KR20220036777A - 유연 발광섬유를 이용한 직물 조명장치 - Google Patents

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Abstract

유연 발광섬유를 이용한 직물 조명장치에 관한 것으로, 섬유사와 광섬유사를 혼용해서 직조되는 광섬유 직물 디스플레이, 상기 직물 디스플레이에 적용된 광섬유사의 일측 끝단에 광을 조사하는 광원부, 주변의 조명 정보와 환경 정보를 감지하는 감지부 및 상기 감지부에서 감지된 조명 정보와 환경 정보에 기초해서 직물 디스플레이에서 조사되는 빛을 조절하도록 광원부의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 구성을 마련하여, 광섬유 직물 디스플레이에 전달되는 조명의 색상과 휘도, 진동이나 소리, 압력의 변화를 감지하고, 감지 결과에 따라 직물 디스플레이를 통해 조명되는 빛의 색상과 휘도를 다양하게 조절할 수 있다.

Description

유연 발광섬유를 이용한 직물 조명장치{TEXTILE ILLUMINATION APPARATUS USING FLEXIBLE LIGHTING FIBER}
본 발명은 직물 조명장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유연한 발광섬유를 이용해서 제조되는 직물 조명장치에 관한 것이다.
일반적으로, 어두운 곳을 환하게 비추어 특정의 작업을 용이하게 할 수 있도록 하거나, 특정 대상물에 빛을 조사해서 해당 대상물을 육안으로 용이하게 식별하고자 하는 경우, 각종 램프 등 다양한 형태의 조명장치를 이용한다.
이러한 조명장치에는 최근 성능이 비약적으로 개선되고 있는 발광다이오드(Light Emitting Diode, 이하 'LED'라 함)가 적용되고 있다.
최근에는 LED와 광섬유(Optical fiber)를 이용한 직물조명장치나 디스플레이 장치가 개발되고 있다.
상기 광섬유는 중심부에 굴절율이 높은 코어를 배치하고, 바깥 부분에 굴절률이 상대적으로 낮은 클래딩을 배치해서 코어를 통과하는 빛이 전반사가 일어나도록 한 광학적 섬유이다.
이러한 광섬유는 에너지 손실이 매우 적어 송수신하는 데이터의 손실률도 낮고, 외부의 영향을 거의 받지 않는다는 장점이 있다.
그리고 코어와 클래딩 모두 광투과성의 플라스틱 재료로 된 광섬유를 플라스틱 광섬유(POF-Plastic Optical Fiber)라고 하고, 유리를 재료로 하는 광섬유에 비해 유연성(flexible)이 우수하고, 진동이나 굽힘에 강하다.
예를 들어, 하기의 특허문헌 1 및 특허문헌 2에는 광섬유를 이용한 디스플레이 장치 기술이 개시되어 있다.
특허문헌 1에는 광섬유를 이용해서 유연성을 극대화한 평면 발광체를 생성하는 방법이 기재되어 있다.
특허문헌 2에는 플렉서블한 단위 광섬유를 소정 형상으로 배열 또는 직조하여 위장체용 광섬유 직물 디스플레이를 제조하고, 주변환경의 컬러와 조도에 따라 광섬유 직물 디스플레이의 컬러와 조도를 적응적으로 변경하는 능동형 시각 위장용 장치 구성이 기재되어 있다.
