KR102475508B1

KR102475508B1 - 범용 직렬 버스 규격용 케이블

Info

Publication number: KR102475508B1
Application number: KR1020150099855A
Authority: KR
Inventors: 이만수; 전영호; 박지상; 한관희; 육태경
Original assignee: 엘에스전선 주식회사
Priority date: 2015-07-14
Filing date: 2015-07-14
Publication date: 2022-12-07
Also published as: KR20170008543A

Abstract

본 발명은 케이블의 길이에 따른 데이터 손실 또는 간섭이 최소화되어 초고속 데이터 전송이 가능하고, 컴퓨터 등과 연결되는 대부분의 주변기기의 전력공급이 가능함과 동시에 유연성이 확보된 범용 직렬 버스 규격용 케이블에 관한 것이다.

Description

범용 직렬 버스 규격용 케이블{Cable For Universal Serial Bus Specification}

본 발명은 범용 직렬 버스 규격용 케이블에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 제조 공정이 단순화되며, 직경이 최소화된 멀티미디어용 광전복합 케이블에 관한 것이다.

본 발명은 범용 직렬 버스 규격용 케이블에 관한 것이다. 1990년대 이전 까지만 하더라도 컴퓨터와 주변기기를 연결할 때 사용하는 인터페이스(포트나 케이블)의 종류가 매우 다양했고 연결해서 사용하는 방법도 각각이므로 전문적인 지식이 없는 사용자들은 컴퓨터의 주변기기의 연결을 원하는 경우 어떤 케이블을 써서 어떤 포트에 꽂아야 하는지, 그리고 연결한 후에는 어떠한 설정을 해 주어야 정상적으로 작동하는지 알기가 어려웠으나, USB(Universal Serial Bus: 범용 직렬 버스)의 등장으로 사용자 편의성이 강화되었다.

1996년에 USB 1.0 규격이 발표된 후 많이 사용되는 윈도우 운영체계에서 USB 규격을 정식 지원하면서, 1998년에 USB 1.0 규격에서 데이터 전송 및 전원 공급 기능의 안정성을 개선한 USB 1.1이 발표되면서 본격적인 보급이 시작되었으며, 데이터 전송 및 전원 공급 기능이 향상된 USB2.0 및 USB3.0 규격 등이 순차적으로 발표되고 사용되고 있다.

최근 2014년 USB 단자(Universal Serial Bus, 범용 직렬 단자)의 규격을 결정하는 USB 프로모터 그룹이 USB 3.0의 후속인 USB 3.1의 규격 및 그 연결단자인 'USB-C' 단자 공개되었다.

USB 3.1 규격의 전송속도는 기존 USB 3.0의 초당 데이터 전송속도인 최대 5Gbps(1초 당 625MB)에서 최대 10Gbps(1초 당 1.25GB)로 강화되어 컴퓨터의 주된 저장장치로 사용되는 HDD뿐만 아니라 SSD의 속도까지 감당할 수 있을 정도로 빨라졌다.

이는 수치적으로 데이터의 전송속도가 단지 2배 빨라진 것에 불과한 것이 아니라 USB 3.1 규격의 케이블과 커넥터를 통해 종래 USB 케이블 및 커넥터로 연결하던 외부 저장장치 또는 프린터 등의 주변기기 이외에 고해상도 디스플레이를 직접 연결할 수 있음을 의미한다.

예를 들어, 현재 가장 널리 사용되는 영상 전송 규격 HDMI 1.4의 경우 10.2Gbps의 속도를 제공하며 USB 3.1 규격은 이에 버금가는 데이터 전송이 가능하여 FHD 또는 UHD 등의 고해상도 디스플레이의 연결까지 해결할 수도 있다.

또한, 연결된 기기에 전달할 수 있는 전압(V)의 경우에도 USB 3.0 규격은 5V가 한계였으나, USB 3.1 규격은 12V 또는 20V를 전달할 수 있고 전류의 세기도 2A에서 5A로 증대되므로, USB 3.1 규격은 최대 100W의 전력을 송신할 수 있다.

