KR101215329B1 - 피에조필름을 이용한 자가발전 발광공 - Google Patents

Abstract

본 발명은 운동기구에 관한 것으로서, 좀 더 자세하게는 자체에 발전수단을 가져 차거나 튀길 때 전기가 발생하여, 표면에서 빛이 발생하는 발광공에 관한 것이다.
본 발명은 공의 표면에 피에조필름을 부착하여 공을 차거나 튀길 때 전기가 발생하도록 하고, 이 전기를 전구 또는 LED에 점등을 하도록 하였다. 또한 공의 표면 한점에 발광부를 구비하고, 이 발광부에 공의 표면에 다수개가 매설된 광섬유를 연결하여, 피에조필름에서 발생된 전기가 발광부의 발광체에서 점등을 하고, 이 발광체에서 발생한 빛이 광섬유를 따라 공의 표면에 빛을 내도록 하였다.
본 발명의 발광공은 자체발전수단인 피에조필름을 구비하여, 무겁고 공해를 유발하는 전지를 사용하지 않고 빛을 내게 하였다. 본 발명의 발광공은 세게 차거나 튀기면 센 빛이 나고, 약하게 차거나 튀기면 약한 빛이 난다. 따라서 이 공을 사용하는 사람들에게 공에 가하진 충격강도를 짐작할 수 있게 하여 공을 가지고 노는 재미를 더하게 한다.

Description

피에조필름을 이용한 자가발전 발광공{Lighting Ball of Self Power Generation Using Piezo Film}

본 발명은 운동기구에 관한 것으로서, 좀 더 자세하게는 자체에 발전수단을 가져 차거나 튀길 때 전기가 발생하여, 표면에서 빛이 발생하는 발광공에 관한 것이다.

야간 또는 조명이 어두운 실내에서 공놀이를 할 때 어두워서 공이 잘 식별되지 않는 경우가 많다. 따라서 최근에 어두운 곳에서도 공이 잘 보이도록 공의 표면에서 빛이 발생하는 야광공 또는 발광공이 개발되어 특허출원이 되고 있다.

현재까지 개발된 발광공은 건전지 또는 충전이 되는 이차전지(이하, 이들을 총칭하여 "전지"라 칭함.)를 내장하고, 공의 표면에 전기에 의하여 빛이 발생하는 전구 또는 LED(이하 이들을 총칭하여 "발광체"라 창함)와 스위치를 구비하여, 스위치를 켤 경우 전지의 전기가 발광체에 공급되어 공의 표면에서 빛이 발생하는 방식으로 구성되어 있다.

상기와 같은 전지방식의 발광공은 수시로 전지를 교환하거나 충전하여야 하는 불편함이 있고, 건전지 또는 이차전지는 상당한 무게를 가져 공의 무게중심이 한쪽으로 쏠리고, 공을 강하게 차거나 튀길 경우 이 전지의 관성력에 의하여 공의 표면이 파손될 염려가 있다. 또한 전지는 그 자체로 공해성 폐기물로서 환경에 나쁜 영향을 준다.

그리고 야광공은 공의 표면에 야광도료를 도색한 것으로서, 발광도가 낮아 큰 도움이 되지 않고, 또한 쉽게 벗겨져서 야광기능을 상실하는 문제점이 있다.

상기와 같이, 최근에 출원되고 있는 발광공들은 대부분 전지를 사용하고 있는 것으로서, 전지의 교환 또는 충전이 불편하고, 상당이 무거워 공의 무게중심이 한쪽으로 쏠리는 등의 문제점이 있다.

따라서 공의 무게중심에 영향을 주지 않을 만큼 구성요소가 가볍고, 자체에서 발전을 하여 전기가 필요없는 발광공이 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결한 발광공에 관한 것으로서, 공의 표면에 피에조필름을 부착하여 공을 차거나 튀길 때 전기가 발생하도록 하고, 이 전기를 전구 또는 LED에 점등을 하도록 하였다.

또한 공의 표면 한점에 발광부를 구비하고, 이 발광부에 공의 표면에 다수개가 매설된 광섬유를 연결하여, 피에조필름에서 발생된 전기가 발광부의 발광체에서 점등을 하고, 이 발광체에서 발생한 빛이 광섬유를 따라 공의 표면에 빛을 내도록 하였다.