대한민국 특허 등록번호 10-1169226호(2012년 7월 31일 공고) 대한민국 특허 등록번호 10-1837405호(2018년 3월 12일 공고)
따라서 광섬유가 적용된 유연 발광섬유를 이용해서 직물 조명장치를 제공할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 섬유직물에 유연 발광섬유를 적용한 직물조명장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 주변의 조명 환경을 감지할 수 있는 유연 발광섬유를 이용한 직물 조명장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 주변 환경의 변화에 따라 다양한 색상으로 조명하는 유연 발광섬유를 이용한 직물 조명장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 유연 발광섬유를 이용한 직물 조명장치는 섬유사와 광섬유사를 혼용해서 직조되는 광섬유 직물 디스플레이, 상기 직물 디스플레이에 적용된 광섬유사의 일측 끝단에 광을 조사하는 광원부, 주변의 조명 정보와 환경 정보를 감지하는 감지부 및 상기 감지부에서 감지된 조명 정보와 환경 정보에 기초해서 직물 디스플레이에서 조사되는 빛을 조절하도록 광원부의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유연 발광섬유를 이용한 직물 조명장치에 의하면, 유연 발광섬유가 적용된 광섬유 직물 디스플레이에 전달되는 조명의 색상과 휘도, 진동이나 소리, 압력의 변화를 감지하고, 감지 결과에 따라 직물 디스플레이를 통해 조명되는 빛의 색상과 휘도를 다양하게 조절할 수 있다는 효과가 얻어진다.
이에 따라, 본 발명에 의하면, 직물 조명장치를 이용해서 진동이나 소리 등 주변 환경 변화에 따라 다양한 색상 및 휘도의 빛을 조사해서 주변을 조명함과 동시에, 직물 디스플레이를 이용한 직물 조명장치의 심미감을 높일 수 있다는 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명에 의하면, 광섬유를 광센서로 활용해서 광섬유의 일측 끝단면에 연결된 LED에서 발생하는 전압을 측정하고, 측정된 전압값을 이용해서 주변 조명의 조도를 추정하여 광원부에 마련된 복수의 LED의 색상 및 휘도를 조절할 수도 있다는 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유연 발광섬유를 이용한 직물 조명장치의 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 직물 조명장치의 블록 구성도,
도 3은 도 1에 도시된 A 부분의 확대도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유연발광섬유를 이용힌 직물 조명장치의 작동방법을 단계별로 설명하는 흐름도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유연 발광섬유를 이용한 직물 조명장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유연 발광섬유를 이용한 직물 조명장치의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 직물 조명장치의 블록 구성도이며, 도 3은 도 1에 도시된 A 부분의 확대도이다.
이하에서는 '좌측', '우측', '전방', '후방', '상방' 및 '하방'과 같은 방향을 지시하는 용어들은 각 도면에 도시된 상태를 기준으로 각각의 방향을 지시하는 것으로 정의한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유연 발광섬유를 이용한 직물 조명장치(10)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 섬유사와 광섬유사(21)를 혼용해서 직조되는 광섬유 직물 디스플레이(이하 '직물 디스플레이'라 함)(20), 직물 디스플레이(20)에 적용된 광섬유사(21)의 일측 끝단에 광을 조사하는 광원부(30), 주변의 조명 정보와 환경 정보를 감지하는 감지부(40) 및 감지부(40)에서 감지된 조명 정보와 환경 정보에 기초해서 직물 디스플레이(20)에서 조사되는 빛을 조절하도록 광원부(30)의 구동을 제어하는 제어부(50)를 포함한다.
직물 디스플레이(20)는 일반적인 섬유사와 광섬유사(21)를 혼용해서 제조될 수 있다.
예를 들어, 광섬유사(21)는 석영을 주재료로 이용해서 제조되는 유리 광섬유(Glass Optical Fiber)와, 고순도 아크릴 중합체인 PMMA(Poly MethylMeth Acrylate)을 주재료로 이용해서 제조되는 플라스틱 광섬유로 구분될 수 있으며, 본 실시 예에서 광섬유사(21)는 상기한 유리 광섬유와 플라스틱 광섬유를 모두 포함한다.
다만, 플라스틱 광섬유가 유리 광섬유보다 우수한 유연성을 가짐에 따라, 유연성이 많이 필요로 하는 경우는 플라스틱 광섬유를 사용하는 것이 바람직하다.
즉, 본 발명은 PMMA로 이루어진 코어와 특수 불소 폴리머(F-PMMA)로 만들어지는 얇은 클래드 층으로 구성되어 유연성이 우수한 유연 발광섬유를 일반적인 섬유사와 혼용해서 직물 디스플레이(20)를 직조할 수 있다.
