하프-브리지 양단에 연결되고 L-C 자기-진동 회로는 T2의 1차와 직렬로 연결된 피드백 변압기(T1)의 1차(T1c)에 의해 제공된다. 맞은편 2차 권선(T1b 및 T1a)은 저항(R1, R2) 및 스위칭 커패시터 (C7, C8)를 통해 트랜지스터(Q1, Q2)의 베이스에 여기(exitation)를 제공한다. 역바이어스 전압의 제너 다이오드(D5, D6)는 트랜지스터(Q1, Q2)의 베이스를 보호하고 및 다이오드(D7, D8)는 역 바이어스전류에 대하여 트랜지스터(Q1, Q2)를 보호한다.
망(R3, C9)에 의해 타이밍되고 DIAC에 의해 제어된 개시 회로는 Q2의 베이스에 연결된다. T2의 2차 권선은 램프(219)에 대해 필요 전압 감소를 제공하고 조명장치 트랙 등을 통해 복수의 램프를 구동하기 위해 200W 또는 단일 램프(219)를 구동하기 위해 약 60W의 출력 전력을 제공하도록 배열될 수 있다. 과전류 부하, 예를 들어 램프(219)가 개방-회로가 되면, 저항(R4) 양단의 전압 강하(트랜지스터(Q1, Q2)에 의해 인출된 전류 측정)에서의 미리 결정된 증가량은 저항(R7)에 의해 통상적으로 OFF로 바이어스된 트랜지스터(Q3)의 베이스로 저항(R5, R6)을 통해 활성 신호를 제공한다. 개방 회로(Q3)가 ON으로 스위치되는 경우 커패시터(C9)가 쇼트되고 하프-브리지의 진동이 멈춘다. 회복 시간은 Q3의 베이스 회로에 연결된 R5, C10의 시상수에 의해 정의된다. 상기 전기적으로 스위칭된 전류 과부하 보호 장치에 더불어, 예를 들어 출력 변압기(T2) 또는 그 권선 또는 Q1 또는 Q2의 온도를 모니터링하는 컷-아웃(미도시)에 의해 제공된 열적 보호 장치가 제공될 수 있다.
전술된 모든 회로는 유닛(202)에 포함되어 있고, 이산 구성요소 및 바이폴라 트랜지스터에 기반하는 시장에서 대표적인 소자들임이 이해될 것이다.
스위칭 모드 전원 장치는 특허 문헌에 광범위하게 기술되어 있고, 그러한 문헌에 기술된 기술이 본 발명에 적용될 수도 있다. 일정한 전압 또는 일정한 전류 출력을 제공할 수 있는 회로는 US-A-3538518(Allington, Instrument Specialities Company)에 공개되어 있고 스위치 모드 전원 장치에 대한 추가적인 설계는 예를 들어 US-A-4453205(Voight) 및 US-A-4945465(Marinus, Philips)에 기술되어 있다. 과전류 제어 및/또는 과부하 보호 장치는 예를 들어 US-A-4713740(Drabing, SMS Advanced Power), US-A-4916569(Onopka, Zenith Electronics), US-A-4858094(Barlage, Allied-Signal), US-A-5633787(Song, Samsung), US-A-6434023(Preller, Infineon Technologies), US-A-2001/0009517(Preller), US-A-2001/0019469(Koh, Thomson Multimedia), 및 US-A-2002/0105767(Shuellein, Semiconductor Components)에 기술되어 있다. 마지막의 명세서는 다음을 포함하는 과전류 보호 구성을 상세히 개시한다:
(a) 인가된 전류 크기가 문턱 전류(threshold current) 크기를 초과하고, 전력 스위칭 소자의 듀티 사이클을 감소시켜 전원 장치 출력을 억제할 때 전원 장치 출력 전류의 피크를 클램프(clamp)하는 연속 펄스 구성(pulse-by-pulse scheme);
(b) 과전류 상태가 감지되면 전원 장치 동작이 종료하고 미리결정된 기간(time period) 경과 후 재개시를 시도하는 히컵 전류 제한 구성(hiccup current limi scheme);
(c) 전원 장치의 최대 전류 제한을 전원 장치 출력 전압으로 감소시켜 전원장치 출력 전압이 과부하 또는 단락 회로로 인해 감소하면 최대 전류 제한을 또한 감소시켜 출력 전류가 안전한 레벨로 감소되도록 하는 폴드백 전류 제한 구성(foldback current limit scheme); 및
(d) 전원 장치가 과전류 상태인 경우 완전히 셧다운되고 정상 동작이 입력 전압을 사이클링(ON/OFF)하거나 ENABLE 입력을 토글링하여 복구될 수 있는 래치-오프 보호 구성(latch-off protection scheme). 전술된 바와 같이, 과-온도에 대한 열적 보호 장치가 또한 공통으로 제공된다. 전술된 구성들은 물론 본 발명의 전원 장치 유닛에 사용될 수 있다. 12V 할로겐 램프를 구동하는 고주파 저비용 전원장치는 US-A-6208086(Nerone, General Electric Company)에 공개되어 있다.