따라서, USB 3.1 규격은 외부 전력이 없어도 3.5인치 외장하드와 NAS 등의 외부 저장장치 이외의 디스플레이 장치의 경우에도 별도의 전원 케이블 없이 USB 3.1 패치코드 하나만으로 데이터와 전원공급이 가능해질 전망이며 USB 3.1 패치코드 하나로 노트북의 충전도 가능할 것으로 예상된다. 이는 전력 공급기능을 제공하지 않던 HDMI 1.4 규격과 구별되는 기능이다.

이와 같은 USB 3.1 규격에 의하여 컴퓨터 상호간을 연결하는 케이블 또는 단자가 통합 또는 일원화되는 환경을 제공할 것으로 예상된다.

이와 같은 데이터 전송속도 및 전원 공급능력을 확보하기 위한 케이블로 구리 도체선만으로 구성된 케이블이 소개되었으나, 구리 도체선만으로 구성되는 경우, 규격에서 요구되는 최대 데이터 전송속도를 확보하기 위하여 각각의 소선별 전파 간섭을 해소하기 쉽지 않고, 전파 간섭을 해소하기 위한 차폐 등이 구비되는 경우 케이블의 직경이 커지고, 케이블 길이에 따른 손실이 증대되는 문제가 있다. 또한, 데이터 이외의 새로운 규격에서 요구하는 증대된 전력 공급기능을 위하여 두꺼운 전력선이 포함되어 케이블의 직경이 전체적으로 증대되어 케이블의 밴딩 유연성의 확보가 쉽지 않다는 문제점이 있다.

도 3은 최근 소개된 USB 3.1 규격용 케이블의 단면도를 도시한다.

도 3에 도시된 케이블은 한 쌍의 전력선 유닛(20'), 4개의 데이터 유닛(10') 및 2개의 도체선 유닛(30')을 구비하는 것으로 도시된다.

전력선 유닛(20')은 전력 공급기능이 향상되고 원형 외부자켓(40') 내부에 수용된 상태이므로 한 쌍의 전력선 유닛(20')은 각각 절연된 상태를 유지해야 하며, 데이터 전송능력이 향상된 데이터 유닛(10')은 크로스 토크 또는 EMI 등을 저감하기 위하여 차폐(s)가 필수적이다.

또한, 케이블을 구성하는 각각의 구성요소들을 원형으로 구성하여, 케이블을 구성하는 외부자켓 내부에는 빈공간도 많이 존재하게 되어 필러(f) 등이 추가될 수 있고, 케이블을 구성하는 외부자켓(40') 내부에 편조 차폐층(50') 등을 구비하여 인접 케이블과의 상호 영향을 최소화할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 데이터 송수신을 위한 데이터 유닛(10')으로 도체선을 적용하는 경우, 케이블의 구조가 복잡하고 직경이 증대되며 증가된 직경에 의하여 케이블의 유연성이 확보되지 못하는 문제가 있다.

데이터 유닛(10')으로의 도체선은 차폐를 필요로 한다는 점 이외에도 장거리 연결시 감쇄량이 증가되어 이를 보상하기 위해서는 케이블의 직경이 더욱 증가된다.

또한, 원형으로 케이블을 구성하는 경우, 케이블 내부의 구성요소들을 케이블 제작 과정에서 배치하는 과정도 요구되며, 최적의 배치와 구조를 찾는 것은 쉽지 않다.

따라서, USB 3.1 규격 또는 향후 소개될 후속 고사양(속도 또는 전력) 규격을 만족함과 동시에 케이블의 유연성을 확보하고, 케이블의 직경 또는 면적이 지나치게 증가되지 않는 조건을 만족하는 새로운 구조를 갖는 케이블이 요구된다.

본 발명은 케이블의 길이에 따른 데이터 손실 또는 간섭이 최소화되어 초고속 데이터 전송이 가능하고, 컴퓨터 등과 연결되는 대부분의 주변기기의 전력공급이 가능함과 동시에 유연성이 확보된 범용 직렬 버스 규격용 케이블을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 5Gbps 이상의 전송속도를 구현하기 위한 복수 개의 광섬유를 포함하여 구성되는 광유닛, 전원공급 기능을 수행하는 한 쌍의 전력선 유닛, 각각 하나의 도체선으로 구성되는 복수 개의 도체선 유닛 및 나란히 배치된 상기 광유닛, 상기 전력선 유닛 및 상기 도체선 유닛을 감싸는 외부자켓을 포함하고, 폭이 두께보다 큰 납작한 형태로 구성되는 범용 직렬 버스 규격용 케이블을 제공할 수 있다.

