KR0129710B1 - 발광패널 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

발광패널

본 발명은 광원이 기체방전에 기초를 두고 있는 발광패널에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 극한상태의 외부 부하에도 견딜 수 있는 기밀성, 내충격성, 내타격성을 가진 투명 또는 반투명성 재료로 되어 있는 발광패널에 관한 것이다.

특히 본 발명은 발광구역이 임의의 형상과 범위를 갖고 있으며 발광구역의 길이의 형상은 실직적으로 발광패널의 기하적 형상과 치수에 의해 한정되는 앞서 설명한 형식의 발광패널에 관한 것이다.

이러한 종류의 발광패널은 통상적으로 발광을 위하여 옥내 및 옥외에 사용될 수 있으며, 예술품, 광조각품 및 건축구조물 장식등의 장식용조명에 특히 적합하다. 또한 이러한 패널은 기계적 및 환경적 부하에 노출되어 통상적인 광원으로는 사용할 수 없는 표식 및 안전조명용으로도 적합하다. 이러한 용도로는 보행구역과 포장 측방도로를 포함하여 노견, 차선, 기타 여러 종류의 교통구역을 표시하기 위한 조명등 및 항공기의 활주로나 유도로용 표시등을 예로 들 수 있다.

그외에 이러한 패널은 마루, 벽, 계단, 난간내에 설치될 수 있기 때문에 계단등 및 복도등으로 아주 적합하다. 그 뿐만아니라 이 발광패널은 수영장을 포함한 스포츠 시설에도 이용될 수 있을 것이다. 특수한 구체예로서, 발광패널이 교통 및 벽 표지판으로서, 대형 표시장치에 그리고 광고 목적을 위해 사용될 수 있다.

서언에서 언급한 것처럼, 발광패널의 공원은 기체방전에 기초를 둔 것이 바람직하다. 기체 방전관 형태의 광원은 종전에도 앞서 설명한 여러 목적을 위해 사용되었으나, 이들은 큰 기계적인 그리고 환경적인 부하에 노출되는 장소에 사용하려면 광원을 설치하기 위하여 여러가지 대책이 필요하다. 이들이 사용하고자 하는 물체내부나 장소에 내장되지 않은 경우에는 고가이거나 다수 복잡한 특수한 광 부속품(연결체)가 사용되어야 한다. 이것은 많은 비용을 필요로 할 뿐만 아니라 보수 및 교체와 관련된 여러가지 문제를 야기할 수 있다.

또한 기체 방전관을 큰 외부 부하가 작용하는 것에 설치하고 고정하는 경우에는, 예컨대 부속품 연결과 관련하여 광 출력이 낮아져 가끔 소기의 발광목적을 달성하는데 충분하지 못하게 된다거나 조명면적이 좁아진다는 단점이 있으며 그에 따라 특수조명을 위하여 사용될 경우 대개 차선(次善)의 선택이 되거나 신축성이 적게 된다는 단점이 있다.

그 뿐만아니라 큰 외부의 부하를 막아야 하는 설비에서는 전기설계, 배선, 및 드라이버, 접촉소자 및 전선과 같은 유니트의 설치가 복잡해지기 쉽기 때문에, 그와 같은 경우에는 광원의 전기 연결부 및 전선에 가끔 문제가 발생될 수 있다.

상술한 용도들중 어떤 경우에는, 퍼져 있는 평평한 광원, 즉 대략적인 점이나 선 또는 완만한 곡선으로 보이는 것이 아니라 그와 반대로 광원의 전체 표면에 걸쳐 대략 균일한 광 강도를 주는, 확장되어 있고, 평평한 광원을 사용하는 것이 바람직할 것이다.

대부분의 공지광원에 있어서는, 광원으로부터의 빛에 대하여 반투명하며, 균일한 발광면으로 보이도록 광을 산란시키고 확산시키는 것을 도와주는 재료로 빛 개구부가 이루어지는 피팅 (연결부)에 광원을 설치함으로써 상기할 것을 달성할 수 있다. 이러한 방법에 의하여 통상 광 출력은 감소하게 되며, 외부 부하에 대한 내성이 요구되는 환경에 통상적 광원을 사용하는 것과 같은 문제점이 유발된다.

