KR100769884B1

KR100769884B1 - 투명 크리스탈을 응용한 발광소자 표시장치

Info

Publication number: KR100769884B1
Application number: KR1020060066430A
Authority: KR
Inventors: 류재학
Original assignee: 해성쏠라(주)
Priority date: 2006-07-14
Filing date: 2006-07-14
Publication date: 2007-10-30
Also published as: WO2008007866A1; US20090251886A1

Abstract

본 발명은 투명 크리스탈을 응용한 발광소자 표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 투명한 크리스탈 내부에 태양전지모듈을 구비하여 태양전지에 쪼이는 빛의 기울기에 무관하게 낮 동안 줄곧 빛을 집광시켜 전기에너지를 축전시키고, 그 축전된 전기에너지에 의해 발광소자를 확산용 엠보싱 도광판을 통하여 발광시킴으로써 투명 크리스탈에 식각된 문자 또는 그림 등의 표시정보를 더욱 선명하게 표출할 수 있는 발광소자 표시장치에 관한 것이다.

본 발명은 지표면 내에 매설되고 외관을 형성하는 외관케이스; 상기 외관케이스의 내부에 삽입 결합되어 내부의 수직 벽면의 반사거울 효과를 이용하여 빛을 반사시키는 투명 크리스탈 부재; 상기 투명 크리스탈 부재의 중심부 저면에 형성되는 공간 내부에 몰딩액에 의해 함침되어 설치됨과 동시에, 태양광을 집광하여 빛에너지를 전기에너지로 변환/충전하는 태양전지모듈; 및 상기 투명 크리스탈 부재의 주변부 저면에 결합되어 상기 태양광 또는 태양전지모듈에 의한 전원공급에 의해 외부로 빛을 발광시키는 발광유니트로 구성되는 것을 특징으로 하는 투명 크리스탈을 응용한 발광소자 표시장치를 개시한다.

본 발명에 의하면, 투명 크리스탈 내부 수직 옆면의 반사면을 이용하여 태양빛을 효과적으로 집광하여 태양전지모듈의 전력 발생을 최대로 할 수 있으며, 또한 야간에도 크리스탈을 이용하여 발광을 최대로 함과 동시에 발광소자에 의해 발광된 빛이 크리스탈의 수직 옆면의 반사면에서 반사되어 크리스탈에 식각된 문자 또는 그림 등의 표시정보를 더욱 선명하게 표출시킬 수 있다.

발광소자, 도광판, 표시장치, 태양전지

Description

투명 크리스탈을 응용한 발광소자 표시장치{Light-Emitting Display Device Appling Crystal}

도 1은 종래 기술의 일실시예인 태양전지를 이용한 도로표시장치를 보여주는 단면도;

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 투명 크리스탈을 응용한 발광소자 표시장치의 사시도;

도 3은 도 2의 분리사시도;

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 투명 크리스탈을 응용한 발광소자 표시장치의 사용 예를 보여주는 단면도; 및

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 투명 크리스탈을 응용한 발광소자 표시장치의 사용도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

110: 외관케이스 120: 안전부재

130: 투명 크리스탈 부재 140: 발광유니트

141: 칼라시트부재 142: 엠보싱도광판

143: 발광소자 150: 태양전지모듈

151: 몰딩부 200: 태양광

통상, 광원을 이용한 표시장치로서 광섬유를 이용하여 다양한 문자 또는 문양을 표시하는 표시장치가 상용화되어 있다. 이러한 표시장치는 광원에 전력을 공급하기 위한 전력공급원이 필요한데, 상용교류전원을 공급하기 힘든 도로, 건물 주변, 공원, 또는 도심외곽 지역 시설물 등에 설치하고자 할 경우 태양전지모듈(Solar module)을 전력공급원으로 이용할 수 있는 표시장치가 개발되고 있다.

예컨대, 첨부 도면 중, 도 1은 종래 기술의 일실시예인 태양전지를 이용한 도로표시장치를 보여주는 단면도로서, 이는 태양전지모듈을 이용한 표시장치이다.

