KR20090118810A - 서모파일형 적외선 검출 장치 - Google Patents
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Abstract
환경 온도의 변화 시에 검출 온도에 대한 정밀도 향상을 위해, 열흡수원(heatsink)으로서 서모파일형 적외선 검출 장치에 구비되어 열용량을 증가시키는 목적으로 열전도성이 높은 재질, 알루미늄 또는 구리 등의 금속재료를 사용하고, 이를 목적하는 형상으로 맞춤 가공을 수행할 필요가 있거나, 서모파일형 적외선 검출 장치에 구비하기 위해 설치(built-in) 작업이 추가 됨에 따라 서모파일형 적외선 검출 장치 자신에 대한 비용 상승의 요인이 되는 과제가 있어 왔다.
서모파일형 적외선 검출 장치를 저장(store)하는, 수지 또는 금속으로 이루어지는 케이스 및 커버의 서모파일 센서 시야 범위의 전면 케이스 개구부에, 적외선 흡수율이 낮은 평면 실리콘 필터를 서모파일형 적외선 검출 장치의 전면 위치에 구비하거나, 공기층에 의한 단열에 의해, 온도 변화시에 검출 온도 정밀도를 향상시키는 것을 특징으로 한다.
서모파일, 적외선 검출, 열흡수원, 검출 온도
Description
본 발명은, 실리콘 필터 또는 실리콘 렌즈를 갖는 서모파일형 적외선 검출 장치에 관한 것이다.
종래 이용되고 있는 일반적인 서모파일형 적외선 검출 장치는, 주변의 환경 온도 변화시의 검출 온도 정밀도를 향상시키기 위해, 서모파일형 적외선 검출 장치에 알루미늄, 구리 등으로 이루어지는 열흡수원(heatsink)을 구비 함으로써 서모파일형 적외선 검출 장치의 열용량을 증가시키고, 주변의 환경 온도 변화에 대해, 서모파일형 적외선 검출 장치 자신의 온도 변화를 억제시키는 것에 의해 검출 온도 정밀도를 향상시키고 있다.
또 다른 방법으로, 서모파일형 적외선 검출 장치의 전면에 적외선 투과성이 있는 고밀도 폴리에틸렌으로 이루어지는 캡(cap) 또는 필터를 구비하고, 캡 내부의 공기층에 의한 단열 효과에 의해 서모파일형 적외선 검출 장치의 온도 변화를 억제하며, 서모파일형 적외선 검출기 내에 탑재된 자기 온도측정용의 서미스터(thermistor)와는 별도로 구비된 서미스터를 고밀도 폴리에틸렌으로 이루어지는 캡 또는 필터에 접촉시켜 온도 측정 함으로써, 서모파일형 적외선 검출 장치의 검 출 온도에 대한 보정을 실시하는 것을 특징으로 한다.
특허 문헌 1 : 일본 특허출원 제2005―336148호
종래의 방법에서는, 열흡수원으로서 서모파일형 적외선 검출 장치에 구비되어 열용량을 증가시킬 목적으로 열전도성이 높은 재질, 알루미늄 또는 구리 등의 금속재료를 사용하기 때문에, 서모파일형 적외선 검출 장치에 대한 비용 상승의 요인이 되고 있다.
도 3에 종래의 알루미늄 등으로 이루어지는 열흡수원을 구비한 서모파일형 적외선 검출 장치의 사시 방향 개략도를 도시한다.
실장 부품에 대해서는, 도면이 복잡해지기 때문에 여기에서는 생략한다.
도 4에 내부 단면 구조 개략도를 도시한다.
서모파일형 적외선 검출 장치 주변의 환경 온도 변화시의 검출 온도 정밀도를 향상시키기 위해, 서모파일형 적외선 검출 장치에 구비되는 알루미늄 또는 구리로 이루어지는 금속제의 열흡수원에 의해 열용량을 증가시키고, 열전도성이 높은 금속재료를 사용 함으로써, 서모파일형 적외선 검출 장치 자신의 온도 변화를 억제하며, 서모파일형 적외선 검출 장치 자신의 온도 불균형을 억제하는 것을 대책으로 시행하고 있다.
