KR20100018736A - 가시광 투과형 차량용 센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 일체형 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양광의 각도에 따른 입사광을 감지하고 감지된 입사광에 따라 차량 내 에어컨이나 램프 등을 알맞게 제어하도록 할 수 있는 차량용 센서에 관한 것이다. 특히 본 발명은 오토라이트센서가 가시광선을 감지할 수 있도록, 가시광 투과 특성의 재질을 사용하여 커버를 구성하는 차량용 센서에 관한 것이다.
본 발명에 따른 차량용 센서는 콤비센서 내에서 가시광선의 조사를 필요로 하는 오토라이트센서에 가시광이 투과될 수 있도록 하여, 보다 민감하게 반응하고 응답률이 향상될 수 있도록 하는 효과를 갖는다. 본 발명은 간단한 재질, 형상 변경만으로 콤비센서 내부의 오토라이트센서에 가시광선이 투과될 수 있도록 하여, 제조 공정이 단순하고, 설계 변경 비용이 적게 소요되도록 하는 제작상의 효과를 갖는다.

Description

가시광 투과형 차량용 센서 {Sensor for Vehicle}
본 발명은 차량용 일체형 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양광의 각도에 따른 입사광을 감지하고 감지된 입사광에 따라 차량 내 에어컨이나 램프 등을 알맞게 제어하도록 할 수 있는 차량용 센서에 관한 것이다. 특히 본 발명은 오토라이트센서가 가시광선을 감지할 수 있도록, 가시광 투과 특성의 재질을 사용하여 커버를 구성하는 차량용 센서에 관한 것이다.
일반적으로 차량 실내는 실내 환경에 따라서 최적의 온도 및 습도를 유지하여야 하며, 이를 위해 차량의 실내 공기를 시원하게 유지하기 위한 공조장치 즉, 에어컨, 히터 등이 차량에 설치되어 있다. 차량 내부 온도에 따라서 자동으로 에어컨의 세기가 제어되도록 구성하는 경우가 많으나, 차량 내부의 온도는 태양광의 일사량에 따라 약 5 ℃에서 9 ℃ 정도의 폭으로 크게 변화하므로, 태양광의 일사량을 감지하는 포토센서를 차량에 장착하고, 태양광의 일사량을 검출하여 에어컨의 강약, 온오프를 제어하도록 하여야 한다.
또한 차량 전방에는 외부의 조도를 측정하여 야간이나, 터널출입시 외부 및 내부의 램프 점멸을 제어하기 위한 오토라이트센서가 설치되어 있다. 이는 가시광선의 투과가 감소되면서 외부가 어두워지면 차량 전후면 및 계기판 등의 램프를 켜거나 끌 수 있도록 조절하는 기능을 수행하기 위한 것이다.
또한, 별도로 설치된 시큐리티LED는 일정간격으로 점멸하는 동작을 하는 것으로서, 외부에서 보기에 차량의 보안장치가 켜져 있으며 현재 작동하고 있는 것으로 표시하기 위한 기능을 수행한다.
종래에는 이러한 포토센서와 오토라이트센서 및 시큐리티LED가 별개로 구성되었으므로, 차량 계기판 근처에 별도의 부착 위치를 형성하고 각각 조립하여 설치하였다. 따라서 제조 공정상 각각의 부품을 별도로 제조, 조립하여야 하는 번거로움이 있다는 문제점이 있었다.
최근에는 이를 개선하고자, 위의 2가지 내지는 3가지 구성이 모두 하나의 모듈 안에 배치되도록 하는 콤비형 센서가 개발되고 있다. 콤비형 센서는 이러한 문제점을 해결하는 장점이 있으나, 1차 커버에서 태양광 중에 적외선만 통과시키고, 가시광선은 투과시키지 않는 특성 때문에, 가시광선의 조사량이 중요한 오토라이트 센서는, 콤비센서 내측에서 적외선만을 감지하여 램프의 제어를 수행하도록 하였다.
