KR20160024421A - 형상기억합금 부재를 이용한 움직이는 조명 - Google Patents

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KR20160024421A KR1020140111064A KR20140111064A KR20160024421A KR 20160024421 A KR20160024421 A KR 20160024421A KR 1020140111064 A KR1020140111064 A KR 1020140111064A KR 20140111064 A KR20140111064 A KR 20140111064A KR 20160024421 A KR20160024421 A KR 20160024421A
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한은주
윤성환
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Abstract

본 발명은 온도에 따라 재료특성이 변화하는 형상기업합금 스프링과 시온 안료를 조명의 광원과 접목하여 조명 점등 시 형태와 색의 변화가 발생되는 조명 장치로서, 형상기억합금 스프링과 일반장치 스프링의 작용반작용의 원리를 이용하여 조명의 점소등 시 광원에서 발생되는 열에 의해 형상기억합금 스프링과 일반장치 스프링의 힘의 경중에 의해 움직임 형태틀이 움직이며, 이에 따라 조명장치 외관 형태가 반복적으로 변화하는 원리를 가진다. 또한, 움직임 형태틀의 다양한 형태변화를 통해 여러 방향으로 움직임 설정이 가능하며, 조명장치 외부에 도포된 광원의 온도에 따라 색변화가 일어나는 시온안료에 의해 조명 점등 시 형태 변화뿐만 아니라 색의 변화도 동시에 일어나는 조명 장치이다.

Description

형상기억합금 부재를 이용한 움직이는 조명{Moving Light by Shape Memory Alloy Material}
본 발명은 형상기억합금 스프링(C)을 이용한 움직이는 조명에 관한 것으로, 특정 온도에 대한 형상을 기억하는 형상기억합금의 원리를 조명장치에 도입하여 조명의 점등과 소등에 따른 온도 변화를 이용하여 조명의 형태가 변하도록 하여 기존의 조명과 차별화를 둔 조명장치이다.
발명의 배경이 되는 기술의 주된 소재인 형상기억합금은 니켈과 티타늄의 합금으로 만들어진 재료로 특정 온도에서 형성된 형태를 기억하여 그 온도가 가해졌을 때 기억된 형태로 복원되는 성질을 가지고 있다. 주로 여성의 속옷, 인공관절, 치아교정용, 밸브, 비닐하우스 등 온도에 관련한 다양한 재품에 이용되며 현재까지는 산업용으로 주로 사용되고 있다. 이러한 형상기억합금의 성질을 이용하여 조명의 광원의 온도에 의해 조명의 외관이 변화하는 신개념 조명장치로, 조명의 광원에 근접하게 형상기억합금 스프링(C)을 이용한 움직임 장치을 장착하여 조명의 점등에 따라 빛의 온도에 의한 영향을 받아 움직임 장치가 작동하면서 확장, 축소, 그리고 회전의 움직임을 보여주는 것이다.
[문헌1] KR 201006063 형상기억 합금 스프링을 이용한 자동 온도조절 밸브, 2010.01.22. [문헌2] KR 201015389 형상기억합금 코일스프링을 이용한 가발 및 형상기억합금을 이용한 가발부착용 코일스프링장치, 2010.02.19. [문헌3] KR 201045081 형상기억합금 이중 스프링 및 이를 구비한 형상기억합금 액츄에이터, 2010.05.13.
