KR100900521B1 - 구역별 광센서가 구비된 발광판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발광소자와 광센서를 이용한 것으로서, 인쇄회로기판(PCB) 위에 소정의 구역별로 구획된 다수개의 발광소자가 구비되고, 각 구역마다 상기 발광소자를 제어하는 반사형 광센서가 설치되어 있어서, 광센서 전방에 어떤 반사체가 접근하면 상기 광센서가 이를 감지하여 해당 구역에 설치된 발광소자들이 일제히 발광하도록 구성된 새로운 구조의 발광판을 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

구역별 광센서가 구비된 발광판{A luminous plate having sectional photosnesors}

본 발명은 구역별 광센서가 구비된 발광판에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 PCB기판 위에 다수개의 발광소자가 촘촘히 설치되고 이들 발광소자를 구역별로 제어하는 반사형 광센서가 연결되어 있어서 상기 광센서의 전방에 어떤 반사체가 접근하면 해당 광센서가 제어하는 구역 내에 설치된 발광소자들이 일제히 발광하도록 구성된 발광판에 관한 것이다.

일반적으로 발광소자(發光素子, Luminous element)는 전기를 빛으로 변환하는 장치로서, 대표적인 발광소자로는 발광다이오드(LED), 전계발광소자(EL), 반도체 레이저 등이 있다. 종래에 이러한 발광소자들은 각종 광고판이 교통 안내판, 자동차 신호등 등에 널리 사용되고 있다.

또한, 광센서(Photosensor)는 발광부에서 나오는 빛을 수광부가 감지하는 장치로서, 상업적으로는 온도 측정이나 자동화 장치 등에 사용된다. 이러한 광센서는 발광부와 수광부가 서로 마주보고 있는 투과형 광센서와, 발광부와 수광부가 같은 방향으로 배치되는 반사형 광센서로 분류된다. 여기서, 발광부는 적외선 발광다이오드가 주로 사용되고, 수광부는 포토 트랜지스터나 딜링턴 포토 트랜지스터를 조합한 것이 사용된다.

상기 투과형 광센서에서는 발광부에서 나오는 빛이 소정의 간극(間隙)을 통과하여 수광부로 접수된다. 그런데 상기 간극에 어떤 물체가 삽입되면, 발광부에서 나오는 빛이 수광부로 들어가지 못하게 되고, 수광부는 이를 전기적인 출력의 변화로 유도한다. 이러한 투과형 광센서는 예컨대 복사기나 프린터 팩시밀리 등에서 종이의 유무나 위치를 확인하는 용도로 사용된다.

한편, 반사형 광센서는 발광부와 수광부가 마주 보는 것이 아니고 같은 방향으로 나열되어 있다. 그래서 평상시에는 발광부에서 나온 빛이 수광부로 들어오지 않는다. 그러나 광센서 앞에 발광부에서 나오는 빛을 반사시킬 수 있는 어떤 물체(이하, '반사체'라 통칭한다.)가 접근하면 발광부에서 나온 빛이 반사체에 반사되어 수광부로 들어가게 되고, 수광부는 이를 전기적인 출력으로 유도한다.

상기와 같은 광센서는 구조적으로 발광부에서 나오는 빛 이외에 태양광 등과 같은 외부의 빛도 수광부에 영향을 줄 수 있고, 이는 결국 오작동의 원인이 된다.

그래서 수광부에는 원하지 않는 가시광선을 차단하고 발광부에서 나오는 특수한 파장의 빛만 통과하는 광 필터를 장착하기도 한다. 또한, 발광부가 특정한 주기를 갖는 펄스광을 발사하고, 수광부는 이들 펄스광만 접수하도록 구성하므로서 외부 빛에 의한 오작동을 피할 수도 있다.