이 경우, 상기 두께가 1.5 밀리미터(mm) 내지 2.0 밀리미터(mm)이고 상기 폭이 5.0 밀리미터(mm) 내지 7.0 밀리미터(mm)일 수 있다.

또한, 상기 외부자켓은 상기 광유닛, 상기 전력선 유닛 및 상기 도체선 유닛을 빈틈없이 감싸도록 충실형으로 구성될 수 있다.

그리고, 상기 전력선 유닛은 나도체 형태로 상기 외부자켓에 피복될 수 있다.

여기서, 상기 도체선 유닛 중 일부는 나도체 형태로 상기 외부자켓에 피복될 수 있다.

또한, 상기 광유닛은 중심부에 배치되고 한 쌍의 상기 전력선 유닛은 상기 광유닛을 사이에 두고 배치될 수 있다.

여기서, 상기 도체선 유닛은 각각의 전력선 유닛 외측에 대칭되는 위치에 동일한 개수가 구비될 수 있다.

또한, 상기 광유닛은 복수 개의 상기 광섬유를 경화성 수지로 감싸도록 경화시켜 형성한 광섬유 보호층을 포함할 수 있다.

또한, 상기 광유닛은 2개 또는 4개의 광섬유로 구성되고, 상기 경화성 수지는 UV 경화성 아크릴레이트 레진일 수 있다.

또한, 상기 광유닛은 단면이 원형 또는 리본형으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 광유닛은 4개의 광섬유가 구비되고, 상기 광유닛이 원형 단면을 갖는 경우 상기 광섬유는 사각형 형태로 배치되며, 상기 광유닛의 직경은 0.7 밀리미터(mm) 내지 0.9 밀리미터(mm)일 수 있다.

여기서, 상기 광유닛은 4개의 광섬유가 구비되고, 상기 광유닛이 리본형 단면을 갖는 경우 상기 광섬유는 동일 평면상에 나란히 배치될 수 있다.

그리고, 상기 광유닛의 폭은 1.0 밀리미터(mm) 내지 1.2 밀리미터(mm)이며, 두께가 0.2 밀리미터(mm) 내지 0.4 밀리미터(mm)일 수 있다.

또한, 상기 전력선 유닛은 복수 개의 도체 소선의 집합체로 구성될 수 있다.

여기서, 각각의 전력선 유닛은 26 AWG 내지 19 AWG 규격을 가질 수 있다.

또한, 상기 도체선 유닛은 각각 하나의 도체선을 포함하여 구성되며, 각각의 전력선 유닛 외측에 한 쌍의 도체선 유닛이 케이블의 폭방향으로 나란히 구비될 수 있다.

또한, 상기 전력선 유닛 외측에 구비되는 한 쌍의 도체선 유닛 중 상기 전력선 유닛과 인접한 도체선 유닛은 별도로 피복될 수 있다.

여기서, 상기 도체선 유닛을 구성하는 도체선의 직경은 0.20 밀리미터(mm) 내지 0.28 밀리미터(mm)인 구리선으로 구성되며, 상기 전력선 유닛 외측에 구비되는 각각 2개의 도체선 유닛 중 전력선 유닛과 인접하게 배치되는 도체선 유닛은 직경이 0.7 밀리미터(mm) 내지 0.9 밀리미터(mm)가 되도록 폴리에틸렌(PE), 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride, PVC) 또는 LSZH(Low Smoke Zero Halogen)로 절연 피복될 수 있다.

그리고, 상기 외부자켓은 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride, PVC) 또는 LSZH(Low Smoke Zero Halogen) 재질일 수 있다.

본 발명에 따른 범용 직렬 버스 규격용 케이블은 광유닛을 중심으로 전력선 유닛 및 도체선 유닛들을 양측으로 상호 이격되고, 나란히 대칭되도록 배치하고 내부 공간 또는 빈틈이 발생되지 않도록 충실형으로 케이블을 구성하므로 케이블을 구성하는 도체선 유닛 또는 전력선 유닛을 별도의 피복없이 나도체 상태로 사용하는 것이 가능하다.