[문헌1] 권희경, 최창수, 전인상, Cu-Zn-Al 형상기억합금의 코일스프링 특성, 한국열처리공학회, 1996, Vol.9, No.3, 187-197쪽. [문헌2] 김명순, 나승우, 이상후, 이승기, 열처리 조건에 따른 형상기억합금 스프링의 특성변화, 대한전기학회, 1996, 1985-1987쪽. [문헌3] 김병욱, 김광수, 조동일, 형상기억합금을 이용한 초소형 액츄에이터, 한국정밀공학회지, 1996, Vol.13, No.9, 54-61쪽. [문헌4] 박영철, 형상기억합금의 반복변형특성과 열화에 관한 연구, 동아대학교 학위논문, 1991. [문헌5] 송지환, 김동철, Phase field model 기반 온도 변화에 따른 형상기억합금의 상변화 연구, 대한기계학회, 2012, 1-2쪽. [문헌6] 임안수, 이승기, 지그재그 형태의 형상기억합금 스프링을 이용한 굽힘 액추에이터의 제작, 전기학회논문지, 1999, Vol.48c, No.4, 269-274쪽. [문헌7] 한은주, 형상기억합금을 이용한 움직이는 조명에 관한 연구, 한국조형디자인학회, 2006, Vol.9, No.1, 1-19쪽.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 고정된 형태틀에 광원이 설치되어 점등 시 고정된 프레임에서만 빛이 방출되는 기존의 조명 방식과 달리, 온도에 따라 조명의 형상을 변경시킬 수 있는 조명장치를 제공하는 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명의 형상기억합금 부재를 이용한 움직이는 조명은 본체; 상기 본체 내부에 구비되는 광원; 상기 본체에 연결되고, 한 쌍으로 구성되어 지지점에서 서로 회전가능하도록 연결되고, 상기 지지점을 기준으로 한 쌍의 선단부와 후단부가 상대적으로 벌어지거나 좁혀지도록 구성되는 제1 로드 및 제2 로드; 상기 지지점의 일측에서 상기 제1 로드 및 상기 제2 로드와 서로 연결되는 탄성부재;및 상기 지지점의 타측에서 상기 제1 로드 및 상기 제2 로드와 서로 연결되고, 상기 광원에 의한 발열온도에 따라 원래 형상으로 복원되도록 구성되는 형상기억합금 부재를 포함하고, 상기 광원의 온/오프에 따라 변화되는 상기 형상기억합금 부재와 상기 탄성부재의 상대적인 힘에 의해 상기 제1 로드 및 상기 제2 로드가 펼쳐지거나 접혀지도록 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제1 로드 및 상기 제2 로드와 서로 연결되고, 상기 광원에 의한 빛이 조사되는 광원조사면을 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 광원조사면 또는 상기 본체에 부분적으로 도포되는 시온 안료를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제1 로드 및 상기 제2 로드는 상기 본체 외부로 노출되고, 상기 탄성부재에 의해 한 쌍이 서로 연결되는 선단 로드; 상기 선단 로드와 일정각도로 경사지도록 연결되고, 상기 형상기억합금 부재에 의해 한 쌍이 서로 연결되는 후단 로드;및 상기 선단 로드와 상기 후단 로드의 연결지점에 구비되고, 한 쌍의 선단이 연결힌지에 의해 서로 회전가능하도록 연결되어 상기 지지점을 형성하는 연결로드를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제1 로드 및 상기 제2 로드는 상기 광원이 온(on)되면 상기 형상기억합금 부재가 수축하여 상기 제1 로드 및 상기 제2 로드의 선단부가 펼쳐지고, 상기 광원이 오프(off)되면 상기 탄성부재에 의한 탄성력에 의해 상기 제1 로드 및 상기 제2 로드의 선단부가 접혀지도록 구성되는 것이 바람직하다.
형상기억합금 스프링(C)을 이용한 움직이는 조명은 기존의 고정된 조명에 형태적인 변화를 주는 것이다. 이는 기존 고정된 조명 형태에 새로운 개념과 형태의 조명 디자인으로서 하나의 디자인으로 다양한 조명장치의 형태 변화를 가질 수 있다는 것에 그 효과가 있다. 또한 조명의 외부를 감싸는 직물 위에 온도에 반응하는 시온 안료를 조합하여 온도에 의해 장치 형태 변화뿐만 아니라 동시에 색의 변화도 함께 이루어지면서 시각적으로 더욱 새로운 디자인 연출 방법이 가능하다. 또한, 점등과 소등 시 형태를 변화하여 새로운 디자인 측면을 보여줌과 동시에 장치가 파괴되지 않는 외부의 충격 하에서 변형된 형태는 가해지는 빛의 온도에 의해 스스로 원래의 형태로 돌아올 수 있는 특성을 가진다.