저전압 할로겐 램프용으로 현재 UK에서 사용되는 전자식 변압기는 예를 들어 Leax LT 60(20-60W) 및 PD 250(100-250W)을 포함한다(http://www.leax.co.uk/PDF/electronic%20transformers.pdf 참조). 적절한 HF 전원 장치는 또한 Slough, UK의 Arlen-EFA(20-105W의 부하 범위, 단락 회로 보호 및 과부하 보호 장치를 갖는 TRX-105 LV 변압기 참조), Tridonic Limited, Basingstoke, UK(20-105W를 제공하고, 과부하, 과열 및 단락-회로 보호 장치를 갖고, 30-40Hz에서 램프를 동작하는 TE 절연 변압기; HF 안정기, LED 전원 장치 및 방전 드라이버), Osram(105 VA 12V 변압기, HF 안정기, LED 전원 장치 및 방전 드라이버), 및 Black Box(LV 변압기), Mode(LV 변압기), Universal Light & Power(LV 변압기), Multiload(볼트 마스터 LV 변압기), Huco(LV 변압기), Philips(HF 안정기, LED 전원 장치 및 방전 드라이버), Magnatech(HF 안정기), Helvar(HF 안정기, 방전 드라이버), Transfiltala(LV 변압기) 및 Kaoyi(JP)사의 제품들이 사용될 수 있다.
다시 도 2d를 참조하면, 2-파트 변압기(T3)의 코어는 소프트 금속 산화물계 세라믹 또는 소프트 페라이트가 바람직하다. 페라이트 물질은 3개의 그룹으로 나눌수 있다:
(a) H-물질로 지정된 망간-아연 페라이트 ((Mn, Zn)O.Fe2O3) 그룹으로, 고유 저항(비저항)이 101-103Ωcm이고, 덜 바람직하다;
(b) N-물질로 지정된 니켈-아연 페라이트((Ni, Zn)O.Fe2O3) 그룹으로, 비저항이 103Ωcm 이상이고, 전형적으로 104-107Ωcm 및 예를 들어 104-105Ωcm 이다.
(c) HR-물질로 지정된 마그네슘-아연 페라이트((Mg, Mn, Zn)O.Fe2O3) 그룹이다. 페라이트는 또한 특정의 소망하는 특성을 얻기 위해 소량의 코발트, 티타늄, 칼슘, 실리콘 등을 포함할 수 있다. 페라이트는 Mn-Zn 페라이트일 수도 있으나 높은 고유 저항 및 낮은 코어 손실 때문에 Ni-Zn 페라이트가 바람직하고 적절한 등급으로는 N27 및 N67이다.
형광 램프에 대해서, 고주파 AC-AC 전원장치가 사용된다. 도 3a에 도시된 전기 에너지 전원장치는 주 전원장치(300), 전원장치 유닛(302) 및 출력부(304)를 갖는 것으로 유사하나, 상기 경우 출력부는 23-100 kHz의 주파수에서 240V의 RMS 전압을 갖고 예를 들어 100Hz의 리플 주파수를 갖는다. 과거에, 종래의 형광등 시스템은 램프를 동작시키기 위한 충분한 전압을 생성하기 위해 안정기(ballast)로서의 직렬 초크 및 램프를 켜고(start) 켜진 후 램프 전류를 제한하기 위한 글로우 스타터(glow starter)를 사용하여 주 전원장치로부터 동작되었다. 상기 시스템이 비용 은 적으나, 가청 소음, 초크에서의 에너지 손실, 점등 지연 및 깜박거림의 단점이 있다. 램프에 에너지를 공급하기 위한 전자식 안정기는 AC 주전압의 DC 전압으로의 정류와 그 후, 램프를 구동하기 위해 고주파 AC 전압으로 변환하기 위해 사용된다.
전자식 안정기는 전형적으로 20-60 kHz의 주파수에서 동작하고 더 높은 작동 주파수는 약 10%까지 효율을 개선시키는데, 이는 인 여기(phosphor excitation)에서의 증가가 깜박거림을 경감시키고, 점등의 속도를 개선시키고 램프 수명을 연장시키기 때문이다. 전자식 안정기는 또한 자기식 초크보다 에너지를 덜 소비하고 스위치 모드 기법을 사용하는 결합형 에너지 절감은 동일한 조명 출력 및 구동 전자식 회로의 사이즈의 감소로 약 25% 일 수 있다. 전자식 안정기로부터의 고주파 AC는 전술된 스위치 모드 기법 및 페라이트 하프-코어에 기반한 2-파트 커플링 변압기에 사용될 수 있다. 형광 램프용 스위치형 모드 전원 장치는 예를 들어 US-A-5065074(Hesketh, Coolite), US-A-5359274(Bandel, Philips), US-A-5796597(Fitzgerald, Thomson), US-A-6100647(Giannopoulos, Philips)에 공개되어 있다.
