KR200189844Y1 - 축광표시부재의 소비전력을 절감하는 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 축광물질을 이용한 표시플레이트에 관한 것으로서, 특히 전력의 소비효율을 최소화할 수 있는 축광 표시플레이트의 소비전력 절감장치에 관한 것이다.

본 고안의 소비전력 절감장치는 축광물질로 형성된 표시부재와; 상기 축광물질에 광을 공급하는 백라이트와; 상기 백라이트에 구동전원을 공급하기 위한 전원시스템과; 상기 표시부재 주변의 조도를 측정하기 위한 조도센서와; 시간을 카운팅하기 위한 타이머와; 상기 백라이트에 공급되는 전원을 단속하기 위하여 상기 백라이트와 전원시스템 사이에 설치되는 스위칭소자와; 상기 조도센서로부터의 주변조도정보와, 상기 타이머로부터의 시간정보에 근거하여 상기 스위칭소자의 스위칭타임을 결정하는 스위칭제어유닛을 포함한다.

따라서, 야간에는 백라이트에 전원을 공급하고, 주간에는 백라이트에 공급되는 전원을 차단할 수 있게 된다. 또한, 백라이트에 전원을 공급할때에도 그 온/오프 타임의 비를 적절히 조절하여 즉, 1:60 내지 2:90으로 조절함으로써 소비전력을 최소화할 수 있다.

Description

축광표시부재의 소비전력을 절감하는 장치{A DEVICE FOR REDUCING POWER DISSIPATION OF DISPLAY PLATE HAVING PHOSPHORESCENT MATERIAL}

본 고안은 인간에게 유용한 정보를 문자, 도형, 그림을 통해 전달하는 비상구의 유도표지판, 광고용 안내판, 도로 등의 각종 안내표지판 등과 같은 표시용 플레이트에 관한 것이다.

특히, 본 고안은 축광물질을 이용한 표시부재에 관한 것으로서, 전력의 소비효율을 최소화할 수 있는 축광 표시부재의 소비전력 절감장치에 관한 것이다.

일반적인 건물의 각 통로에는 비상구임을 알리기 위한 유도비상등이 부착되어 있다. 이는 상시등으로 규정될 만큼 비상시에 최악의 사태를 막아주는 역할을 한다.

그러나, 건물의 각 층 출구마다 또는 일정거리 마다 설치되는 비상등을 유지하기 위해서는 상당량의 전력소모가 필수적이다.

이를 해결하기 위해서 비상등내에 축광물질을 이용하는 기술이 공지되어 있다.

대한민국 등록실용신안 제 144,170 호는 축광물질을 이용하여 휘도가 매우 밝으면서도 다양한 형태와 색상 등을 표현할 수 있는 축광식 유도표지판을 개시한다.

또한, 대한민국 공개특허공보 제 99-37763 호는 비상시에만 발광되는 비상구 유도등을 개시한다.

그러나, 상술한 종래기술중 어느 것도 본 고안과 같이 소비전력을 절감시키기 위한 기술구성을 개시하고 있지는 않다.

비상구와 같은 유도표지판 등에 축광물질을 이용하는 것은 대단히 유용하다. 하지만, 축광물질의 장점을 최대한 살려 유도표지판의 에너지를 절감하는 연구가 병행되어야 한다.

따라서, 본 고안은 발광이 필요한 야간에만 축광물질에 빛을 공급하는 장치를 제공한다.

또한, 본 고안은 축광물질에 빛을 공급하는 백라이트의 온/오프 타임을 적절히 제어하여 소비전력을 저감할 수 있는 장치를 제공한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 일 양태는 축광물질로 형성된 표시부재와; 상기 축광물질에 광을 공급하는 백라이트와; 상기 백라이트에 구동전원을 공급하기 위한 전원시스템과; 상기 표시부재 주변의 조도를 측정하기 위한 조도센서와; 시간을 카운팅하기 위한 타이머와; 상기 백라이트에 공급되는 전원을 단속하기 위하여 상기 백라이트와 전원시스템 사이에 설치되는 스위칭소자와; 상기 조도센서로부터의 주변조도정보와, 상기 타이머로부터의 시간정보에 근거하여 상기 스위칭소자의 스위칭타임을 결정하는 스위칭제어유닛을 포함하는 장치에 관한 것이다.