그러나 램프의 제어는 적외선에 의한 열량보다는, 가시광선의 광량이 중요하므로, 보다 나은 응답특성과 민감도를 갖기 위해서는, 오토라이트센서를 기존의 콤비센서 구조를 그대로 사용하면서도, 가시광선과 접촉할 수 있도록 할 필요성이 대 두되고 있다. 이하에서는 오토라이트센서가 가시광선을 입력받을 수 있도록 하기 위한 콤비센서의 구성에 대해서 상세히 설명하도록 한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 보다 향상된 응답성과 민감도를 갖도록, 콤비센서의 구조를 크게 변경하지 않으면서도, 콤비센서 내부에 위치하는 오토라이트센서에 가시광선이 투과될 수 있도록 하기 위한 차량용 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 태양광의 일사량을 측정하여 차량용 공조장치의 작동을 제어하는 포토센서와, 조도를 측정하여 차량의 내, 외부 램프를 제어하는 오토라이트센서를 포함하는 차량용 센서에 있어서, 상기 포토센서 및 상기 오토라이트센서가 구비되는 기판; 상기 기판의 상부에 배치되는 상부커버; 및 상기 상부커버의 상측에 위치하는 1차커버를 포함하고, 상기 1차커버는 가시광 및 적외선을 통과시키는 특성의 재질로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 상부커버는: 가시광을 투과시키지 않거나, 감광시키거나, 확산시키는 특성의 재질로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 상부커버는: 상기 포토센서 및 상기 오토라이트센서를 일체로 감싸도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 상부커버는: 상기 포토센서의 상부를 감싸는 형상으로 형성되고, 상기 오토라이트센서의 상부는 감싸지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 상부커버는: 상기 오토라이트센서의 상측 부분에 이중사출로 형성된 투과부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 1차커버에는 상기 포토센서가 배치된 상방 위치에 조면처리부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 조면처리부는 서로 다른 지름을 갖는 동심의 원형 돌기들 형태인 것을 특징으로 한다.
상기 포토센서는 1개 또는 2개가 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 포토센서가 2개 구비된 경우, 상기 포토센서들의 상방에 차단부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 센서는 콤비센서 내에서 가시광선의 조사를 필요로 하는 오토라이트센서에 가시광이 투과될 수 있도록 하여, 보다 민감하게 반응하고 응답률이 향상될 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
본 발명은 간단한 재질, 형상 변경만으로 콤비센서 내부의 오토라이트센서에 가시광선이 투과될 수 있도록 하여, 제조 공정이 단순하고, 설계 변경 비용이 적게 소요되도록 하는 제작상의 효과를 갖는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 센 서의 구성을 더욱 상세히 설명한다.
포토센서, 오토라이트센서 및 시큐리티램프 중 2 또는 3가지 구성을 하나의 모듈안에 배치시킨 콤비센서의 구성을 살펴보면 다음과 같다. 도 1은 차량용 센서를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 차량용 센서가 결합되는 구조를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 차량용 센서의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 차량용 센서(1)는 태양 입사광의 위치 감지 또는 일사량을 측정하여 차량용 에어컨의 작동을 제어하는 포토센서(10)와, 기판(20)과, 하부케이스(28)와, 상부커버(22)와, 제1커버(30), 오토라이트센서(40)를 포함하여 구성된다.
포토센서(10)는 태양 입사광의 위치 또는 일사량을 감지하여, 입사광의 각도 또는 일사량의 양에 따라 차량용 에어컨, 온도제어장치 등을 작동시키도록 구성된다.
시큐리티 램프(미도시)는 운전자의 부재시, 설정에 따라 일정 간격으로 빛을 발광시키는 것으로서, 기판(20)의 상부에 설치될 수 있다. 이러한 시큐리티 램프(미도시)는 일정간격으로 점멸되도록 형성되어, 외부에서 보기에 차량의 도난방지장치가 켜져 있으며, 현재 작동하고 있는 것으로 표시하도록 하는 역할을 한다.
또한, 밤낮을 감지하여 차량의 헤드램프, 내부 램프 등의 온오프를 제어하도록 하는 오토라이트센서(40)를 구비한다. 특히 본 발명에서는 포토센서(10)와 오토라이트센서(40)를 콤비센서의 필수 구성으로 한다.