도 4는 턴수(NT)를 갖는 전원장치측 또는 소켓 권선(104) 및 턴수(MT)를 갖는 출력부 또는 플러그측 권선을 구비한 분리형 변압기의 상세도이다. 승압(Vout)의 경우, NT/MT＞1 인 반면 강압(Vout)의 경우, NT/MT＜1 이다. 따라서, 도 5의 예에서, 구성요소(500-512)는 전술된 부분들에 대응하며, 예를 들어 MT가 4턴이고, NT가 또한 4턴이면 저전압 램프(514)에 12V의 출력 RMS를 전달하고, NT가 8턴이면 램프에 24V를 전달한다. 도 6a의 예에서, 구성요소(600-612)는 전술된 부분에 대응 하며, 예를 들어 MT가 91턴이고, NT가 또한 91턴이면 램프 회로에 출력 RMS를 전달한다. 2차 권선(610)의 일측은 형광 램프(616)의 일전극과 직렬로 안정기 인덕턴스(614)에 연결되고 직렬 커패시터(617, 618)와 가변 저항(620)(620:Rv=양의 온도 계수 PTC)의 브릿징을 통해 램프(616)의 다른 전극에 직렬로 연결되고 차례로 2차 권선(610)의 타측에 연결된다.
보다 상세한 회로가 도 6b에 도시되어 있으며, 이는 전해 커패시터(C11)가 정류기의 일측과 네가티브 레일 사이에 연결되고, 출력 변압기(T2)가 제거되고 2-파트 변압기의 1차가 피드백 코일(T1c)와 직렬인 하프 브리지 양단에 연결되어 있는 점을 제외하고 도 2d와 유사하다. .
도 7a의 추가 예에서, 구성요소(700-712)는 전술된 부분에 대응하며, 권선(710)은 직렬 저항(716) 및 선택적 HF 커패시터(720)를 통해 DC 에너지를 발광 다이오드(LED)에 공급하는 브리지 정류기(714)로서의 HF 다이오드(D1-D4) 양단에 연결된다. 전원장치 유닛(702)의 출력은 도 7b에 도시된 바와 같이 HF 변조된 DC일 수도 있고, 도 7c에 도시된 바와 같이 HF DC일 수도 있다.
와이어 루프 시스템은 도 8 및 도 9에 도시된다. 도 8에서 구성요소(800-814)은 전술된 부분에 대응하며 1차 권선(804)은 단일 와이어 루프(803) 상의 임의의 위치에 있다. 전원장치(802)로부터 부하(814)로의 에너지 전송은 임의의 와이어를 컷팅하거나 권선(804)에서 절연층을 피어싱하지 않고 확립될수 있기 때문에 케이블에 어떠한 손상없이 위치를 바꿀 수 있다.
도 9에서 본 발명의 커넥터의 와이어 루프(903) 및 소켓-하프(904, 906)는 빌딩 내에 설치된 조명장치 배선의 부분을 형성한다. 플러그 부분(910, 912)은 빌딩의 천정내에 설치된 조명 기구(916)의 부분을 형성하며 조명 기구는 이 경우 전체적으로 화살표로 표시된 부하(914)를 제공하는 종래의 저전압 백열 램프(920)용 종래 소켓(918)을 구비한다. 필요한 커넥션은 단자대(terminal block) 또는 컷 와이어를 사용하지 않고 확립될 수 있어, 조명 기구(916)를 제위치에 고정하는데 요구되는 기술을 감소시킨다.
도 10에서, 주 전원장치(1000)는 고주파 전원 장치 유닛(1002)에 제공하고 유닛은 케이블(1007)에 의해 제2 2-파트 커넥터(1004b, 1010b)에 연결된 제1 2-파트 커넥터(1004a, 1010a)로 출력하고, 차례로 제2 2-파트 커넥터(1004b, 1010b)는 부하(1014)에 연결되어, 전원 장치 유닛(1002)과 부하(1014) 사이에 간접 커넥션을 제공한다.
전술된 2-파트 유도성 커넥터를 갖는 조명 유닛을 제공하는 다양한 가능성이 도 11 내지 도 13에 도시된다. 도 11에서, 주 전원장치(1100a-1100d)는 조명 유닛의 형태로 각각의 2-파트 커넥터(1106a-1106d, 1112a-1112d)에 의해 부하(1114a-1114d)에 연결된 개별 전원 장치 유닛(1102a-1102d)에 에너지를 공급한다. 시스템의 설치는 컷 와이어를 요구하지 않고 단순히 천정을 통한 와이어의 루프에 의존한다. 단자대가 사용될 필요가 없고, 개별 조명 유닛은 설치 및 교체하기 쉽다. 도 12에서, 주 전원장치(1200)는 에너지를 각각의 부하(1214a-1214c)에 연결된 직렬 배열된 커넥터(1204a-1204c, 1210a, 1210c)(1＜c＜n)에 제공하는 링을 구비한 전원장치 유닛(1202)에 공급한다. 도 13의 배열은 커넥터(1304a-1304n, 1310a-1310n)가 유닛(1303)에 병렬로 연결된 것을 제외하고 유사하다.