본 발명은 상기와 같은 발광소자와 광센서를 이용한 것으로서, PCB기판 위에 소정의 구역별로 구획된 다수개의 발광소자가 구비되고, 각 구역마다 상기 발광소자를 제어하는 반사형 광센서가 설치되어 있어서, 광센서 전방에 어떤 반사체가 접근하면 상기 광센서가 이를 감지하여 해당 구역에 설치된 발광소자들이 일제히 발광하도록 구성된 새로운 구조의 발광판을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 발광판은 PCB 기판과; 상기 PCB 기판 상에 일정간격으로 나란히 설치되며, 전기적으로 서로 분리된 여러 구역(D1)을 형성하는 복수개의 발광소자와; 상기 발광소자가 형성하는 각 구역(D1) 마다 하나씩 설치되어 해당구역(D1) 내에 속하는 발광소자들을 동시에 제어하며, 발광부와 수광부로 이루어지는 광센서와; 상기 광센서의 특성에 따라 전압을 조절하여 광센서의 감지구간(R1)을 설정하는 전압조절부와; 상기 광센서 중 어느 하나의 감지구간(R1) 내로 반사체가 진입하면, 해당 광센서의 구역(D1) 내에 속하는 발광소자들을 동시에 점등시키고, 반사체가 상기 감지구간(R1)을 벗어나면 상기 발광소자들을 동시에 소등시키는 마이컴; 으로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 발광판은 전방 감지거리 내에 어떤 반사체가 접근하면 그 반사체에 인접한 발광소자들이 일제히 발광하고, 상기 반사체가 감지거리를 벗어나면 발광소자들이 소등하는 장치로서, 산업적으로 광고용이나 인테리어용, 무대 장식용, 요식업소 탁자용, 학습교재용, 오락기구용 등으로 널리 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

예컨대 상기 발광판을 무대 장식용으로 사용하면, 사회자나 배우 등 무대 공연자가 이동하는 위치에 따라 발광소자가 발광하여 관객들의 시선과 관심을 집중시키는 무대를 설치할 수 있다. 또한, 요식업소 탁자용으로 사용할 경우, 탁자 위에 접시나 잔 또는 손 등이 올려진 부위에만 발광소자가 발광하여 실내 분위기를 한층 고급스럽게 장식할 수 있고, 체스판에 적용하면 말이 놓인 칸은 발광하도록 구성하므로서 게임을 보다 재미있게 진행할 수 있다.

이하, 본 발명의 아래 도면에 의거하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 발광판의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 발광판의 동작을 보인 블럭도이며, 도 3은 본 발명에 따른 발광판의 발광소자를 보인 개략도이고, 도 4는 본 발명에 따른 발광판의 다른실시예를 보인 분해사시도이며, 도 5는 도 4에 도시된 발광판의 사용상태 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 이용하여 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 범위 내에 속하는 구성이라 하더라도 당업자에게 널리 알려진 통상적인 기술이거나 종래 기술과 동일한 구성에 대해서는 구체적인 설명을 생략한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 발광판은 전원공급부(80)에 의해 전원을 인가받아 동작을 유도하는 PCB기판(10)이 구비되고, 이 PCB기판(10)에 설치되는 발광소자(20), 광센서(30), 전압조절부(40), 트랜지스터(60) 등과, 이들을 제어하는 마이컴(70)으로 구성된다.

상기 전원공급부(80)는 일반적으로 12v DC 전원이 공급됨과 아울러 이에 상응하는 구조로 이루어질 수 있는 것이다.

상기 PCB기판(10)에는 DC잭(12)을 통해서 외부 전원이 인가되며, 상기 발광소자(20), 광센서(30), 전압조절부(40), 트랜지스터(60), 마이컴(70) 등이 전기적으로 연결된다.

상기 발광소자(20)는 도 1과 같이 PCB기판(10)에 일정한 일정한 간격으로 나란히 설치되며, 이들 발광소자(20)들은 소정 수량씩 구획되어 전기적으로 서로 분리된 다수개의 구역(D1)을 형성한다.

그리고 상기 발광소자(20)는 종래에 사용되고 있는 발광소자(20)들 중 어느 것을 사용해도 좋으나, 발광다이오드(LED)나 전계발광소자(EL)를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 광센서(30)는 발광부(32)와 수광부(34)가 각각 분리된 상태로 상기 PCB기판(10) 상에 구비되며, 상기 발광소자(20)들이 구성하는 각 구역(D1)마다 한개씩 설치되어 해당 구역(D1)에 속하는 발광소자(20)들을 전기적으로 동시에 제어한다.