전계발광(electroluminescence)에 기초를 둔 광원을 가진 표면 발광이 오래전에 알려저 있는데 , 전계발광 광원은 이론적으로는 약100루멘/와트 이상의 높은 광 수율을 갖지만, 실제에 있어서 현재까지 달성된 효율은 수 루멘/와트이다.

이와 비교하여 보통의 백열등은 약 15루멘/와트 또는 그 이상의 수율을 갖고 있으며, 한편 형광에 기초를 둔 기체 방전관 즉, 라이트 튜브는 40루멘/와트 이상을 발하는데 이것은 최고 이론 효율에 가깝다.

이러함에도 불구하고 예컨대 표면 광원 형태의 전계발광 광원 즉, 전계발광 패널은 저효과 조명을 위해 그리고 높은 발광강도 및 높은 광 수율이 중요치 않고 그와 반대로 좁은 공간이 요구되고 열발생이 없는 것이 요구되는 기술적 목적을 위해, 또한 각종 기술 설비에 어느정도 이용되어 왔다.

가장 효과적인 전계발광 광원에 있어서의 다른 문제점은 얼마만큼의 기간이 지난 뒤에는 효율이 감소하고 그에 따라 이온상으로는 이들의 수명이 거의 무한하면서도 매우 자주 교환해야 한다는 것이다.

본 발명의 목적은 서언에서 언급한 용도에 매두 적합하며, 그에 더하여 이러한 용도에 통상적 광원을 사용하게 되면 발생하게 되는 문제점을 회피할 수 있는 광원을 제공하는것이다.

상기한 본 발명의 목적은, 광원이 기체 방전에 기초를 두고 있는 발광패널로서, 기밀성, 내충격성, 내타격성을 가진 투명 및 반투명 재료로 이루어진 매트릭스로 구성되어 있으며, 광원은 매트릭스내의 적어도 하나의 광 도관으로 설계되고, 매트릭스는 적어도 하나의 형광체로 도우프되고, 형광체는 매트릭스 내에 제어된 분포를 갖고 매트릭스의 표면 위에 또는 그 부근에 구비되는 것을 특징으로 하는 발광 패널에 의해 달성된다.

또한 본 발명의 발광패널은 매트릭스내에 하나 또는 그 이상의 층으로 분리 배열되어 있고 임의의 원하는 외형이 부여된 복수개의 광 도관으로 되어 있을 수 있다.

한편, 광 도관은 발광패널과 일체로 형성되고 대체로 발광패널과 같은 재료로 구성될 수 있으나, 기체 방전관과 같이 주조 또는 관입에 의해 발광패널에 배설될 수도 있다.

본 발명에 따른 발광패널의 또 다른 특징 및 이점은 특허청구범위 종속항 제6항 내지 14하에 기재되어 있다.

다음에서는 본 발명에 의한 발광패널의 바람직한 구체예를 첨부도면을 참고하여 더욱 상세히 설명한다.

제1도는 광 도관(패널)을 가진 본 발명에 의한 발광패널의 평면도이다.

제2도는 제1도에 도시된 발광패널과 같이 매트릭스내에 광 도관이 매설되어 있는 발광패널의 측면도이다.

제3도는 가장 넓은 두 개의 표면이 시이트로 둘러싸여 있는 발광패널의 측면도이다.

제1도에는 전체적으로 도면부호(1)로 표시된 본 발명에 의한 발광패널이 도시되어 있다. 발광패널은 매트릭스(2)로 구성되어 있는 직사각형 블록 또는 슬랩같은 형상을 갖고 있다. 매트릭스 (2)에는 광 도관(3)이 형성되어 있다. 광 도관(3)은 예컨데 주조나 적당한 기계적 방법에 의해 매트릭스(2)내에 공동 (캐비티)으로 형성될 수 있다.