본 발명은 빌딩용 전기 배선을 제공할 수 있으며, 예를 들어, 조명 회로에서 전체 스크류-인 또는 푸쉬-인 터미네이션의 수가 감소될 수 있다. 대부분의 전기 화재는 브레이크 및 아킹으로 인한 케이블 또는 터미네이션에서 시작한다. 터미네이션의 수가 많을수록, 화재 또는 전기 쇼크의 위험은 더 크다. 또한, 터미네이션을 만드는 것은 가장 시간이 많이 소요되어 숙련된 노동력을 요구하고 임의의 전기 설비에서 비용이 많이드는 부분이다. 터미네이션의 수가 적을수록, 일어날수 있는 실수도 감소한다. 조명 설비는 아울렛(outlet)이 어느 높이에서 업사이드-다운으로 그리고 중력에 대해 설치되어야 하므로 특히 어렵고 시간 소모적이다. 몇가지 커넥션이 요구되는데, 여기에는 라이브(live), 어스(earth), 뉴트럴(neutral), 스위치식 라이브 및 종종 영구 라이브가 있다. 저전압 설비는 변압기 및 큰 전류를 요하고 아킹의 위험이 있다. 전기적 커넥션에 추가로, 기계적 고정이 요구되고 조명기구(luminaire)의 중량이 커넥션이 이루어지는 동안 지지되어야 한다.
LED-계 조명 설비에 전력 커넥션을 제공하기 위한 2-파트 유도성 커넥터의 사용이 도 14a-14f에 도시된다. 폴리카보네이트 또는 다른 전기적 절연성 플라스틱 물질의 램프 홀더 바디(1401)에는 1차 권선(1404)이 감긴 페라이트 하프-코어(1403)를 수용하기 위해 상부 개구가 제공되고, 고정 플랜지 및 현수 클립(depending clip)(1407)을 구비한다. 램프 홀더(1409)는 상보형 제2 페라이트 하프-코어(1415)가 고정되어 있는 폴리카보네이트 후방 하우징(1413)에 부착된 다이-캐스트 알루미늄 반사기(1411)를 구비한다. 상향 외장 래치 텅(upwardly facing latch tongue)(1417)은 램프 홀더를 제 위치에 고정하기 위해 클립(1407)으로 착탈식으로 결합된다. 램프 홀더(1409)는 또한 Luxeon(상표명) LED 등의 LED 램프를 지지하여 하프-코어(1415) 상에 도 7a에 도시된 정류 브릿지 및 관련 구성요소의 추가하여 2차 권선(1420)을 통해 에너지를 수신할 수 있다. 클립(1407) 사이의 텅(1417)의 스냅 결합 및 사용된 재료의 탄성은 하프-코어(1403, 1415)가 그들 사이의 공극 및 그로인한 에너지 손실을 최소화하고 마주보는 접촉으로 단단히 죄어지도록 한다. OEM-제조된 하우징(1422)은 천정 안으로 놓여지도록 설계되고 개구(1426)가 있는 상부면(1424)을 구비한다. 상기 개구를 통해 1차 하프-코어(1403)의 말단이 현수 장착되고 상기 개구로 램프 홀더(1409)의 텅(1417)이 클립(1407)과의 결합을 위해 삽입될 수 있다. 바디(1401)의 플랜지(1405)는 볼트 또는 스터드(미도시)에 의해 플랜지(1405)에 부착된다. 1차 권선(1404)에 대한 에너지는 HF 변압기(1430)로부터 오며, 상기 변압기는 주 전원장치에 연결되고 1차 권선을 제공하기 위해 하프-코어(1403) 상에 권선될 수 있는 출력 와이어 루프(1432)를 구비한다. 백열 램프, 예를 들어 저전압 다이크로익 램프가 LED 대신 사용될 수 있음이 이해될 것이다.
주 전압에서 동작하는 형광 램프의 설치가 도 15에 도시된다. 튜브(1500)는 바디(1502)로부터 매달려 있고 상기 바디는 소형 회로 보드 상의 도 6a에 도시된 안정기 및 개시 회로를 하우징하고 바디(1502)의 상부면에 보이는 부하 하프-코어(1504) 주변에 2차 권선을 구비한다. 실링로즈(1506)는 현수 벽(depending wall)(1508)을 구비하고 그 사이에 바디(1502)가 슬라이딩 끼워맞춤되고, 래치 텅 (1510)은 또한 로즈(1506)로부터 현수되고 바디의 리세스 표면(1512) 위로 슬라이드되어 로즈(1506)내로 단단히 바디(1502)를 홀딩하기 위해 잠금 표면(1514)을 스냅 결합한다. 제2 하프-코어(1516) 주변은 1차 권선 루프(1518)이 권선되어 있고 기립 벽(1520, 1522) 사이에 슬라이딩 끼워맞춤되고 클립(1524)의 스냅 결합에 의해 제 위치에 유지된다. 탄성 클립의 사용은 하프 코어(1504, 1516)가 직접 마주보는 접촉으로 서로 단단히 죄어지게 한다. 도 16a 및 도 16b에서, 공급 케이블(1600)을 통해 주 전압이 공급되고 예를 들어 도 6b에 도시된 바와 같은 회로를 구비한 전원 장치 유닛(1602)이 도시된다. 유닛(1602)의 하부측에는 로즈(1506)의 벽(1520, 1522)에 의해 규정된 소켓내로 클립하기 위해 배열된 하프-코어의 극편(1616)이 있다. 극편(1616) 상의 래칭 표면은 전원장치 유닛이 도 16a의 수직 자세로 또는 도 16b의 수평 자세로 소켓으로 클립되도록 한다.