도 1은 본 발명의 기술이 적용된 조명이 소등 상태 시의내부 구조도
도 2는 본 발명의 기술이 적용된 조명이 점등 상태 시의 외부 구조도
도 3은 본 발명의 기술이 적용된 조명 소등 시 움직임 장치 내부 구조도
도 4는 본 발명의 기술이 적용된 조명이 점등 시 움직임 장치 내부 구조도
도 5는 본 발명의 기술이 적용된 조명의 소등 시 외부 형태도
도 6은 본 발명의 기술이 적용된 조명의 점등 시 시온 안료에 의해 색 변화한 외부 형태도
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.
설명에 앞서, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예(들)에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시 예(들)은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다.
하나의 요소가 다른 하나의 요소 또는 층 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로서 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접적으로 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들 또는 층들이 이들 사이에 게재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접적으로 배치되거나 연결되는 것으로서 설명되는 경우, 그들 사이에는 또 다른 요소가 있을 수 없다. 다양한 요소들, 조성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들과 같은 다양한 항목들을 설명하기 위하여 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 사용될 수 있으나, 상기 항목들은 이들 용어들에 의하여 한정되지는 않는다.
하기에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시 예(들)을 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 또한, 달리 한정되지 않는 이상, 기술 및 과학 용어들을 포함하는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상적인 지식을 갖는 당업자에게 이해될 수 있는 동일한 의미를 갖는다.
통상적인 사전들에서 한정되는 것들과 같은 상기 용어들은 관련 기술과 본 발명의 설명의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석될 것이며, 명확히 한정되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 외형적인 직감으로 해석되지는 않을 것이다.
본 발명의 실시 예(들)은 본 발명의 이상적인 실시 예(들)의 개략적인 도해들인 단면 도해들을 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해들의 형상들로부터의 변화들, 예를 들면, 제조 방법들 및/또는 허용 오차들의 변화들은 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시 예(들)은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되는 것은 아니라 형상들에서의 편차들을 포함하는 것이며, 도면들에 설명된 영역들은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상들은 영역의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 6에는 본 발명에 의한 형상기억합금 부재를 이용한 움직이는 조명의 바람직한 실시예가 도시되어 있다. 도 1에서는 본 발명의 기술이 적용된 조명의 소등 상태의 구조도, 도 2에서는 본 발명의 기술이 적용된 조명의 점등 상태의 구조도가 각각 나타나 있다. 또한, 도 3에서는 본 발명의 기술이 적용된 조명의 소등 상태 시 움직임 장치 내부 구조도, 도 4에서는 본 발명의 기술이 적용된 조명의 점등 상태 시 움직임 장치 내부 구조도가 각각 나타나 있다. 마지막으로, 도 5에서는 본 발명의 기술이 적용된 조명의 소등 시 외부 형태도, 도 6에서는 본 발명의 기술이 적용된 조명의 점등 시 외부 형태도가 각각 나타나 있다.
도 1에는 본 발명에 의한 형상기억합금 부재를 이용한 움직이는 조명이 접혀진 상태가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명에 의한 형상기억합금 부재를 이용한 움직이는 조명이 펼쳐진 상태가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 형상기억합금 부재를 이용한 움직이는 조명은 본체와; 상기 본체 내부에 구비되는 광원과; 상기 본체에 연결되고, 일 지점이 회전가능하도록 연결되는 제1 로드와 제2 로드와; 상기 제1 로드 및 제2 로드의 전단부에 구비되는 탄성부재와; 상기 제1 로드 및 제2 로드의 후단부에 구비되는 형상기억합금 부재를 포함한다.
상기 본체(100) 내부에는 광원(110)이 구비되고, 상기 광원(110)에 의해 발생되는 빛은 상기 본체(100)의 개방된 상면을 통해 조사된다. 상기 본체(100)의 상부에는 한 쌍으로 구성되는 제1 로드(210) 및 제2 로드(220)가 연결된다.
상기 제1 로드(210) 및 상기 제2 로드(220)는 상대적으로 길이가 긴 선단 로드(211, 221)와, 상대적으로 길이가 짧은 후단 로드(213, 223)를 포함한다. 상기 선단 로드(211, 221)는 상기 본체(100)의 외부로 노출되어 상방으로 연장되고, 상기 후단 로드(213, 223)는 상기 본체(100) 내부에 위치된다.