기판(20)은 상기 포토센서(10), 시큐리티 램프(미도시), 오토라이트센서(40)가 상방을 향하도록 위치 및 연결된다. 그리고 상부커버(22)는 기판(20)의 상부에 밀착 배치되는 것으로서, 상기 포토센서(10)를 일체로 감싸도록 그에 상응하는 형상으로 형성되며, 상기 상부커버(22)에서 포토센서(10)의 상부와 대응되는 위치에는 포토센서(10)의 상부를 수용하도록 돌출되는 포토센서 커버부(23)가 위치된다. 오토라이트센서(40)는 상부커버(22)의 하측에 위치된다.
하부케이스(28)는 상기 기판(20)의 하부에 위치되며, 기판(20)의 하부를 수용하도록 형성된다.
제1커버(30)는 외부 충격으로부터 포토센서(10) 또는 시큐리티 램프(미도시)를 보호하며, 적외선만 투과될 수 있도록 하는 분광기능을 갖는 재질로 구성된다. 가시광선은 제1커버(30)로 인해 투과되지 않거나 감소된 양만 투과된다.
태양광의 각도에 따라 포토센서(10)로 입사되는 일사량이 서로 상이하도록 하기 위해, 기판(20)의 상부에 설치되는 포토센서(10), 시큐리티 램프(미도시), 오토라이트센서(40) 또는 상부커버(22)를 그 내부에 수용하도록 덮는 형태의 커버면(32)이 형성되며, 그 일부에는 조면처리부(36)가 더 구비될 수 있다.
그리고 제1커버(30)는 빛이 잘 투과되지 않는 재질로 본체부(32)를 사출시키는 것이 바람직하다. 또한, 상기 커버면(32)은 자외선, 적외선 및 가시광선으로 구성되는 태양광 중 자외선, 가시광선을 필터링하는 분광 재질을 사용하여 왔다.
이처럼 차량용 콤비센서(1)는 포토센서(10), 시큐리티램프(미도시) 및 오토라이트센서(40)를 기판(20)에 일체로 결합시켜 전체적인 점유 공간을 감소시키며, 부품을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.
도 4는 차량용 일체형 센서의 제1커버의 하면을 도시한 도면이다. 도 4를 참조하면, 제1커버(30)는 조면처리부(36)가 구비된다.
조면처리부(36)는 태양광이 수직위치에 있을 때, 상기 포토센서(10)로 입사되는 일사량이 상대적으로 낮아지도록 하는 것으로서, 제1커버(30)의 커버면(32)의 하면에서 포토센서(10)와 대응되는 위치에 동심의 원형으로 복수 개가 돌출 형성된다. 그리고 각각의 조면처리부(36)는 서로 다른 둘레의 크기로 형성되며, 동일한 중심축을 가지도록 방사 형상으로 배열된다. 이러한 조면처리부(36)는 본체부(32)의 하면에서 돌출 형성될 때, 그 선단부가 하측 방향으로 경사지도록 형성된다.
그리고 조면처리부(36)의 종단면은 삼각형 형상으로 형성되며, 경사지는 좌측 경사면 및 우측 경사면의 각도는 예각이 50° 내지 70°또는 둔각이 110° 내지 130° 인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 예각이 60° 또는, 둔각이 120° 인 것이다. 이는, 태양광의 각도에 따라 운전자의 체감온도가 다르게 올라가며, 특히, 태양광의 각도가 90°일 때보다는 오히려 60° 또는 120°일 때, 운전자의 체감 온도가 가장 높이 올라가기 때문에, 이때, 조면처리부(36)를 통하여 포토센서(10)로 입사되는 일사량이 최대가 되도록 하여, 에어컨을 정해진 범위 내에서 최대로 가동시키도록 하기 위한 것이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 조사각도에 따른 응답 특성을 각 도입 구성 에 따라 나타낸 그래프이다. 도 6을 참조하면, 이 그래프는 태양의 입사각에 따른 포토센서의 응답특성을 나타내는 것으로서, A는 아무런 커버 없이 포토센서만을 배치하였을 때의 모습이다.
이 경우 태양이 수직 위치에 있을 때, 가장 높은 응답 특성을 갖는다. 그러나 실질적으로 차량 내부에서는 태양이 수직에 있을 때보다, 일부 비스듬하게 있을 때에 최고로 더워지므로, 각종 필터를 도입하게 된다.
