KR100499645B1 - 형광램프 몰딩형 조명장치 - Google Patents

형광램프 몰딩형 조명장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소정 형상의 패널에 배치된 형광램프를 액상의 수지로 몰딩하여 광량의 손실을 최소화하고 패널 전체적으로 휘도의 균일도를 갖는 박형의 형광램프 몰딩형 조명장치에 관한 것으로서, 본 발명의 형광램프 몰딩형 조명장치는 상면이 개방된 평판형의 패널과, 상기 패널의 내부 저면으로부터 소정간격 이격되고 일정간격을 두고 평면 배치된 다수의 형광램프와, 상호 전기적으로 통전되는 상기 형광램프들의 전극에 전원이 인가되도록 연결된 전극연결선과, 상기 패널의 내부에 소정의 액상 수지가 주입되어 상기 형광램프를 몰딩하여 형성된 도광판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

형광램프 몰딩형 조명장치{The back light of fluorescent lamps moulded with the light guide resin}
본 발명은 LCD용 백라이트 및 광고용 싸인 보드 등 조명 장치에 관한 것으로서, 특히 소정 형상의 패널에 배치된 형광램프를 액상의 수지로 몰딩하여 광량의 손실을 최소화하고 패널 전체적으로 휘도의 균일도를 갖는 박형의 형광램프 몰딩형 조명장치에 관한 것이다.
종래의 LCD용 백라이트는 가장자리형(edge light type) 백라이트와 직하형(direct light type) 백라이트로 구분된다. 먼저, 가장자리형 백라이트는 형광램프를 도광판 가장자리에 위치시키고, 상기 형광램프를 반사형 캡슐로 씌워서 도광판을 이용하여 전체의 면으로 빛을 분산하는 방식으로, 형광램프가 측면에 설치되고 빛이 도광판을 투과하므로 휘도의 균일도 달성이 기본적 주안점이다. 한편, 직하형 백라이트는 반사판의 상부에 다수의 형광램프를 일정 간격으로 배열하여 형광램프의 빛이 직접 상판의 확산판으로 향하도록 하는 방식으로, 박형의 패널 전체에 대한 밝기의 균일도와 고휘도의 달성에 기술적 주안을 두고 있는 현실이다.
그러나, 상기와 같은 종래의 가장자리 발광형 백라이트는 반사형 캡슐과 형광램프 사이에 빈 공간의 공기층이 형성되어 있고, 또한 직하형 백라이트 역시 반사판과 확산판 사이에 빈 공간의 공기층이 형성되어 있다. 이로 인해 형광램프의 빛이 공기층을 통과하면서 산란을 하게 되어 광량의 손실 및 백라이트 전체의 휘도가 불균일하게 되는 문제점이 있다.
한편, 이러한 문제점을 해소하기 위한 방안이 제시된 것으로는 대한민국 특허출원 제1999-0053193호의 "형광램프 평면 배치형 LCD용 백라이트"와 특허출원 제 2001-0011486호의 "도광판 혼용 직하형 백라이트"와 특허출원 제2002-0011566호의 "LCD용 백라이트" 등이 있다. 상기에서는 반사판과 확산판 사이에 배치되는 형광램프 주위의 빈 공간을 제거하기 위해 형광램프를 도광판 또는 확산판의 내부에 배치하는 것으로서, 구체적으로는 상기 도광판 또는 확산판에는 형광램프가 삽입되는 램프 홈이 형성되고, 상기 램프 홈과 형광램프 사이에의 빛의 산란을 제거할 목적으로 형광램프와 램프 홈 사이에 유체를 주입함을 특징으로 한다.
그러나, 도광판이나 확산판 내부에 형광램프를 배치하기 위해서는 도광판이나 확산판의 가공에 어려움이 있고, 형광램프를 램프 홈에 설치하고 홈내로 유체를 주입하는 공정도 매우 어려운 문제점이 있다. 따라서 상기 백라이트는 양산성이 매우 낮다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 종래의 도광판이나 확산판의 가공에 의한 조립 공정상의 문제점을 해결하기 위하여, 도광 수지 내부에 형광램프를 배치하여 몰딩하는 방식으로 실장면에서 조립을 간편하게 할 수 있는데 그 목적이 있다.