따라서, 야간에는 백라이트에 전원을 공급하고, 주간에는 백라이트에 공급되는 전원을 차단할 수 있게 된다. 또한, 백라이트에 전원을 공급할때에도 그 온/오프 타임의 비를 적절히 조절하여 즉, 1:60 내지 2:90으로 조절함으로써 소비전력을 최소화할 수 있다.

본 고안의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 고안의 실시에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 고안의 목적 및 장점들은 첨부된 실용신안 등록청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

명세서내에 통합되어 있고 명세서의 일부를 구성하는 첨부도면은 고안의 현재의 바람직한 실시예를 예시하며, 다음의 바람직한 실시예의 상세한 설명과 함께 본 고안의 원리를 설명하는 역할을 할 것이다.

도 1은 본 고안의 축광 표시부재에 대한 일 실시예의 분리사시도이다.

도 2는 본 고안의 소비전력 절감장치의 블록구성도이다.

도 3은 백라이트에 공급되는 전원을 제어하는 과정을 설명하기 위한 플로우챠트이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11: 표시플레이트 12: 백라이트

13: 제어부 14: 클록펄스 발생회로

15: 조도센서 16: 스위치 1

17: 스위치 2 18: 축전지

19: 전원센서 20: 직류발생기

21: 상용 교류전원

이하에서, 첨부도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

먼저, 도 1을 참조하여 축광물질이 게재된 표시부재(비상구 유도용표지판)의 구성을 설명한다.

비상구 케이스(7)의 내부에 백라이트로서 형광등(8)을 삽설하고, 이 형광등 (8)의 전면에는 케이스(7)의 덮개판으로서 유도표지판(6)을 위치시킨다. 이 유도표지판(6)의 전면 전체에는 형광등(8)으로부터 발생되는 빛이 축광물질(4)에 용이하게 전달될 수 있도록 투명재 시트(1)를 부착한다. 이 투명재 시트(1)의 소정 위치에는 문자와 도형이 배치되는데, 이 문자와 도형은 빛을 축적하고, 발광하는 축광물질로 이루어진다. 이 축광물질(4)은 본 고안자들에 의해 먼저 출원된 대한민국 특허출원 제 99-56021호에 기재된 폴리프로필렌이 블렌드된 축광물질인 것이 바람직하다. 이 축광물질은 수분에 대한 내수성이 우수하여 옥외표시용으로 보다 적합하다.

본 고안의 축광물질이 반드시 상술한 물질에 한정되는 것이 아님은 물론이다.

또한, 상기 비상구 케이스(7) 내부에는 도 2에 도시된 바와 같은 회로보드가 내장된다. 이 회로보드에 대한 구체적인 구성은 도 2의 블록다이아그램을 참조하는 것에 의해 상세히 설명한다.

축광물질을 갖는 표시부재(11)의 이면에는 백라이트(12)가 배치된다. 이 백라이트(12)는 빛을 발하는 광원이라면 무엇이라도 상관없다. 축광물질은 백라이트 (12)로부터 빛을 공급받아 그 빛을 축적하고, 백라이트(12)로부터의 빛이 차단되더라도 오랜시간(약 15분 이상)동안 외부에 빛을 발한다.

따라서, 종래와 같이, 축광물질의 이면에 설치되는 백라이트를 계속해서 구동하는 것은 축광물질의 축광특성을 효율적으로 활용하지 못하는 것이다. 본 고안은 이 문제를 백라이트와 연결된 전원제어회로를 통해 해결한다.