그리고, 상기 선단 로드(211, 221)와 후단 로드(213, 223)는 외측방향으로 일정각도만큼 경사지도록 연결된다. 따라서, 한 쌍의 선단 로드(211, 221)를 평행하게 배치하면, 한 쌍의 후단 로드(213, 223)가 외측방향을 향해 벌어지도록 배치되고, 한 쌍의 후단 로드(213, 223)를 평행하게 배치하면, 한 쌍의 선단 로드(211, 221)가 외측방향을 향해 벌어지도록 배치된다.
그리고, 상기 선단 로드(211, 221)와 후단 로드(213, 223) 사이에는 제1 로드(210) 및 제2 로드(220)를 연결시키기 위한 연결로드(215, 225)가 구비된다. 상기 연결로드(215, 225)는 상기 선단 로드(211, 221) 및 후단 로드(213, 223)와 대략 수직되는 방향으로 연결되어 서로 마주보도록 연결된다.
상기 연결로드(215, 225)들은 연결힌지(217, 227)에 의해 회전가능하도록 연결된다. 따라서, 상기 연결로드(215, 225) 및 상기 연결힌지(217, 227)에 의해 상기 제1 로드(210) 및 상기 제2 로드(220)의 중단부가 회전가능하도록 연결되기 때문에, 지렛대 원리에 의해 제1 로드(210) 및 상기 제2 로드(220)의 선단부가 모아지면 제1 로드(210) 및 상기 제2 로드(220)의 후단부가 벌어지고, 반대로 제1 로드(210) 및 상기 제2 로드(220)의 후단부가 모아지면 제1 로드(210) 및 상기 제2 로드(220)의 선단부가 벌어지도록 구성된다.
그리고, 상기 제1 로드(210) 및 상기 제2 로드(220)의 선단 로드(211, 221)에는 탄성부재(230)가 연결된다. 상기 탄성부재(230)의 일단이 상기 제1 로드(210)의 선단 로드(211)에 연결되고, 타단이 상기 제2 로드(220)의 선단 로드(221)에 연결된다.
상기 제1 로드(210) 및 상기 제2 로드(220)의 선단이 상기 탄성부재(230)에 의해 서로 연결되기 때문에, 상기 광원(110)이 발광하지 않는 평상시에는 상기 탄성부재(230)에 의한 탄성력에 의해 상기 제1 로드(210) 및 상기 제2 로드(220)의 선단이 모아진 상태로 유지된다.
그리고, 상기 제1 로드(210) 및 상기 제2 로드(220)의 후단 로드(213, 223)에는 형상기억합금 부재(240)가 연결된다. 상기 형상기억합금 부재(240)는 니켈과 티타늄의 합금으로 제작된 부재로서, 일정온도 이상에서는 최초 기억된 형태로 복원되면서 수축력을 발생시키고, 일반 상온 상태에서는 수축력이 소멸된다.
상기 형상기억합금 부재(240)는 상기 광원(110)에 의한 발열 온도에 반응하여 변형될 수 있도록 60°이상에서 변경되도록 하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제1 로드(210) 및 상기 제2 로드(220)의 선단 로드(211, 221)에는 상기 제1 로드(210) 및 상기 제2 로드(220)에 걸쳐지는 광원조사면(300)이 걸쳐진다. 상기 광원조사면(300)에는 상기 광원(110)에 의한 빛이 조사된다.
상기 광원조사면(300)에는 온도에 의해 색이 변화하는 시온 안료(310)가 부분적으로 도색될 수 있다. 도 6에는 시온 안료(310)에 의해 광원조사면(300)의 색이 부분적으로 변화된 상태가 도시되어 있다.
상기 시온 안료(310)는 본체(100)에도 부분적으로 도색될 수 있다.
이하에서는 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 형상기억합금 부재를 이용한 움직이는 조명의 작동상태에 대해 상세하게 설명한다.
