KR20170089559A - 범용 직렬 버스 규격용 케이블 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대용량 데이터 및 전력 전송 능력을 요구하는 최신 범용 직렬 버스 규격을 만족함과 동시에 케이블의 길이에 따른 데이터 손실 또는 간섭이 최소화되어 초고속 데이터 전송이 가능하고, 컴퓨터 등과 연결되는 대부분의 주변기기의 전력공급이 가능함과 동시에 케이블의 외경이 최소화될 수 있는 범용 직렬 버스 규격용 케이블에 관한 것이다.

Description

범용 직렬 버스 규격용 케이블{Universal Serial Bus Standard Cable}

본 발명은 범용 직렬 버스 규격용 케이블에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 대용량 데이터 및 전력 전송 능력을 요구하는 최신 범용 직렬 버스 규격을 만족함과 동시에 케이블의 길이에 따른 데이터 손실 또는 간섭이 최소화되어 초고속 데이터 전송이 가능하고, 컴퓨터 등과 연결되는 대부분의 주변기기의 전력공급이 가능함과 동시에 케이블의 외경이 최소화될 수 있는 범용 직렬 버스 규격용 케이블에 관한 것이다.

본 발명은 범용 직렬 버스 규격용 케이블에 관한 것이다. 1990년대 이전 까지만 하더라도 컴퓨터와 주변기기를 연결할 때 사용하는 인터페이스(포트나 케이블)의 종류가 매우 다양했고 연결해서 사용하는 방법도 각각이므로 전문적인 지식이 없는 사용자들은 컴퓨터의 주변기기의 연결을 원하는 경우 어떤 케이블을 써서 어떤 포트에 꽂아야 하는지, 그리고 연결한 후에는 어떠한 설정을 해 주어야 정상적으로 작동하는지 알기가 어려웠으나, USB(Universal Serial Bus: 범용 직렬 버스)의 등장으로 사용자 편의성이 강화되었다.

1996년에 USB 1.0 규격이 발표된 후 많이 사용되는 윈도우 운영체계에서 USB 규격을 정식 지원하면서, 1998년에 USB 1.0 규격에서 데이터 전송 및 전원 공급 기능의 안정성을 개선한 USB 1.1이 발표되면서 본격적인 보급이 시작되었으며, 데이터 전송 및 전원 공급 기능이 향상된 USB2.0 및 USB3.0 규격 등이 순차적으로 발표되고 사용되고 있다.

최근 2014년 USB 단자(Universal Serial Bus, 범용 직렬 단자)의 규격을 결정하는 USB 프로모터 그룹이 USB 3.0의 후속인 USB 3.1의 규격 및 그 연결단자인 USB type-C 단자가 공개되었다.

USB 3.1 규격의 전송속도는 기존 USB 3.0의 초당 데이터 전송속도인 최대 5Gbps(1초 당 625MB)에서 최대 10Gbps(1초 당 1.25GB)로 강화되어 컴퓨터의 주된 저장장치로 사용되는 HDD뿐만 아니라 SSD의 속도까지 감당할 수 있을 정도로 빨라졌다.

이는 수치적으로 데이터의 전송속도가 단지 2배 빨라진 것에 불과한 것이 아니라 USB 3.1 규격의 케이블과 커넥터를 통해 종래 USB 케이블 및 커넥터로 연결하던 외부 저장장치 또는 프린터 등의 주변기기 이외에 고해상도 디스플레이를 직접 연결할 수 있음을 의미한다.

예를 들어, 현재 가장 널리 사용되는 영상 전송 규격 HDMI 1.4의 경우 10.2Gbps의 속도를 제공하며 USB 3.1 규격은 이에 버금가는 데이터 전송이 가능하여 FHD 또는 UHD 등의 고해상도 디스플레이의 연결까지 해결할 수도 있다.

또한, 연결된 기기에 전달할 수 있는 전압(V)의 경우에도 USB 3.0 규격은 5V가 한계였으나, USB 3.1 규격은 12V 또는 20V를 전달할 수 있고 전류의 세기도 2A에서 5A로 증대되므로, USB 3.1 규격은 최대 100W의 전력을 송신할 수 있다.

따라서, USB 3.1 규격은 외부 전력이 없어도 3.5인치 외장하드와 NAS 등의 외부 저장장치 이외의 디스플레이 장치의 경우에도 별도의 전원 케이블 없이 USB 3.1 패치코드 하나만으로 데이터와 전원공급이 가능해질 전망이며 USB 3.1 패치코드 하나로 노트북의 충전도 가능할 것으로 예상된다. 이는 전력 공급기능을 제공하지 않던 HDMI 1.4 규격과 구별되는 기능이다.

이와 같은 USB 3.1 규격에 의하여 컴퓨터 상호간을 연결하는 케이블 또는 단자가 통합 또는 일원화되는 환경을 제공할 것으로 예상된다.