본 발명의 발광공은 자체발전수단인 피에조필름을 구비하여, 무겁고 공해를 유발하는 전지를 사용하지 않고 빛을 내게 하였다.

본 발명의 발광공은 세게 차거나 튀기면 센 빛이 나고, 약하게 차거나 튀기면 약한 빛이 난다. 따라서 이 공을 사용하는 사람들에게 공에 가하진 충격강도를 짐작할 수 있게 하여 공을 가지고 노는 재미를 더하게 한다.

도 1은 발광체가 직접 공의 표면에 부착된 발광공이다.
도 2는 광섬유를 이용한 발광공이다.

본 발명의 발광공은 도 1에 도시한 바와 같이, 직접발광 방식과 광섬유발광 방식의 두 실시예가 있다.

직접발광방식의 발광공은 도 1에 도시한 바와 같이, 공(1)의 표피에 전기를 발생시키는 피에조필름(2)를 접착하고, 직렬 또는 병렬로 연결된 다수 개의 발광체(3)를 피애조필름(2)과 전선(4)으로 연결하고, 피에조필름(2)과 발광체(3)의 외부에 보호필름(5)을 코팅하여 구성한다.

피에조필름(2)은 도 3에 도시한 바와 같이, 필름재료에 응력(필름이므로 주로 인장응력)이 걸리면 필름의 상면과 하면 사이에 전위차가 발생하는 성질을 가진 발전필름(21)의 상하면에 도체필름(22)이 코팅된 것을 사용한다. 이와 같이 도체필름이 양면에 코팅된 피에조필름은 현재 시트형태로 시판되고 있는데, 이를 적당한 크기로 절단하여 사용한다. 전위차가 발생한 피에조필름의 양면에 각각 전기도선인 전선을 연결하면 전선으로 전기가 흐르고, 전선에 전구, LED 등 전기에 의하여 빛을 발생시키는 발광체를 연결하면 빛이 발생한다. 피에조필름(2)은 공의 표피와 함께 변형이 일어날 수 있도록 접착제로 단단히 접착한다.

상기와 같이 구성된 발광공을 튀기거나 차면 탄성재료인 공(1)의 표피가 변형을 하고, 그 변형이 원상회복을 할 동안 진동을 하게 된다. 이와 같이 공의 표피가 진동을 하면, 이에 부착된 피에조필름(2)이 공의 표피와 함께 진동하면서 반복적인 변형이 유발되어 전기를 발생시키고, 피에조필름(2)과 전선으로 연결된 발광체(3)에서 빛이 발생한다. 만약 공을 세게 차거나 튀기면 피에조 필름의 변형이 크게 일어나서 전기가 더욱 많이 발생이고, 이에 따라 발광체에서 더 밝은 빛이 난다.

발광체(3)로는 소형 전구 또는 LED 등과 같이 전기에 의하여 빛을 발생하는 발광체를 모두 사용할 수 있는데, 최근에 크리스마스 트리 등에 사용되는 소형 전구가 시판되고 있다. 그리고 각종 계측기의 버튼 등에 사용되는 것으로서, LED를 사용한 발광체들도 많이 시판되고 있으므로, 본 발명의 발광공에도 이들 소형 발광체를 사용한다.

전선(4)은 2가닥이 각각 상기 피에조필름(2)의 양면에 연결되는데, 연결부위에는 동판 등 얇은 도체 판을 절단하여 제작한 단자판을 구비하여, 피에조필름(2)의 면과 전기접촉을 좋게 하는 것이 좋다.

보호필름(5)은 상기 피에조필름(2)과 발광체(3) 그리고 전선(4)을 보호하기 위한 것으로서, 발광체(3)에서 발생한 빛이 외부에서 보일 수 있도록 투명한 수지를 사용하여 형성하는 것이 좋다. 보호필름(5)은 별도로 제작하여 공의 외부에 씌우는 방식으로 형성할 수도 있고, 액상의 수지에 공을 담구어 표면에 수지막이 형성되도록 할 수도 있다.