따라서, 본 발명에 따른 범용 직렬 버스 규격용 케이블은 단면적을 효과적으로 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 범용 직렬 버스 규격용 케이블은 전력선 유닛 및 도체선 유닛을 나도체 상태로 사용하므로 절연 피복 공정을 줄여 케이블 제조공정을 간소화할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 범용 직렬 버스 규격용 케이블은 납작한 플랫형으로 구성되어 동일한 면적의 원형 케이블보다 유연성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 범용 직렬 버스 규격용 케이블의 하나의 예의 단면도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 범용 직렬 버스 규격용 케이블의 다른 예의 단면도를 도시한다.
도 3은 종래 소개된 범용 직렬 버스 규격용 케이블의 하나의 예의 단면도를 도시한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 범용 직렬 버스 규격용 케이블(100)의 하나의 예의 단면도를 도시한다.

본 발명에 따른 범용 직렬 버스 규격용 케이블(100)은 5Gbps 이상의 신호 전송이 가능한 복수 개의 광섬유를 포함하여 구성되는 광유닛(10), 전원공급 기능을 수행하는 한 쌍의 전력선 유닛(20), 각각 하나의 도체선으로 구성되는 복수 개의 도체선 유닛(30) 및, 나란히 배치된 상기 광유닛, 상기 전력선 유닛 및 상기 도체선 유닛을 감싸는 외부자켓(40)을 포함하고, 폭이 두께보다 큰 납작한 형태로 구성되는 특징을 갖는다.

본 발명에 따른 범용 직렬 버스 규격용 케이블(100)은 종래 소개된 범용 직렬 버스 규격용 케이블(100)과 달리 데이터 전송을 위하여 광섬유(11)가 포함된 광유닛(10)이 채용된다.

최근 소개된 USB 3.1 규격의 전송속도는 기존 USB 3.0의 초당 데이터 전송속도인 최대 5Gbps(1초 당 625MB)에서 최대 10Gbps(1초 당 1.25GB)로 강화되고, 이와 같은 속도 향상을 구현하기 위해서는 종래의 구리선 등을 사용하는 경우, 케이블 길이에 따른 손실과 인접한 신호선들 간의 크로스토크 간섭 및 EMI 전자파 등의 문제가 심화될 수 있다.

본 발명에 따른 범용 직렬 버스 규격용 케이블(100)은 광유닛을 적용하여 5Gbps 이상의 신호 전송이 가능한 범용 직렬 버스 규격용 케이블에 관한 것으로 최근 소개되는 USB 3.1 규격의 전송속도인 10Gbps(1초 당 1.25GB)인 케이블과 그 이상의 전송속도를 제공하는 범용 직렬 버스 규격용 케이블을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

따라서, 이와 같은 문제를 제거함과 동시에 충분한 데이터 전송속도를 구현하기 위하여 본 발명에 범용 직렬 버스 규격용 케이블(100)은 광섬유(11)를 포함한 광유닛(10)을 채용한다.

그러나 범용 직렬 버스 규격은 광통신 규격이 아니므로 본 발명에 따른 범용 직렬 버스 규격용 케이블(100)을 범용 직렬 버스 규격 커넥터와 접속하기 위해서는 케이블과 커넥터 사이에 광전변환모듈을 장착하여 광유닛(10)을 통해 전송되는 신호를 변환하면 된다.

도 1에 도시된 범용 직렬 버스 규격용 케이블(100)은 상기 광유닛(10), 상기 전력선 유닛(20) 및 상기 도체선 유닛(30)이 동일 평면상에 나란히 배치되도록 하여 외부자켓(40)에 의하여 피복된 상태에서 범용 직렬 버스 규격용 케이블(100)의 단면 형상은 납작한 형태를 가질 수 있다. 케이블을 납작하게 하여 케이블을 구성하는 구성요소들을 나란히 배치한 후 외부자켓에 의하여 내부에 빈공간이 존재하지 않도록 피복하여 케이블의 단면적을 최소화할 수 있다.

구체적으로는 본 발명에 따른 케이블은 후술하는 구성적인 특징에 의하여, 상기 두께가 1.5 밀리미터(mm) 내지 2.0 밀리미터(mm)이고 상기 폭이 5.0 밀리미터(mm) 내지 7.0 밀리미터(mm)까지 그 크기를 줄여, 유연성 및 경제성을 확보할 수 있다.