도 16c는 유도성 커플러로부터 다중 2차 권선을 도시한다. 도 17a 내지 도 17d에서, 램프 또는 다른 전기 장치일 수 있는 부하용 플러그 및 소켓 커넥터는 유도성 하프-코어의 제1 및 제2 극편(1704, 1706) 및 바디(1702)의 대향 에지 상의 제1 및 제2의 상향 또는 하향 돌출 클립(1708, 1710)을 구비한 플러그 바디(1702)에 이어지는 부하 공급 케이블(1700)을 구비한다. 플러그 커넥터는 예를 들어 도 2d 또는 도 6b를 참조하여 기술된 바와 같이 유닛을 사용하여 에너지가 공급된 상보형 소켓부(1712)와 짝맞춤되고 필요하다면 플라스틱 박막 또는 다른 적절한 전기적 절연 물질로 보호된다. 도 17d에 도시된 바와 같이, 플러그 바디는 스크류(1713)에 의해 함께 고정된 상부 및 하부(1702a, 1702b)를 포함하고 케이블-수용 터미널(1715)로 이어지는 2차 권선으로 권선된 유도성 코어(1714)를 둘러싼다.
상기 실시예가 짝이되는 구성요소를 함께 단단히 홀딩하여 유도성 하프-코어가 공극 및 그로인한 에너지 손실을 최소화하고자 단단히 접촉하여 유지되도록 하는 클립에 바탕을 두고 있으나, 1차부 또는 소켓부의 소켓에 수용하기 위해 2차부 또는 플러그부로부터 돌출한 2개 또는 3개의 간단한 핀을 제공하는 것으로 충분할 수도 있다. 상기 핀 및 소켓은 금속 또는 플라스틱 물질일 수 있으나 전기적으로 절연되어 있고 부하를 보호하기 위해 어스 라인을 제공하고자 하는 경우를 제외하고 커넥션에 참여하지 않는다. 플러그 유닛(1702)은 특정 출력 전압을 제공하기 위해 도 4에 도시된 바와 같이 특정 턴수(NT)로 권선될 수 있다.
도 18a는 고주파 변압기 또는 안정기 유닛(1802)으로 이어지는 주 케이블(1800)을 도시하며 이는 레일 형태를 취하는 일단에 1차측 하프-코어의 제1 및 제2 노출형 극편(1804, 1806)을 구비한다. 복수의 소켓은 레일(1804, 1806) 위와 아래에 이를 따라 이격된 간격으로 형성된다. 플러그 커넥터(1810)는 협력 관계로 소켓에 끼워맞춰지고 레일(1804, 1806)와 짝맞춤되는 하프-코어, 및 소켓(1808)으로 스냅되는 제1 및 제2 돌출 클립(1812, 1814)을 포함한다. 커넥터(1810)내 2차 권선은 부하 케이블(1816)로 이어진다. 자체 설명적으로 이해되는 다양한 구성이 도 18b에 도시되며, 이는 가변 출력 전압 및 선택적인 패시브 또는 코드가능형(지능형) 커플러로 직렬 또는 병렬 커넥션을 제공할 수 있다.
도 19는 전기제품-장착 커플러(1900)를 도시하며, 상기 커플러는 BESA box(1902)에 비틀어 돌리는 트위스트형으로 또는 꽂아 맞추는 형으로 그 사이에 유 도성 및 기계적 연결을 확립한다.
도 20은 형광 램프(2000)을 도시하며, 상기 램프는 형광 튜브(2002), 램프를 구동하기 위한 회로(도 6a 참조)를 하우징하는 인접 영역(2004), 소켓에 에너지-전달 유도성 커플링을 확립하기 위한 제1 및 제2 극편(2006), 및 램프와 소켓 사이의 기계적 커넥션을 확립하기 위한 대향하는 제1 및 제2 고정 부재를 구비한다. 커넥션이 램프의 극편과 소켓의 극편 사이에 마주보는 접촉을 위해 정확한 자세로 제 위치에 램프가 고정되기를 요구한다면, 상기 기계적 커넥션은 적소에 램프를 단단히 유지하는 클립의 형태, 스크류 커넥션 또는 꽂는 돌출부의 형태를 취할 수 있다. 도 21에 의해 명백하듯이, 형광 램프(2100, 2102)는 도 6b에 도시된 유형의 고주파 전자식 안정기 유닛을 하우징할 수도 있는 트랙(2104)을 따라 이격되고, 케이블(2108)에 의해 주전압이 공급되는 소켓 위치(2106, 2106a)에서 전력을 공급받을 수 있다.