발광공의 다른 실시예인 광섬유발광방식의 발광공은 상기 직접발광방식과 유사하나 발광체(3)에 광섬유를 사용한 것으로서, 도 2에 도시한 바와 같이, 공 표피의 한점에 발광실(3-1)을 구비하고, 이 발광실(3-1)의 내부에 광원(3-2)을 구비하고, 발광실(3-1)의 벽을 관통하여 발광실(3-1)에 다수 가닥의 광섬유(3-3)을 연결하고, 이 광섬유(3-3)의 가닥들을 공의 표피 외부에 방사상으로 접착하여 구성한다.

피에조필름(2), 전선(4), 그리고, 보호필름(5)은 상기 직접발광방식과 동일하나, 각각의 피에조필름(2)의 양단에 연결된 전선(4)은 모두 발광실(3-1)의 내부에 구비된 광원(3-2)에 연결되어, 모든 피에조필름(2)에서 발생한 전기가 광원(3-2)에 전기를 공급할 수 있게 한다.

발광실(3-1)은 작은 공간으로서 합성수지, 알우미늄 등의 경금속으로 제작하고, 내면을 빛이 잘 반사되도록 거울코팅을 하여 제작한다. 발광실(3-1)의 내부 공간은 구형으로 제작하는 것이 보통이겠으나, 제작의 편의에 따라 다면형, 타원형 등 다양한 형상으로 제작할 수도 있다.

광원(3-2)으로는 상기 직접발광방식의 발광체(3)와 동일하게 소형 전구 또는 LED를 사용한 발광체를 사용한다.

광섬유(3-3)는 빛이 내부에서 전반사를 일으키면서 길이방향으로 진행하는 섬유로서, 광통신 등에 사용되나, 최근에는 합성수지로 저렴하게 제작된 것이 장식용 등으로도 많이 사용된다. 광섬유는 표면으로 빛이 전혀 새어 나오지는 않고, 일부의 빛이 누설되어 섬유 내부로 빛이 진행되는 것이 보이는데, 표면을 센드페이퍼 등으로 약간의 흠집을 내면, 섬유의 표면으로 빛이 많이 누설되어 섬유를 따라 빛이 보인다. 본 발명의 광섬유(3-3)는 상기와 같은 합성수지 광섬유를 필요한 길이로 절단하여 제작할 수 있다.

상기와 같이 구성된 광섬유발광방식의 발광공을 튀기거나 차면, 공의 표피에 부착된 피에조필름(2)에서 전기가 발생하고, 각각의 피에조필름(2)에서 발생한 전기가 발광실(3-1)의 내부에 구비된 광원(3-2)에 빛을 발생시키고, 광원(3-2)에서 발생한 빛은 발광실(3-1)의 내부에서 무수히 반사되면서 증폭되어 광섬유(3-3)으로 유입되어 진행되는데, 광섬유(3-3)으로 진행하는 빛이 일부 광섬유의 표면으로 누설되어 공의 표면에 빛이 나게 한다.

1 : 공, 2 : 피에조필름, 3 : 발광체, 4 : 전선, 5 :보호필름
21 : 발전필름, 22 : 도체필름
3-1 : 발광실, 3-2 : 광원, 3-3 : 광섬유.

Claims (3)

1. 삭제
2. 공(1);
   상기 공(1)의 표피에 접착되어 전기를 발생시키는 피에조필름(2);
   상기 공(1) 표피(1) 내부 한 점에 매설되어 구비되는 것으로서, 내면을 빛이 잘 반사되도록 거울코팅을 하여 제작한 공간인 발광실(3-1);
   상기 발광실(3-1)의 내부에 구비되고, 상기 피에조필름(2)의 양면에 전선(4)으로 연결되어, 피에조필름(2)에서 발생된 전기에 의하여 빛을 내는 광원(3-2);
   그리고 상기 발광실(3-1)의 벽을 관통하여 발광실(3-1)에 결합되고, 공의 표피(1) 외부에 방사상으로 다수 가닥이 접착되는 광섬유(3-3);
   를 포함하여 구성되는, 직접발광방식의 발광공.
3. 제2항에 있어서, 상기 발광공은,
   공(1)의 표면에 부착된 피에조필름(2)을 포함한 구성품들을 보호하기 위한 것으로서, 공(1)의 외면에 투명한 수지를 사용하여 형성한 보호필름(5)을 추가로 구비한 것을 특징으로 하는, 발광공.

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