제1커버(30)를 구비하고, 포토센서(10)를 그 하부에 위치시켜 태양광을 통과시킨 경우에, 빛이 제1커버(30)에서 분광되면서, B와 같이 최대 최소값의 편차가 줄어들고 완만하게 반응하는 특성을 갖게 된다. 또한 추가적으로 상부커버(22)를 구비하여, 감광 내지는 확산을 시키게 되면, C와 같이 보다 고른 응답 특성을 갖게 된다.
이에 추가적으로 제1커버(30)의 하측에 조면처리부(36)를 구비하게 되면, 수직으로 부터 입사되는 광량을 대폭 감소시키므로 도 6의 D와 같이 태양이 수직 위치에 있을 때, 응답이 줄어들고, 수직 방향으로 부터 양측 30도 위치에 있을 때, 응답이 최대가 된다. (a)는 1개의 포토센서를 사용하여 응답 특성을 측정한 것이고, (b)는 2개의 포토센서(듀얼 포토센서)를 나란히 배치하여 응답 특성을 측정한 것이다. 듀얼 포토센서의 경우 D1 과 D2 그래프를 합성하여 사용하게 된다.
오토라이트센서(40)는 가시광선의 세기를 측정하여, 가시광을 발산하는 램프를 조작하기 위한 것인데, 상기 콤비 센서의 경우, 제1커버(30)의 분광 효과 때문 에 오토라이트센서(40)에도 가시광선이 잘 투과되지 않고, 적외선만 투과되고 있다. 적외선은 열에 민감한 것이므로, 오토라이트센서(40)의 응답성이나 민감도는 상대적으로 감소될 수밖에 없다. 따라서 콤비센서의 오토라이트센서(40)에 가시광선이 투과되도록 하기 위한 개선이 필요한데, 기존의 구조와 생산 공정의 변경을 최소로 하면서, 간단하고 용이하게 목적을 달성할 필요가 있다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 차량용 센서의 단면과, 그에 따른 빛의 투과 양태를 나타내는 도면이다. 도 7을 참조하면, (a)는 종래의 콤비센서에서의 빛의 투과 모습을 나타내는 것으로서, 분광성 재질의 커버면(32)에서 적외선(I)은 투과시키고, 가시광선(V)은 반사시키고 있다. 따라서 상부커버(22)의 하부에 있는 오토라이트센서(40)에는 상대적으로 적은 양의 가시광선만이 투과될 뿐, 대부분 적외선만 투과되고 있다.
이를 개선하여 본 발명에서는, (b)와 같이 적외선과 가시광선이 모두 투과되는 재질을 커버면(32a)에 도입하도록 한다. 적외선과 가시광선이 모두 투과되는 재질은 공지의 다양한 재질을 사용할 수 있으며, 특성만 적합하다면 특정한 재료로 한정하지 않는다. 이 경우, 가시광선(V)이 오토라이트센서(40)에 까지 도달하므로, 오토라이트센서(40)는 보다 민감하고 신속하게 감지하고 반응할 수 있게 된다.
이러한 구성은 제1커버(30)의 재질만을 변경하는 것으로 쉽게 달성될 수 있는 것으로서, 결국 제1커버(30)는 적외선, 가시광선을 모두 투과시키며, 내부의 부품들을 보호하는 역할을 주로 하게 된다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 차량용 센서의 단면과, 그에 따른 빛의 투과 형태를 나타내는 도면이다. 도 8을 참조하면, 상부커버(22) 중 오토라이트센서(40)의 상측 위치를 투명 또는 반투명 재질 또는 가시광선 투과 재질로 이중사출 형성하여, 빛투과부(22a)를 형성한다. 이 경우 커버면(32a)을 투과한 가시광선(V)이 감광, 확산되지 않고 바로 오토라이트센서(40)에 입력될 수 있게 되어, 오토라이트센서(40)의 응답 강도는 더욱 높아지게 된다. 이러한 구성은 다른 복잡한 구성의 도입 없이 이중사출에 의해 빛투과부(22a)를 형성하는 것만으로 쉽게 달성될 수 있다.