상기 전압조절부(40)와 트랜지스터(60)는 통상적인 구조로 이루어지기 때문에 구체적인 설명은 생략한다. 다만, 상기 전압조절부(40 ; '가변저항'이라 칭하기도 함)는 광센서(30)에 공급되는 전압을 조절하여 광센서(30)의 최소감지거리(H1)와 최대감지거리(H2)를 감지하여 광센서의 감지구간(R1)을 설정하게 된다. 상기 트랜지스터(60)는 상기 광센서(30) 중 어느 하나가 반사체를 인식하면, 상기 마이컴(70)에서 전원공급부(80)로 전류가 인가되도록 유도하여 각 광센서(30)에 해당하는 구역(D1)에 속하는 발광소자(20)들을 동시에 점등시킨다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 광센서(30)의 감지구간(R1)은 최소감지거리(H1)와 최대감지거리(H2) 사이의 구간을 의미한다. 즉, 반사체가 최소감지거리(H1) 이내에 존재하거나, 최대감지거리(H2) 밖에 존재하는 경우에는 해당 광센서(30)가 반사체의 존재를 인식하지 못한다. 이때, 최소감지거리(H1)는 발광부(32)의 발사각도(θ1)와 수광부(34)의 입사각도(θ2), 그리고 발광부(32)와 수광부(34)의 거리(R2)에 따라 달라진다. 그런데 통상적으로 상기 발광부(32)의 발사각도(θ1)와 수광부(34)의 입사각도(θ2)는 고정되어 있기 때문에 상기 최소감지거리(H1)는 발광부(32)와 수광부(34)의 거리(R2)로 조절할 수 있다.

본 발명에서는 상기 발광부(32)의 발사각도(θ1)와 수광부(34)의 입사각도(θ2)가 각각 8 내지 50도이고, 발광부(32)와 수광부(34)의 거리(R2)는 4 ~ 7 mm 이격되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 광센서(30)의 최대감지거리(H2)는 수광부(34)의 감도에 기인하며, 수광부(34)의 감도는 전압조절부(40)의 공급되는 전압(Vref)차에 의해 상기 수광부(34)의 감도가 높게 되면 최대감지거리(H2)가 길어지고, 수광부(34)의 감도가 낮게 되면 최대감지거리(H1)가 짧아진다.

그리고 상기 광센서(30)는 제품의 사향에 따라 수광부(34)의 감도 차이가 발생되는 것을 알 수 있는 바, 여기서 상기 광센서(30)의 감도 차이를 일정하게 유지하기 위해서는 전압조절부(40)의 전압 조절에 의해 광센서(30)의 감지거리를 일정 하게 셋팅할 수 있어, 동일조건하에 광센서(30)의 감지기능을 확보할 수 있는 것이다.

상기에서 보는 바와 같이, 본 발명은 구역별 광센서가 구비된 발광판의 작용 및 효과를 설명하면, 먼저 전원공급부(80)에서 전원이 인가된 상태에서, 반사체가 광센서(30)의 감지구간(R1)에 진입하게 되면, 상기 광센서(30)에서 전달받은 신호를 마이컴(70)에 전달하여 트랜지스터(60)의 동작이 온(ON) 상태가 되고, 상기 광센서(30)의 해당 구역(D1)에 속하는 발광소자(20)에 전원을 공급하여 그 구역(D1) 내의 발광소자(20)가 일제히 발광한다. 이 과정에서 하나 또는 그 이상의 광센서(30)에 반사체가 걸쳐진 경우에는 해당 광센서(30)가 속하는 구역(D1)의 발광소자(20)가 모두 점등된다.