이와 같은 데이터 전송속도 및 전원 공급능력을 확보하기 위한 케이블로 구리 도체선만으로 구성된 케이블이 소개되었으나, 구리 도체선만으로 구성되는 경우, 규격에서 요구되는 최소 케이블 길이 조건에서 최대 데이터 전송속도를 확보하기 위하여 각각의 소선별 전파 간섭을 해소하기 쉽지 않고, 전파 간섭을 해소하기 위한 차폐(트위스트페어 구조와 차폐구조 강화 등) 등이 구비되는 경우 케이블의 외경이 커지고, 케이블 길이에 따른 손실이 증대되는 문제가 있다. 또한, 데이터 이외의 새로운 규격에서 요구하는 증대된 전력 공급기능을 위하여 두꺼운 전력선이 포함되어 케이블의 외경이 전체적으로 증대되어 케이블의 밴딩 유연성의 확보가 쉽지 않고, 제조 원가 측면에서 재료비 및 가공비가 상당히 상승하게 된다 문제점이 있다.

본 발명은 대용량 데이터 및 전력 전송 능력을 요구하는 최신 범용 직렬 버스 규격을 만족함과 동시에 케이블의 길이에 따른 데이터 손실 또는 간섭이 최소화되어 초고속 데이터 전송이 가능하고, 컴퓨터 등과 연결되는 대부분의 주변기기의 전력공급이 가능함과 동시에 케이블의 외경이 최소화될 수 있는 범용 직렬 버스 규격용 케이블을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 복수 개의 광섬유를 포함하며, 5Gbps 이상의 테이터 전송이 가능하며 원형 단면을 갖도록 구성되는 광유닛, 10W 이상의 전원을 공급하기 위한 한 쌍의 피복된 전력유닛, 상기 광유닛과 별도로 데이터 전송이 가능한 한 쌍의 피복된 도체유닛, 제어신호의 송수신을 위한 피복된 제어유닛, 나도체 형태로 구성되는 접지유닛, 금속 재질로 구성되는 금속 차폐층 및, 상기 금속 차폐층 외부를 감싸는 외피층을 포함하는 하는 범용 직렬 버스 규격용 케이블을 제공할 수 있다.

이 경우, 상기 전력유닛의 도체의 외경이 상기 도체유닛의 도체의 외경보다 클 수 있다.

이 경우, 상기 광유닛은 중심부에 배치되고, 상기 전력유닛, 상기 도체유닛, 상기 접지유닛 및 상기 제어유닛은 상기 광유닛 둘레에 배치되며, 상기 광유닛과 상기 전력유닛, 상기 도체유닛, 상기 접지유닛 및 상기 제어유닛과 각각 접촉되며, 상기 광유닛 둘레에 배치되는 상기 전력유닛, 상기 도체유닛, 상기 접지유닛 및 상기 제어유닛은 빈틈없이 인접되도록 배치되어 전체 케이블이 원형 단면을 갖도록 구성될 수 있다.

이 경우, 상기 광유닛, 상기 전력유닛, 상기 도체유닛, 상기 접지유닛 및 상기 제어유닛의 외경은 대응되는 크기를 가질 수 있다.

그리고, 상기 차폐층은 상기 전력유닛, 상기 도체유닛, 상기 접지유닛 및 상기 제어유닛을 감싸도록 배치될 수 있다.

여기서, 상기 전력유닛의 도체 외경은 25 AWG 내지 23 AWG일 수 있다.

또한, 상기 전력유닛의 단위 길이당 저항은 0.035 Ω/m 내지 0.045 Ω/m일 수 있다.

그리고, 상기 전력유닛은 4.2 미터(m)까지 0.530V이하 전압 강하가 발생되며, 최대 100W의 전력 전송이 가능할 수 있다

또한, 상기 차폐층은 상기 접지유닛과 함께 케이블 단부에 접속되는 커넥터의 접지단자에 연결될 수 있다.

그리고, 상기 차폐층과 상기 접지유닛의 합산 외경은 16 AWG 내지 14 AWG일 수 있다.

여기서, 상기 차폐층과 상기 접지유닛은 4.5 미터(m)까지 0.283V 이하의 전압 강하가 발생될 수 있다.

또한, 상기 접지유닛의 단위 길이당 저항은 0.015 Ω/m 내지 0.025 Ω/m일 수 있다.

그리고, 상기 광유닛은 복수 개의 상기 광섬유를 경화성 수지로 감싸도록 경화시켜 형성한 광섬유 보호층을 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 광유닛은 2개 또는 4개의 광섬유로 구성되고, 상기 경화성 수지는 UV 경화성 아크릴레이트 레진일 수 있다.

그리고, 상기 도체유닛은 480 Mbps의 테이터 전송이 가능할 수 있다.

또한, 상기 케이블의 외경은 4.5 mm 이하일 수 있다.