광 도관(3)을 매트릭스(2)내에 간편하게 형성하는 방법으로는 발광패널을 별도의 두개의 슬랩 형태로 설계하고, 주조 또는 기계가공에 의해 각 슬랩의 표면에 홈을 형성한 후 두 슬랩을 서로 마주 붙여 결합하므로써 원하는 광 도관(3)이 나타나도록 하는 것이 바람직하다. 슬랩의 결합은 용융, 확산 또는 집착 결합에 의해 행할 수 있다.

이와 같이 몇개의 분리된 슬랩에 의해 발광패널(1)을 조립하게 되면 복수개의 도관(3)을 매트릭스내에 단층 또는 여러층으로 분리하려 설치하는 것이 용이하게 된다. 어떤 경우든 간에 광 도관은 발광패널(1)과 일체로 구성되며 발광패널과 같은 재료로 형성된다. 또한 발광 패널은 직사각형 블록 또는 슬랩의 형상에 한정되지 않고 필요에 따라 적당한 외형을 갖을 수도 있으며, 광 도관의 내벽은 필요에 따라 형광물질 또는 형광체로 도포될 수 있다.또한 광 도관은 발광패널의 단부면에서 개통되도록 배열되는 것이 바람직하다.

광도관(3)은, 당해 기술분야에 주지되어 있는 방법에 의하여 소정 압력의 기체로 충전될 수 있으며 필요에 따라 수은과 같은 금속으로 충전될 수도 있다. 광도관의 개구에는 전극(4) 및 필요에 따라 광도관(3)을 위한 드라이버(표시안됨)을 설치할 수도 있다. 전극은 본 출원인의 노르웨이 특허출원 제851228호에 개시된 용량형 전극(capacitive electrode)일 수 있다.

한편, 드라이버는 가스방전관을 구동하기에 적합한 것으로서 당업계에 알려진 임의 형식의 것을 사용해도 좋다.

용량형 전극이 사용될때는 광 도관(3)을 매트릭스와 동일한 재료로 밀봉하는데, 이 경우 시일링을 통과하여 광 도관내로 전기도선을 설치할 필요가 없다. 그 경우 드라이버는 발광패널(1)의 위 또는 내부에, 예컨대 패널에 형성된 외부홈(표시안됨)에 배치될 수 있다.

발광패널의 매트릭스(2)는 유리, 중합체 또는 세라믹 재료일 수 있다. 기계적인, 열적인 또는 환경적인 극한 상태의 부하를 견딜 수 있고 그러면서도 발광패널의 광 출력을 약화시키지 않도록, 매트릭스는 기밀성, 내충격성, 내타격성을 가지며, 투명 또는 반투명성이어야 한다.

이것은 투명하거나 반투명한 것과는 상관없이 상술한 여러 가지 유형의 부하에 견딜 수 있도록 보강 되거나 또는 경화되어 있는 매트릭스(2)에 의해 성취될 수 있다.

기체방전상태가 기체도관(3)에서 일어날 때 형광체가 형광을 발하도록 매트릭스에는 적어도 하나의 형광체가 첨가되거나 또는 도우프된다. 이 경우 발광패널(1)이 전체 표면에 걸치 형광을 방출하여 마치 표면광원처럼 보이게 되는 효과가 있다. 이러한 효과는 전계발광 광원에 의해 달성될 수 있는 것과 유사할 뿐만 아니라 광 수율은 휠씬 더 높아져서 이론상으로는 통상의 형과등에 의해 달성할 수 있는 정도로 높아진다.

이러한 효과를 달성하기 위한 기본적인 전제는 형광체의 매트릭스내 분포를 잘 제어하는 것인데, 이것은 공지의 방법을 사용하여 달성될 수 있다. 또한 이 경우 매트릭스는 자외선 및 단파광을 다소 흡수하는 재료, 예컨대 석영으로 구성되어야만 한다. 또한 광 도관은 앞서 언급한 바와 같이 그 내부가 형광체로 피복되어 있을 수 있다. 광 도관(3)은 별도의 소자, 예컨대 유리관일 수도 있으며 주조에 의해 또는 관입에 의해 이 별도의 소자를 매트릭스(2) 내에 배치시킬 수 있을 것이다.그러나 이 소자는 매트릭스와 같은 재료로 만들어져야 한다.