이러한 광섬유사(21)는 클래드의 굴절률(reflective index)이 코어의 굴절률보다 낮기 때문에, 광섬유사(21)의 한쪽 끝단을 통해 입사된 빛은 코어와 클래드의 접속면에서 전반사(total reflection)를 일으켜 코어를 통해서 광섬유사(21)의 다른 끝단으로 나간다.
따라서 본 실시 예에서는 광섬유의 클래드를 손상시켜 스크래치를 형성해서 상기 스크래치를 통해 빛이 발산되도록 측면 발광이 가능한 광섬유사(21)가 적용된다.
상기한 광섬유에 스크래치를 형성하는 방법은 부식성 용액에 침지시켜 부식시키는 방법, 또는 미세 입자의 모래를 분사시켜 깎아내는 블라스팅 방법을 이용하며, 이는 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.
그리고 본 실시 예에서 광섬유사(21)는 직물 디스플레이(20)를 직조하는 과정에서 위사와 경사 중에서 어느 하나 이상에 한 가닥 또는 복수 가닥으로 적용되어 직물 디스플레이(20)를 구성할 수 있다.
이러한 직물 디스플레이(20)에는 광섬유사(21)를 이용해서 다양한 형상의 그림이나 문자, 패턴 등이 형성될 수 있다.
한편, 직물 디스플레이(20)에는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 직물 디스플레이(20)에 전달되는 진동이나 소리를 아래에서 설명할 감지부(40)의 진동센서(41)로 전달하는 심재사(22)가 더 적용될 수 있다.
광원부(30)는 직물 디스플레이(20)의 가장자리 중에서 어느 하나 이상에 마련되고, 서로 다른 색상의 빛을 발광해서 각 광섬유사(21)의 일측 끝단으로 입사시키는 복수의 LED(31)를 포함할 수 있다.
즉, 도 1에는 광원부(30)가 직물 디스플레이(20)의 상단과 하단에 각각 마련되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명은 광원부(30)를 직물 디스플레이(20)의 상단이나 하단, 양측단 등 다양한 위치 중에서 한 곳 이상에 마련하도록 변경될 수 있음에 유의하여야 한다.
복수의 LED(31)는 각각 제어부(40)의 제어신호에 따라 구동되어 점등 또는 점멸 동작해서 단일 색상 또는 서로 다른 색상의 빛을 발광하고, 감지부(40)에서 감지된 주변의 조명 정보와 환경 정보의 변화에 따라 색상과 휘도를 변경해서 빛을 발광할 수 있다.
감지부(40)는 직물 디스플레이(20)의 주변 조명 정보를 감지하는 광센서(41)와 직물 디스플레이(20)에 전달되는 환경 정보를 감지하는 진동센서(42)를 포함할 수 있다.
상기 주변의 조명 정보는 직물 디스플레이(20)에 입사되는 태양광이나 주변 조명의 색상, 휘도 정보를 포함할 수 있다.
상기 환경 정보는 직물 디스플레이(20)에 전달되는 진동이나 소리, 압력 정보를 포함할 수 있다.
광센서(41)는 자외선, 가시광선, 적외선 등 다양한 방식으로 다양한 파장대의 빛을 감지하는 자외선센서, 가시광선 센서, 적외선 센서, 컬러센서 등으로 마련될 수 있다.
진동센서(42)는 직물 디스플레이(20)에 적용된 심재사(22)의 일측 끝단과 연결되고, 심재사(22)를 통해 전달되는 진동이나 소리, 바람이나 사물의 접촉 또는 충격에 의한 압력을 감지할 수 있다.
광센서(41)와 진동센서(42)에서 출력되는 감지신호는 제어부(50)로 전달된다.