그리고, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 복수 개의 광섬유를 포함하며, 5Gbps 이상의 테이터 전송이 가능한 리본 단면을 갖도록 구성되는 광유닛, 10W 이상의 전원을 공급하기 위한 한 쌍의 피복된 전력유닛, 상기 광유닛과 별도로 테이터 전송이 가능한 한 쌍의 피복된 도체유닛, 제어신호의 송수신을 위한 피복된 제어유닛, 나도체 형태로 구성되는 접지유닛, 금속 재질로 구성되는 금속 차폐층 및, 상기 금속 차폐층 외부를 감싸는 외피층을 포함하며, 상기 광유닛은 중심부에 배치되고, 상기 전력유닛, 상기 도체유닛, 상기 접지유닛 및 상기 제어유닛은 상기 광유닛 둘레에 배치되며, 상기 광유닛 둘레에 배치되는 상기 전력유닛, 상기 도체유닛, 상기 접지유닛 및 상기 제어유닛은 빈틈없이 인접되도록 배치되어 전체 케이블이 트랙 형태의 단면을 갖도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 전력유닛, 상기 도체유닛, 상기 접지유닛 및 상기 제어유닛의 외경은 대응되는 크기를 가질 수 있다.

본 발명에 따른 범용 직렬 버스 규격용 케이블은 광섬유를 포함하여 구성되는 광유닛을 데이터 전송수단으로 적용하여, 데이터 전송 거리의 한계를 극복하고, 트위스트 구조 또는 차폐 구조를 생략하거나 최소화하여 케이블의 단면적을 효과적으로 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 범용 직렬 버스 규격용 케이블은 케이블을 구성하는 각종 원형 단면을 갖는 유닛들의 외경을 통일시켜 케이블 내부의 빈공간을 최소화하여 케이블 외경 최소화에 일조할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 범용 직렬 버스 규격용 케이블은 접지유닛을 나도체 상태로 사용하므로, 접지유닛의 절연 피복 공정을 줄여 케이블 제조공정을 간소화할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 범용 직렬 버스 규격용 케이블은 납작한 광유닛을 채용하여 특정 방향으로의 유연성을 증대시켜 밴딩성을 향상시키고 케이블의 꼬임 또는 비틀림을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 범용 직렬 버스 규격용 케이블의 하나의 실시예의 단면도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 범용 직렬 버스 규격용 케이블의 다른 실시예의 단면도를 도시한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 범용 직렬 버스 규격용 케이블의 하나의 실시예의 단면도를 도시한다.

본 발명에 따른 범용 직렬 버스 규격용 케이블은 복수 개의 광섬유(11)를 포함하며, 5Gbps 이상의 테이터 전송이 가능하며 원형 단면 형상으로 구성된 광유닛(10), 10W 이상의 전원을 공급하기 위한 한 쌍의 피복된 전력유닛(20), 상기 광유닛(10)과 별도로 테이터 전송이 가능한 한 쌍의 피복된 도체유닛(30), 제어신호의 송수신을 위한 피복된 제어유닛(40), 나도체 형태로 구성되는 접지유닛; 금속 재질로 구성되는 금속 차폐층; 및, 상기 금속 차폐층 외부를 감싸는 외피층을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 범용 직렬 버스 규격용 케이블(100)은 종래 소개된 범용 직렬 버스 규격용 케이블(100)과 달리 데이터 전송을 위하여 광섬유(11)가 포함된 광유닛(10)이 채용된다.

최근 소개된 USB 3.1 규격의 전송속도는 기존 USB 3.0의 초당 데이터 전송속도인 최대 5Gbps(1초 당 625MB)에서 최대 10Gbps(1초 당 1.25GB)로 강화되고, 이와 같은 속도 향상을 구현하기 위해서는 종래의 구리선 등을 사용하는 경우, 케이블 길이에 따른 손실과 인접한 신호선들 간의 크로스토크 간섭 및 EMI 전자파 등의 문제가 심화될 수 있다.

본 발명에 따른 범용 직렬 버스 규격용 케이블(100)은 광유닛을 적용하여 5Gbps 이상의 테이터 전송이 가능한 범용 직렬 버스 규격용 케이블에 관한 것으로 최근 소개되는 USB 3.1 규격의 전송속도인 10Gbps(1초 당 1.25GB)인 케이블과 그 이상의 전송속도를 제공하는 범용 직렬 버스 규격용 케이블을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

따라서, 이와 같은 문제를 제거함과 동시에 충분한 데이터 전송속도를 구현하기 위하여 본 발명에 범용 직렬 버스 규격용 케이블(100)은 광섬유(11)를 포함한 광유닛(10)을 채용한다.