제3도에는 매트릭스(2)가 시이트 또는 충(5)으로 둘러싸여 있는 구체예가 도시되어 있다. 이 시이트(5)는 매트릭스(2)와 유사한 재료로 만들어질 수 있고, 투명 또는 반투명하며, 기계적 하중과 같은 큰 외부 부하에도 견딜 수 있도록 보강되고 경화될 수 있다. 시이트(5)는 공지의 방법 예컨대 용융 또는 접착 결합에 의해 발광패널의 매트릭스에 접합되거나 적층될 수 있다. 시이트(5)의 목적은 매트릭스만으로 성취될 수 있는 것보다 더 나은 추가적인 보호를 발광패널(1)에 제공하는 것이고, 시이트(5)는 발광패널(1)의 사용상 필요한 경우에 미적기능을 가질 수도 있다.

또한 시이트(5)도 매트릭스(2)와 유사하게 형광체로 도우프되어 매트릭스와 함께 형광원으로서 작용하게 할 수도 있다. 이 경우 시이트(5)는 단파 및 자외선을 통과시키는 재료로 만들어져야 하며, 그와 동시에 단파 및 자외선이 발광패널(1)로부터 외부로 방사되지 않도록 표면처리될 수도 있다. 그러나 시이트(5)는 상기한 주목적을 위하여 즉, 발광패널(1)을 보강하고 외부 부하에 대해 더 큰 내성을 갖도록 하기 위해 설치되는 것이다.

발광패널의 구체예는 사용되는 용도에 따라 형상, 이용되는 재료 및 광 도관(3)의 수등에 있어 가변적이다. 구체예에 있어서 발광패널(1)에 수개의 별도의 도관이 배치될 수 있다.

개별적으로 설치된 전극과 함께 몇개의 독립적인 도관이 사용될 경우, 예를들어 도관을 이용하여 발광패널(1)에 무늬를 만들 경우, 도관은 수개의 층으로 배치될수 있고 이때는 매트릭스(2)를 형광체로 도우프하지 않는다. 이렇게 하므로써 광 도관(3)에 의해 만들어진 무늬는 발광패널을 정보표시등에 이용될 수 있도록 무서나 숫자를 재현하는데 사용될 수 있다.

몇가지 용도에서는, 예컨대 비상등과 관련된 용도 및 교통목적을 위해서는 배터리 또는 광전소자에 의해 발광패널을 작동시키는 것이 유리할 수 있다. 바람직하게는 발광패널내에 설치된 하나 또는 둘 이상의 재충전식 전기 배터리를 광전소자 및 광원과 연결시킨 결합형태로 사용될 수 있다. 이 경우 재충전식 전기 배터리는 필요한 경우 광전소자에 의해 충전될 수 있고, 외부 전력공급과는 상관없이 또는 외부 전력공급이 중단될 경우에도 발광패널을 작동시킬 수 있게 된다.

발광패널에 광전소자를 사용하는 경우, 이 광전소자에 빛이 비추어질때, 예컨대 일광을 받을 때 기동하도록 매트릭스내에 이 광전소자들을 배치할 수도 있다. 또한 광원소자는 하나 또는 그 이상의 주위시이트(5) 상에 배치될 수도 있고 또 다른 구체예에서는 광전소자를 발광패널의 광 도관(3)에 대향하여 설치한다.

발광패널(1)의 정상작동중에는, 광 도관(3) 또는 매트릭스(2)로부터 방출된 빛이 광전소자를 활성화 시키며 그에 따라 이 광전소자는 비상동력공급을 위한 재충전성 전기 배터리를 충전하게 된다. 또한 광전소자는 광 도관에 대향시키지 않고 외부광원인 태양 또는 햇볕을 직접 향하도록 배치될 수도 있다.

