조광기
Dimmer |
조광기는 조명 기구에 연결되어 빛의 밝기를 낮추는 데 사용되는 장치다. 램프에 적용되는 전압 파형을 변경하면 광 출력의 강도를 낮출 수 있다. 가변 전압 장치는 다양한 용도로 사용되지만 조광기라는 용어는 일반적으로 저항성 백열등, 할로겐 및 (최근에는) 소형 형광등(CFL)과 발광 다이오드(LED)에서 광 출력을 제어하기 위한 용어로 사용된다. 형광등, 수은증기, 고체상태 및 기타 원호조명에 보다 전문화된 장비가 필요하다.
조광기는 가정용 조명 스위치 크기의 소형 유닛에서 대형 극장 또는 건축용 조명 설비에 사용되는 고출력 유닛에 이르기까지 크기가 다양하다. 소형 가정용 조광기는 원격 제어 시스템(X10 등)을 사용할 수 있지만 일반적으로 직접 제어된다. 현대의 전문 조광기는 일반적으로 DMX나 DALI와 같은 디지털 제어 시스템에 의해 제어된다. 새로운 시스템에서는 이러한 프로토콜이 이더넷과 함께 사용되는 경우가 많다.
전문 조명업계에서는 강도 변화를 '패드(fade)'라고 부르며 '패드 업(fade up)'이나 '패드 다운(fade down)'이라고 할 수 있다. 직접 수동 제어 기능을 가진 조광기는 변화할 수 있는 속도에 한계가 있었지만, 현대적인 디지털 장치를 통해 이 문제는 대부분 제거되었다(램프 수명과 같은 다른 이유로 여전히 매우 빠른 밝기 변화는 피할 수 있다).
현대식 조광기는 효율이 높아 가변 저항기 대신 반도체로 제작된다. 가변 저항기는 열로서 전력을 분산시키고 전압 분배기의 역할을 한다. 반도체나 솔리드 스테이트 디머는 저저항 "ON" 상태와 높은 저항 "OFF" 상태 사이에서 빠르게 전환하기 때문에 제어된 부하에 비해 거의 전력을 소모하지 않는다.
가장 최근에는 소프트웨어 프로그램 가능한 내부 조광기가 조명을 켜고 끄는 동일한 스위치의 신호를 사용해 조광 제어를 할 수 있다. 전용 외부 조광기가 필요하지 않다. Blink'n'Dim과 같은 간단한 통신 프로토콜은 전원선을 통해 조광 명령을 전달한다. 그것들은 네트워크 스위치를 통해 컴퓨터 제어를 가능하게 하지만, 그것을 필요로 하지 않는다. 그들의 비용은 LED 전구, 고정장치 또는 드라이버로 대체하는 이전의 "단열성" 회로와 거의 같다.
역사
초기 조광기는 대형 조광기 패널의 수동 조작을 통해 직접 제어되었다. 이를 위해서는 조명 제어 위치를 통해 모든 전원이 들어오는데, 이는 무대 조명에 사용되는 시스템과 같이 대형 또는 고출력 시스템에 불편하고 비효율적이며 잠재적으로 위험할 수 있다.
1896년 그랜빌 우즈는 원치 않는 에너지를 연소시키기보다는 원하는 수요에 맞춰 생성되는 에너지량을 줄여 낭비되는 에너지를 크게 줄인 '안전 조광기'를 특허로 냈다.[1]
1959년 1961년 루트론 전자 회사를 발견하게 될 조엘 S. 스피라는 다이오드와 태핑된 오토트랜스포머를 기반으로 한 조광기를 발명해 에너지를 절약하고 표준 전기 벽면 박스에 조광기를 설치할 수 있게 했다.[2][3]
1966년 유진 알레시오는 트라이아크를 사용하여 단일 전구의 조명 수준을 조절하기 위해 전구 소켓 어댑터에 특허를 냈다. 이 장치를 장착하기 위해, 그는 한쪽 끝이 전구 소켓에 끼울 수 있고 다른 쪽 끝은 전구를 받을 수 있는 2인치 원형 장치를 결정했다.[4]
고체 상태의 조광기를 사용하게 되자 아날로그 원격 제어 시스템(0~10V 조명 제어 시스템 등)이 실현 가능해졌다. 제어 시스템의 와이어는 이전 조명 시스템의 중전원 케이블보다 훨씬 작았다(전류가 낮고 위험이 낮음). 각 조광기에는 자체 제어 와이어가 있어 많은 와이어가 조명 제어 위치를 벗어났다.