그러나 범용 직렬 버스 규격은 광통신 규격이 아니므로 본 발명에 따른 범용 직렬 버스 규격용 케이블(100)을 범용 직렬 버스 규격 커넥터와 접속하기 위해서는 케이블과 커넥터 사이에 광전변환모듈을 장착하여 광유닛(10)을 통해 전송되는 신호를 변환하면 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 범용 직렬 버스 규격용 케이블은 광섬유를 포함하여 구성되는 광유닛을 데이터 전송수단으로 적용하여, 데이터 전송 거리의 한계를 극복하고, 트위스트 구조 또는 차폐 구조를 생략하거나 최소화하여 케이블의 단면적을 효과적으로 감소시킬 수 있다.

상기 광유닛(10)은 복수 개의 상기 광섬유(11)를 경화성 수지로 감싸도록 경화시켜 형성한 광섬유 보호층(13)을 구비할 수 있다.

도 1에 도시된 실시예에서, 상기 광유닛(10)은 원형 단면을 갖도록 구성될 수 있다.

상기 광유닛(10)은 2개 또는 4개의 광섬유(11)로 구성되고, 상기 경화성 수지는 UV 경화성 아크릴레이트 레진으로 구성될 수 있다. 상기 광유닛(10) 역시 광섬유를 빈틈이 최소화 또는 제거될 수 있도록 충실형으로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 광유닛(10)을 구성하는 단일 광섬유는 코어(Core), 클래딩(Cladding)층, 1차 코팅층 및 2차 코팅층을 포함하여 구성될 수 있으며, 정보를 포함한 광신호는 굴절률이 높은 코어층과 굴절률이 낮은 클래딩(Cladding)층의 경계면에서 반사되어 광섬유 코어를 따라 전파되게 된다.

상기 코어(Core)는 굴절률이 약간 높아지도록 게르마늄(Ge)을 첨가한 실리카 재질로 구성되며, 1차 코팅층 및 2차 코팅층은 주로 UV 경화성 수지등으로 코팅 후 경화시켜 제조되는 방법이 사용될 수 있다.

상기 광섬유(11)를 수용하여 상기 광섬유 보호층(13)을 구성하는 상기 경화성 수지는 UV 경화성 아크릴레이트(UV curable acrylate) 레진일 수 있으며, 상기 광유닛(10) 내부에는 빈공간이 발생되지 않도록 성형되는 것이 바람직하다. 상기 광섬유 보호층(13) 내부에 빈공간이 형성되는 경우, 빈공간 만큼 광유닛(10)의 외경이 증가되므로 광유닛(10)의 외경을 최소화하기 위해서는 광섬유 보호층(13) 내부 공간에 빈공간이 발생되지 않도록 하거나, 최소화하는 것이 좋다.

광섬유(11)를 보호하기 위한 광섬유 보호층(13)을 UV 경화성 아크릴레이트 재질로 경화시키는 방법으로 성형한 결과, 일반 PVC 코팅된 제품에 비해 강도/경도/탄성이 높아 벤딩이나 수축에 따른 손상이 최소화될 수 있음을 확인할 수 있었다.

이와 같이 본 발명에 따른 범용 직렬 버스 규격용 케이블의 경우 데이터 통신을 위하여 광섬유가 구비된 광유닛을 적용하고 더 나아가 광유닛의 보호층을 UV 경화성 아크릴레이트로 구성하는 방법을 사용하여, 신호선 간의 간섭을 방지하기 위한 차폐층 등을 생략하여 두께를 최소화할 수 있으며, 밴딩 특성을 향상시킬 수 있음이 확인되었다.

또한, 데이터 전송을 위하여 광섬유에 의한 광유닛을 적용하여 거리에 따른 감쇄 문제가 해소되어 장거리 연결시에도 안정적 데이터 송수신이 가능하다.

도 1 및 도 2에 도시된 실시예의 광유닛(10)은 각각 4개의 광섬유(11)가 구비되는 예를 도시하였으나 개수는 증감될 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 광유닛(10)을 구성하는 광섬유(11)는 다중모드 섬유(multimode fiber)로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 광유닛(10)은 도 1에 도시된 원형 또는 도 2에 도시된 리본형으로 구성되도록 복수 개의 광섬유(11)가 광섬유 보호층(13)으로 둘러싸이도록 구성될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 광유닛(10)이 4개의 광섬유(11)가 구비되고, 상기 광유닛(10) 전체의 단면이 원형으로 구성되는 경우, 상기 광섬유(11)는 사각형 형태로 배치되도록 구성할 수 있다.

상기 광유닛(10)이 원형인 경우 상기 광유닛(10)의 외경은 0.7 밀리미터(mm) 내지 0.9 밀리미터(mm) 정도가 될 수 있다.

그리고, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 광유닛(10)이 리본형인 경우, 상기 광유닛(10)의 폭(w)은 1.0 밀리미터(mm) 내지 1.2 밀리미터(mm)이며, 두께(t)가 0.2 밀리미터(mm) 내지 0.4 밀리미터(mm)로 구성될 수 있다.

