KR101089639B1 - 내부조명패널 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

내부조명패널 및 그 패널을 제조하는 방법의 실시예가 개시된다. 대략적으로, 내부조명패널은 정면과 후면을 갖는 투명판을 포함하고, 이 투명판은 그의 후면에 형성된 통로와, 광을 투명판의 내부로 전송하도록 통로 안에 내장된 광원을 포함한다. 종래의 패널 설계와 달리, 미리 결정하고 예측가능한 방식으로 내부 광을 반사 및 굴절시키기 위해 투명판의 후면 전체에 걸쳐서 일정 패턴의 홈을 형성한다. 특히, 패턴의 특징(홈의 간격 및 깊이 등)은 내부조명패널에서 방사된 내부 광의 균일한 분포 및 강도를 제공하도록 구성된다.

Description

내부조명패널 및 그 제조방법{INTERNALLY ILLUMINATED PANEL AND METHOD OF MAKING THE SAME}

본 발명은 내부조명패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 내부 내장형 LED로 조명되며, 습기로부터 패널을 보호하는 방수기능을 지닌 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다. 응용 예로서, 본 발명의 내부조명패널은 교통표지판, 도로표지판, 광고간판, 간판, 상점간판 및 주택/건물/방 번호의 표지판 등으로 구현할 수 있다. 그러나, 본원에 기술된 내부조명패널은 간판이나 표지판으로만 한정되지 않으며, 실질적으로 습기에 영향을 받지 않는 균일 조명패널의 이점으로 인해, 많은 다양한 실내 및 실외 조명용으로 적용할 수 있다.

하기의 설명과 예시들은 단지 배경으로만 제공한다.

조명표지판은 단순히 교통표지판, 도로표지판, 방향표지판, 광고간판, 간판, 상점간판 및 주택/빌딩/방 번호 표지판에만 국한되지 않고 광범위한 용도로 사용한다. 전통적으로 이러한 표지판들은 다양한 종류(가령, 백열등, 형광등 및 네온전구)의 규격 전구를 이용하여 외부를 조명하는데 사용하였다. 규격전구를 채용하는 표지판은 정면에 광을 비추고 이 광이 표지판의 정면에서 반사되어 조명하거나, 광을 후면에서 비추어 표지판을 통과시키는 방식으로 조명한다. 이러한 표지판의 단점으로는 표지판의 조명으로 사용된 규격전구의 낮은 에너지 효율 및 한정된 수명이 있다. 또한, 규격전구에서 발생한 광은 일부의 경우에 불편할 정도로 밝을 수 있는 반면, 다른 경우에는 표지판을 조명하기에 적절하지 않을 수도 있다.

발광소자(LED)는 기존광원에 비해 낮은 전력 소모, 긴 수명, 향상된 견고성, 작은 사이즈, 그리고 높은 내구성과 신뢰성 등의 장점을 갖고 있으므로, 표지판 조명용으로서 LED의 사용이 제안되어 왔다. 일부 종래의 표지판에 있어서, LED는 광학 투명판의 가장자리에, 특히 판의 가장자리를 둘러싸는 금속 또는 플라스틱 프레임에 설치된다. LED에서 나온 광은 광학 투명판에 전송된 후, 판의 후면에 도포된 반사코팅이나 반사막에서 반사되어 판의 정면으로 방사된다. 일부의 경우에, 광학 불투명 페인트로 칠한 정면의 페인팅부에 의해서, 또는 선택적인 차단부를 갖는 광학 불투명층의 도포에 의해서, 판의 정면에 표지(標識)를 적용할 수 있다.

그러나, 종래의 표지판들은 현재 여러가지 측면에서 부족한 점이 있다. 예를 들면, 많은 종래의 표지판들은 LED 스폿에 의해 발생된 소위 “도트 현상”이라는 문제를 겪고 있다. 도트 현상은 LED 조명이 투명판 전체에 걸쳐서 균일하게 분포되지 않을 때 일어나며, LED 주변부에서는 강하게 조명하는 반면, LED에서 떨어진 위치에서는 약하게 조명하는 결과를 초래한다. 일부의 설계에서, 투명판의 일면이 거칠게 되어 있거나(가령, 샌드블래스트 처리됨), 광을 확산시키기 위한 광확산시트를 투명판의 일면에 부착하기도 한다. 이러한 설계는 도트 현상의 영향을 줄이기는 하지만, 조명간판의 광학 효율을 낮추고, 그로부터 방사되는 빛의 강도를 제한하므로, 바람직하지 않다.