DMX512, DALI 또는 Art-Net, ETCnet, sACN, Pathport, ShowNet 또는 KiNET과 같은 많은 이더넷[5] 기반 프로토콜 중 하나와 같은 보다 최근의 디지털 제어 프로토콜은 단일 케이블을 통해 다수의 조광기(및 기타 스테이지 장비)를 제어할 수 있게 해준다.
조광기의 종류
루스타트 조광기
로스트래트에 기초한 조광기는 부하 전력 정격의 상당 부분을 열로 소산하기 때문에 비효율적이었다. 그것들은 크고 많은 냉각 공기를 필요로 했다. 이들의 조광 효과는 각 레스트랫에 적용되는 총 부하에 크게 좌우되기 때문에, 그 부하를 레스트랫의 전력 정격과 상당히 신중하게 일치시킬 필요가 있었다. 마지막으로, 그들은 기계적인 제어에 의존했기 때문에 느렸고 한번에 많은 채널을 바꾸기가 어려웠다.
소금물 조광기
Rhostat 조광기의 초기 예는 소금물 조광기 또는 액체 Rhostat를 포함한다; 이동 가능한 접촉과 고정된 접촉 사이의 액체는 가변 저항을 제공했다. 접점이 서로 가까울수록 조명에 더 많은 전압을 사용할 수 있었다. 염수 조광기는 부식으로 인해 정기적으로 물을 보충하고 유지관리가 필요했으며, 작동 중 노출된 부품에 전원이 공급되어 충격 위험이 있었다.[6][unreliable source?]
코일회전변압기
코일 회전 변압기는 가변 위치 코일과 함께 고정 위치 전자석 코일을 사용하여 두 코일의 정렬을 변화시켜 라인 내 전압을 변화시켰다. 90도 간격으로 회전하는 2차 코일은 1차 코일과 동일하지만 반대인 2개의 장에 의해 영향을 받아, 사실상 서로를 취소하고 2차에서 전압을 생성하지 않는다.
이 코일은 로터가 브레이크를 사용하여 회전하지 않고 고토크 기어를 사용하여 특정 위치로 이동되었다는 점을 제외하고는 전기 모터에 사용되는 표준 로터 및 스테이터와 유사하다. 로터가 완전히 회전하지 않았기 때문에 정류자가 필요하지 않았고 대신 로터에 긴 유연한 케이블을 사용할 수 있었다.
오토트랜스포머 조광기
그 후 가변형 오토트랜스포머(무역명 "Variac")가 도입되었다. 그것들은 여전히 거의 비슷비슷한 rhostat 조광기만큼 크지만, 상대적으로 효율적인 장치들이다. 전압 출력과 그에 따른 조광 효과는 인가된 부하와 크게 독립적이기 때문에 각 자동변속기 채널에 부착될 조명을 설계하는 것이 훨씬 쉬웠다. 일부 조광기에는 부착된 램프의 밝기를 천천히 그리고 꾸준히 감소시키거나 증가시킬 수 있는 모터 구동장치가 장착되어 있었지만 조광기의 원격 제어는 여전히 비현실적이었다. 오토트랜스포머는 조명에 사용되지 않지만 다른 용도로 사용된다.
단, 오토트랜스포머가 여전히 바람직한 해결책(2021년 기준)인 특정 조명 시나리오가 있다. 예를 들어, 오디오 녹음실의 제어실은 전자기 간섭에 대해 극도로 엄격한 제한을 요구할 수 있다. 고체 상태의 조광기와 비교하면 오토트랜스포머가 생산하는 전도된 배출량은 사실상 0이다.[citation needed]
솔리드 스테이트 조광기
솔리드 스테이트, 즉 반도체용 조광기가 이 문제들 중 일부를 해결하기 위해 도입되었다. 반도체 조광기는 각 교류 반주기 시작 후 조정 가능한 시간(위상각)에 켜서 램프에 적용되는 전압 파형을 변경하여 RMS 유효값을 변경한다. 공급되는 전압의 일부를 흡수하는 대신 전환하기 때문에 전력 낭비가 거의 없다. 조광은 거의 순간적일 수 있고 원격 전자 장치에 의해 쉽게 제어된다. 이 개발은 또한 일반적인 가정용 조명 스위치의 (패트리스 안) 제자리에 사용할 수 있을 만큼 충분히 작은 조광기를 만드는 것을 가능하게 했다.