도 1에 도시된 실시예에서, 상기 광유닛(10)은 케이블의 중심부에 배치되고, 상기 전력유닛(20), 상기 도체유닛(30), 상기 접지유닛(50) 및 상기 제어유닛(40)은 상기 광유닛(10) 둘레에 배치되어 전체적인 케이블의 단면 형상이 원형이 되도록 할 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 실시예에서, 상기 광유닛(10)은 케이블의 중심부에 배치되는 것으로 도시되었으나, 굴곡 등의 조건으로 자유로운 장거리(예를 들면, 5~10 미터) 연결을 위한 케이블을 구성하는 광유닛(10)의 위치가 케이블 중심부로 제한될 필요는 없다.

그리고, 도 1에 도시된 실시예에서, 전체 케이블의 형상을 원형에 가깝게 구성하고 케이블 내부의 빈공간을 최소화하기 위하여 상기 광유닛(10), 상기 전력유닛(20), 상기 도체유닛(30), 상기 접지유닛(50) 및 상기 제어유닛(40)의 외경은 대응되는 크기를 가질 수 있다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 광유닛(10)과 상기 전력유닛(20), 상기 도체유닛(30), 상기 접지유닛(50) 및 상기 제어유닛(40)의 외경이 대응되는 크기를 갖는 경우에는 광유닛(10)과 상기 전력유닛(20), 상기 도체유닛(30), 상기 접지유닛(50) 및 상기 제어유닛(40)이 각각 접촉된 상태로 상기 전력유닛(20), 상기 도체유닛(30), 상기 접지유닛(50) 및 상기 제어유닛(40) 각각은 인접한 유닛들과 접촉하는 형태가 되어 케이블 내부의 빈공간이 최소화되고, 외부에서 가해지는 충격이나 힘에 의하여 케이블을 구성하는 유닛들이 배치상태가 흐트러지거나 변형되는 것을 최소화될 수 있으므로, 케이블의 외경이 최소화됨과 동시에 사용중 유닛들의 배치상태가 견고하게 유지될 수 있다.

상기 광유닛(10)이 케이블 중심부에 배치되지 않고 다른 구성이 중심부에 오도록 배치되는 경우에도 상기 광유닛(10)과 상기 전력유닛(20), 상기 도체유닛(30), 상기 접지유닛(50) 및 상기 제어유닛(40)의 외경이 대응되는 크기, 즉 외경 차이가 최소화되도록 구성되는 경우 케이블 내부의 빈공간을 최소화하며 케이블을 구성할 수 있다.

본 발명에 따른 범용 직렬 버스 규격용 케이블은 전력 공급을 위하여 상기 광유닛 둘레에 한 쌍의 전력유닛(20)이 구비된다. 이와 같은 전력유닛(20)은 전력 공급을 가능하게 하며 위 규격으로 제한되는 경우, 최대 100와트(W)까지의 전력 공급이 가능하도록 구성할 수 있다.

상기 전력유닛(20)은 합선 방지를 위하여 내부에 도체(21)가 구비되고 피복층(23)이 구비될 수 있다.

상기 전력유닛(20)의 도체(21) 외경은 25 AWG 내지 23 AWG일 수 있으며, 최신 USB 3.1 규격을 만족하기 위하여 상기 전력유닛(20)의 단위 길이당 저항은 0.035 Ω/m 내지 0.045 Ω/m 정도가 되고, 상기 전력유닛(20)은 4.2 미터(m)까지 0.530V 이하의 전압 강하가 발생되도록 도체(23)의 재질 등이 선정되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 광유닛(20) 둘레에 상기 전력유닛(20)과 같은 방식으로 별도로 테이터 전송이 가능한 한 쌍의 피복된 도체유닛(30)이 구비될 수 있다. 상기 도체유닛(30)은 하위 버전 USB 규격, 예를 들면 USB 2.0 규격을 만족하는 데이터 전송기능을 위하여 구비되는 것이 바람직하다.

즉, USB 규격은 하위 버전 호환성이 보장되어야 하므로 별도의 도체유닛(30)을 구비하여 하위 버전 USB 규격만 지원하는 하드웨어 간의 데이터 전송을 담당할 수 있다.

상기 도체유닛(30)은 USB 2.0 규격 속도인 480 Mbps의 테이터 전송이 가능하도록 구성될 수 있다.

상기 도체유닛(30)은 상기 전력유닛(20)과 마찬가지로 중심부에 도체(31) 및 이를 피복하는 피복층(33)이 구비될 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전력유닛(20) 및 상기 도체유닛(30)은 상기 광유닛(10), 상기 접지유닛(50) 및 상기 제어유닛(40)과 대응되는 외경을 갖도록 구성되고, 상기 도체유닛(30)은 상기 전력유닛(20)과 달리 전력 공급용 구성이 아니므로 상기 전력유닛(20)의 도체(21)의 외경이 상기 도체유닛(30)의 도체(31)의 외경보다 크게 구성되어야 한다.