종래 표지판의 또 다른 단점은, 실내 및 실외용 모두를 포함해서 다양한 환경조건에 맞는 튼튼한 설계를 제공하는데 실패하였다는 것이다. 방수기능이 요구되는 몇몇 설계에서, 접착 테이프를 사용하여 여러층의 표지판을 조립한다. 그러나, 이러한 설계들은 완벽한 방수 설계를 제공하기 위해 층들을 적절히 밀봉하는데 실패하였고, 또는 종종 표지판의 내부면과 외부면 사이에서 발생하는 온도차를 대처하는데 실패하였다. 예를 들면, 온도차는 더운 날씨 조건 하에서 표지판의 내부면과 외부면 사이에서 발생하거나, 혹은 내부의 LED에 의해 생성된 열로 인해 발생하기도 한다. 일부의 경우에, 표지판의 내부면과 외부면의 온도차는 표지판이 방수기능이 있음에도 불구하고, 표지판 내부에 물방울이나 습기가 생길 수 있다. 어떻게 해서(가령, 외부환경으로부터 습기가 유입되었거나 내부에서 물방울이 생성되어) 습기가 표지판에 유입되었는지 그 원인에 상관없이, 내부 습기는 바람직하지 않은 조명 회로의 부식과 LED의 궁극적인 고장을 일으킨다.

그러므로, 내부조명 패널 또는 표지판에 있어서, 현재 이용가능한 디자인에 내재하는 단점을 극복하기 위한 해결책이 여전히 요구되고 있다. 구체적으로, 미리 결정하고 예측가능한 방식을 이용해 표지판의 발광면 전체에 걸쳐서 광을 균일하게 분포시킴으로써 광효율 및 조명강도가 향상되는데, 이러한 점에서, 내부조명패널 또는 표지판에 대한 요구사항이 여전히 남아있다. 추가적으로, 내부조명패널 또는 표지판에 남아있는 요구사항은 습기의 불침투성이다. 여기에서 설명한 내부조명 패널은 이러한 요구사항을 충족시킨다.

상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명은, 내부 내장형 LED로 조명되며, 습기로부터 패널을 보호하는 방수기능을 지닌 패널 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 패널의 발광면 전체에 걸쳐서 내부 광을 균일하게 분포시킴으로써, 패널에서 방사된 광의 광효율 및 강도가 증가하는 내부조명패널이 제공된다. 개략적으로, 이 내부조명패널은 정면 및 후면을 갖는 투명판과, 투명판의 후면에 형성된 통로(channel)와, 광을 투명판의 내부로 전송하기 위해 통로 안에 내장된 광원을 포함할 수 있다. 광원은 관련 회로를 따라 유연한 후면 소재 상에 장착된 일렬의 발광소자(LED)를 포함하는 것이 바람직하다.

내부조명패널은 내부 광의 일부를 투명판의 정면을 향해 반사하기 위해 투명판의 후면에 부착된 반사층, 및 광원에 의해 발생한 열을 내부조명패널로부터 멀리 전도하기 위해 반사층에 부착된 열전도층을 포함할 수도 있다. 아래에서 더 자세히 설명하는 바와 같이, 열전도층은 패널표면의 내부면과 외부면 사이에 존재할 수 있는 온도차를 줄이거나 없애는데 도움을 줄 수 있다.

일부 실시예에 있어서, 내부조명패널은 투명판의 정면에 부착된 불투명 또는 반투명층을 포함할 수도 있으며, 불투명 또는 반투명층은 투명판의 정면에서 방사된 광을 선택적으로 통과시키도록 구성된 표지를 포함한다. 표지의 형식은 실질적으로 제한이 없으며, 장식용 디자인, 숫자, 글자, 캐릭터, 로고, 이미지 및 기타 표지를 포함할 수 있으며, 이 표지는 정보를 전달하거나 장식용으로 사용된다. 일부의 실시예에서 표지는 불투명 또는 반투명층의 선택부분을, 가령, 에칭, 라우팅, 스탬핑에 의해 제거하여 형성하거나, 불투명 또는 반투명층의 성형과 동시에 (가령, 성형 또는 주조 공정 동안에) 표지를 형성할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 표지는 (가령, 조명될 이미지를 포함하는)반투명 필름을 포함할 수도 있는데, 이 필름은 하부 투명층 상에 중첩된다.