상기 도면에 도시된 바에 의하면, 상기 태양전지를 이용한 도로표시장치는 베이스(10) 상부에 형성되는 상부하우징(20)과 하부하우징(30) 사이에 집광판(40), 전지(미도시), 인쇄회로기판(미도시), 및 발광다이오드(50)로 구성되는 발광유니트를 포함하여 이루어져, 차량의 전조등에 의한 빛을 반사하거나 자체적으로 발광함 으로써 야간 또는 악천후 시 운전자가 차선을 식별하거나 도로의 곡선 정도를 확인할 수 있도록 도로의 중앙이나 가장자리에 설치되는 장치이다.

상기와 같은 태양전지를 이용한 종래의 표시장치는 주간에 태양광의 빛에너지를 이용하여 태양전지모듈을 통해 전기에너지화하고, 이 전기에너지를 리듐이온 이차전지와 같은 배터리에 충전시킨 다음 야간에 배터리에 축적된 전기에너지를 발광다이오드(Light Emitting Diode)에 공급하여 표시정보를 표시하도록 되어 있다. 상기 태양전지는 P, N접합층으로 이루어져 태양빛(광자)에 의하여 P층 및 N층의 자유전자가 이동을 하여 전류를 발생시키는 반도체소자이다.

상기와 같은 표시장치의 전력공급원인 태양전지모듈은 태양빛에 장시간 노출되면 모듈의 온도가 상승하여 태양전지의 전압을 감소시키지만 온도상승에 따른 전류량이 상대적으로 증가하는 성질이 있으며, 이때 전류의 증가량이 전압의 증가량보다 많아서 전체적으로 태양전지모듈의 효율이 증가하는 특성이 있다.

그러나, 상기 태양전지모듈의 특성상 어느 한 부분에 그림자가 생기면 이러한 그림자가 생긴 부분이 부도체(저항)가 되어 전류의 발생을 방해하여 태양전지판의 출력이 급격히 감소하여 모듈 전체의 효율이 급격히 감소하는 문제점이 있었다.

또한, 종래 표시장치는 외형구성물의 표면 재질이 불투명한 폴리카보네이트 재질로 이루어져 있어 표시장치의 내부에서 나오는 빛이 불투명한 재질에 의해 일부 차단되어 비치기 때문에 시각적인 효과가 반감되고, 또한 표시장치로부터 나오는 빛이 거의 수직방향으로 발산되기 때문에 측면 방향에서는 표시장치로부터 표시되는 내용을 인식하기 힘들어 표시장치로서의 제 기능을 다하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 투명 크리스탈 내부 수직 옆면의 반사면을 이용하여 태양빛을 효과적으로 집광하여 태양전지모듈의 전력 발생을 최대로 하고, 또한 야간에도 크리스탈을 이용하여 발광을 최대로 함과 동시에 발광소자에 의해 발광된 빛이 크리스탈의 수직 옆면의 반사면에서 반사되어 크리스탈에 식각된 문자 또는 그림 등의 표시정보를 더욱 선명하게 표출할 수 있는 표시장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예는 지표면 내에 매설되고 외관을 형성하는 외관케이스; 상기 외관케이스의 내부에 삽입 결합되어 내부의 수직 벽면의 반사거울 효과를 이용하여 빛을 반사시키는 투명 크리스탈 부재; 상기 투명 크리스탈 부재의 중심부 저면에 형성되는 공간 내부에 몰딩액에 의해 함침되어 설치됨과 동시에, 태양광을 집광하여 빛에너지를 전기에너지로 변환/충전하는 태양전지모듈; 및 상기 투명 크리스탈 부재의 주변부 저면에 결합되어 상기 태양광 또는 태양전지모듈에 의한 전원공급에 의해 외부로 빛을 발광시키는 발광유니트로 구성되는 것을 특징으로 하는 투명 크리스탈을 응용한 발광소자 표시장치를 개시한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 투명 크리스탈 부재에는 문자 또는 그림 등의 표시정보가 식각되어 있다.