결국, 상기 광유닛(10)과 상기 전력유닛(20), 상기 도체유닛(30), 상기 접지유닛(50) 및 상기 제어유닛(40)의 외경이 대응되는 크기를 가짐과 동시에 전력유닛(20)의 도체(21)의 외경이 상기 도체유닛(30)의 도체(31)의 외경보다 크게 구성되어야 하므로, 전력유닛(20)의 피복층(23)의 두께가 상기 도체유닛(30)의 피복층(33)의 두께보다 작게 구성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 범용 직렬 버스 규격용 케이블은 데이터 송수신 기능과 함께 하드웨어간 전력 공급기능을 구비하고 있으므로, 데이터 전송 상태 이외에도 연결된 하드웨어에서 요구되는 전력 또는 충전상태 등에 따라 전력의 크기, 공급 또는 차단 등의 제어신호의 통신이 필요하다. 따라서, 이와 같은 제어신호의 송수신을 위한 제어유닛(40)이 구비될 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제어유닛(40) 역시 상기 전력유닛(30) 및 도체유닛(30)과 유사하게 도체(41) 및 피복층(43)을 포함하여 구성되며 상기 제어유닛(40)은 외경은 상기 광유닛(10), 상기 전력유닛(20) 및 도체유닛(30)과 대응되는 외경을 갖도록 구성될 수 있다.

그리고, 도 1에 도시된 본 발명에 따른 범용 직렬 버스 규격용 케이블은 나도체 형태의 접지유닛(50)을 구비한다. 상기 접지유닛(50)의 외경 역시 상기 광유닛(10), 상기 전력유닛(20), 도체유닛(30) 및 제어유닛(40)과 대응되는 크기의 외경을 갖도록 구성될 수 있다. 따라서, 접지유닛(50)을 나도체 형태로 구성하는 방법으로 제한된 직경에 대하여 접지용량을 극대화할 수 있으며, 접지유닛(50)을 피복하는 공정을 생략할 수 있으므로, 제조비용을 줄이고 공정을 단순화할 수 있다. 상기 접지유닛(50)은 나도체로 구성되지만 상기 전력유닛(20), 도체유닛(30) 및 제어유닛(40)을 피복하므로 전기적 합선은 방지될 수 있으며, 상기 접지유닛(50)을 나도체로 구성하면 후술하는 바와 같이 상기 접지유닛(50)을 상기 차폐층(60)과 함께 접지도체로 사용하는 경우에도 자연스럽게 전기적 접촉 또는 통전이 가능하게 된다.

도 1 또는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 광유닛(10)을 케이블의 중심부에 배치하고, 상기 광유닛(10) 둘레에 상기 전력유닛(20), 상기 도체유닛(30), 상기 접지유닛(50) 및 상기 제어유닛(40)을 상호 인접하게 배치한 상태에서 상기 전력유닛(20), 상기 도체유닛(30), 상기 접지유닛(50) 및 상기 제어유닛(40) 외부를 감싸도록 차폐층(60)이 구비될 수 있다. 상기 차폐층(60)은 얇은 금속박 또는 편조체 등의 형태로 구성될 수 있다.

종래의 범용 직렬 버스 규격용 케이블들은 접지유닛(50)을 나도체 형태가 아닌 피복된 도체를 사용하였으나, 본 발명은 전체 케이블의 외경을 최소화하기 위하여 접지유닛(50)을 나도체로 구성하는 특징을 갖는다.

그리고, 본 발명에 따른 범용 직렬 버스 규격용 케이블을 구성하는 상기 광유닛(10), 상기 전력유닛(20), 도체유닛(30) 및 제어유닛(40)의 외경과 접지유닛(50)의 외경을 일치시켜야 하는 제한에 의하여 접지유닛(50)의 접지용량이 부족한 경우를 대비하여, 접지기능을 상기 접지유닛(50) 이외에도 상기 광유닛(10), 상기 전력유닛(20), 도체유닛(30), 상기 제어유닛(40) 및 상기 접지유닛(50)을 포함하여 배치되는 유닛 다발을 감싸는 상기 차폐층(60)을 상시 접지유닛(50)과 함께 접지수단으로 활용할 수 있다.

즉, 상기 차폐층(60)은 일반적으로 인접 케이블 간의 크로스톡 등의 간섭 방지를 위하여 구비되지만, 본 발명에 따른 범용 직렬 버스 규격용 케이블은 주된 데이터 통신 수단으로 광유닛(10)을 사용하게 되므로, 상기 차폐층(60)을 접지수단으로 상기 접지유닛(50)과 함께 활용하여 전체 케이블의 외경 최소화에 일조할 수 있다. 따라서, 상기 접지유닛(50)과 상기 차폐층(60)은 케이블 단부에 연결된 커넥터의 접지단자에 함께 연결되어 접지되도록 구성될 수 있다.