광원(110)이 발광되지 않는 일반적인 상태에서는 형상기억합금 부재(240)가 상온상태에서는 형상이 변화되지 않고 상기 제1 로드(210) 및 제2 로드(220)의 선단이 탄성부재(230)에 의해 연결되기 때문에, 상기 제1 로드(210) 및 상기 제2 로드(220)의 선단로드(211, 221)가 서로 모아져서 접혀진 상태로 유지된다.
그리고, 상기 광원(110)이 온(on)되면 광원(110)에 의해 주변 온도가 상승하게 되어 상기 형상기억합금 부재(240)가 원래 상태로 복원하려고 하기 때문에 수축력을 발생시킨다.
그러면, 상기 형상기억합금 부재(240)로 연결되어 있는 상기 제1 로드(210) 및 제2 로드(220)의 후단 로드(213, 223)가 서로 모아지게 되고, 연결로드(215, 225) 및 연결힌지(217, 227)에 의한 지렛대 원리에 의해 상기 제1 로드(210) 및 제2 로드(220)의 선단 로드(211, 221)가 벌어지게 된다.
따라서, 상기 제1 로드(210) 및 상기 제2 로드(220)의 선단이 벌어짐에 따라 상기 제1 로드(210) 및 제2 로드(220)를 연결하는 광원조사면(300)이 펼쳐지고, 광원조사면(300)에 광원(110)이 조사되어 시온안료(310)에 의해 광원조사면(300)이 부분적으로 변색된다.
이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100 : 본체 110 : 광원
210 : 제1 로드 220 : 제2 로드
230 : 탄성부재 240 : 형상기억합금 부재
300 : 광원조사면 310 : 시온안료

Claims (5)

  1. 본체;
    상기 본체 내부에 구비되는 광원;
    상기 본체에 연결되고, 한 쌍으로 구성되어 지지점에서 서로 회전가능하도록 연결되고, 상기 지지점을 기준으로 한 쌍의 선단부와 후단부가 상대적으로 벌어지거나 좁혀지도록 구성되는 제1 로드 및 제2 로드;
    상기 지지점의 일측에서 상기 제1 로드 및 상기 제2 로드와 서로 연결되는 탄성부재;및
    상기 지지점의 타측에서 상기 제1 로드 및 상기 제2 로드와 서로 연결되고, 상기 광원에 의한 발열온도에 따라 원래 형상으로 복원되도록 구성되는 형상기억합금 부재를 포함하고,
    상기 광원의 온/오프에 따라 변화되는 상기 형상기억합금 부재와 상기 탄성부재의 상대적인 힘에 의해 상기 제1 로드 및 상기 제2 로드가 펼쳐지거나 접혀지도록 구성되는
    형상기억합금 부재를 이용한 움직이는 조명.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 로드 및 상기 제2 로드와 서로 연결되고, 상기 광원에 의한 빛이 조사되는 광원조사면을 더 포함하는
    형상기억합금 부재를 이용한 움직이는 조명.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광원조사면 또는 상기 본체에 부분적으로 도포되는 시온 안료를 더 포함하는
    형상기억합금 부재를 이용한 움직이는 조명.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 로드 및 상기 제2 로드는
    상기 본체 외부로 노출되고, 상기 탄성부재에 의해 한 쌍이 서로 연결되는 선단 로드;
    상기 선단 로드와 일정각도로 경사지도록 연결되고, 상기 형상기억합금 부재에 의해 한 쌍이 서로 연결되는 후단 로드;및
    상기 선단 로드와 상기 후단 로드의 연결지점에 구비되고, 한 쌍의 선단이 연결힌지에 의해 서로 회전가능하도록 연결되어 상기 지지점을 형성하는 연결로드를 포함하는
    형상기억합금 부재를 이용한 움직이는 조명.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 로드 및 상기 제2 로드는
    상기 광원이 온(on)되면 상기 형상기억합금 부재가 수축하여 상기 제1 로드 및 상기 제2 로드의 선단부가 펼쳐지고,
    상기 광원이 오프(off)되면 상기 탄성부재에 의한 탄성력에 의해 상기 제1 로드 및 상기 제2 로드의 선단부가 접혀지도록 구성되는
    형상기억합금 부재를 이용한 움직이는 조명.
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