KR19980025308A - 태양 전지를 이용한 휴대폰의 전원 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴대폰에 사용되는 전지팩의 케이스 표면에 태양 전지판을 부착하고 여기에서 발생되는 전기 에너지에 의하여 전지팩 내부의 축전지를 충전시킬 수 있도록 한 태양 전지를 이용한 휴대폰의 전원 장치에 관한 것이다.

본 발명의 태양 전지를 이용한 휴대폰의 전원 장치는 휴대폰의 몸체에서 결합 및 분리 가능한 구조로 이루어지며 내부에는 소정의 수납 공간이 형성된 케이스; 상기 수납 공간에 수납되는 축전지; 상기 케이스의 표면에 부착된 태양 전지판 및 상기 수납 공간에 수납되며 상기 태양 전지판에서 발생된 전기 에너지를 상기 축전지에 제공하는 충전회로부를 포함하여 이루어진다.

전술한 구성에서, 상기 태양 전지판의 표면에 투명막을 코팅하면 태양 전지판이 손상되거나 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 충전회로부는 상기 태양 전지판에서 발생된 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 비안정 멀티바이브레이터; 상기 비안정 멀티바이브레이터에서 변환된 교류 전압의 크기를 상기 축전지의 용량에 의해 결정되는 승압비로 높이는 트랜스포머 및 상기 트랜스포머에서 제공되는 전압을 정류 및 평활하여 상기 축전지에 제공하는 정류/충전부로 구현될 수 있다.

Description

태양 전지를 이용한 휴대폰의 전원 장치

본 발명은 태양 전지를 이용한 휴대폰의 전원 장치에 관한 것으로, 특히 휴대폰에 사용되는 전지팩에 태양 전지판을 부착하고 이러한 태양 전지판에서 발생되는 전기 에너지를 전지팩 내부의 축전지에 비축할 수 있도록 된 태양 전지를 이용한 휴대폰의 전원 장치에 관한 것이다.

근래 들어, 이동 통신 기술의 비약적인 발전과 더불어서 셀룰러 폰이나 개인 휴대 통신 시스템(Personal Communication System)용 단말기(이하, 이들을 총칭하여 휴대폰이라고 한다)가 활발하게 보급되고 있다. 이러한 휴대폰은 이동용이기 때문에 독립 전원을 필요로 하는데, 이러한 독립 전원으로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지 등의 충전하여 반복 사용할 수 있는 2차 전지가 사용된다. 그리고 휴대폰에 사용되는 2차 전지에 요구되는 특성으로는 소형, 경량, 대용량 및 긴 사이클 수명 등이 있으며, 만충전까지 소요되는 시간이 짧을수록 좋다.

도 1은 종래의 휴대폰의 전원 장치의 일 실시예에 따른 단면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 휴대폰의 전원 장치, 즉 전지팩은 휴대폰에의 결합 시에 휴대폰의 몸체와 접촉되는 내측 케이스(2)와 파지 시 손바닥과 접촉되는 부분인 외측 케이스(3)가 이루는 공간 내부에 2차 전지, 즉 전술한 바와 같은 축전지(1)가 수납되어 이루어진다. 외측 케이스(1)의 하부에는 접점 접촉공(4)이 뚫려 있고, 이러한 접점 접촉공(3)의 하부(도면 기준으로 우측)에는 축전지(1)의 충전용 접점(미도시)이 배치되어 있어서 충전 시에 충전기(미도시)의 해당 접점과 각각 접촉되게 된다. 내측 케이스(2)의 하부에도 접점 접촉공(5)이 뚫려 있는데, 이러한 접점 접촉공(5)의 하부에는 축전지(1)의 방전용 접점(미도시)이 배치되어 있어서 휴대폰에 전지팩을 결합시켰을 때 휴대폰의 구동에 필요한 전력이 이러한 방전용 접점을 개재하여 공급된다.