도 22는 전술된 바와 같은 코드가능형 타입일 수 있는, 플러그 형태의 1차 유도성 커플러(3000)이고 절연 변위 유형 장치(3007a, 3007b)에 의하여 1차 유도성 코어(3006)에 의해 단축된 대형 직경 2-코어 공급 케이블(3004)를 포함하는 2-와이어 시스템(3002)을 도시한다. 코드가능형 장치(미도시)는 각 부하와 관련된 전자 리시버 또는 '스마트' 리시버(미도시)에 의해 수신된 신호를 전송하는데 사용될 수 있다. 예를 들어 특정 부하, 램프 등은 자신의 주소를 갖고 있을 수도 있어, 전자식 소거가능 판독용 메모리(EEPROM) 등의 전자식 메모리 소자로 프로그램될 수 있고, 그 또는 각 부하를 선택적으로 스위치 온 및 오프 또는 약화(dim)시키는데 사 용될 수 있다. 1차부 및 2차부의 구성이 역으로 되어 몇몇 1차부가 에너지를 단일 2차부에 커플링하기 위해 배열될 수 있음이 이해될 것이다.
도 22a는 도 22에 도시된 바와 같은 1차 유도성 커플러(3000)에 연결될 수 있는 2차 유도성 커플러(4000)를 도시한다. 도 22 및 도 22a에서의 장치는 플러그(3000) 및 소켓(4000) 각각으로 생각할 수도 있다. 도 22 및 도 22a는 1차 코어(3006)를 구비한 플러그(3000) 및 2차 코어(4004)를 구비한 소켓(4000)을 도시하나, 2차 코어부(4004)는 플러그(3000)의 하우징 내에 위치될 수도 있음이 이해될 것이다. 이상적으로 플러그(3000) 하우징은 플러그(3000)가 소켓(4000)에 대해 유사한 부착 수단(4010a, 4010b)에 의해, 탈착 또는 분리되도록 하는 적절한 고정 또는 연결 수단(3010a, 3010b)를 구비한다. 고정 수단(3010a, 3010b 및 4010a, 4010b)은 예를 들어 꽂는 구성, 스크류 구성, 클립, 캣치형 또는 슬라이드형 연결 기구를 포함할 수도 있다.
마찬가지로 고주파 전원장치와 전기적 연결된 소켓(4000)은 내부에 위치된 1차 코어부를 구비할 수 있고, 소켓은 적어도 하나의 플러그(3000)를 수용되도록 적용된다.
도 22b는 병렬 1차 유도성 커플러(4018, 4019)에 의해 단축된 대형 직경 2-코어 출력 케이블(3004)에 공급하는 고주파(HF) 발진기(4016)가 들어가는 주 전원장치의 개략도를 도시한다. 상기 도면은 1차 코어부가 하나 이상의 2차 커넥터(미도시)와의 커넥션을 위해 HF 발진기(4016)와 직접 전기적으로 연결되어 위치될 수 있음을 도시한다.
도 22c는 집적 "어스" 터미널이 요구되고 "어스" 연속성을 제공하는 절연 변위 커넥터(IDC) 시스템 내에 사용되기 적합한 대형 직경 3 코어 케이블(4020)의 단면을 도시한다. 상기 IDC 시스템은 유도성 표면의 노출 위험을 최소화하는 전류 이동 케이블의 외부 절연 슬리브의 직접 침투를 가능하게 한다. 따라서, 상기 시스템과 본 발명의 사용은 고도의 안전한 표준에 부합한다고 생각된다.
도 23은 일실시예에 따라, 복수의 2차부(4024, 4026, 4028)가 단일 1차부(4018)로부터 에너지를 수신하도록 하는 다면의 유도 커플링 시스템의 개략도를 도시한다. 1차부 및 2차부의 구성은 역으로 되어 다수의 1차부가 단일 2차부에 에너지를 연결하도록 배열될 수 있음이 이해될 것이다.
일 부분에서 다른 부분으로 커플링된 에너지의 양은 각각의 1차부 및 2차부의 상대적인 위치를 바꿈으로써 가변될 수 있다. 예를 들어, 제1 커넥터를 제2 커넥터에 대해 회전함으로써 커플링된 에너지의 양은 제1부 및 제2부 각각으로부터, 가변하는 공통 유효 커플링 표면의 양에 따라 가변된다. 1차 및 2차 코어의 체적은 또한 가변될 수 있어, 큐빅형 또는 원형 또는 토로이달형 또는 프러스토코니칼형(frusto-conical)일 수 있다. 마찬가지로 1차 및 2차 코어의 유효 표면의 모양은 변할수 있어, 원형, 사각형, 삼각형 또는 임의의 다른 모양일 수도 있다.
에너지의 전달은 커넥션 포인트에서 전류의 전도없이 자기 에너지를 커플링함으로써 달성되어 아킹 및 전기 쇼크를 제거하여 고유 안전을 달성함이 이해될 것이다.