한편, 도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예로서, 상기 PCB기판(10) 위에는 받침대(14)가 설치되고, 이들 받침대(14) 위에는 투명 또는 반투명 재질의 보호판(40)이 추가로 설치된 것이다. 이때, 광센서(30)가 상기 보호판(40)을 반사체로 인식하지 않도록 하기 위하여 상기 보호판(40)의 밑면이 최소감지거리(H1) 이내에 위치하고, 보호판(40)의 상면은 최소감지거리(H1)와 최대감지거리(H2)의 사이, 즉 감지구간(R1) 내에 위치하도록 설치하는 것이 바람직하다. 이렇게 할 경우, 상기 보호판(40)위에 반사체가 접근할 경우, 예컨대 찻잔 또는 체스용 말을 올려놓거나 발로 밟을 경우, 그 위치에 대응하는 광센서(30)가 반응하게 된다.

본 발명에서 상기 보호판(40)은 유리 또는 아크릴판으로서 두께는 특별한 제 한은 없으나 발광판의 사용 목적에 따라 5 ~ 15 mm 인 것을 사용할 수 있다. 또한, 상기 보호판(40)은 투명한 재질이나 반투명한 재질을 사용할 수 있는데, 이때, 상기 보호판(40)의 재질에 따라 발광부(32)에서 나온 빛을 투과 또는 반사하는 정도가 달라진다. 즉, 보호판(40)의 재질이 투명할 수도록 수광부(34)의 최대감지거리(H2)가 길어진다. 따라서 보호판(40)의 재질에 따라 전압조절부(40)를 조절하여 수광부(34)가 일정한 최대감지거리(H2)를 유지하도록 한다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 범위가 상기 실시예로 한정되는 것은 아니다. 당업자가 본 발명의 목적과 동일한 범위 내에서 본 발명의 구성요소들 중 일부를 변경할 수도 있을 것이다. 그러나 이러한 설계변경으로 인해 본 발명에서 전혀 예견하지 못한 새로운 효과가 나타나지 않는 한, 본 발명의 권리범위에 속한다.

도 1은 본 발명에 따른 발광판의 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 발광판의 동작을 보인 블럭도,

도 3은 본 발명에 따른 발광판의 발광소자를 보인 개략도,

도 4는 본 발명에 따른 발광판의 다른실시예를 보인 분해사시도,

도 5는 도 4에 도시된 발광판의 사용상태 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: PCB기판 20: 발광소자

30: 광센서 40: 전압조절부

60: 트랜지스터 70: 마이컴

80: 전원공급부 H1: 최소감지거리

H2: 최대감지거리 R1: 감지구간

Claims (4)

1. PCB 기판(10)과;

   상기 PCB 기판 상에 일정간격으로 나란히 설치되며, 전기적으로 서로 분리된 여러 구역(D1)을 형성하는 복수개의 발광소자(20)와;

   상기 발광소자(20)가 형성하는 각 구역(D1) 마다 하나씩 설치되어 해당구역(D1) 내에 속하는 발광소자(20)들을 동시에 제어하며, 발광부(32)와 수광부(34)로 이루어지는 광센서(30)와;

   상기 광센서(30)의 특성에 따라 전압을 조절하여 광센서(30)의 감지구간(R1)을 설정하는 전압조절부(40)와;

   상기 광센서(30) 중 어느 하나의 감지구간(R1) 내로 반사체가 진입하면, 해당 광센서(30)의 구역(D1) 내에 속하는 발광소자(20)들을 동시에 점등시키고, 반사체가 상기 감지구간(R1)을 벗어나면, 상기 발광소자(20)들을 동시에 소등시키는 마이컴(70); 으로 구성된 것을 특징으로 하는 구역별 광센서가 구비된 발광판.
2. 제1항에 있어서,

   상기 발광부(32)의 발사각도(θ1)와 수광부(34)의 입사각도(θ2)는 각각 8 내지 50도이며, 발광부(32)와 수광부(34)의 이격된 거리(R2)는 4 ~ 7 mm 인 것을 특징으로 하는 구역별 광센서가 구비된 발광판.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 발광소자(20)는 발광다이오드(LED)나 전계발광소자(EL) 인 것을 특징으로 하는 발광판.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 PCB기판(10) 위에는 상기 광센서(30)의 최소감지거리(H1)내에 투명 또는 반투명 재질의 보호판(40)이 더 포함된 것을 특징으로 하는 발광판.

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