하지만, 알루미늄 또는 구리로 이루어지는 금속제의 열흡수원은, 재료 자신이 열전도성이 높고 희소 가치가 있는 금속이라는 점과, 목적하는 형상에 맞게 가공을 수행할 필요가 있다는 점, 및 서모파일형 적외선 검출 장치에 탑재하기 위한 설치(built-in) 작업이 추가된다는 점에 의해, 서모파일형 적외선 검출 장치 자신 의 비용 상승으로 연결되고 있다.
한편, 도 5는 종래의 고밀도 폴리에틸렌제 캡 및 온도측정용 서미스터 탑재형의 서모파일형 적외선 검출 장치에 대한 개략도를 도시한다.
이 방법에서도, 온도측정용 서미스터가 별도로 필요하다는 점, 및, 서모파일형 적외선 검출 장치에 구비하기 위한 설치 작업이 추가된다는 점에 의해, 서모파일형 적외선 검출 장치 자신의 비용 상승으로 연결되고 있다.
본 발명은 서모파일형 적외선 검출 장치 주변의 환경 온도 변화시, 검출 온도 정밀도를 향상시키기 위해, 알루미늄 또는 구리로 이루어지는 금속제의 열흡수원의 구비, 및 적외선 투과성의 고밀도 폴리에틸렌으로 이루어지는 캡 또는 필터의 서미스터에서의 온도측정 구조를 폐지하고, 서모파일형 적외선 검출 장치를, 개구부에 평면 실리콘 필터를 구비시킨 수지 또는 금속으로 구성되는 케이스 및 커버에 저장(store) 함으로써, 케이스 외부의 환경 온도 변화 영향을 공기층에 의해 단열하는 것을 특징으로 한다.
또한, 실리콘 필터는 언코팅 평면 실리콘 필터 뿐만 아니라, 5 ㎛ 컷 온 코팅 특성, 8∼14 ㎛ 밴드패스 코팅 특성, 또는 반사 방지 증착 코팅 특성 등의 증착 코팅 특성을 추가한 것이라도 사용할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 서모파일형 적외선 검출 장치에 있어서, 서모파일형 적외선 검출 장치를 저장하는, 수지 또는 금속으로 이루어지는 케이스 및 커버, 그리고 케이 스 개구부에 실리콘 필터를 구비 함으로써, 서모파일형 적외선 검출 장치 주변의 환경 온도 변화시 검출 온도 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또, 증착 코팅 특성을 추가한 실리콘 필터를 사용 함으로써, 태양광 등의 외란광(ambient light), 자동차의 헤드라이트 등의 강력한 가시광 에너지 등 외래 노이즈에 대해 블로킹(blocking)할 수 있다.
또, 알루미늄 또는 구리로 이루어지는 금속제의 열흡수원을 삭제할 수 있다는 점, 또는 고밀도 폴리에틸렌제 캡 및 온도측정용 서미스터를 삭제할 수 있다는 점으로 인해, 비용 절감이 가능하다.
본 발명은, 실리콘 필터 또는 실리콘 평볼록 렌즈를 구비하는 서모파일형 적외선 검출 장치에 있어서, 서모파일형 적외선 검출 장치를 저장하는 수지 또는 금속으로 이루어지는 케이스 및 커버의 서모파일 센서 시야 범위의 전면 케이스 개구부에, 실리콘 필터를 구비하는 형상으로 제공된다.
서모파일형 적외선 검출 장치로서, 도 1에 사시 방향 개략도를 도시한다.
도 2에 내부 단면 구조 개략도를 도시한다.
실시예 1
이하 실시예에 의해 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 가장 기본적인 실시예로, 서모파일 센서형 적외선 검출 장치를 저장(store)하는 수지로 이루어지는 케이스(1) 및 커버(2)의 서모파일 센서 시야 범위의 전면 케이스 개구부(3) 내측으로 언코팅 평면 실리콘 필터(4)를 구비하는 형태를 도시한 것이다.
도 2에 내부 단면 구조 개략도를 도시한다.