스위치는 전환 중에 약간의 열을 발생시키고 또한 무선 주파수 간섭을 일으킬 수 있다.[7] 인덕터 또는 콜라는 이 간섭을 억제하기 위해 회로의 일부로 사용된다. 조광기가 50%의 출력에 있을 때 스위치는 최고 전압(유럽에서 >325V)을 전환하고 있으며, 갑자기 출력이 급증하면 인덕터의 코일이 이동하여 어떤 유형의 조광기와 관련된 윙윙거리는 소리를 발생시킨다. 이러한 효과는 백열등의 필라멘트에서도 "노래"와 같은 효과를 들을 수 있다. 억제 회로는 조명 부하와 주전원 공급을 공유하는 민감한 오디오 및 라디오 장비에서 윙윙거리는 소리가 들리지 않도록 하기에는 충분하지 않을 수 있다. 이 경우 이러한 간섭을 방지하기 위해 특별한 조치를 취해야 한다.[8] 유럽 조광기는 관련 EMC 법률 요건을 준수해야 한다. 여기에는 EN55104에 명시된 한도로 위에서 설명한 방출을 억제하는 것이 포함된다.
표시된 전기 개략도에서 실리콘 제어 정류기(SCR)에 기초한 일반적인 조명 조광기는 위상각 제어를 통해 빛을 어둡게 한다. 이 장치는 부하와 직렬로 연결되어 있다. 다이오드(D2, D3, D4 및 D5)는 브릿지를 형성하며, 이는 펄스 DC를 생성한다. R1과 C1은 시간 상수로 회로를 형성한다. 전압이 0(반파 시작 시마다)에서 증가하면 C1이 충전된다. C1이 Zener 다이오드 D6를 작동시키고 SCR에 전류를 주입할 수 있으면 SCR이 점화된다. SCR이 실행되면 D1은 SCR을 통해 C1을 배출한다. 전류가 0으로 떨어지고 하프 사이클이 끝날 때 공급 전압이 떨어지면 SCR이 차단되며, 다음 하프 사이클에서 회로가 작동을 시작할 준비가 된다. 이 회로를 선행 에지 조광기 또는 전진 위상 조광이라고 한다. 첨단 조광기는 백열등과 잘 작동하지만, 모든 종류의 LED 램프에서는 잘 작동하지 않는다.[9]
절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT)를 기반으로 하는 조광기는 사인파의 하강면을 잘라냄으로써 TRIAC에 존재하는 소음을 대부분 제거한다. 이러한 회로를 후행 에지 조광기 또는 역상 조광이라고 하며 LED 램프와 잘 작동한다.[9]
훨씬 더 새롭지만 여전히 값비싼 기술은 사인파 조광으로, 필터에 이어 고출력 스위치 모드 전원 공급기로 구현된다.[10][11]
컨트롤
비 가정용 조광기는 일반적으로 다양한 프로토콜을 통해 원격으로 제어된다. 아날로그 조광기는 일반적으로 0과 10 V 사이의 전압을 전달하는 조광의 각 채널에 대해 별도의 와이어를 필요로 한다. 그런 다음 일부 아날로그 회로는 스위치의 주 전원 공급과 이것으로부터 제어 신호를 유도한다. 시스템에 더 많은 채널이 추가됨에 따라 조명 컨트롤러와 조광기 사이에 더 많은 와이어가 필요하다.
70년대 후반에는 직렬 아날로그 프로토콜이 개발되었다. 이들은 일련의 아날로그 레벨을 단일 와이어에 멀티플렉싱했으며, 복합 비디오 신호와 유사한 내장 클럭링 신호(스트랜드 라이팅의 유럽 D54 표준의 경우 384개의 조광기를 취급함) 또는 별도의 클럭링 신호(미국 표준 AMX192의 경우)가 있었다.