여기서, 본 발명에 따른 범용 직렬 버스 규격용 케이블은 납작한 플랫형으로 구성되어 동일한 면적의 원형 케이블보다 유연성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 범용 직렬 버스 규격용 케이블은 밴딩의 방향성은 존재하지만 밴딩시의 유연성이 향상되도록 구성된다고 볼 수 있다.

여기서, 케이블의 외부자켓에 의하여 수용되는 구성요소들을 후술하는 바와 같이 광유닛(10)을 중심으로 양측으로 상호 이격되고, 나란히 대칭되도록 배치하는 방법으로 배치한 상태로 내부 공간 또는 빈틈이 발생되지 않도록 충실형으로 케이블을 구성하므로 케이블을 구성하는 도체선 유닛 또는 전력선 유닛을 별도의 피복없이 나도체 상태로 사용하는 것이 가능하다. 이에 대한 자세한 설명은 뒤로 미룬다.

상기 광유닛(10)은 복수 개의 상기 광섬유(11)를 경화성 수지로 감싸도록 경화시켜 형성한 광섬유 보호층(13)을 구비할 수 있다.

상기 광유닛(10)은 2개 또는 4개의 광섬유(11)로 구성되고, 상기 경화성 수지는 UV 경화성 아크릴레이트 레진으로 구성될 수 있다. 상기 광유닛(10) 역시 광섬유를 빈틈이 최소화 또는 제거될 수 있도록 충실형으로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 광유닛(10)을 구성하는 단일 광섬유는 코어(Core), 클래딩(Cladding)층, 1차 코팅층 및 2차 코팅층을 포함하여 구성될 수 있으며, 정보를 포함한 광신호는 굴절률이 높은 코어층과 굴절률이 낮은 클래딩(Cladding)층의 경계면에서 반사되어 광섬유 코어를 따라 전파되게 된다.

상기 코어(Core)는 굴절률이 약간 높아지도록 게르마늄(Ge)을 첨가한 실리카 재질로 구성되며, 1차 코팅층 및 2차 코팅층은 주로 UV 경화성 수지등으로 코팅 후 경화시켜 제조되는 방법이 사용될 수 있다.

상기 광섬유(11)를 수용하여 상기 광섬유 보호층(13)을 구성하는 상기 경화성 수지는 UV 경화성 아크릴레이트(UV curable acrylate) 레진일 수 있으며, 상기 광유닛(10) 내부에는 빈공간이 발생되지 않도록 성형되는 것이 바람직하다. 상기 광섬유 보호층(13) 내부에 빈공간이 형성되는 경우, 빈공간 만큼 광유닛(10)의 직경이 증가되므로 광유닛(10)의 직경을 최소화하기 위해서는 광섬유 보호층(13) 내부 공간에 빈공간이 발생되지 않도록 하거나, 최소화하는 것이 좋다.

광섬유(11)를 보호하기 위한 광섬유 보호층(13)을 UV 경화성 아크릴레이트 재질로 경화시키는 방법으로 성형한 결과, 일반 PVC 코팅된 제품에 비해 강도/경도/탄성이 높아 벤딩이나 수축에 따른 손상이 최소화될 수 있음을 확인할 수 있었다.

이와 같이 본 발명에 따른 범용 직렬 버스 규격용 케이블의 경우 데이터 통신을 위하여 광섬유가 구비된 광유닛을 적용하고 더 나아가 광유닛의 보호층을 UV 경화성 아크릴레이트로 구성하는 방법을 사용하여, 신호선 간의 간섭을 방지하기 위한 차폐층 등을 생략하여 두께를 최소화할 수 있으며, 밴딩 특성을 향상시킬 수 있음이 확인되었다.

또한, 데이터 전송을 위하여 광섬유에 의한 광유닛을 적용하여 거리에 따른 감쇄 문제가 해소되어 장거리 연결시에도 안정적 데이터 송수신이 가능하다.

도 1 및 도 2에 도시된 실시예의 광유닛(10)은 각각 4개의 광섬유(11)가 구비되는 예를 도시하였으나 개수는 증감될 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 광유닛(10)을 구성하는 광섬유(11)는 다모드 섬유(multimode fiber)로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 광유닛(10)은 원형 또는 리본형으로 구성되도록 복수 개의 광섬유(11)가 광섬유 보호층(13)으로 둘러싸이도록 구성될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 광유닛(10)이 4개의 광섬유(11)가 구비되고, 상기 광유닛(10) 전체의 단면이 원형으로 구성되는 경우, 상기 광섬유(11)는 사각형 형태로 배치되도록 구성할 수 있다.