백라이트(12)와 연결된 전원제어회로는 크게 제어부(13), 클록신호 발생회로 (14), 조도센서(15), 스위칭소자(스위치 1)(16), 전원시스템(17, 18, 19, 20, 21)으로 이루어진다.

또한, 전원시스템은 주전원부(19, 20, 21)와 예비전원부(17, 18)로 크게 대별할 수 있다.

상기 주전원부는 상용 교류전원(21), 전원센서(19), 직류발생기(20)로 구성되고, 예비전원부는 스위칭소자(스위치 2)(17) 및 축전지(18)로 구성된다.

상기 조도센서(15)는 외부에서 센서로 공급되는 광도에 따라 전기적 신호를 발생하는 장치이다. 즉, 조도센서(15)는 주변의 광속밀도를 측정하여 이 조도신호를 상기 제어부(13)에 입력하는 장치이다. 특히, 상기 조도센서(15)는 황화카드뮴 (SCd) 계열의 반도체소자인 것이 바람직하다.

상기 제어부(13)는 상기 조도센서(15)로부터 입력되는 조도신호에 따라 축광 표시부재 주변의 광량을 판별하여 상기 스위칭소자(16)를 단속하고, 상기 클록신호 발생회로(14)로부터의 시간정보신호에 따라 스위칭소자(16)의 온/오프 타임을 조절한다. 또한, 상기 제어부(13)는 전원센서(19)로부터 입력되는 전원감지신호에 따라 정전시 스위칭소자(17)를 단속하여 백라이트(12)에 예비전원을 공급한다.

상기 스위칭소자(16, 17)는 제어부로부터의 스위칭 제어신호에 따라 전원라인을 개폐하는 것으로서 반도체 스위칭소자로 구성되는 것이 바람직하지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 클록신호 발생회로(14)는 일정한 주기의 클록펄스를 발생시켜 제어부내의 계수장치에 입력함으로써 제어부(13)가 시간정보를 인식하게 하는 것이다. 이 클록신호 발생회로와 제어부내의 계수장치는 하나의 시간계수회로를 구성하게 된다.

상기 주전원부의 직류발생기(20)는 상용 교류전원(21)에서 공급되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 장치이다.

상기 전원센서(19)는 정전시 입력전원이 없음을 감지하여 제어부에 정전신호를 보내주는 장치로서 다이오드나 트랜지스터 등의 반도체 소자로 구성된다.

상기 축전지(18)는 상용 교류전원(21)이 정전될때에도 백라이트(12)를 구동할 수 있는 전원을 공급하기 위한 예비용 전원으로서 충, 방전이 가능한 이차전지인 것이 바람직하다. 물론, 상기 축전지(18)는 반드시 이차전지에 한정되는 것은 아니며, 태양전지 등 전기에너지를 발생시킬 수 있는 모든 장치로서 대체가 가능하다.

이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여 본 고안의 장치에 대한 작동관계를 상세히 설명한다.

제어부(13)는 전원센서(19)로부터 정전(靜電)신호가 있는지 여부를 감지하여 공급전원 유무를 판단한다.(단계 S11, S12) 이때, 정전(靜電)이라고 판단된 경우(공급전원이 없는 경우)에는 도 2의 스위치 2(17)를 구동하여 축전지(18)를 방전하고, 단계 S14로 넘어간다.(단계 S13)

반대로, 정전이 아닌 경우에는 단계 S14로 넘어가서 조도센서(15)에서 입력되는 조도신호로 부터 주변 조도를 감지한다. (단계 S14)

이때, 제어부(13)는 센싱된 현재의 조도신호(I_P)와 기준 조도신호(I_r)를 비교하여(단계 S15) 기준 조도신호에 비해 현재 조도신호가 큰 경우에는 표시 플레이트의 표시내용을 인간이 충분히 식별할 수 있는 상태(예를들어, 낮)라고 판단하여 스위치 1(16)을 오프한 상태로 유지하고, 단계 S14로 복귀한다. (단계 S16)