본 발명은 예시적인 예에 의해서만 기술되었고 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 기술된 예에 대한 변형이 가능함을 이해할 것이다.

Claims (43)

  1. 에너지를 부하에 공급하는 장치로서,
    주 주파수에서 전류를 수신하는 입력부, 상기 주파수를 고주파수로 증가시키는 수단, 상기 고주파수에서 에너지를 전달하는 출력부를 구비한 전원 장치 유닛;
    및 상기 전원 장치 유닛의 출력부에 연결된 1차 권선 커넥션을 갖는 제1 코어부 및 부하에 에너지를 전달하기 위한 2차 권선 커넥션을 갖는 제2 코어부를 구비한 2-파트 유도성 커넥터를 포함하며,
    상기 코어부들이고 비저항 물질이며,
    상기 유도성 커넥터의 제1 코어부 및 제2 코어부는 적어도 103 Ωcm의 벌크 비저항(bulk resistivity)을 갖는 물질로 된 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유도성 커넥터의 제1 코어부 및 제2 코어부는 서로 짝을 이루고 결합해제되는 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 주파수를 고주파수로 증가시키는 수단은 상기 주 주파수를 23 kHz-10 MHz의 주파수로 승강하도록 정렬된 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 주파수를 고주파수로 증가시키는 수단은 상기 주 주파수를 25-60 kHz의 주파수로 승강하도록 정렬된 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 주파수를 고주파수로 증가시키는 수단은 상기 주 주파수를 30-50 kHz의 주파수로 승강하도록 정렬된 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 주파수를 고주파수로 증가시키는 수단은 변조된 DC 전원을 미리 결정된 전압에서 전달하는 수단 및 전자식 변압기를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  7. 제6항에 있어서, 과전류 보호 장치가 제공되는 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  8. 제6항에 있어서, 부하 쇼트 회로 보호 장치가 제공되는 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 주파수를 고주파수로 증가시키는 수단은 스위치식 모드 전원 장치 또는 의사-모드 전력 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 주파수를 고주파수로 증가시키는 수단은 전자식 안정기인 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서, 상기 유도성 커넥터의 제1 코어부 및 제2 코어부는 적어도 104 Ωcm의 벌크 비저항(bulk resistivity)을 갖는 물질로 된 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제1 코어부 및 제2 코어부는 니켈-아연 페라이트로 된 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 2-파트 유도성 커넥터의 제1 코어부 및 제2 코어부는 커넥터의 제1 코어부 및 제2 코어부를 함께 짝맞춤하기 위해 함께 탈착식으로 밀어넣는 핀 및 소켓을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 2-파트 유도성 커넥터의 제1 코어부 및 제2 코어부는 커넥터의 파트들을 짝맞춤하기 위해 서로 탈착식으로 스냅하는 클립 및 리세스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  16. 제1항에 있어서, 상기 2-파트 유도성 커넥터의 제1 코어부 및 제2 코어부는 커넥터의 파트들을 짝맞춤하기 위해 서로 탈착식으로 비틀어 돌리는 꽂는 구성부 및 리세스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  17. 제1항에 있어서, 상기 부하는 주 백열 램프, 저전압 백열 램프, 발광 다이오드 및 형광 램프를 포함하는 그룹 중의 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  18. 제1항에 있어서, 상기 부하는 병렬의 복수의 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  19. 제1항에 있어서, 상기 부하는 직렬의 복수의 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  20. 제1항에 있어서, 상기 부하는 와이어 또는 트랙 상에 복수의 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  21. 제1항에 있어서, 상기 부하는 전기 모터, 컴퓨터, 라디오, 텔레비젼 등 전자 장비용 전원 장치, 히터를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  22. 제1항에 있어서, 상기 2-파트 유도성 커넥터의 1차 커넥션은 에너지를 하나 이상의 2차 커넥터에 커플링시키는, 다면 1차 유도 커넥션(multi facedted primary induction conection)을 가지는 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  23. 제1항에 있어서, 상기 2-파트 유도성 커넥터의 2차 커넥션은 에너지를 하나 이상의 1차 커넥터로부터 커플링시키는, 다면 2차 유도 커넥션(multi facedted primary induction conection)을 가지는 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  24. 삭제