이러한 휴대폰의 전지팩에 만충전(滿充電)을 하기 위해서는 먼저 가정이나 회사에 배치된 상용 교류 전원의 콘센트 또는 승용차의 축전지와 연결된 시거 잭(Cigar Jack)에 별도의 충전기를 연결한 후에 전지팩의 충전용 접점을 상기 충전기의 해당 접점에 접촉시킨 상태에서 수 시간을 방치해 두어야 한다. 그러나, 충전기를 가정이나 회사 및 자동차에 각각 비치해 두는 것은 비용적인 면에서 무리가 있기 때문에 통상적으로 가정, 회사 또는 승용차 중 어느 한 곳에만 비치해 둔 상태에서 두 개의 전지팩을 교대로 사용하게 된다. 즉, 현재의 전지팩의 전력이 고갈 상태이면 이를 휴대폰의 몸체에서 분리하여 충전을 시키는 한편, 미리 만충전시켜 둔 전지팩을 휴대폰의 몸체에 결합하여 사용하게 된다.

한편, 만충전된 전지팩의 사용 가능 시간은 축전지의 자체 용량이나 통화량에 따라 차이가 있는데, 연속 통화를 할 경우에는 수 시간 정도이고 걸려오는 전화를 받기 위해서 전원 온 상태로 대기 중인 경우에는 수십 시간 정도이다. 이와 같이 전지팩의 사용 시간이 차이가 나기 때문에 축전지의 잔여 전력을 수시로 확인하면서 휴대폰의 사용 계획과 교대 시기를 예측해야 한다.

그러나, 이러한 확인 및 예측 작업이 꽤나 불편하고 성가시다는 문제점이 있으며, 또한 이러한 작업을 게을리하거나 예측이 어긋나는 경우에는 막상 이동하거나 외부에 장시간 머물면서 통화해야 할 필요가 발생할 경우에 통화를 할 수 없어서 낭패를 보는 문제점이 있다.

뿐만 아니라 사용 횟수가 누적될수록 이에 비례하여 축전지의 전해 능력이 줄어들기 때문에 만충전 시의 사용 가능 시간 역시 줄어들게 되고, 결과적으로 전해 능력이 아직 충분히 남아 있는 전지팩이 폐기됨으로써 아까운 자원이 낭비됨은 물론이고 환경 오염이 심화되는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 휴대폰에 사용되는 전지팩의 케이스 표면에 태양 전지판을 부착하고 여기에서 발생되는 전기 에너지에 의하여 전지팩 내부의 축전지를 충전시킬 수 있도록 한 태양 전지를 이용한 휴대폰의 전원 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양 전지를 이용한 휴대폰의 전원 장치는 휴대폰의 몸체에서 결합 및 분리 가능한 구조로 이루어지며 내부에는 소정의 수납 공간이 형성된 케이스; 상기 수납 공간에 수납되는 축전지; 상기 케이스의 표면에 부착된 태양 전지판 및 상기 수납 공간에 수납되며 상기 태양 전지판에서 발생된 전기 에너지를 상기 축전지에 제공하는 충전회로부를 포함하여 이루어진다. 전술한 구성에서, 상기 태양 전지판의 표면에 투명막을 코팅하면 태양 전지판이 손상되거나 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 충전회로부는 상기 태양 전지판에서 발생된 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 비안정 멀티바이브레이터; 상기 비안정 멀티바이브레이터에서 변환된 교류 전압의 크기를 상기 축전지의 용량에 의해 결정되는 승압비로 높이는 트랜스포머 및 상기 트랜스포머에서 제공되는 전압을 정류 및 평활하여 상기 축전지에 제공하는 정류/충전부로 구현될 수 있다.

도 1은 종래의 휴대폰의 전원 장치의 일 실시예에 따른 단면도,

도 2는 본 발명의 태양 전지를 이용한 휴대폰의 전원 장치의 일 실시예에 따른 횡단면도,

도 3은 본 발명의 태양 전지를 이용한 휴대폰의 전원 장치의 사시도,

도 4는 본 발명의 태양 전지를 이용한 휴대폰의 전원 장치의 전기적인 블록 구성도,

도 5는 도 4의 상세 회로도이다.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

1: 축전지, 2: 내측 케이스,

3: 외측 케이스, 4: 접점 접촉공,

5: 접점 접촉공, 10: 축전지,

11: 내측 케이스, 11a: 고정벽,

12: 외측 케이스, 12a: 함몰부,

13: 태양 전지판, 14: 충전 회로부,

15a, 15b: 접점, 16: 투명막,

17: 접점 접촉공, 18: 접점 접촉공,

20: 태양 전지 30: 멀티바이브레이터,

40: 트랜스포머, 50: 정류/충전부,

BATT: 축전지, R1, R2: 저항,

C1-C3: 콘덴서, D1: 다이오드,

Q1-Q3: 트랜지스터

이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 태양 전지를 이용한 휴대폰의 전원 장치의 양호한 실시예에 대해서 상세하게 설명한다.