본 실시예에서는, 적외선을 수광 함으로써 대상물의 방사 적외선량을 측정하여 대상물의 온도를 검출하는 것을 가능하게 하는 서모파일 칩(chip, 9)으로의 적외선 입사량을 대상물 투영 에어리어에서 규정한 적외선 검출 영역을 광학 설계에 의해 유도하는, 실리콘 등으로 이루어지는 필터 또는 평볼록 렌즈(6)를 사용하고, 적외선 투과창을 갖는 금속제 CAN 케이스(7), 서모파일 칩(9)을 전기적으로 접속한 리드(10) 단자를 갖춘 헤더(8)와 함께 외부로부터의 환경적 변화나 전자 장해를 방지하기 위한 허메틱 실(hermetic seal)을 실시한 일반적인 구조인 서모파일 센서로 구성되는 서모파일형 적외선 검출 장치의 전면으로, 적외선 흡수율이 낮은 언코팅 평면 실리콘 필터(4)를 엑폭시계 접착제(5)에 의해 수지제 케이스(1)에 접착 고정한 구조로 되어 있다.
또, 본 실시예에서는 수지로 이루어지는 케이스(1) 및 커버(2)를 사용하고 있지만, 예컨대 알루미늄, 구리, 철 등의 금속이라도 무방하다.
또, 본 실시예에서는 언코팅 평면 실리콘 필터(4)를 사용하고 있지만, 예컨대 5 ㎛ 컷 온 증착 코팅 평면 실리콘 필터, 5.5 ㎛ 컷 온 증착 코팅 평면 실리콘 필터, 6.5 ㎛ 컷 온 증착 코팅 평면 실리콘 필터, 8∼14 ㎛ 밴드패스 증착 코팅 평면 실리콘 필터, 반사 방지 증착 코팅 평면 실리콘 필터이라도 무방하다.
또, 도 1의 실시예에서, 언코팅 평면 실리콘 필터(4)의 형상은 정방형으로 되어 있지만, 이는 대상물 투영 에어리어에서 규정한 적외선 검출 영역을 광학 설계에 의해 유도하는 실리콘 평볼록 렌즈(6)의 광학 설계를 방해하지 않는 평면 실리콘 필터라면, 원형, 직사각형, 육각형이라도 무방하다.
서모파일형 적외선 검출 장치가 온도계측기기에 설치되는 경우, 통상 각 용도에 따라 측정 대상면으로부터 소정 높이 위치에서, 대상면을 바라보는 규정된 각도로 유지되어 사용된다.
도 8은, 어느 규정 설치 위치로부터 2개의 적외선 검출영역을 갖고, 투영되는 검출영역(18)이 되는 위치에, 광학 설계 배열된 서모파일 칩을 설치한 2 에어리어(area) 검출의 서모파일형 적외선 검출 장치(17)를, 원하는 적외선 검출영역 측정면으로 투영한 검출영역 분포를 도시한 개략도이다.
또, 서모파일형 적외선 검출 장치로서, 대상물의 방사 적외선량을 측정하여 대상물의 온도를 검출하는 것이 가능한 상기의 2 에어리어 검출의 서모파일 칩 뿐만 아니라, 적외선 수광부를 1 소자 갖는 싱글형 서모파일형 적외선 검출 장치, 적외선 수광부를 라인 상태로 배열하는 인-라인 형의 서모파일 어레이형 적외선 검출 장치, 적외선 수광부를 매트릭스 상태로 배열하는 매트릭스 형의 서모파일 매트릭스형 적외선 검출 장치의 온도 검출기와 같이, 적외선 수광부를 1∼16 소자 갖는 다소자형 서모파일형 적외선 검출 장치에서도, 본 발명과 동등하게 투영되는 각 검출영역의 분포를 유지하면서, 적외선 투과 영역의 선택성을 구비하는 것이 가능하다.
도 9는 언코팅 평면 실리콘 필터를 구비하는 경우와, 구비하지 않는 경우, 각각의 광선도이다.
대상물 투영 에어리어에서 규정되는 광학 설계를 실시할 때, 평면 실리콘 필터(4)를 전면에 구비하지 않는 경우의 광선(19)과, 언코팅 평면 실리콘 필터(4)를 전면에 구비하는 경우의 굴절한 광선(20)과의 차이를 고려한 광학 설계가 필요하다.