일 실시예에서, 통로는 투명판의 후면 전체 둘레를 따라서 가장자리 주변에 형성될 수 있다. 이 실시예는 일반적으로, 소형패널(가령, 약 1㎡ 이내의 패널)의 설계에 효과적이며, 이는 광원이 전체 패널을 충분히 조명하도록 구성할 수 있다. 다른 실시예에서, 통로는 투명판의 후면에 형성하여, 통로가 패널의 가장자리가 아니라, 조명될 표지의 주변 가장자리를 둘러싸도록 구성할 수 있다. 이 실시예는 주변에 내장된 광원으로는 조명이 부족할 수 있는 대형 패널(가령, 실질적으로 직경이 1㎡ 이상인 패널)의 설계에 유용한 것을 알 수 있다. 통로는 기본적으로, 본 기술분야에 실질적으로 알려진 어떤 방법으로 (가령, 에칭, 라우팅 등에 의해서) 형성할 수 있으나, 통로는 내장형 광원을 수용하기에 충분한 깊이를 갖는 직사각형 모양의 노치(notch)로 형성하는 것이 일반적이다. 또한, 통로의 형성시에 다른 모양의 노치도 사용할 수 있다.

내부조명패널에서 방사되는 빛의 균일성과 강도를 증가시키기 위해서, 미리 결정하고 예측가능한 방식으로 내부 광을 반사 및 굴절시키기 위한 일정 패턴의 홈이 투명판의 후면 전체에 걸쳐서 형성된다. 일 실시예에서, 이 홈은 다수의 횡렬과 종렬 형태로 후면의 양측에서부터 연장될 수 있다. 이 홈은 종래기술에 실질적으로 알려진 어떤 방법으로 (가령, 에칭, 라우팅 등에 의해서) 형성할 수 있으나, 안쪽을 향하는 “V”형상 노치와 유사하게 형성하는 것이 일반적이다. 홈의 형성시에 다른 형상의 노치도 사용할 수 있다.

홈의 패턴은 일정한 특징을 갖고 있는데, 이는 투명판의 정면에서 방사되는 빛의 균일한 분포와 강도를 제공하도록 선택한다. 일 실시예에서 패턴의 특징은, 연속되는 홈 사이의 간격뿐만 아니라, 홈의 깊이를 포함할 수 있다. 방사광의 균일한 분포를 제공하기 위해서, 연속되는 홈 사이의 간격은 광원으로부터의 직교 거리가 증가함에 따라 감소하는 것이 바람직하다. 방사광의 밝기나 강도를 증가시키기 위해서는 투명판의 두께를 바탕으로 홈의 깊이를 선택해야 한다. 구체적으로, 투명판의 두께가 증가함에 따라 홈의 깊이도 증가해야 한다.

우수한 광출력에 추가하여, 내부조명 패널을 방수함으로써, 그 안에 내장된 광원 및 회로를 보호하기 위한 수단이 제공된다. 일부 실시예에서, 그 수단은 광원을 코팅하는 제 1방수재, 통로 및 그 안에 내장된 광원을 코팅하는 제 2방수재, 반사층을 투명판의 후면에 부착하기 위한 제 3방수재, 및 열전도층을 반사층에 부착하기 위한 제 4방수재를 포함할 수 있다. 만약 불투명 또는 반투명층이 패널 안에 구비되면, 상기 수단은 불투명 또는 반투명층을 투명판의 정면에 부착하기 위한 제 5방수재를 포함할 수도 있다. 부착해서 사용할 때, 그러한 수단은 실내 및 실외 모두를 포함해서 다양한 환경조건에 대해 견고하고 적절한 방수 설계를 제공한다.