또한, 도광 재질의 액상 수지를 형광램프에 주입하여 몰딩하는 방식으로 도광판 내부에 형광램프가 배치되고, 형광램프 주변에 빈공간을 제거하여 형광램프와 공기층의 경계면에서 빛의 산란을 줄임으로써 광량의 손실을 최소화하고 패널 전체의 휘도를 균일하게 하는데 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 형광램프 몰딩형 조명장치는 상면이 개방된 평판형의 패널과, 상기 패널의 내부 저면으로부터 소정간격 이격되고, 일정간격을 두고 평면 배치된 다수의 형광램프와, 상호 전기적으로 통전되는 상기 형광램프들의 전극에 전원이 인가되도록 연결된 전극연결선과, 상기 패널의 내부에 소정의 액상 수지가 주입되어 상기 형광램프를 몰딩하여 형성된 도광판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명의 형광램프 몰딩형 조명장치는 상면이 개방된 평판형의 패널과, 상기 패널의 가장자리에 배치된 형광램프와, 상기 형광램프의 전극에 전원이 인가되도록 연결된 전극연결선과, 상기 패널의 내부에 소정의 액상 수지가 주입되어 상기 형광램프를 몰딩하여 형성된 도광판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명의 형광램프 몰딩형 조명장치는 평판형의 도광판과, 일측면이 개방된 길이방향의 캡슐형상으로 내면에 반사면이 형성되고 상기 도광판의 양측단부에 개방면측이 각각 부착된 반사 캡슐과, 상기 반사 캡슐의 내부에 배치된 형광램프와, 상기 형광램프의 전극에 전원이 인가되도록 연결된 전극연결선과, 상기 반사 캡슐의 내부에 소정의 액상 수지가 주입되어 상기 형광램프를 몰딩하여 형성된 도광부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명의 형광램프 몰딩형 조명장치는 상면에 소정의 문자나 형상의 홈이 형성된 평판형의 패널과, 상기 홈과 동일한 형상으로 홈의 내부에 배치된 형광램프와, 상기 홈에 소정의 액상 수지가 주입되어 상기 형광램프를 몰딩하여 형성된 도광부와, 상기 형광램프의 전극에 전원이 인가되도록 연결된 전극연결선을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 형광램프 몰딩형 조명장치를 나타낸 사시도로서, 패널(10), 형광램프(12), 전극연결선(14), 도광판(20) 및 확산판(미도시)으로 구성된 직하형 백라이트이다.
패널(10)은 상면이 개방되고 두께가 얇은 사각 평판형으로 알루미늄 재질이 바람직하지만, 알루미늄 이외에 여러 종류의 금속 혹은 비금속 재질이 사용될 수 있다. 한편, 패널(10)의 내부 저면에 형광램프의 빛을 반사하는 반사면(11)이 형성되는데, 이러한 반사면(11)은 흰색의 페인트 도료를 패널에 도포하거나 반사 시트를 패널에 접착함으로써 가능하다. 또한, 광고용 패널을 목적으로 하는 경우는 형광램프의 발광색에 따라서 반사면(11)의 색상을 여러 가지로 구현할 수 있다.
형광램프(12)는 반사면(11) 위로 소정간격 이격되고, 일정간격을 두고 다수개가 평면상으로 병렬 배치된다. 이러한 형광램프(12)는 박형의 패널을 제공할 목적으로 관경이 작은 램프를 사용하는 것이 바람직하며, LCD용 백라이트에 사용되고 있는 관경이 1 cm 보다 작은 세관의 냉음극 형광램프나 외부 전극 형광램프를 사용하거나, 관경이 작은 일반 열음극 형광램프를 채용한다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 각각의 형광램프(12)의 양단부에 외부전극(13)이 형성되는 바, 각각의 형광램프의 외부전극(13)이 전극 연결선(14)에 의해 상호 전기적으로 통전되고, 최외각 형광램프의 외부전극에 교류형 전원이 인가되도록 전극연결선(14)이 각각 연결되고 그 끝단부가 패널의 양측 바깥쪽으로 각각 유도된다. 본 발명의 다른 실시예로서 상기 형광램프(12)가 냉음극 또는 일반 열음금 형광램프일 경우에는 해당 형광램프의 소정 전극으로 전극연결선(14)이 연결된다.
도광판(20)은 소정의 액상 수지를 형광램프(12)가 배치된 패널(10)의 내부에 주입하고, 소정의 열처리와 건조 과정을 통하여 형상화한다. 바람직하게 형광램프의 외부전극(13) 부분을 포함하여 몰딩하는데, 이는 절연체로서 전기적인 안전성을 고려한 것이다. 여기서 액상 수지는 PMMA(Poly Methyl Methacrylate) 재질의 폴리머 수지, 고전압 절연용 에폭시 수지, 아크릴 수지, 플라스틱 수지 등을 사용하며, 투명 수지, 확산성 반투명 수지, 칼라수지 등의 특성을 갖는다.