상기 광유닛(10)이 원형인 경우 상기 광유닛(10)의 직경(d)은 0.7 밀리미터(mm) 내지 0.9 밀리미터(mm) 정도가 될 수 있다.

그리고, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 광유닛(10)이 리본형인 경우, 상기 광유닛(10)의 폭(w)은 1.0 밀리미터(mm) 내지 1.2 밀리미터(mm)이며, 두께(t)가 0.2 밀리미터(mm) 내지 0.4 밀리미터(mm)로 구성될 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 실시예의 광유닛(10)은 케이블 중심부에 배치되며, 상기 광유닛(10)을 사이에 두고 한 쌍의 전력선 유닛(20)이 구비된다.

상기 전력선 유닛(20)은 복수 개의 도체 소선으로 구성될 수 있으며, 각각의 전력선 유닛(20)은 26 AWG 내지 19 AWG 규격을 가질 수 있으며, 이와 같은 전력선 유닛(20)은 전력 공급을 가능하게 하며 위 규격으로 제한되는 경우, 최대 100와트(W) 까지의 전력 공급이 가능하도록 구성할 수 있다.

반면 상기 도체선 유닛(30)은 상기 광유닛과 달리 일부는 종래의 범용 직렬 버스 규격의 저속 통신시에 사용되거나, 나머지는 연결된 기기 간의 제어신호 등의 송수신을 위하여 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 범용 직렬 버스 규격용 케이블(100)은 대용량 데이터 전송을 위하여, 구체적으로 최대 10Gbps의 전송속도를 제공하기 위하여, 광섬유(11)로 구성되는 광유닛(10)이 중심부에 배치되고 광유닛(10)을 사이에 두고 전력선 유닛(20)이 배치된다.

광유닛(10)이 중심부에 배치되고 광유닛(10)을 사이에 두고 전력선 유닛(20)이 배치되면 케이블을 원형으로 구성하는 경우와 달리 전력선 유닛(20)을 별도로 절연할 필요가 없어 케이블의 직경을 줄여 결과적으로 케이블의 유연성을 향상시킬 수 있다.

즉, 광유닛(10)을 중심으로 양측으로 상호 이격되고, 나란히 전력선 유닛 및 도체선 유닛을 대칭되도록 배치하는 방법으로 배치한 상태로 내부 공간 또는 빈틈이 발생되지 않도록 충실형으로 케이블을 구성하므로 케이블을 구성하는 도체선 유닛 또는 전력선 유닛을 별도의 피복없이 나도체 상태로 사용하는 것이 가능해짐을 의미한다.

전력선 유닛 및 도체선 유닛을 나도체 형태로 구성하는 것은 케이블의 구성요소로서 금속 도체선 형태의 전력선 유닛 및 도체선 유닛의 절연 공정을 생략할 수 있음을 의미하는 것이므로 케이블 제조공정이 간소화될 수 있다.

본 발명에 따른 범용 직렬 버스 규격용 케이블(100)은 유연성을 확보하기 위하여, 광유닛(10), 전력선 유닛(20) 및 도체선 유닛(30)이 동일 평면상에 나란히 배치되도록 하여 외부자켓(40)에 의하여 피복된 상태에서 범용 직렬 버스 규격용 케이블(100)의 단면 형상은 납작한 형태를 가질 수 있다.

따라서, 범용 직렬 버스 규격용 케이블(100)의 폭(W) 방향으로의 유연성은 좋지 않으나 두께(T) 방향으로의 유연성은 개선된다.

즉, 납작하게 케이블을 구성하면 밴딩의 방향에 따른 특성이 이원화되어 케이블의 비틀림 억제 특성이 향상됨과 동시에 기본적인 케이블의 유연성이 향상되는 효과가 있다.

즉, 한 쌍의 전력선 유닛(20)은 물리적으로 상호 이격된 위치에서 외부자켓(40)에 의하여 피복되므로 전력선 유닛(20)을 개별적으로 절연할 필요가 없으므로 케이블 제조 과정의 효율성이 향상될 수 있다.