실제적으로 광전소자는 공인된 제조회사로 부터 통상적으로 구입할 수 있는 태양전지를 사용할 수 있다. 태양전지를 태양전지패널에 비치할 때는 이것을 발광패널에 직접 연결할 수도 있고, 가능한 경우에는 제3도에 도시한 것과 외부 시이트에 의해 태양전지가 보호되도록 위치시킨다. 예신한 구체예에서는 발광패널을 보수하기가 용이하다.

이상적으로는 본 발명에 의한 발광패널의 예상수명이 20년도 될 수 있으나, 발광패널이 어떻게 제작되고, 설치되고 또는 작동되는가에 따라 여러가지 보수를 행할 수 있다. 예컨대 발광패널을 열고 기체를 재충전하고 광 도관의 내면에 형광체를 교체한다. 또한 드라이버의 구성부품들을 교체하며, 발광패널과 관련하여 하나 또는 수개의 재충전식 전기 배터리를 사용하는 경우에는 교체하기 용이하도록 그 배터리들을 위치시킬 수 있다.

Claims (15)

1. 기체 방전에 기초한 광원을 구비한 발광패널로서, 상기 발광패널은 기밀성, 내충격성, 내타격성을 가진 투명 또는 반투명 재료로 이루어진 매트릭스를 포함하며, 상기 광원은 상기 매트릭스 내의 하나 이상의 광도관으로 설계되며, 상기 매트릭스는 하나 아상의 형광체로 도우프되고, 상기 형광채는 상기 매트릭스 내에서 제어된 분포를 갖고 있으며 매트릭스의 표면 위에 구비되거나 표면 부근에 구비되는 것을 특징으로 하는 발광패널.
2. 제1항에 있어서, 매트릭스내에 한개 또는 수개의 층으로 분리하여 배열되어 있는 복수개의 광 도관을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 발광패널.
3. 제1항에 있어서, 발광패널이 임의의 소망하는 외형을 갖는 것을 특징으로 하는 발광패널.
4. 제1항 도는 제2항에 있어서, 광 도관이 발광패널과 일체적으로 만들어지며 발광패널과 동일한 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 발광패널.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 광 도관이 기체방전관과 같이 주조 또는 관입에 의해 발광패널내에 매설되는 것을 특징으로 하는 발광패널.
6. 제1항에 있어서, 발광패널은 용융 또는 접착 결합에 의해 매트릭스에 결합 또는 적층되는 하나 이상의 시이트 또는 층을 더 포함하며, 상기 시이트 또는 층은 내층격성, 내타격성을 가지며 경화되어 있는 투명 또는 반투명재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광패널.
7. 제1항에 있어서, 상기 매트릭스는 유리, 중합체 또는 세라믹 물질로 만들어지는 것을 특징으로 하는 발광패널.
8. 제2항에 있어서, 형광체는 광 도관의 표면 위나 그 부근에 구비되는 것을 특징으로 하는 발광패널.
9. 제2항에 있어서, 형광체는 매트릭스내에 균일하게 분포되는 것을 특징으로 하는 발광패널.
10. 제6항에 있어서, 상기 시이트 유리, 중합체 또는 세라믹 물질로 만들어지는 겻을 특징으로 하는 발광패널.
11. 제10항에 있어서, 시이트가 형광체로 두우프되어 있는 것을 특징으로 하는 발광패널.
12. 제2항에 있어서, 발광패널은 매트릭스에, 또는 하나 또는 둘 이상의 주위 시이트에 설치되어 발광패널의 광 도관쪽으로 향하도록 또는 발광패널의 반대쪽으로 향하도록 배열되어 있는 광전소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광패널.
13. 제12항에 있어서, 상기 광전소자가 태양전지인 것을 특징으로 하는 발광패널.
14. 제13항에 있어서, 상기 태양전지는 발광패널에 연결된 태양전지패널에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 발광패널.
15. 제13항에 있어서, 교체가능하고 재충전 가능한 전기 배터리는 발광패널에 설치되고 광전소자 및 광원과 각각 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 발광패널.

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