DMX512와 같은 디지털 프로토콜이 80년대 후반부터 해답으로 판명되었다. 초기 구현에서는 디지털 신호가 컨트롤러에서 디멀티플렉서로 전송되었고, 디멀티플렉서는 디멀머 옆에 앉았다. 이것은 디지털 신호를 개별 아날로그 제어 회로에 연결할 수 있는 0 ~ +10V 또는 0 ~ -10V 신호 집합으로 변환했다.
현대의 조광기 설계는 마이크로프로세서를 사용하여 디지털 신호를 스위치의 제어 신호로 직접 변환한다. 이것은 많은 장점을 가지고 있어 조광에 대한 보다 면밀한 제어를 할 수 있고, 진단 피드백을 조명 제어기로 디지털로 다시 보낼 수 있는 기회를 제공한다.
주거용 애플리케이션의 일부 조광기에는 무선 조명 스위치로 사용할 무선 수신기가 장착되어 있어 무선 송신기에 의해 원격으로 제어할 수 있다.[12]
패치 적용
패치는 제어를 목적으로 회로나 채널에 물리적으로("하드 패치") 또는 가상("소프트 패치")을 할당하는 것이다.
하드 패치
조광기는 보통 랙에 함께 배치되는데, 그 곳에서 쉽게 접근할 수 있고, 그 다음 제어되는 기기에 전원이 공급된다. 건축 설비에서 전기는 영구 배선을 통해 조광기에서 조명으로 직진한다(이를 회로라고 한다). 그들은 열심히 뛰어서 바꿀 수 없다.
그러나 극장과 같은 장소들은 더 많은 융통성을 요구한다. 각 쇼의 변경을 허용하기 위해, 그리고 때때로 쇼가 진행되는 동안 극장은 극장 주변의 소켓에 회로를 영구적으로 설치하기도 한다. 이러한 회로들은 조광기로 직접 가는 대신에 패치 베이에 연결된다. 패치 베이는 보통 디머 옆에 위치하여 디머를 패치 케이블을 통해 특정 회로에 연결할 수 있다. 또한 패치 베이는 저전압 램프의 경우 하나의 조광기 및 짝수 직렬 연결에 많은 회로를 연결할 수 있도록 할 수 있다. 또한 일부 극장에서는 개별 케이블이 조명에서 조광기로 직접 연결된다. 회로(패치 베이 또는 개별 케이블 형태)와 조광기 사이에 할당된 연결을 주전원 또는 하드 패치라고 한다. 이것은 오래된 극장과 투어링 회사가 조광기를 들여올 투어에서 가장 흔하다.
소프트 패치
대부분의 최신 고정 설비는 패치 베이를 가지고 있지 않고 대신 회로당 조광기와 패치 조광기를 컴퓨터화된 제어 콘솔 소프트 패치를 사용하여 채널로 사용한다.
조광 곡선
대부분의 아날로그 조광기의 설계는 조광기의 출력이 입력에 정비례하지 않는다는 것을 의미했다. 대신 오퍼레이터가 페이더를 끄집어내자 조광기는 처음에는 천천히 희미해지다가 중간에서 빠르게, 그 다음에는 윗부분에서 천천히 희미해지곤 했다. 곡선의 모양은 사인파의 3/4분의 1과 닮았다. 다른 조광기들은 다른 조광기 곡선을 생성했고, 다른 애플리케이션들은 전형적으로 다른 반응을 요구했다.
텔레비전은 종종 "제곱법" 곡선을 사용하며, 곡선의 상단 부분에서 더 미세한 제어를 제공하며, 조명의 색 온도를 정확하게 다듬는 데 필수적이다. 연극용 조광기는 더 부드러운 "S"나 선형 곡선을 사용하는 경향이 있다. 디지털 조광기는 제조업체가 원하는 곡선을 가질 수 있도록 만들어질 수 있다. 디지털 조광기는 선형 관계와 다른 곡선의 선택 사이에서 선택할 수 있다. 그래서 그것들은 오래된 아날로그 조광기와 매칭될 수 있다. 정교한 시스템은 사용자 프로그래밍 가능 또는 비표준 곡선을 제공하며, 비표준 곡선의 일반적인 용도는 조광기를 사용자 정의 제어 수준에서 켜는 "비 딤"으로 바꾸는 것이다.