바람직하게는, 상기 외관케이스의 내부 바닥면에는 상측으로부터 가해지는 하중을 지탱할 수 있는 안전부재가 더 구비된다.

보다 바람직하게는, 상기 안전부재와 상기 반사 부재 사이에는 칼라시트부재가 더 구비된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 발광유니트는 도광판과, 도광판의 측단면에 내삽되게 구비되는 적어도 하나의 발광소자로 이루어진다.

바람직하게는, 상기 도광판은 엠보싱 처리되어 있고, 상기 발광소자는 상기 몰딩액에 의해 형성되는 몰딩부의 저면 외측에 함침되어 고정된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하고자 한다.

첨부 도면 중, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 투명 크리스탈을 응용한 발광소자 표시장치의 사시도이고, 도 3은 도 2의 분리사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 투명 크리스탈을 응용한 발광소자 표시장치의 사용 예를 보여주는 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 투명 크리스탈을 응용한 발광소자 표시장치의 사용도이다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 투명 크리스탈을 응용한 발광소자 표시장치(100)는 외관케이스(110), 안전부재(120), 투명 크리스탈 부재(130), 태양전지모듈(150), 및 발광유니트(140)로 구성된다. 이하에서는 상기와 같은 구성요소에 따라 순서대로 설명하고자 한다.

[외관케이스]

상기 외관케이스(110)는 지표면 아래에 매설되는 것이며, 이는 외부 및 주변 지반으로부터 가해지는 하중이나 압력에 대해 본 발명의 구성물을 보호하기 위한 보호케이스이며, 발광소자 표시장치의 설치시 지표내에 있을지 모르는 암석 등에 부딪혀 구성물이 파손되지 않도록 하는 장치이다. 이러한 외관케이스(110)는 두꺼운 ABS 케이스 또는 주물형(다이케스팅) 재질로 만들어진다.

[안전부재]

상기 안전부재(120)는 상기 외관케이스(110)의 내부 바닥면에 결합되어 상부에 결합되는 구성물의 외부하중에 의한 파손을 방지하기 위한 것으로, 하술할 투명 크리스탈 부재(130)의 전체면적에 대응하게 설치된다. 상기 안전부재(120)는 상부 구성물의 하중 및 외부 하중에 의한 충격을 견딜 수 있는 철판 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

[투명 크리스탈 부재]

상기 투명 크리스탈 부재(130)는 상기 안전부재(120)의 상부에 결합되어 크리스탈 부재(130) 내부의 수직 벽면인 반사면(130a)의 반사거울 효과를 이용하여 빛을 반사시키는 것으로, 상기 외관케이스(110)의 내부에 삽입한 후 에폭시(epoxy)수지로 접착하여 상기 외관케이스(110)와 투명 크리스탈 부재(130)의 결합을 견고하게 한다. 상기 투명 크리스탈 부재(130)는 모오스 경도 7에 해당하는 비교적 강도가 강하며 투명한 광물 특성이 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 결합되는 투명 크리스탈 부재(130)의 내부 수직 옆면은 거울 같은 반사경의 효과가 있어, 이른 오전이나 늦은 오후 시간대에 태양빛이 조사되는 각도가 적을 때에 반대쪽에 위치한 크리스탈(130) 내부의 반대 수직 반사면(130a)에 빛을 반사시켜 태양광(200)을 최대한 집중하도록 하고 있다. 따라서, 태양의 일출시나 일몰시에 수평면으로부터 기울어진 태양광(200)을 받을 때, 기울어진 태양광(200)이 상기 투명 크리스탈 부재(130)의 내부 수직 반사면(130a)에 반사되어 크리스탈(130) 내부를 최대한 밝게 하여, 하술할 태양전지모듈(150)이 전기를 최대로 출력할 수 있도록 한다.