본원에는 내부조명패널의 제조방법도 제공된다. 일 실시예에 따르면, 이 제조방법은 투명판의 후면 안에 통로와 일정 패턴의 홈을 형성하는 단계를 포함한다. 통로와 홈은 본원에서 후술하는 바와 같이, 후속 제조단계 또는 동시 제조단계에서 형성할 수 있다. 종종, 광원에서 나온 광이 후면에 실질적으로 평행한 평면을 따라 투명판에 전송되도록 하기 위해, 통로와 홈이 형성된 후, 광원을 통로 안에 내장할 수도 있다. 그러나, 광원을 내장하기 전에, 광원을 제 1방수재(가령, 방수액)로 코팅하고, 코팅된 광원이 건조되도록 허용하는 것이 일반적으로 바람직하다. 이것이 제 1방수단계에 해당한다.

통로 안에 광원이 내장된 후, 통로는 제 2방수단계에서 제 2방수재로 밀봉된다. 이어서, 반사층은 제 3방수재를 이용하여 투명판의 후면에 부착되고, 그후 열전도층은 제 4방수재를 이용하여 반사층에 부착된다. 만약 불투명 또는 반투명층이 패널 안에 구비되면, 불투명 또는 반투명층은 제 5방수재를 이용하여 투명판의 정면에 부착될 수 있다. (특수 방수액을 사용하는)제 1방수단계와는 달리, 제 2, 제 3, 제 4, 및 제 5방수단계에서는 접착테이프, 실리콘 바인더 혹은 다른 방수 접착재를 이용할 수 있다.

본 발명에 의하면, 내부 내장형 LED로 조명되며, 방수기능을 갖고 있어, 습기로부터 패널을 보호하며, 내구성 및 신뢰성이 향상되는 내부조명패널이 제공된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내부조명패널의 정면을 나타내는 정면도이다.
도 2는 도 1의 선A-A를 따라 취한 분해 단면도로, 내부조명패널 안에 구비될 수 있는 다양한 층들을 나타내는 도면이다.
도 3은 내부조명패널 안에 구비되는 투명판을 나타내는 정면도로, 투명판은 다수의 일정하게 이격된 횡렬과 종렬 형태로 그의 후면 양측에서부터 연장되는 일정 패턴의 홈을 포함한다.
도 4는 내부조명패널 안에 구비되는 다른 투명판을 나타내는 정면도로, 투명판은 광의 균일한 분포와 강도를 제공하도록 구성된 일정 패턴의 홈을 포함한다.
도 5A는 보다 균일한 빛의 분산을 제공하기 위해, 광원으로부터의 직교 거리가 증가함에 따라 도 4에 도시한 패턴의 연속되는 홈들 사이의 간격이 감소하는 하나의 방법을 나타내는 그래프이다.
도 5B는 패널에서 방사되는 빛의 강도를 최대화하기 위해, 판 두께가 증가함에 따라 홈 깊이도 증가하는 하나의 방법을 나타내는 그래프이다.
도 6A 내지 E는 내부조명패널을 제조하는데 사용하는 방법의 일 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 6F 내지 H는 내부조명패널의 다른 실시예를 제조하는데 실행하는 추가적인 또는 대안적인 단계를 나타내는 단면도이다.
도 7은 광원이 통로 안에 내장되기 전에, 광원을 방수재로 코팅하고 코팅된 광원이 건조되도록 허용하는 예시적인 방법을 나타내는 도면이다.
도 8은 내부조명패널의 다른 실시예를 나타내는 것으로, 광은 패널의 양측에서 방사된다.
도 9와 10은 내부조명패널의 또 다른 실시예를 나타내는 도면으로, 투명판의 후면에 형성된 통로는 패널의 가장자리가 아니라, 조명될 표지의 가장자리를 둘러싸고 있다.

본 발명의 다양한 변경과 대안적인 형태가 가능하지만, 도면에서는 예시로서 본 발명의 특정 실시예가 도시되어 있으며, 이하에서 그에 대해 상세하게 설명한다. 그러나, 본원의 도면과 상세한 설명은 개시한 특정 형태로 발명을 제한하려고 의도하는 것은 아니며, 반대로 본 발명은 첨부한 특허청구범위에서 규정한 바와 같은 본 발명의 기술적 사상 및 범위 안에 포함되는 모든 변경, 등가 및 대안을 커버하는 것으로 이해해야 한다.