도 1b는 도 1a의 A-A선에 따른 단면도 및 각 단면 부위의 휘도 분포도로서, 여기서 사용되는 형광램프(12)는 외경이 2.6 mm인 외부전극 형광램프이고, 몰딩 수지는 고전압 절연용 에폭시 수지이며, 반사면(11)과 형광램프(12) 사이에는 1 mm의 간격이 유지되고, 형광램프(12)들 간의 간격은 2.5 cm이며, 패널(10)의 전체 두께는 5 mm라는 가정하에서 설명하기로 한다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 휘도의 상대 분포는 각각 도광판(20)이 없는 종래의 공기층인 패널(점선:①), 투명 도광판(실선:②), 확산성 반투명 도광판(파선:③)에 대한 실험 결과이다. 이를 좀더 자세히 설명하면, 먼저 점선(①)은 수지 몰딩되지 않은 반사면(11) 위에 형광램프(12)가 배치된 종래의 백라이트 방식에서의 휘도 분포로서, 램프(12)부분은 30,000 nit이고 램프(12) 사이의 반사면(11)의 휘도는 1,500 nit이며, 램프(12) 사이의 휘도가 극히 낮아서 육안으로 볼 때 매우 어둡다. 다음으로 실선(②)은 투명 에폭시 수지로 몰딩한 휘도 분포이며, 램프(12) 상단면의 휘도는 25,000 nit이고, 램프(12) 사이의 휘도는 8,000 nit로서, 램프(12) 사이의 휘도가 상당히 증대된다. 그리고 파선(③)은 확산성 에폭시 수지로 몰딩한 경우의 패널의 휘도는 램프(12) 상단은 15,000 nit일 때, 램프(12) 사이의 휘도는 10,000 nit 로서, 램프(12) 상단과 램프(12) 사이의 휘도 차이가 상당히 줄어든다. 따라서, 본 발명의 수지 몰딩 방식에서는 형광램프(12)의 유리관과 몰딩 수지재가 육안으로 잘 구분되지 않고 형광체 부분의 발광이 관측되는 것이 특징이다. 즉, 유리관을 마치 물 속에 넣은 것과 같이 유리관이 선명하게 나타나지 않는다. 이는 유리관벽과 몰딩 수지재 사이에 난반사가 없다는 증거이다.
한편, 상기와 같이 구성되는 형광램프 몰딩 패널 위의 일정한 높이에 도광판(20)을 통과한 빛을 확산시키기 위한 확산판이 배치되어 휘도의 균일도를 얻는 백라이트를 구현하게 되는데, 먼저 투명 에폭시 수지로 제작된 몰딩 패널(10) 위의 일정한 높이에 확산판을 배치하여 휘도의 균일도를 얻는 백라이트의 경우에는 확산판의 두께가 3 mm일 때, 투명 수지 몰딩 패널 위의 약 7 mm 위치에 확산판을 설치하여 휘도의 균일도를 얻으며, 전체 백라이트의 두께는 약 15 mm이다. 다음으로 확산성 반투명 에폭시 수지로 제작된 몰딩 패널의 백라이트 경우에는 두께 3 mm의 확산판을 몰딩 패널의 상단에 높이 4 mm 정도 위치하는 경우 휘도의 균일도를 얻으며, 전체 백라이트의 두께는 12 mm이다. 이들은 종래의 빈 공간에 2.5 cm의 간격으로 형광램프가 배치된 백라이트에서 휘도의 균일도를 유지하기 위하여 3 mm 두께의 확산판을 램프 상단의 높이 약 1.5 cm에 위치하여 균일도를 유지하는 전체 두께 약 2 cm보다 더 박형의 백라이트를 제공한다. 또한, 형광램프의 외부전극이 수지 절연체로 몰딩되어 있으므로 고압이 인가됨에 따른 전기적의 안전성이 보장되고 전기 에너지 손실이 적다.