반면 케이블을 원형으로 구성하는 경우 외부자켓(40) 내부에 수용되는 전도성 구성요소들은 상호 접촉에 의하여 단락 또는 쇼트 등이 발생될 수 있으므로 이를 방지하기 위하여 상호 절연되어야 한다.

그러나 도 1 및 도 2에 도시된 범용 직렬 버스 규격용 케이블(100)은 한쌍의 전력선 유닛(20)이 광유닛(10)을 사이에 두고 반대편에 배치된 상태로 외부자켓(40)에 의하여 피복되므로 케이블을 원형으로 구성하는 경우 각각의 전력선 유닛(20)을 별도로 절연하기 위하여 피복을 생략할 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 각각의 전력선 유닛(20)은 복수 개의 소선을 꼬아 구성될 수 있으며, 26 AWG 내지 19 AWG 규격을 가질 수 있다.

각각의 상기 전력선 유닛(20) 외측에는 각각 2개의 도체선 유닛(30)이 구비될 수 있다. 상기 도체선 유닛(30)은 제어신호의 통신을 위하여 각각의 상기 전력선 유닛(20) 외측에 구비될 수 있다.

각각의 도체선 유닛(30)은 도체선을 포함하여 구성되고, 상기 전력선 유닛(20) 외측에 구비되는각각 2개의 도체선은 케이블의 폭방향으로 나란히 배치될 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 도체선 유닛(30)은 개별 도체선으로 구성되고, 각각의 도체선 유닛(30)은 각각의 전력선 유닛(20) 외측에 한쌍이 이격되어 구비되며, 각각의 도체선 유닛(30) 중 상기 전력선 유닛(20)과 인접한 도체선 유닛(30)은 별도로 피복된 상태로 구성될 수 있다.

이 경우, 상기 도체선 유닛(30)을 구성하는 도체선의 직경은 0.20 밀리미터(mm) 내지 0.28 밀리미터(mm)인 구리선으로 구성되고, 상기 전력선 유닛(20) 외측에 구비되는 각각 2개의 도체선 유닛(30) 중 전력선 유닛(20)과 인접하게 배치되는 도체선 유닛(30)은 직경이 0.7 밀리미터(mm) 내지 0.9 밀리미터(mm)가 되도록 폴리에틸렌(PE), 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride) 또는 LSZH(Low Smoke Zero Halogen) 등의 재질로 구성될 수 있다.

상기 도체선 유닛(30) 역시 전력선 유닛(20)과 마찬가지로 도체선으로 구성되므로 전력선 유닛(20)과 도체선 유닛(30)이 접촉되는 경우 단락 또는 쇼트가 발생될 수 있으므로, 일측에 모여있는 1개의 전력선 유닛(20)과 2개의 도체선 유닛(30)이 접촉을 방지하기 위하여 전력선 유닛(20)과 인접한 도체선 유닛(30)을 절연피복하면 결국 전력선 유닛(20)과 도체선 유닛(30) 간의 절연을 보장할 수 있다.

이와 같이, 케이블을 플랫하게 납작하게 구성하는 방법에 의하여 케이블 내부 구성의 절연 피복을 최소화할 수 있으며, 케이블의 유연성을 확보할 수 있다.

상기 광유닛(10), 상기 전력선 유닛(20) 및 상기 도체선 유닛(30)이 나란히 배치된 상태로 피복하는 외부자켓(40)은 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride, PVC) 또는 LSZH(Low Smoke Zero Halogen) 재질일 수 있다.

위와 같은 방법으로 구성된 도 1 및 도 2에 도시된 범용 직렬 버스 규격용 케이블(100)은 두께(T)가 1.5 밀리미터(mm) 내지 2.0 밀리미터(mm)이며, 폭이 5.0 밀리미터(mm) 내지 7.0 밀리미터(mm)에 불과한 크기를 가지며, 두께 방향으로 원형 케이블이 제공하지 못하는 유연성을 제공할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.