도 9를 참조하면, 상부커버(22)가 오토라이트센서(40)를 덮지 않도록 구성하여, 가시광선(V)이 직접적으로 오토라이트센서(40)에 투과되도록 하는 것이다. 이 역시 커버면(32a)을 투과한 가시광선(V)이 감광, 확산되지 않고 바로 오토라이트센서(40)에 입력될 수 있게 되어, 오토라이트센서(40)의 응답 강도는 더욱 높아지게 된다. 이러한 구성은 상부커버(22)의 형상을 약간 변경시키는 것만으로 쉽게 달성될 수 있다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 차량용 센서의 평면과 이에 구비되는 부속품을 나타내는 도면이다. 도 10을 참조하면, 도 9와 같이 상부커버(22)의 형상을 구성한 것으로서, (a)를 참조하면, 오토라이트센서(40)는 외측 으로 노출되어 있음을 알 수 있으며, (b) 및 (c)를 참조하면, 상부커버(22)의 커버부(23) 하측에는 1개의 포토센서(10) 또는 2개의 듀얼포토센서(10a, 10b)가 구비될 수 있다.
또한 도 11을 참조하면, 2개의 듀얼포토센서(10a, 10b)의 상방에는 T를 엎어놓은 형상의 차단부(50)를 더 구비하여, 감지 특성을 향상시키는데 도움을 줄 수도 있다. 차단부(50)는 중앙의 차단면(52)과 양측 하부의 투과공(54)을 구비하고 있다.
본 발명은 상기 실시예에서 상세히 설명되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
도 1은 차량용 센서를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 차량용 센서가 결합되는 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 차량용 센서의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 차량용 센서의 제1커버의 하면을 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 조사각도에 따른 응답 특성을 각 도입 구성에 따라 나타낸 그래프이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 차량용 센서의 단면과, 그에 따른 빛의 투과 형태를 나타내는 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 차량용 센서의 평면과 이에 구비되는 부속품을 나타내는 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1: 차량용 센서 10: 포토센서
20: 기판 22: 상부커버
22a: 빛투과부 23: 포토센서 커버부
24: 램프홀 28: 하부케이스
30: 제1커버 32: 커버면
32a: 가시광 투과 커버면 36: 조면처리부
40: 오토라이트센서 50: 차단부

Claims (9)

  1. 태양광의 일사량을 측정하여 차량용 공조장치의 작동을 제어하는 포토센서와, 조도를 측정하여 차량의 내, 외부 램프를 제어하는 오토라이트센서를 포함하는 차량용 센서에 있어서,
    상기 포토센서 및 상기 오토라이트센서가 구비되는 기판;
    상기 기판의 상부에 배치되는 상부커버; 및
    상기 상부커버의 상측에 위치하는 1차커버를 포함하고,
    상기 1차커버는 가시광 및 적외선을 통과시키는 특성의 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 가시광 투과형 차량용 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부커버는:
    가시광을 투과시키지 않거나, 감광시키거나, 확산시키는 특성의 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 가시광 투과형 차량용 센서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부커버는:
    상기 포토센서 및 상기 오토라이트센서를 일체로 감싸도록 형성되는 것을 특징으로 하는 가시광 투과형 차량용 센서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부커버는:
    상기 포토센서의 상부를 감싸고, 상기 오토라이트센서의 상부는 감싸지 않도록 형성되는 것을 특징으로 하는 가시광 투과형 차량용 센서.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 상부커버는:
    상기 오토라이트센서의 상측 부분에 이중사출로 형성된 투과부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 가시광 투과형 차량용 센서.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 1차커버에는 상기 포토센서가 배치된 상방 위치에 조면처리부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 가시광 투과형 차량용 센서.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 조면처리부는 서로 다른 지름을 갖는 동심의 원형 돌기들 형태인 것을 특징으로 하는 가시광 투과형 차량용 센서.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 포토센서는 1개 또는 2개가 구비되는 것을 특징으로 하는 가시광 투과형 차량용 센서.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 포토센서가 2개 구비된 경우,
    상기 포토센서들의 상방에 차단부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 가시광 투과형 차량용 센서.
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