반대로 현재 조도신호(I_P)가 기준 조도신호(I_r)에 비해 작은 경우에는(단계 S15) 표시 플레이트의 표시내용을 인간이 식별할 수 없는 상태(예를들어, 밤)라고 판단하여 스위치 1(16)을 온(ON)하고(단계 S21), 이하의 스위칭 온/오프 타임 제어루틴(단계 S20)으로 넘어간다. 상기 기준 조도신호(I_r)는 인간의 눈의 감도를 기준으로 설정된 것으로 인간이 사물을 식별하기 위해 필요한 조도의 한계치로 결정된 다.

상기 단계 21에서 스위치 1(16)이 온되면 제어부의 계수장치는 클록펄스 발생회로(14)에서 제공되는 펄스를 카운팅하여 시간을 계수한다. 이렇게 계수된 개방 스위칭 시간(t_on)이 기준시간(t_r1)에 도달하면(단계 S22) 제어부는 스위치 1(16)을 오프하여 전원라인을 폐쇄한다. (단계 S23)

반면에, 상기 단계 S22에서 개방 스위칭 시간(t_on)이 기준시간(t_r1)에 미달하면 단계 S21로 복귀하여 스위치 1(16)을 온한 상태에서 시간 카운팅을 계속한다.

여기서, 스위칭소자를 온한다는 의미는 백라이트와 전원 사이에 존재하는 전원라인을 연결하여 백라이트에 전원을 공급하는 상태를 의미하고, 스위칭소자를 오프한다는 의미는 백라이트와 전원 사이에 존재하는 전원라인을 폐쇄하여 백라이트에 공급되는 전원이 차단되는 상태를 나타낸다.

또한, 상기 기준시간(t_r1)은 표시플레이트에 있는 축광물질에 광을 축적하는데 필요한 최소한의 시간을 의미한다. 따라서, 이 기준시간(t_r1)은 일률적으로 결정되는 시간은 아니며 축광물질의 성능이나 특성에 따라서 유동적이다.

상기 단계 23에서 스위치 1(16)이 오프되면, 제어부의 계수장치는 이미 카운팅되어 있는 시간을 리셋하고, 새롭게 클록펄스를 카운팅하여 시간을 계수한다.

계수된 시간, 즉 폐쇄 스위칭 시간(t_off)이 기준시간(t_r2)에 도달하면 단계 S14로 복귀하고, 단계 S21로 넘어가서 스위치 1을 개방(ON)하여 백라이트에 전원을 다시 공급한다.

반면에, 단계 S24에서 폐쇄 스위칭 시간(t_off)이 기준시간(t_r2)에 미달하면, 단계 S23으로 복귀하여 스위치 1(16)을 오프한 상태에서 시간 카운팅을 계속한다.

여기서, 기준시간(t_r2)은 표시플레이트의 축광물질이 축적된 광을 발광하여 인간이 감지할 수 있는 정도의 빛을 낼 수 있는데 까지 걸리는 시간 즉, 잔광시간을 의미한다.

일반적으로 상기 기준시간(t_r1)은 10초 ~ 20초 정도가 적당하고, 기준시간(t_r2)은 600초 ~ 900초가 적당하다. 즉, 스위칭 온/오프 타임비는 1:6 내지 2:9가 적당하다.

그러나, 표시플레이트에 설치되는 축광물질의 특성이 양호한 경우에는 기준시간(t_r1)은 줄어들고, 기준시간(t_r2)은 늘어날 것이다. 따라서, 스위칭 온/오프 타임비는 축광물질의 축,발광특성에 의존하여 결정된다.

또한, 도 3에서는 주변조도를 감지하기 전에 반드시 정전유무를 감지하도록 하고 있으나, 이는 본 고안의 설명 편의를 위한 것으로서 정전유무의 감지는 단계 S14 내지 단계 S24의 실행중에 계속 이루어지는 것이다.