먼저 태양 전지에 대하여 설명하면, 태양 전지는 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 광전 변환기의 일종으로서 대규모로는 인공 위성이나 무인 등대 등에 독립 전원으로 사용되고, 소규모로는 탁상용 전자 계산기나 시계 등에 주로 사용되어 건전지 등의 보조 전원으로서의 기능을 담당하게 된다.

도 2는 본 발명의 태양 전지를 이용한 휴대폰의 전원 장치의 일 실시예에 따른 횡단면도이고, 도 3은 본 발명의 태양 전지를 이용한 휴대폰의 전원 장치의 사시도이다. 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 일 실시예에 따른 휴대폰의 전원 장치, 즉 전지팩의 기구적인 구성은 휴대폰에의 결합 시에 휴대폰의 몸체(미도시)와 접촉되는 내측 케이스(11)와 파지 시 손바닥과 접촉되는 부분인 외측 케이스(12)가 한정하는 공간(이하, 수납 공간이라고 칭한다)의 내부에 축전지(10) 및 충전회로부(14)가 격납되고, 외측 케이스(12)의 표면에는 판상의 태양 전지(이하, 태양 전지판(13)이라고 한다)이 부착되어 이루어진다. 이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 수납 공간의 하부측(지면을 기준으로 한 우측)에는 축전지(10)가 배치되고, 수납 공간의 상부측에는 태양 전지판(13)에서 발생된 전기 에너지를 축전지(10)에 충전시키기 위한 충전회로부(14)가 배치된다.

외측 케이스(12)의 하부에는 접점 접촉공(17)이 뚫려 있고, 이러한 접점 접촉공(17)의 하부에는 축전지(10)의 충전용 접점(미도시)이 배치되어 있어서 충전기(미도시)에 의한 충전 시에 충전기의 해당 접점과 각각 접촉되게 된다. 내측 케이스(11)의 하부에도 접점 접촉공(18)이 뚫려 있는데, 이러한 접점 접촉공(18)의 하부에는 축전지(10)의 방전용 접점(미도시)이 배치되어 있어서 휴대폰에 전지팩을 결합시켰을 때 휴대폰의 구동에 필요한 전력이 이러한 방전용 접점을 개재하여 휴대폰 몸체에 내장된 회로에 공급된다.

한편, 외측 케이스(12)의 표면에는 전술한 바와 같이 태양 전지판(13)이 부착되게 되는데, 태양 전지판(13)의 부착으로 인하여 외측 케이스(12)의 표면에 층이 생기고 또한 전지팩의 전체 두께가 증가되는 것을 방지하기 위하여 외측 케이스(12)의 표면에 태양 전지판(13)의 두께 정도의 함몰부(12a)를 형성하고 이렇게 형성된 함몰부(12a) 내에 태양 전지판을 안착시키는 것이 바람직하다.

참조 번호 11a는 축전지(10)와 충전회로부(14)의 수납 공간 내에서의 유동을 방지하기 위한 수직 격벽을 나타내고, 참조 번호 15a는 태양 전지판(13)과 충전회로부(14) 사이를 전기적으로 연결하는 접점을 나타내고, 참조 번호 15b는 축전지(10)와 충전회로부(14) 사이를 전기적으로 연결하는 접점을 나타낸다. 참조 번호 12는 태양 전지판(13)에 빛이 투과되는 것을 허용하면서도 태양 전지판(13)의 손상이나 이탈을 방지하는 투명막을 나타낸다.