또한, 내부조명 패널과 이러한 패널의 제조방법의 다양한 실시예에 관한 다음의 설명은 어떤 방식으로든 첨부한 특허청구범위의 주제를 제한하는 것으로 해석해서는 안된다.

도면을 참조하면, 도 1 내지 도 10은 본 발명에 따른 내부조명 패널과, 그 패널을 제조하는 방법에 대한 바람직한 실시예를 나타낸다. 아래에서 언급하는 설명으로부터 명백한 바와 같이, 도 1 내지 도 10에 도시한 바람직한 실시예는 내부조명패널에서 방사되는 광의 균일한 분포와 최대강도를 제공하여 종래의 설계를 개선한다. 또한, 패널의 방수와, 그 안에 내장된 광원 및 회로를 보호하는 수단이 제공된다. 그러한 수단은 실내 및 실외 모두를 포함해서 다양한 환경조건에 대해 견고하고 적절한 방수 설계를 제공한다.

본원에서 사용한 바와 같이, “내부조명패널”이란 용어는 표지판, 장식용 패널, 및 기타 다른 조명도구를 포함한 다양한 실내 및 실외 조명기구를 설명하는데 사용한다. 비록 본 발명의 실시태양이 본원에서는 표지판(특히, 교통표지판)에 대해 기술하지만, 본원에 기술된 내부조명패널은 표지판에만 국한되지 않고, 균일한 조명패널의 효과를 볼 수 있는 어떠한 실내 및 실외용 조명기구에도 적용이 가능하며, 이는 실질적으로 습기 및 기타 환경조건에 강하다. 다양한 실내 및 실외 조명용으로 제공하는 것에 추가해서, 여기에서 설명한 내부조명패널은 광범위한 모양과 크기로 구현할 수 있다. 사실상, 여기에서 설명한 방법은 실질적으로 임의의 형상이나 크기의 패널을 제조하는데 사용할 수 있다.

여기에서 설명한 일부 도면은 그 크기가 표시되지 않았음을 주목해야 한다. 구체적으로, 도면의 일부 요소의 크기는, 그 요소의 특징을 강조하기 위해 크게 확대하였다. 또한 일부 도면은 같은 크기로 도시되어 있지 않은 것을 주목해야 한다. 유사하게 구성할 수 있는 하나 이상의 도면에 도시한 요소는 동일한 참조번호를 사용하여 표시하였다. 내부조명패널의 일부 요소들(패널에 전력을 공급하는데 사용하는 회로나 패널을 표면에 부착하는데 사용하는 수단 등)은 도면의 명료화를 위해 생략하였다.

도 1 내지 도 3은 예시적인 일 실시예를 나타내는 것으로, 본 발명에 따른 내부조명패널(10)이 STOP 표지판으로서 구현되어 있다. 표지판의 정면(10)은 도 1에서 표지(14)(가령, "STOP”)를 갖는 상부층(12)를 구비하는 것으로 도시되어 있으며, 이는 패널(10)의 하부층에 형성된 통로(16)에 내장된 광원에 의해 조명된다. 상부층(12)은 상이한 재료 조성 및 두께로 다양하게 만들어지며, 따라서 전체적으로 판이나 필름으로 언급할 수 있다. 일 실시예에서, 상부층(12)의 재료 조성은 비제한적으로, 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 및 아크릴 소재를 포함하는 다양한 열가소성 폴리머로부터 선택된다. 일 실시예에서 상부층(12)의 두께는 약 1㎜ 내지 약 5㎜의 범위를 갖는다.