예컨대, 종래의 태양전지 및 발광다이오드를 이용한 표시 장치에 사용되는 태양전지모듈은 오전 11시 내지 오후 2시 시간대 사이의 태양광(200)을 받아 전기에너지를 발생시키는데 비하여, 본 발명에 적용되는 크리스탈 부재(130) 내부 수직 반사면에 의한 반사 거울효과로 인하여 적어도 오전 9시 내지 오후 5시 시간대 사이의 더 많은 시간대의 태양광(200)을 사용하여 전기에너지를 발생시킬 수 있다. 따라서, 본 발명인 발광소자 표시장치에 사용되는 태양전지모듈(150)은 더 많은 시간 동안 전기에너지를 충전할 수 있어 종래의 장치보다 작은 규모의 것을 사용할 수 있기 때문에 이에 따른 제작비용이 감소하는 이점이 있다.

한편, 상기 크리스탈 부재(130)에는 필요에 따라 문자나 그림 등의 표시정보(131)가 형성되며, 이는 하술할 발광유니트(140)에서 발광되는 빛과 함께 외부로 표시되어 식별할 수 있게 된다. 상기 표시정보(131)는 레이저 등으로 크리스탈 내부에 식각하며, 입체적으로 형성된 표시정보(131)는 야간에 하술할 발광유니트(140)에 의해 발광되는 빛을 투영하여 외부로 표시된다. 상기 표시정보(131)는 발광유니트(140)를 구성하는 고휘도의 발광소자(143)가 발광하는 빛 색깔에 따라 더욱 선명하게 구현되며, 표시정보(131)를 형성하는 문자나 그림은 본 발명이 설치 되는 장소에 따라 알맞게 형성될 수 있다. 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명이 설치되는 건물의 명칭인 '대한민국주식회사', 건물 앞이나 도로면에 '입구 출구 화살표시'등과 같은 내용을 표현할 수가 있다.

[태양전지모듈]

상기 태양전지모듈(150)은 상기 투명 크리스탈 부재(130)의 중심부 저면에 형성된 공간 내부에 실리콘이나 폴리카보네이트액 등의 몰딩액에 의해 함침되어 있으며, 태양광(200)을 집광하여 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양전지(152)와, 상기 태양전지(152)로부터 변환된 전기에너지를 충전하는 충전회로부(153)와, 상기 전기에너지를 저장하는 축전지부(154)를 포함하여 구성되는 것으로, 이들은 상호 전기적 연결을 이루고 있다.

상기 태양전지모듈(150)의 일반적인 구성 및 작용에 대한 내용은 이미 공지된 기술적 내용으로서, 이하에서는 간략히 설명하고자 한다.

상기 태양전지(152)는 태양광(200)을 집광하여 전기를 생성하는 장치로서 직사광선 및 상기 크리스탈 부재(130)에 의해 크리스탈 내부에서 반사되는 빛에 의한 조도를 많이 받기 위해서 상부면에 투명커버 형태로 부착된다. 상기 충전회로부(153)는 상기 태양전지(152)로부터 얻어지는 전기 에너지를 증폭하여 축전지가 최적의 상태로 전기에너지를 충전할 수 있도록 해주는 전자회로부이다. 상기 축전지부(154)는 상기 태양전지(152)로부터 얻어지는 전기에너지를 저장하는 장치로서 상기 충전회로부(153)와 연결되어 증폭된 전압 전류의 저장이 극대화된다.

상기 태양전지모듈(150)이 크리스탈 부재(130)의 내부 공간에 몰딩되는 과정 을 설명하면, 먼저 상기 크리스탈 부재(130)의 중심부 저면에 상기 태양전지(152)와 충전회로부(153) 및 축전지부(154)를 포함하는 태양전지모듈(150)을 결합하여 실리콘액이나 폴리카보네이트액 등으로 채워넣은 다음 진공탈포기(미도시)를 이용하여 공기를 빼낸 후, 약 40 ~ 60℃의 온도에서 상온 건조시켜 약 1일 정도 서서히 굳혀서 몰딩부(151)를 형성하게 된다.