도 4는 본 발명의 태양 전지를 이용한 휴대폰의 전원 장치의 전기적인 블록 구성도이고, 도 5는 도 4의 상세 회로도인 바, 일부 부품에는 편의상 도 2 및 도 3과는 다른 참조 번호를 부여하고 있다. 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 태양 전지를 이용한 휴대폰의 전원 장치의 전기적인 구성은 크게 광전 변환기로서의 태양 전지(20), 불충분한 광량으로 인한 저전압에도 동작하여 태양 전지(20)의 발전 전력을 교류로 변환시키는 멀티바이브레이터(30), 멀티바이브레이터(30)에서 저전압의 교류를 승압하는 트랜스포머(40) 및 트랜스포머(40)에서 높아진 전압을 정류 및 평활하여 직류로 변환한 후에 축전지(BATT)에 충전하는 정류/충전부(50)로 이루어진다. 전술한 구성에서, 태양 전지셀의 수 및 트랜스포머(40)의 승압비는 사용되는 축전지(BATT)의 용량과 관련하여 적절하게 결정할 수 있다. 멀티바이브레이터(30)는 도 5에 도시한 바와 같이 비안정 멀티바이브레이터로 구현될 수 있는데, 각각 두 개의 PNP형 트랜지스터(Q1)(Q2), 저항(R1)(R2) 및 콘덴서(C1)(C2)로 구성될 수 있다. 정류/충전부(50)는 정류용 트랜지스터(Q3), 평활 콘덴서(C3) 및 다이오드(D1)로 구성될 수 있다.

전술한 구성을 가지는 본 발명의 휴대폰의 전원 장치는 실내 조명 하에서와 같이 광량이 매우 미약하여 태양 전지에서 발생한 전압이 0.1[V] 정도의 낮은 수준이더라도 축전지(BATT)에 지속적으로 충전을 시킬 수가 있다. 즉, 멀티바이브레이터(30)에서는 콘덴서(C1)(C2)의 작용에 의해 트랜지스터(Q1)와 트랜지스터(Q2)가 비안정적으로 교호동작함으로써 교류를 발생시킨다. 이렇게 발생된 교류 전압은 이후에 트랜스포머(40)에 인가되는데, 트랜스포머(40)에서는 이렇게 발생된 교류 전압을 축전지(BATT)의 용량에 맞도록 승압시키고, 이렇게 높아진 전압은 다시 트랜지스터(Q3)에서 정류되고 콘덴서(C3)에서 평활되어 직류로 변환된 후에 축전지(BATT)에 충전된다.

본 발명의 태양 전지를 이용한 휴대폰의 전원 장치는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다. 예를 들어, 태양 전지판의 설치 위치나 전지셀의 수 및 내·외측 케이스의 구조 등은 설계 사항으로 적절히 변경시킬 수가 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 태양 전지를 이용한 휴대폰의 전원 장치에 따르면, 충전기가 없는 상태에서도 전지팩(휴대폰에 결합되어 있는 것이 보통일 것임)을 조명에 노출시킨 상태에서 엎어놓는 정도의 수고만 하면 충분한 사용 시간을 확보할 수 있는 효과가 있다. 또한, 극단적으로 현재 전지팩의 전력이 거의 고갈된 상태라도 잠시 동안 외부 조명에 노출시키기만 하면 짧은 시간 동안 통화를 할 수 있는 정도의 전력을 확보할 수 있기 때문에 긴급 상황 대처 능력이 향상되는 효과가 있다. 나아가, 조그마한 수고로 전지팩의 전력을 항상 만충전 상태로 유지시킬 수가 있기 때문에 전지팩의 용량(결과적으로 전지팩의 크기)을 적게 할 수 있고 또한 전지팩의 전해물질이 거의 고갈될 때까지 사용할 수가 있기 때문에 자원의 낭비 및 환경 오염을 줄일 수가 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 휴대폰의 몸체에서 결합 및 분리 가능한 구조로 이루어지며 내부에는 소정의 수납 공간이 형성된 케이스;

   상기 수납 공간에 수납되는 축전지;

   상기 케이스의 표면에 부착된 태양 전지판 및

   상기 수납 공간에 수납되며 상기 태양 전지판에서 발생된 전기 에너지를 상기 축전지에 제공하는 충전회로부를 포함하여 이루어진 태양 전지를 이용한 휴대폰의 전원 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 태양 전지판의 표면에는 투명막이 코팅된 것을 특징으로 하는 태양 전지를 이용한 휴대폰의 전원 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 충전회로부는 상기 태양 전지판에서 발생된 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 비안정 멀티바이브레이터;

   상기 비안정 멀티바이브레이터에서 변환된 교류 전압의 크기를 상기 축전지의 용량에 의해 결정되는 승압비로 높이는 트랜스포머 및

   상기 트랜스포머에서 제공되는 전압을 정류 및 평활하여 상기 축전지에 제공하는 정류/충전부로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양 전지를 이용한 휴대폰의 전원 장치.