상부층(12)은 내부조명패널에서 방사되는 광을 선택적으로 투과하도록 구성되어 있다. 대부분의 경우 상부층(12)은 불투명 또는 반투명 판이나 필름으로 형성된다. 일 실시예에서, 표지(14)는 상부층(12)의 선택부분을 가령, 커팅, 에칭, 라우팅 또는 스탬핑에 의해 제거하여 형성한다. 다른 실시예에서, 표지(14)는 상부층(12)의 제조(가령, 성형 또는 주조 공정 동안에)와 동시에 형성한다. 또 다른 실시예에서 표지(14)는 조명될 이미지 또는 기타 모습으로 상부층(12)에 프린팅하여 형성한다. 만약 상부층(12)이 필름을 포함하면, 상부층은 일부의 실시예에서 하부 투명층(28)(도 2에 윤곽을 도시함)상에 중첩된다. 비록 도 1에서는 문자로 도시하였으나, 표지(14)는 실질적으로 숫자, 문자, 캐릭터, 로고, 이미지, 기타 장식 디자인 및 그들의 조합 같은 임의의 장식 또는 정보 함유 디자인을 포함할 수 있다.

표지를 포함하는 상부층(12)과 하부층(28)은 여기에서 설명한 내부조명패널의 선택적인 특징으로 특별한 것은 아니다. 예를 들어, 만약 패널이 장식적 또는 정보 함유 디바이스가 아니라, 오로지 조명원(조명 기구나 벽면, 천장 또는 바닥에 부착된 조명패널 등)으로만 사용될 경우, 이 층들(12, 28)은 내부조명패널(10)에 구비되지 않을 수도 있다. 그러나, 대부분의 실시예에서 상부층(12)은 비슷한 형상을 갖는 층과 “샌드위치” 형태를 형성하는 하나 이상의 추가 층에 부착될 수 있다. 일부의 실시예에서, 샌드위치 형태의 층은 내부조명패널(10)의 구조적 완전성과 내습성을 높이기 위해 프레임(18) 안에 감싸질 수 있다.

도 2는 여기에서 설명한 내부조명패널을 형성하고 있는 “샌드위치”형태로 서로 부착될 수 있는 예시적인 층을 나타내는 도면으로, 도 1의 A-A선을 따라 취한 분해 단면도이다. 표지(14)를 갖는 상부층(12)에 추가하여, 패널(10)은 정면(32)과 후면(30)을 갖는 투명판(20)을 구비한다. 대부분의 경우, 투명판(20)은 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 및 아크릴 소재와 같은 열가소성 폴리머로 만들 수 있다.

아래에서 더 자세히 설명하겠지만, 투명판(28)의 두께는 일반적으로 그 안에 내장된 광원의 크기에 따라 달라진다.

도 2에 도시한 바와 같이, 통로(16)는 투명판의 일면(가령, 후면 30)에 형성되며, 광원(22)은 투명판의 내부를 조명하기 위해 통로 안에 내장된다. 도 2에 도시한 특정 실시예에서, 통로(16)는 투명판의 주변 근처에서 그의 전체 둘레(가령, 도 1에 도시한 바와 같이)를 따라 형성되어 있다. 통로형성의 대안적인 위치는 아래에서 더 자세히 논의한다. 통로(16)는 실질적으로 종래기술에 알려진 어떤 방법(가령, 에칭, 라우팅 등)으로든 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 컴퓨터 내비게이션 제어(computer navigated control, CNC) 라우터는 통로를 형성하는데 사용할 수 있다. 다른 실시예에서, 통로는 레이저나 워터 에칭 툴을 사용하여 형성할 수도 있다. 통로 형성에 사용하는 장비에 상관없이, 일반적으로 통로는 직사각형 모양의 노치 형태로 만드는 것이 바람직하다.

광원(22)의 폭은 통로(16)의 최소 깊이뿐만 아니라, 투명판의 최소 두께에도 영향을 준다. 일 실시예에서, 광원(22)의 폭은 약 3㎜ 내지 약 7㎜ 사이의 범위일 수 있다. 통로의 깊이는 투명판(20)의 전체 두께를 확장하지 않고도 광원(22)을 수용하기에 충분한 깊이여야 한다. 일 실시예에서 투명판(20)의 두께는 약 4㎜ 내지 약 8㎜ 사이의 범위일 수 있으며, 통로의 깊이는 약 3㎜ 내지 약 7㎜ 사이의 범위일 수 있다.