도 10은, 실시예 1에서 이용한 형태의 서모파일형 적외선 검출 장치의 주변 환경 온도 변화시, 검출 온도를 그래프화한 것이다.
주변 환경 온도 변화 추종 그래프, 서모파일형 적외선 검출 장치 전면에 설치된 열원의 온도 그래프, 실시예 1의 서모파일형 적외선 검출 장치의 검출 온도 그래프(22), 실시예 1을 시행하기 전의 서모파일형 적외선 검출 장치의 검출 온도 그래프(21)와의 비교에서, 검출 온도 성능이 향상되는 것을 확인하였다.
이는 종래 방법과의 비교에서도 검출 온도 성능으로서 동등하다는 것을 확인하였다.
실시예 2
도 6은, 실시예 1에서 이용한 서모파일 센서형 적외선 검출 장치를 저장하는 수지로 이루어지는 케이스(1) 및 커버(2)의 서모파일 센서 시야 범위의 전면 케이스 개구부(3) 외측으로, 언코팅 평면 실리콘 필터(4)를 탑재하는 형태를 도시한 것이다.
도 7에 내부 단면 구조 개략도를 도시한다.
본 실시예에서도 실시예 1의 도 8과 같은 적외선 투과 영역을 얻는 것이 가능하고, 또한 도 10의 실시예 1의 서모파일형 적외선 검출 장치의 검출 온도 그래프와 동등한 검출 온도 성능인 것을 확인하였다.
도 1은 본 발명에 따른 가장 기본적인 실시예로, 서모파일 센서형 적외선 검출 장치를 저장하는 수지로 이루어지는 케이스 및 커버의 서모파일 센서 시야 범위의 전면 케이스 개구부 내측으로 언코팅 평면 실리콘 필터를 구비하는 형태의 사시 방향 개략도이다.
도 2는 도 1의 내부 구조 단면도이다.
도 3은 종래의 열흡수원 탑재형의 서모파일 센서형 적외선 검출 장치의 사시 방향 개략도이다.
도 4는 도 3의 내부 구조 단면도이다.
도 5는 종래의 고밀도 폴리에틸렌제 캡 및 온도측정용 서미스터를 구비하는 서모파일 센서형 적외선 검출 장치의 사시 방향 개략도이다.
도 6은 본 발명에 따른 다른 실시예에서 케이스 개구부 외측에 언코팅 평면 실리콘 필터를 구비하는 형태의 사시 방향 개략도이다.
도 7은 도 6의 내부 구조 개략도이다.
도 8은 서모파일형 적외선 검출기에서 투영되는 검출영역 분포를 도시한 개략도이다.
도 9는 평면 필터를 구비 함에 따른 적외선 굴절 개략도이다.
도 10은 환경 온도 변화시 온도 추종(追從) 확인 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 수지 케이스
2 : 수지 커버
3 : 수지 케이스 개구부
4 : 언코팅 평면 실리콘 필터
5 : 엑폭시계 접착제
6 : 언코팅 평볼록 실리콘 렌즈
7 : 금속 CAN 케이스
8 : 헤더
9 : 서모파일 칩
10 : 리드
11 : PCB 기판
12 : 커넥터
13 : 공기에 의한 단열층
14 : 금속제 열흡수원(heatsink)
15 : 고밀도 폴리에틸렌제 캡
16 : 온도측정용 서미스터
17 : 2 에어리어 검출의 서모파일형 적외선 검출 장치
18 : 투영되는 검출영역
19 : 평면 필터 없을 시의 광선
20 : 평면 필터 있을 시의 광선
21 : 통상의 서모파일 센서형 적외선 검출 장치의 검출 온도 그래프
22 : 실시예 1을 시행한 서모파일 센서형 적외선 검출 장치의 검출 온도 그래프
Claims (1)
- 실리콘 필터 또는 실리콘 평볼록 렌즈를 구비하는 서모파일형 적외선 검출 장치에 있어서,서모파일형 적외선 검출 장치를 저장하는, 수지 또는 금속으로 이루어지는 케이스 및 커버의 서모파일 센서 시야 범위의 전면 케이스 개구부에, 적외선 흡수율이 낮은 실리콘 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 서모파일형 적외선 검출 장치.
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