제어부(50)는 광센서(41)와 진동센서(42)로부터 감지신호를 수신하고, 수신된 감지신호에 기초해서 직물 디스플레이(20)에 전달되는 주변 조명 정보와 환경 정보의 변화를 검사하며, 검사 결과에 따라 광원부(30)에서 발광되는 빛의 색상, 휘도를 변경하도록 제어할 수 있다.
이를 위해, 제어부(50)는 주변 조명 정보와 환경 정보의 변화를 검사한 결과에 따라 광원부(30)에서 발광되는 빛의 색상, 휘도를 연산하는 연산부(도면 미도시)를 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 유연 발광섬유가 적용된 광섬유 직물 디스플레이에 전달되는 조명의 색상과 휘도를 포함하는 조명 정보 및 진동이나 소리, 압력을 포함하는 주변 환경 정보의 변화를 검사하고, 검사 결과에 따라 직물 디스플레이를 통해 조명되는 빛의 색상과 휘도를 다양하게 조절할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 직물 조명장치를 이용해서 진동이나 소리 등 주변 환경 변화에 따라 다양한 색상 및 휘도의 빛을 조사해서 주변을 조명함과 동시에, 직물 디스플레이를 이용한 직물 조명장치의 심미감을 높일 수 있다.
다음, 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유연발광섬유를 이용힌 직물 조명장치의 작동방법을 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유연발광섬유를 이용힌 직물 조명장치의 작동방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.
도 4의 S10단계에서 직물 조명장치(10)에 전원이 공급되면, 제어부(50)는 직물 조명장치(50)에 마련된 각장치를 초기화하고, 직물 디스플레이(20)를 이용해서 조명하고자 하는 색상과 휘도, 그리고 직물 디스플레이(20)의 구동시간을 설정한다(S12).
S14단계에서 제어부(50)는 광원부()에 마련된 복수의 LED를 설정된 색상과 휘도로 구동하도록 제어하고, 내부의 타이머를 이용해서 시간을 계수한다.
이에 따라, 복수의 LED로부터 빛이 입사된 광섬유사는 측면에 형성된 스크래치를 통해 빛을 발산시켜 주변을 조명한다.
S16단계에서 감지부에 마련된 광센서와 진동센서는 각각 직물 디스플레이(20)에 입사되는 태양광이나 주변 조명의 색상, 휘도 정보를 포함하는 주변 조명 정보와, 직물 디스플레이(20)에 전달되는 진동이나 소리, 압력 정보를 포함하는 주변 환경 정보를 감지하고, 감지된 결과에 따라 감지신호를 출력한다.
그러면, S18단계에서 제어부는 광센서(41)와 진동센서(42)로부터 감지신호를 수신하고, 수신된 감지신호에 기초해서 직물 디스플레이(20)에 전달되는 주변 조명 정보와 환경 정보의 변화를 검사한다.
S18단계의 검사 결과, 주변 조명 정보와 환경 정보의 변화가 발생한 상태이면, 제어부는 따라 광원부(30)에서 발광되는 빛의 색상, 휘도를 변경하도록 제어한다(S20).
이와 같이, 본 발명은 유연 발광섬유가 적용된 광섬유 직물 디스플레이에 전달되는 조명의 색상과 휘도를 포함하는 조명 정보 및 진동이나 소리, 압력을 포함하는 주변 환경 정보의 변화를 검사하고, 검사 결과에 따라 직물 디스플레이(20)를 통해 조명되는 빛의 색상과 휘도를 다양하게 조절할 수 있다.
S22단계에서 제어부(50)는 타이머를 이용해서 시간을 계수한 결과 설정된 구동시간이 경과되었는지를 검사하고, 상기 구동시간이 경과할 때까지 S18단계 내지 S22단계를 반복 수행한다.
반면, S22단계의 검사결과 상기 구동시간이 경과한 상태이면, S24단계에서 제어부는 전원공급이 중지되는지를 검사하고, 전원공급이 중지될 때까지 S12단계 내지 S24단계를 반복 수행한다.