이 경우 도 3의 플로우챠트는 단계 S14에서부터 출발하게 되고, 단계 S11 내지 단계 S13의 과정은 인터럽트 루틴으로 첨가될 것이다. 즉, 단계 S14 내지 단계 S24의 과정을 수행중에 항상 제어부는 전원센서를 살펴서 주전원이 정전되었는지 여부를 판별하여야 할 것이다.

이와 같이, 본 고안은 항상 백라이트를 켜놓은 상태로 유지하는 것이 아니라 축광물질의 특성에 따라 광의 축적이 필요한 경우에는 백라이트를 점등하고, 축광물질로부터 발광된 광이 일정한 조도이상을 유지하는 잔광시간에는 백라이트를 소등함으로써 소비전력을 현저히 절감시킬 수 있다.

또한, 본 고안은 축광물질 주변의 조도를 감지하여 이 감지된 조도로 부터 백라이트의 점등 타임을 결정하기 때문에 불필요한 에너지의 낭비를 막을 수 있다.

상술한 실시예에 본 고안이 한정되는 것은 아니며 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자에 의해 본 고안의 기술사상과 아래에 기재될 실용신안등록청구범위의 균등범위내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 고안은 표시플레이트의 주변 조도에 따라 백라이트의 점등 타임을 결정하기 때문에 불필요한 에너지의 낭비를 막을 수 있다.

또한, 본 고안은 축광물질의 축, 발광특성에 따라 백라이트의 점, 소등 타임을 적절히 조절할 수 있기 때문에 소비전력을 현저히 절감할 수 있다.

Claims (3)

1. (ⅰ) 축광물질로 형성된 표시부재와;

   (ⅱ) 상기 축광물질에 광을 공급하는 백라이트와;

   (ⅲ) 상기 백라이트에 구동전원을 공급하기 위한 전원시스템과;

   (ⅳ) 상기 표시부재 주변의 조도를 측정하기 위한 조도센서와;

   (ⅴ) 시간을 카운팅하기 위한 시간계수회로와;

   (ⅵ) 상기 백라이트에 공급되는 전원을 단속하기 위하여 상기 백라이트와 전원시스템 사이에 설치되는 스위칭소자와;

   (ⅶ) 상기 조도센서로부터의 주변조도정보와, 상기 시간계수회로로부터의 시간정보에 근거하여 상기 스위칭소자의 스위칭타임을 결정하는 스위칭제어유닛을 포함하고;

   이로인해, 표시부재 주변의 조도가 인간이 사물을 잘 식별할 수 없을 정도로 낮아지면 상기 스위칭소자를 단속하여 백라이트에 전원을 공급하되 시간계수회로로부터의 시간정보에 따라 스위칭소자에 대한 온/오프 타임을 제어하는 것을 특징으로 하는 축광표시부재의 소비전력을 절감시키기 위한 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 스위칭소자의 온/오프 타임이 축광물질의 축, 발광특성에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 축광표시부재의 소비전력을 절감시키기 위한 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 전원시스템은

   상기 스위칭소자에 각기 접속되는 주전원부와 예비전원부를 포함하고;

   상기 주전원부는 상용 교류전원과, 교류를 직류로 변환하는 직류발생기와, 전원의 공급유무를 감지하는 전원센서로 이루어지고;

   상기 예비전원부는 축전지와 또 하나의 서브 스위칭소자로 이루어지며;

   상기 스위칭제어유닛은 전원센서로부터 공급전원을 감지하여 상용 교류전원부로 부터 공급되는 전원이 단절된 경우 상기 서브 스위칭소자를 단속하여 축전지 전원을 백라이트에 공급하는 것을 특징으로 하는 축광표시부재의 소비전력을 절감시키기 위한 장치.