[발광유니트]

상기 발광유니트(140)는 상기 투명 크리스탈 부재(130)의 주변부 저면에 결합되어 상기 태양광(200) 또는 태양전지모듈(150)에 의한 전원공급에 의해 외부로 빛을 발광하는 장치로서, 이는 칼라시트부재(141)와, 엠보싱도광판(142), 및 발광소자(143)로 구성된다.

상기 칼라시트부재(141)는 상기 안전부재(120)와 크리스탈 부재(130) 사이에 결합되는 부재이다. 이는 주간에 태양광(200)이 비치게 되면 칼라시트부재(141)의 색깔이 크리스탈 부재(130)의 수직 벽면인 반사면(130a)에 재반사되어, 하술할 엠보싱도광판(142)의 엠보문양과 함께 상기 크리스탈 부재(130)에 식각되는 문자 또는 그림 등의 표시정보(131)를 아름답게 표현할 수 있게 하며, 야간에는 하술할 발광소자(143)의 발광색에 맞추어 반사되는 빛의 선명도를 올려주어 시인성을 높여주게 된다.

상기 엠보싱도광판(142)은 상기 칼라시트부재(141)의 상부에 놓이는 반투명 재질의 부재로서 엠보싱도광판(142)의 표면에는 엠보문양이 형성되어 있다. 상기 엠보싱도광판(142)의 두께는 하술할 발광소자(143)의 직경보다 큰 약 8㎜이상인 것 이 바람직하며, 이는 상부에 놓이는 크리스탈 부재(130)의 하중과 외부하중을 견딜 수 있을 정도의 두께로 하는 것이 바람직하다. 상기 엠보싱도광판(142)의 일측면은 발광소자(143)크기로 내측으로 함몰되어 있으며, 타측면은 알루미늄 테이프와 같은 반사 테이프를 접착하여 발광소자(143)에서 발광되는 빛이 타측면으로 누출되지 않도록 한다.

상기 발광소자(LED,143)는 상기 태양전지모듈(150)을 크리스탈 부재(130)의 저면부에 고정하기 위해 몰딩액에 의해 형성되는 몰딩부(151)의 저면 외측에 함침되면서 상기 엠보싱도광판(142)의 측면에 형성되는 함몰부위에 내삽된다. 이러한 발광소자(143)는 상기 태양전지모듈(150)에 의해 주간에 태양광(200)에 의해 충전되는 전기에너지를 전력공급원으로 하여 야간에는 상기 엠보싱도광판(142)의 내부로 빛을 발광하게 되고, 상기 엠보싱도광판(142)의 상부로 다시 빛이 확산되어 크리스탈 부재(130)에 형성되는 표시정보(131)가 표출되게 하는 것이다. 여기서, 상술한 바와 같이, 상기 표출된 표시정보(131)는 크리스탈 부재(130)의 내부 수직 옆면인 반사면(130a)에 반사되면서 더욱 선명하게 외부로 표시되게 된다.

또한, 상기 발광소자(143)는 상기 태양전지모듈(150) 장치와 전기적으로 연결되어 있으며, 이에 대한 구성은 공지된 기술내용으로서 상세한 설명은 생략하고자 한다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 투명 크리스탈을 응용한 발광소자 표시장치에 대한 조립과정 및 작동과정을 설명하고자 한다.

먼저, 조립과정을 설명하면, 상기 크리스탈 부재(130)의 중심부 저면에 공간 을 형성하고, 이 공간에 태양전지(152)와 충전회로부(153) 및 축전지부(154)를 포함하는 태양전지모듈(150), 및 발광소자(143)를 넣어 실리콘액이나 폴리카보네이트액 등의 몰딩액을 채워넣은 다음, 진공탈포기(미도시)를 이용하여 공기를 빼낸 후, 약40 ~ 60℃의 온도에서 상온 건조시켜 약 1일 정도 서서히 굳혀서 몰딩부(151)를 형성하게 된다.