도 2는 본 발명의 이중 수지층 구조가 적용된 형광램프 몰딩형 조명장치를 나타낸 단면도로서, 도광판(20)은 투명 수지의 형광램프 몰딩층(제 1몰딩층 : 20a)과, 형광램프(12) 상단의 확산성 반투명 수지 몰딩층(제 2몰딩층 : 20b)의 이중층 구조를 이루어 휘도의 균일도와 박형을 실현한다. 이를 좀더 자세히 설명하면, 각각의 형광램프(12) 사이의 패널(10) 저면이 삼각형의 반사면(11)을 형성하고, 제 1몰딩층(20a)과 제 2몰딩층(20b)의 경계면이 굴곡형을 갖는다. 즉, 제 2몰딩층(20b)은 형광램프(12)의 상단이 두꺼워서 형광램프(12) 상단의 휘도를 낮게하고, 형광램프(12) 사이의 제 2몰딩층(20b)은 얇은 구조로서 빛의 확산을 최소화하여 휘도의 균일도를 높인다.
도 3는 본 발명의 형광램프 몰딩형 조명장치가 광고판에 적용되는 일 예를 나타낸 단면도로서, 도 3a는 하부면에 반사면(11)이 설치된 확산성 수지(20)의 몰딩 패널(10)면에 직접 광고용 필름(16)을 설치한 광고판의 단면도이고, 도 3(b)는 패널(10)의 양면에 광고용 필름(16)을 부착한 광고판의 단면도이다.
이와 같이 몰딩 형태의 패널은 박형의 백라이트에 사용되는 것 이외에 광고판의 조명장치로서 이용이 가능하다. 특히, 몰딩 패널을 일정한 규격으로 제작하고, 규격화된 다수의 패널을 이어서 대면적의 옥외 광고판으로 사용하는 경우는 약 수 cm의 박형이며 가볍고, 전극이 절연체로 몰딩되어 있으므로 고압이 인가됨에 따른 전기적의 안전성이 보장되고 전기 에너지 손실이 적다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 형광램프 몰딩형 조명장치를 나타낸 사시도로서, 광고용 싸인 보드로 적용된 일 예이다.
도 4에 도시 된 바와 같이, 특정 글자 혹은 형상를 표시하기 위하여 패널(30)에 특정 글자형 혹은 형상으로 홈(30a)을 형성하고, 형광램프(12)를 홈(30a)의 형상과 동일하게 제작하여 홈(30a)의 내부에 배치하고, 확산성 수지(21)로 몰딩한다. 물론 형광램프(12)의 양단부에 형성된 외부전극(13)에 교류형 전원이 인가되도록 각각 전극연결선(14)이 연결된다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 형광램프 몰딩형 조명장치를 나타낸 사시도이다.
먼저, 도 5a는 반사 캡슐(40) 내부에 형광램프(12)를 배치하여 투명 액상 수지(21)로 몰딩한 반사 캡슐(40)을 도광판(50)의 가장자리에 부착한 백라이트로서, 반사 캡슐(40)의 내면에는 빛의 반사를 위한 반사면(미도시)이 형성된다.
다음으로, 도 5b와 5c는 형광램프(12)를 가장자리에 배치하여 몰딩 방식으로 제작된 가장자리형 백라이트로서, 도 5(b)는 수지 몰딩 도광판(20)의 양쪽 가장자리에 형광램프(12)가 배치된 것이고, 도 5(c)는 수지 몰딩 도광판(20)의 외곽 가장자리 전체에 형광램프(12)를 구부려서 배치한 것이다.
상기 실시 예 이외에 곡면이나 실린더형의 여러 가지 형상의 형광램프 몰딩 방식으로 조명장치를 제작할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 형광램프 몰딩형 조명장치를 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않으며 그 발명의 기술사상 범위내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 특히, 본 발명의 실시예에서는 외부전극 형광램프를 적용하였으나 냉음극 또는 일반 열음극 형광램프가 사용될 수 있으며, 전극 연결선의 배치는 형광램프의 배치에 따라 변경될 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 형광램프 몰딩형 조명장치에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 도광판 내부에 몰딩 방식으로 형광램프를 배치하고, 형광램프 주변에 빈공간을 제거하여 형광램프와 공기층의 경계면에서 빛의 산란을 줄임으로써 광량의 손실을 최소화하고 휘도의 균일도를 갖는 박형의 조명장치를 실현하는데 이점이 있다.
둘째, 조명장치의 조립과정에서 몰딩방식으로 취급이 편리하고, 형광램프의 전극부분을 포함하여 몰딩함으로써 전기적인 안전성을 갖는 이점이 있다.