만약, S24단계의 검사결과 전원공급이 중지되면, 제어부(50)는 직물 조명장치(10)에 마련된 각 장치의 구동을 중지하고, 종료한다.
상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 유연 발광섬유가 적용된 광섬유 직물 디스플레이에 전달되는 조명의 색상과 휘도, 진동이나 소리, 압력의 변화를 감지하고, 감지 결과에 따라 직물 디스플레이를 통해 조명되는 빛의 색상과 휘도를 다양하게 조절할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 직물 조명장치를 이용해서 진동이나 소리 등 주변 환경 변화에 따라 다양한 색상 및 휘도의 빛을 조사해서 주변을 조명함과 동시에, 직물 디스플레이를 이용한 직물 조명장치의 심미감을 높일 수 있다.
한편, 상기의 실시 예에서는 감지부(40)에 주변 조명의 색상과 휘도를 감지하는 광센서(41)가 마련되는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 광섬유는 측면에 빛이 입사되면, 광섬유의 끝단면에 빛이 유도되는 특성이 있다.
이에 따라, 본 발명은 광섬유를 광센서로 활용해서 광섬유의 일측 끝단면에 연결된 LED에서 발생하는 전압을 측정하고, 측정된 전압값을 이용해서 주변 조명의 조도를 추정하여 광원부에 마련된 복수의 LED의 색상 및 휘도를 조절하도록 변경될 수도 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
본 발명은 유연한 발광섬유가 적용된 직물 디프플레이의 색상과 휘도를 주변 조명이나 환경 변화에 따라 조절하는 직물 조명장치 기술에 적용된다.
10: 유연 발광섬유를 이용한 직물 조명장치
20: 광섬유 직물 디스플레이
21: 광섬유사 22: 심재사
30: 광원부 31: LED
40: 감지부 41: 진동센서
42: 광센서
50: 제어부

Claims (5)

  1. 섬유사와 광섬유사를 혼용해서 직조되는 광섬유 직물 디스플레이,
    상기 직물 디스플레이에 적용된 광섬유사의 일측 끝단에 광을 조사하는 광원부,
    주변의 조명 정보와 환경 정보를 감지하는 감지부 및
    상기 감지부에서 감지된 조명 정보와 환경 정보에 기초해서 직물 디스플레이에서 조사되는 빛을 조절하도록 광원부의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유연 발광섬유를 이용한 직물 조명장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원부는 상기 직물 디스플레이의 가장자리 중에서 어느 하나 이상에 마련되고, 서로 다른 색상의 빛을 발광해서 각 광섬유사의 일측 끝단으로 입사시키는 복수의 LED를 포함하는 것을 특징으로 하는 유연 발광섬유를 이용한 직물 조명장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 감지부는 상기 직물 디스플레이의 주변 조명 정보를 감지하는 광센서와
    상기 직물 디스플레이에 전달되는 환경 정보를 감지하는 진동센서를 포함하고,
    상기 주변의 조명 정보는 상기 직물 디스플레이에 입사되는 태양광이나 주변 조명의 색상, 휘도 정보를 포함하며,
    상기 환경 정보는 상기 직물 디스플레이에 전달되는 진동이나 소리, 압력 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 유연 발광섬유를 이용한 직물 조명장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 감지부에서 수신된 감지신호에 기초해서 상기 직물 디스플레이에 전달되는 주변 조명 정보와 환경 정보의 변화를 검사하며,
    상기 검사 결과에 따라 상기 광원부에서 발광되는 빛의 색상, 휘도를 연산하는 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유연 발광섬유를 이용한 직물 조명장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 감지부는 상기 광센서 대신에 상기 광섬유사를 광센서로 활용해서 광섬유사의 일측 끝단에 연결된 LED에서 발생하는 전압을 측정하고,
    상기 제어부는 상기 LED에서 측정된 전압값을 이용해서 주변 조명의 조도를 추정하여 상기 광원부에 마련된 복수의 LED의 색상 및 휘도를 조절하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 유연 발광섬유를 이용한 직물 조명장치.
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