  25. 제1항에 있어서, 상기 2-파트 유도성 커넥터는 2-코어 케이블을 수용하도록 되어 있으며, 상기 코어 케이블의 1차 코어는 상기 코어 주위에 권선된 와이어를 구비한 1차 유도 커넥션을 제공하며, 상기 와이어가 절연 변위 커넥터 장치에 의해 상기 2-코어 케이블에 연결된 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  26. 제25항에 있어서, 상기 2-파트 유도성 커넥터는 추가 어스 결선을 제공하는 제3 와이어를 더 구비한 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  27. 제25항에 있어서, 상기 2-파트 유도성 커넥터는 상기 코어 케이블의 2차 코어 상의 권선의 수에 따라 전압을 제공할 수 있는 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  28. 제22항에 있어서, 상기 2-파트 유도성 커넥터는 AC 또는 DC로 이루어진 그룹으로부터 선택된 상기 2차 커넥션으로부터의 출력전압을 가지는 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  29. 제1항에 있어서, 상기 2-파트 유도성 커넥터는 서로에 대해 회전될 수 있어 1차 코어부로부터 2차 코어부로 연결된 에너지의 양이 변하는 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  30. 제1항에 있어서, 상기 1차 및 2차 코어부는 서로에 대해 회전될 수 있어 디머 스위치를 제공하는 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  31. 제1항에 있어서, 상기 1차 코어부의 표면과 상기 2차 코어부의 표면 사이의 공극을 증가시켜서 달성할 수 있는 스위칭 효과를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  32. 제1항에 있어서, 상기 2-파트 유도성 커넥터는 저 자기저항(reluctance) 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  33. 제1항에 있어서, 상기 2-파트 유도성 커넥터에서 상기 제 1 및 제 2코어부는 토로이드형, 장사방형, 큐브형, 평행 6면체형, 반구형, 프로스토-코니칼형 또는 다른 원형 대칭 고체를 포함하는 그룹으로부터 소정의 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  34. 제33항에 있어서, 상기 2-파트 유도성 커넥터는 특정 부하 요구사항에 일치하도록 공장에서 권선되고 완성되어 공급되는 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  35. 제33항에 있어서, 정확한 권선수가 적용되는 것이 보장되도록, 상기 2-파트 유도성 커넥터의 제 1코어부는 사용자에 의해 권선되고, 제 2코어부는 미리 결정된 프로파일을 구비한 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  36. 제1항에 있어서, 상기 2-파트 유도성 커넥터의 2차 코어부의 하우징 내에 형성된 램프를 더 포함하며, 상기 램프는 램프에 에너지를 제공하기 위해 상기 제 2코어부 상의 권선과 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  37. 제36항에 있어서, 상기 하우징이 상기 2차 코어부의 적어도 제1 및 제2 극편을 구비한 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  38. 제1항에 있어서, 상기 부하는 컴퓨터, 컴퓨터 주변 장치, 휴대용 장치를 포함하는 전기통신 장치, 사무 기기, 의료 기기, 식기세척기, 세탁기, 마이크로웨이브 오븐(백색 가전), 푸드 믹서, 라디오, 텔레비젼, 하이-파이 기기, 오디오 기기(갈색 가전) 등의 가정용 전기제품, 광산 장비, 산업용 장비, 항공 장비, 해양 및 해저 장비, 오토모티브 장비, 상업용 및 가정용 장비, 학교용 기기, 소매 판매시점 관리 및 광고 기기, 도로표지, 도로 마킹, 거리 시설물, 석유화학제품 장비, 상업용, 산업용, 소매, 운송 비행장 및 활주로, 도로표지, 도로 마킹, 전자식 감시 기기, 인쇄회로보드, 군용 장비, 운송 장비 및 보안 시스템을 포함하는 조명장치의 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  39. 에너지를 부하에 공급하는 장치로서,
    주 주파수에서 전류를 수신하는 입력부, 상기 주파수를 고주파수로 증가시키는 수단, 상기 고주파수에서 에너지를 전달하는 출력부를 구비한 전원 장치 유닛;
    상기 전원 장치 유닛의 출력부에 연결된 1차 권선 커넥션을 가지며, 고비저항 물질로 되어 있는 제1 코어부를 가지는 소켓;
    및 상기 소켓에 연결가능하며, 하우징내에 있으며 부하에 에너지를 전달하기 위한 2차 권선 커넥션을 갖는 제2 코어부를 구비한 플러그를 포함하며,
    상기 하우징은 상기 부하에 사용하는 고정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  40. 제39항에 있어서, 상기 고정 수단은 꽂는 구성부, 스크류 구성부, 클립, 캣치형 및 슬라이드가능형 결합 기구로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  41. 제39항에 있어서, 상기 전원 장치 유닛은 풍력, 태양, 파력 및 수력 발생기로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 재생용 전기 발생기에 사용되는 에너지 공급장치.
  42. 에너지를 부하에 공급하는 장치로서,
    주 주파수에서 전류를 수신하는 입력부, 상기 주파수를 고주파수로 증가시키는 수단, 상기 고주파수에서 에너지를 전달하는 출력부와 유도성 커플러의 1차 코어와 권선을 구비한 전원 장치 유닛;
    유도성 커플러의 2차 코어와 권선을 구비한 하나 이상의 부하;
    및 상기 전원 장치 유닛을 제거가능하게 연결하고, 변압기로서 기능하는 커플러를 포함하며,
    상기 1차 코어와 2차 코어는 와전류를 피하고 낮은 히스테리시스 손실을 가지는 페라이트로 만들어진 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
  43. 제42항에 있어서, 상기 1차 코어와 2차 코어는 와전류를 피하고 낮은 히스테리시스 손실을 가지는 금속 산화물계 세라믹으로 만들어진 것을 특징으로 하는 에너지 공급장치.
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