상기 외관케이스(110)의 바닥면에는 안전부재(120)가 놓이고, 상기 안전부재(120) 위에 엠보싱도광판(142)이 놓이며, 상기 엠보싱도광판(142)의 일측면으로 몰딩된 발광소자(143)가 결합하며 타측면에 알루미늄 테이프와 같은 반사 테이프를 접착하고, 상기 엠보싱도광판(142)위에 태양전지모듈(150) 및 발광소자(143)가 몰딩된 크리스탈 부재(130)가 결합하게 되는 것이다.

다음, 상기와 같이 구성된 본 발명의 작동과정을 설명하면, 낮시간 동안 태양전지모듈(150)에 의해 태양광(200)의 빛에너지가 전기에너지로 변환되어 충전되며, 밤에는 충전된 전기에너지가 발광소자(143)에 공급되어, 이 발광소자(143)가 발광하게 되고 발광된 빛이 다시 엠보싱도광판(142)에 비치게 되면서 엠보싱도광판(142)의 상부로 빛이 확산하게 되고, 이 확산된 빛이 크리스탈 부재(130)의 수직 반사면(130a)에서 반사되거나 직접 크리스탈 부재(130)의 상부로 나아가게 되어 크리스탈 부재(130)의 표면에 새겨진 표시정보(131)를 더욱 선명하고 미적으로 표시되도록 하는 것이다.

또한, 낮에는 태양광(200)이 비치게 되면 칼라시트부재(141)의 색깔이 엠보싱도광판(142)의 엠보문양과 함께 크리스탈 부재(130)의 수직 벽면인 반사면(130a) 에 재반사되어 크리스탈 부재(130)의 상부 표면으로 빛이 나가게 되어, 상기 크리스탈 부재(130)에 식각되는 문자 또는 그림 등의 표시정보(131)가 표현된다.

Claims

지표면 내에 매설되고 외관을 형성하는 외관케이스;

상기 외관케이스의 내부에 삽입 결합되어 내부의 수직 벽면의 반사거울 효과를 이용하여 빛을 반사시키는 투명 크리스탈 부재;

상기 투명 크리스탈 부재의 중심부 저면에 형성되는 공간 내부에 몰딩액에 의해 함침되어 설치됨과 동시에, 태양광을 집광하여 빛에너지를 전기에너지로 변환/충전하는 태양전지모듈;

상기 투명 크리스탈 부재의 주변부 저면에 결합되어 상기 태양광 또는 태양전지모듈에 의한 전원공급에 의해 외부로 빛을 발광시키는 발광유니트로 구성되는 것을 특징으로 하는 투명 크리스탈을 응용한 발광소자 표시장치.
제 1 항에 있어서, 상기 투명 크리스탈 부재에는 문자 또는 그림 등의 표시정보가 식각되어 있는 것을 특징으로 하는 투명 크리스탈을 응용한 발광소자 표시장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 외관케이스의 내부 바닥면에는 상측으로부터 가해지는 하중을 지탱할 수 있는 안전부재가 더 구비되는 것을 특징으로 하 는 투명 크리스탈을 응용한 발광소자 표시장치.
제 3 항에 있어서, 상기 안전부재상에는 칼라시트부재가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 투명 크리스탈을 응용한 발광소자 표시장치.
제 1 항에 있어서, 상기 발광유니트는 도광판과, 도광판의 측단면에 내삽되게 구비되는 발광소자로 이루어진 것을 특징으로 하는 투명 크리스탈을 응용한 발광소자 표시장치.
제 5 항에 있어서, 상기 도광판은 엠보싱 처리되어 있고, 상기 발광소자는 상기 몰딩액에 의해 형성되는 몰딩부의 저면 외측에 함침되어 고정되는 것을 특징으로 하는 투명 크리스탈을 응용한 발광소자 표시장치.