예열
높은 강도의 백열등을 추운 곳에서 최대 전원으로 바꾸면 큰 유입 전류로 인해 수명이 극적으로 단축될 수 있다. 램프 필라멘트에 가해지는 스트레스를 줄이기 위해 조광기는 예열 기능을 가질 수 있다. 이것은 보통 5%에서 10% 사이의 최소 레벨을 설정하는데, 이것은 꺼진 것처럼 보이지만, 램프가 너무 많이 냉각되는 것을 막는다. 이것은 또한 로큰롤 스타일의 운영자들이 고마워하는 갑작스러운 전력 폭발에 대한 램프의 반응을 가속화한다. 이 기능의 정반대를 톱셋이라고 부르기도 한다. 이것은 램프에 공급되는 최대 전력을 제한하고, 램프의 수명을 연장할 수도 있다.
덜 발달된 시스템에서는, 이벤트나 공연 전에 말 그대로 글로브를 예열(따뜻하게)함으로써 동일한 효과를 얻는다. 이것은 보통 1/2시간에서 1시간 사이에 조명을 최대 전력(또는 보통 90-95%)까지 천천히 올려놓음으로써 달성된다. 이것은 내장된 예열 기능만큼 효과적이다.
디지털
현대적인 디지털 책상은 예열과 조광기 곡선을 모방할 수 있고 부드러운 패치가 기억 속에서 이루어지도록 할 수 있다. 복잡한 설정을 전송할 필요 없이 조광 랙을 다른 랙과 교환할 수 있다는 의미여서 선호되는 경우가 많다. 많은 다른 곡선들, 또는 종단은 다른 채널에서 프로그래밍되고 사용될 수 있다.
상승시간
선행 에지 조광기의 품질을 측정하는 한 가지 척도는 "상승 시간"이다. 이 맥락에서 상승 시간은 파형의 절단 부분이 0에서 순간 출력 전압으로 전환되는 데 걸리는 시간이다. 위의 파형에서 빨간색 트레이스의 거의 수직 에지의 기울기를 측정한 것이다. 전형적으로 그것은 수십에서 수백 마이크로초 단위로 측정된다. 상승 시간이 길수록 조광기와 램프의 소음이 줄어들며 램프의 수명을 연장할 수 있다. 상승 시간이 길수록 조광기에 의해 발생하는 전자기 간섭도 감소한다. 당연히 짧은 상승시간보다 긴 상승시간이 더 비싸기 때문인데, 초크 크기를 늘려야 하기 때문이다. 새로운 조광법은 그러한 문제들을 최소화하는데 도움을 줄 수 있다.
참고 항목
참조
- ^ "Patent US569443 - Granville t".
- ^ Julie Jacobson (29 April 2010). "How Lutron Landed in the Smithsonian".
- ^ "Patent US3032688 - Dimming device".
- ^ "Patent US3452215 - Light bulb socket adapter".
- ^ "Open Lighting Architecture".
- ^ "Types of dimmer". Archived from the original on 2010-01-11. Retrieved 2010-01-21.
- ^ http://asia.lutron.com/product_technical/faq.asp#OLE_LINK14
- ^ http://www.lutron.com/TechnicalDocumentLibrary/360484.pdf
- ^ a b "Can You Put LED Lights On a Dimmer?". Energy Today. November 14, 2017. Retrieved January 27, 2019.
- ^ "Strand Dimming Systems" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2018-01-02.
- ^ "Dimming Methods". Archived from the original on 2014-10-16.
- ^ "How Do Lighting Controls Work?". HeathCo LLC. Archived from the original on 13 September 2014. Retrieved 6 September 2014.
- 벨만, 윌러드 F.(2001) 무대에 불을 붙이다. Art and Practice, Third Edition, 4장 –제어 콘솔, 브로드웨이 프레스, Inc., 루이빌 켄터키, ISBN 0-911747-40-0,
- 반 괴테헴, 크리스(2019). 페이딩 라이트. 역사적 맥락에서 극장 조명의 전환 인: 디 비에르치 완드 오르간 데어 이니셔티브 시어터뮤지엄 베를린. 009/2019 페이지 128–139(인터넷 아카이브에서 온라인)
- sound.whsites.net
외부 링크
 | 위키미디어 커먼즈에는 조명 조광기와 관련된 미디어가 있다. |