100 : 범용 직렬 버스 규격용 케이블
10 : 광유닛
20 : 전력선 유닛
30 : 도체선 유닛
40 : 외부자켓

Claims

5Gbps 이상의 신호 전송이 가능한 복수 개의 광섬유를 경화성 수지로 감싸도록 경화시켜 형성한 광섬유 보호층을 포함하여 구성되는 광유닛;
상기 광유닛을 중심으로 양측에 배치되며, 전원공급 기능을 수행하는 나도체 상태의 한 쌍의 전력선 유닛;
각각 하나의 도체선으로 구성되는 복수 개의 도체선 유닛; 및,
나란히 배치된 상기 광유닛, 상기 전력선 유닛 및 상기 도체선 유닛을 빈 공간 없이 충실형으로 감싸는 외부자켓;을 포함하고,
상기 도체선 유닛은 각각의 전력선 유닛 외측에 대칭되는 위치에 한 쌍의 도체선 유닛이 케이블의 폭방향으로 나란히 구비되되, 상기 전력선 유닛 외측에 구비되는 한 쌍의 도체선 유닛 중 상기 전력선 유닛과 인접한 도체선 유닛은 별도로 피복되며,
상기 도체선 유닛을 구성하는 도체선의 직경은 0.20 밀리미터(mm) 내지 0.28 밀리미터(mm)인 구리선으로 구성되며, 상기 전력선 유닛 외측에 구비되는 각각 2개의 도체선 유닛 중 전력선 유닛과 인접하게 배치되는 도체선 유닛은 직경이 0.7 밀리미터(mm) 내지 0.9 밀리미터(mm)인, 폭이 두께보다 큰 납작한 형태로 구성되는 범용 직렬 버스 규격용 케이블.
제1항에 있어서,
상기 두께가 1.5 밀리미터(mm) 내지 2.0 밀리미터(mm)이고 상기 폭이 5.0 밀리미터(mm) 내지 7.0 밀리미터(mm)인 범용 직렬 버스 규격용 케이블.
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제1항에 있어서,
상기 도체선 유닛 중 일부는 나도체 형태로 상기 외부자켓에 피복되는 것을 특징으로 하는 범용 직렬 버스 규격용 케이블.
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제1항에 있어서,
상기 광유닛은 2개 또는 4개의 광섬유로 구성되고, 상기 경화성 수지는 UV 경화성 아크릴레이트 레진인 것을 특징으로 하는 범용 직렬 버스 규격용 케이블.
제1항에 있어서,
상기 광유닛은 단면이 원형 또는 리본형으로 구성되는 것을 특징으로 범용 직렬 버스 규격용 케이블.
제10항에 있어서,
상기 광유닛은 4개의 광섬유가 구비되고, 상기 광유닛이 원형 단면을 갖는 경우 상기 광섬유는 사각형 형태로 배치되며, 상기 광유닛의 직경은 0.7 밀리미터(mm) 내지 0.9 밀리미터(mm)인 것을 특징으로 하는 범용 직렬 버스 규격용 케이블.
제10항에 있어서,
상기 광유닛은 4개의 광섬유가 구비되고, 상기 광유닛이 리본형 단면을 갖는 경우 상기 광섬유는 동일 평면상에 나란히 배치되는 것을 특징으로 하는 범용 직렬 버스 규격용 케이블.
제12항에 있어서,
상기 광유닛의 폭은 1.0 밀리미터(mm) 내지 1.2 밀리미터(mm)이며, 두께가 0.2 밀리미터(mm) 내지 0.4 밀리미터(mm)인 것을 특징으로 하는 범용 직렬 버스 규격용 케이블.
제1항에 있어서,
상기 전력선 유닛은 복수 개의 도체 소선의 집합체로 구성되는 것을 특징으로 하는 범용 직렬 버스 규격용 케이블.
제14항에 있어서,
각각의 전력선 유닛은 26 AWG 내지 19 AWG 규격을 갖는 것을 특징으로 하는 범용 직렬 버스 규격용 케이블.
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제1항에 있어서,
상기 도체선 유닛을 구성하는 도체선은 폴리에틸렌(PE), 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride, PVC) 또는 LSZH(Low Smoke Zero Halogen)로 절연 피복되는 것을 특징으로 하는 범용 직렬 버스 규격용 케이블.
제1항에 있어서,
상기 외부자켓은 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride, PVC) 또는 LSZH(Low Smoke Zero Halogen) 재질인 것을 특징으로 하는 범용 직렬 버스 규격용 케이블.