상기 차폐층(60)과 상기 접지유닛(50)의 합산 외경은 16 AWG 내지 14 AWG로 구성되고, 최신 USB 3.1 규격을 만족하기 위하여, 상기 접지유닛(50)의 단위 길이당 저항은 0.015 Ω/m 내지 0.025 Ω/m이며, 상기 차폐층(60)과 상기 접지유닛(50)으로 구성되는 접지수단은 4.5 미터(m)까지 0.283V 이하의 전압 강하가 발생되도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 차폐층(60) 외측에는 상기 차폐층(60)을 감싸며 외장 기능을 하는 외피층(70)이 구비될 수 있다.

이와 같은 방법에 의하여, 도 1에 도시된 본 발명에 따른 범용 직렬 버스 규격용 케이블의 외경(D)은 4.5 mm 이하, 실험적으로 4.0mm에 근접하는 전체 케이블의 외경을 확보하여 종래 8mm 정도의 전체 케이블 외경을 크게 줄일 수 있음을 확인할 수 있었다.

도 2에 도시된 실시예는, 광유닛(10)을 리본형으로 구성하고, 상기 광유닛(10) 둘레에 상기 전력유닛(20), 도체유닛(30), 상기 제어유닛(40) 및 상기 접지유닛(50)을 배치하여, 전체적으로 폭이 두께보다 큰 트랙형 형태의 단면을 갖는 케이블을 구성할 수 있다.

도 2에 도시된 실시예는 광유닛(10)을 리본형으로 구성되지만, 케이블 내부의 빈공간을 최소화하고 케이블의 외형의 대칭성 등을 유지하기 위하여 상기 광유닛(10)을 제외한 상기 전력유닛(20), 상기 도체유닛(30), 상기 접지유닛(50) 및 상기 제어유닛(40)의 외경은 대응되는 크기를 갖도록 구성될 수 있다. 상기 전력유닛(20), 상기 도체유닛(30), 상기 접지유닛(50) 및 상기 제어유닛(40)의 외경이 대응되는 크기를 갖는 경우에는 상기 전력유닛(20), 상기 도체유닛(30), 상기 접지유닛(50) 및 상기 제어유닛(40)이 각각 순차적으로 접촉된 형태가 되어 케이블 내부의 빈공간이 최소화되고, 외부에서 가해지는 충격이나 힘에 의하여 케이블을 구성하는 유닛들이 배치상태가 흐트러지거나 변형되는 것을 최소화될 수 있으므로, 케이블의 외경이 최소화됨과 동시에 사용중 유닛들의 배치상태가 견고하게 유지될 수 있다.

그리고 도 2에 도시된 실시예 역시 상기 차폐층(60)과 외피층(70)을 구성하는 방법은 도 1에 도시된 실시예와 같다.

이와 같은 트랙형 단면을 갖는 케이블로 구성되는 경우에도, 케이블의 전체 단면적은 종래의 방식의 케이블보다 크게 줄어들 수 있으며, 동일한 면적의 원형 케이블보다 유연성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 범용 직렬 버스 규격용 케이블은 밴딩의 방향성은 존재하지만 밴딩시의 유연성이 원형 단면을 갖는 실시예보다 향상되어 케이블 사용중 케이블의 꼬임 또는 비틀림 등이 감소될 수 있다.

본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.

100 : 범용 직렬 버스 규격용 케이블
10 : 광유닛
20 : 전력유닛
30 : 도체유닛
40 : 제어유닛
50 : 접지유닛
60 : 차폐층
70 : 외피층

Claims (18)