셋째, 종래의 일반 형광등을 채용한 옥외 대형 광고판의 경우에 두께가 10 cm 이상으로서 하중 및 안전성의 측면에서 본 발명이 적용된 광고판은 취급이 매우 간편하며, 다양한 색상이나 점멸 기능 등을 갖는 패널은 종래의 광고판을 대체하는 효과가 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 형광램프 몰딩형 조명장치를 나타낸 사시도이다.
도 1b는 도 1a의 A-A선에 따른 단면도 및 각 단면 부위의 휘도 분포도이다.
도 2는 본 발명의 이중 수지층 구조가 적용된 형광램프 몰딩형 조명장치를 나타낸 단면도이다.
도 3는 본 발명의 형광램프 몰딩형 조명장치가 광고판에 적용되는 일 예를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 형광램프 몰딩형 조명장치를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 형광램프 몰딩형 조명장치를 나타낸 사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10, 30 : 패널 11 : 반사면
12 : 형광램프 13 : 외부전극
14 : 전극 연결선 16 : 광고 필름
20, 50 : 도광판 20a : 제1몰딩층
20b : 제2몰딩층 40 : 반사 캡슐

Claims (8)

  1. 상면이 개방된 평판형의 패널;
    상기 패널의 내부 저면으로부터 소정간격 이격되고, 일정간격을 두고 평면 배치된 다수의 형광램프;
    상호 전기적으로 통전되는 상기 형광램프들의 전극에 전원이 인가되도록 연결된 전극연결선; 및
    상기 패널의 내부에 소정의 액상 수지가 주입되어 상기 형광램프를 몰딩하여 형성된 도광판을 포함하는 것을 특징으로 하는 형광램프 몰딩형 조명장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 도광판은 상기 형광램프를 몰딩하는 소정 두께의 투명 수지의 제 1몰딩층과, 상기 제 1몰딩층의 상측에 소정 두께로 몰딩된 확산성 반투명 수지의 제 2몰딩층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 형광램프 몰딩형 조명장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 형광램프들 사이의 패널 저면이 삼각형의 반사면을 형성하고, 상기 제 2몰딩층은 형광램프 상단부가 두껍고 형광램프 사이부가 얇게 형성되도록 상기 제 1몰딩층과 제 2몰딩층의 경계면이 굴곡형상을 이루는 것을 특징으로 하는 형광램프 몰딩형 조명장치.
  4. 상면이 개방된 평판형의 패널;
    상기 패널의 가장자리에 배치된 형광램프;
    상기 형광램프의 전극에 전원이 인가되도록 연결된 전극연결선; 및
    상기 패널의 내부에 소정의 액상 수지가 주입되어 상기 형광램프를 몰딩하여 형성된 도광판을 포함하는 것을 특징으로 하는 형광램프 몰딩형 조명장치.
  5. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 패널의 내부 저면에 형광램프의 빛을 반사하기 위한 반사면이 형성되고, 상기 패널의 상면에 도광판을 통과한 빛을 확산시키기 위한 확산판이 배치된 것을 특징으로 하는 형광램프 몰딩형 조명장치.
  6. 평판형의 도광판;
    일측면이 개방된 길이방향의 캡슐형상으로 내면에 반사면이 형성되고, 상기 도광판의 양측단부에 개방면측이 각각 부착된 반사 캡슐;
    상기 반사 캡슐의 내부에 배치된 형광램프;
    상기 형광램프의 전극에 전원이 인가되도록 연결된 전극연결선; 및
    상기 반사 캡슐의 내부에 소정의 액상 수지가 주입되어 상기 형광램프를 몰딩하여 형성된 도광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광램프 몰딩형 조명장치.
  7. 상면에 소정의 문자나 형상의 홈이 형성된 평판형의 패널;
    상기 홈과 동일한 형상으로 홈의 내부에 배치된 형광램프;
    상기 홈에 소정의 액상 수지가 주입되어 상기 형광램프를 몰딩하여 형성된 도광부 ; 및
    상기 형광램프의 전극에 전원이 인가되도록 연결된 전극연결선을 포함하는 것을 특징으로 하는 형광램프 몰딩형 조명장치.
  8. 제 1항, 제 4항, 제 6항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액상 수지는 PMMA 재질의 폴리머 수지, 고전압 절연용 에폭시 수지, 아크릴 수지, 플라스틱 수지 등으로 이루어지며, 투명 수지, 확산성 반투명 수지, 칼라수지 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 형광램프 몰딩형 조명장치.
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