1. 복수 개의 광섬유를 포함하며, 5Gbps 이상의 테이터 전송이 가능한 원형 단면을 갖도록 구성되는 광유닛;
   10W 이상의 전원을 공급하기 위한 한 쌍의 피복된 전력유닛;
   상기 광유닛과 별도로 테이터 전송이 가능한 한 쌍의 피복된 도체유닛;
   제어신호의 송수신을 위한 피복된 제어유닛;
   나도체 형태로 구성되는 접지유닛;
   금속 재질로 구성되는 금속 차폐층; 및,
   상기 금속 차폐층 외부를 감싸는 외피층;을 포함하는 범용 직렬 버스 규격용 케이블.
2. 제1항에 있어서,
   상기 전력유닛의 도체의 외경이 상기 도체유닛의 도체의 외경보다 큰 것을 특징으로 하는 범용 직렬 버스 규격용 케이블.
3. 제1항에 있어서,
   상기 광유닛은 중심부에 배치되고, 상기 전력유닛, 상기 도체유닛, 상기 접지유닛 및 상기 제어유닛은 상기 광유닛 둘레에 배치되며,
   상기 광유닛과 상기 전력유닛, 상기 도체유닛, 상기 접지유닛 및 상기 제어유닛과 각각 접촉되며, 상기 광유닛 둘레에 배치되는 상기 전력유닛, 상기 도체유닛, 상기 접지유닛 및 상기 제어유닛은 빈틈없이 인접되도록 배치되어 전체 케이블이 원형 단면을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 범용 직렬 버스 규격용 케이블.
4. 제3항에 있어서,
   상기 광유닛, 상기 전력유닛, 상기 도체유닛, 상기 접지유닛 및 상기 제어유닛의 외경은 대응되는 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 범용 직렬 버스 규격용 케이블.
5. 제3항에 있어서,
   상기 차폐층은 상기 전력유닛, 상기 도체유닛, 상기 접지유닛 및 상기 제어유닛을 감싸도록 배치되는 것을 특징으로 하는 범용 직렬 버스 규격용 케이블.
6. 제1항에 있어서,
   상기 전력유닛의 도체 외경은 25 AWG 내지 23 AWG인 것을 특징으로 하는 범용 직렬 버스 규격용 케이블.
7. 제6항에 있어서,
   상기 전력유닛의 단위 길이당 저항은 0.035 Ω/m 내지 0.045 Ω/m인 것을 특징으로 하는 범용 직렬 버스 규격용 케이블.
8. 제6항에 있어서,
   상기 전력유닛은 4.2 미터(m)까지 0.530V이하 전압 강하가 발생되며, 최대 100W의 전력 전송이 가능한 것을 특징으로 하는 범용 직렬 버스 규격용 케이블.
9. 제1항에 있어서,
   상기 차폐층은 상기 접지유닛과 함께 케이블 단부에 접속되는 커넥터의 접지단자에 연결되는 것을 특징으로 하는 직렬 버스 규격용 테이블.
10. 제9항에 있어서,
    상기 차폐층과 상기 접지유닛의 합산 외경은 16 AWG 내지 14 AWG인 것을 특징으로 하는 범용 직렬 버스 규격용 케이블.
11. 제9항에 있어서,
    상기 차폐층과 상기 접지유닛은 4.5 미터(m)까지 0.283V 이하의 전압 강하가 발생되는 것을 특징으로 하는 범용 직렬 버스 규격용 케이블.
12. 제9항에 있어서,
    상기 접지유닛의 단위 길이당 저항은 0.015 Ω/m 내지 0.025 Ω/m인 것을 특징으로 하는 범용 직렬 버스 규격용 케이블.
13. 제1항에 있어서,
    상기 광유닛은 복수 개의 상기 광섬유를 경화성 수지로 감싸도록 경화시켜 형성한 광섬유 보호층을 포함하는 것을 특징으로 하는 범용 직렬 버스 규격용 케이블.
14. 제12항에 있어서,
    상기 광유닛은 2개 또는 4개의 광섬유로 구성되고, 상기 경화성 수지는 UV 경화성 아크릴레이트 레진인 것을 특징으로 하는 범용 직렬 버스 규격용 케이블.
15. 제1항에 있어서,
    상기 도체유닛은 범용 직렬 버스 규격 중 2.0 버전의 규격을 만족하도록 480 Mbps의 테이터 전송이 가능한 것을 특징으로 하는 범용 직렬 버스 규격용 케이블.
16. 제3항에 있어서,
    상기 케이블의 외경은 4.5 mm 이하인 것을 특징으로 하는 범용 직렬 버스 규격용 테이블.
17. 복수 개의 광섬유를 포함하며, 5Gbps 이상의 테이터 전송이 가능한 리본 단면을 갖도록 구성되는 광유닛;
    10W 이상의 전원을 공급하기 위한 한 쌍의 피복된 전력유닛;
    상기 광유닛과 별도로 테이터 전송이 가능한 한 쌍의 피복된 도체유닛;
    제어신호의 송수신을 위한 피복된 제어유닛;
    나도체 형태로 구성되는 접지유닛;
    금속 재질로 구성되는 금속 차폐층; 및,
    상기 금속 차폐층 외부를 감싸는 외피층;을 포함하며,
    상기 광유닛은 중심부에 배치되고, 상기 전력유닛, 상기 도체유닛, 상기 접지유닛 및 상기 제어유닛은 상기 광유닛 둘레에 배치되며,
    상기 광유닛 둘레에 배치되는 상기 전력유닛, 상기 도체유닛, 상기 접지유닛 및 상기 제어유닛은 빈틈없이 인접되도록 배치되어 전체 케이블이 트랙 형태의 단면을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 범용 직렬 버스 규격용 케이블.
18. 제17항에 있어서,
    상기 전력유닛, 상기 도체유닛, 상기 접지유닛 및 상기 제어유닛의 외경은 대응되는 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 범용 직렬 버스 규격용 케이블.

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