광원(22)은 투명판(20)의 정면(32) 또는 방사면에 실질적으로 평행한 방향으로 광원의 빛이 투명판에 전송되도록 통로 안에 위치시킨다. 바람직한 실시예에서, 광원은 관련 회로를 따라 유연한 후면 소재(유연한 PCB 소재 등) 상에 장착된 일렬의 발광소자(LED)를 구비한다. 그러한 광원은 통상, “플렉시블 LED 스트립” 또는 “SMD LED 바”라 부른다. 이들 광원은 여러 제조사로부터 다양한 길이(가령, 약 0.3 내지 약 5m의 길이), 컬러(가령, R, G, B, W 및 Y), 일정 간격마다 구비된 LED 칩의 수(가령, 10 내지 15㎜당 1, 2, 또는 3개의 LED 칩, 여기서 간격당 칩의 수는 광의 강도나 밝기를 결정한다)로 구할 수 있다. (SMD LED 바는 일반적으로 300㎜ ~ 500㎜정도의 길이로 생산 공급되며, 곡선 사용에 편리하도록 유연한 PCB를 주로 사용하고, LED 칩의 간격은 일반적으로 10㎜ ~ 15㎜ 정도를 유지하며, 필요한 경우 길이와 간격은 변경이 가능하다. 제품의 제조시 LED 바는 LED의 특성상 일반적으로 30㎜ ~ 45㎜단위의 길이로 연결하거나 절단하여 사용한다. 이 경우 LED의 컬러는 W. R. B, G, Y 모두 사용가능하며, RGB 컬러 변환용 LED도 사용이 가능하며, LED는 밝기 등을 고려하여 1칩, 2칩, 3칩 모두 사용이 가능하다.) 조명될 패널의 크기나 면적에 따라서 플렉시블 LED 스트립을 원하는 길이로 절단한다.

몇몇 제조사는 플렉시블 LED 스트립을 방수 또는 방수기능이 없는 형태 2가지로 공급한다. 일반적으로, 방수기능이 없는 스트립은 전형적으로 실리콘 커버로 감싼 방수 스트립에 비해 공간을 덜 차지하므로 바람직하다. 그러나, 일반적으로 방수기능이 없는 스트립은 방수목적으로 특별히 제작한 방수액으로 코팅하는 것이 바람직하다. 코팅된 스트립이 일정 시간 동안 클린룸에서 건조되도록 허용한 후라면, 코팅된 스트립은 실질적으로 습기에 영향을 받지 않으나, 현재 제조자들이 공급하는 방수 스트립에 비하면 효과가 적을 수 있다.

여기에서 설명한 내부조명패널(10)은 또한, 빛을 투명판(20)의 정면(32)으로 반사시키기 위해 투명판의 후면(30)에 부착된 반사층(24)도 포함하고 있으며, 광원에서 발생한 열을 내부조명 패널에서 멀리 전도하기 위해 반사층(24)에 부착된 열전도층(26)을 포함하고 있다. 반사층(24)은 광학적 불투명 소재나 반사용 페인트, 필름 또는 층을 포함할 수 있다. 열전도층(26)은 금속, 금속 합금 또는 기타 열전도 소재로 만든다. 열전도 능력에 더하여, 열전도층(26)은 패널의 추가적인 구조적 완전성과 환경조건으로부터의 보호를 제공한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예에서, 투명층(28)은 투명판(20)과 상부층(12) 사이에 부착된다. 투명층(28)은 패널의 방수적 측면을 향상시키기 위해 사용하거나, (가령, 조명될 이미지 또는 다른 표지를 포함하는)반투명 필름(12)이 중첩되는 후면층으로서 사용한다. 다른 층들(12와 20)처럼 투명층(28)은 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 또는 아크릴 소재와 같은 열가소성 폴리머를 포함할 수 있다. 투명층(28)의 두께는 약 1㎜ 내지 약 5㎜ 사이의 범위를 갖는다.

아래에서 더 자세히 설명하는 바와 같이, 샌드위치층을 함께 부착하며, 습기의 유입을 막도록 하나 이상의 방수재를 사용하여 밀봉한다. 일부 실시예에서, 샌드위치층은 도 1과 2에 도시한 바와 같이, 내부조명패널(10)의 주변 가장자리를 따라 연장되면서 커버하는 프레임(18) 안에 배치된다. 프레임(18)은 금속(가령, 알루미늄) 또는 플라스틱(가령, ABS) 소재로 만들며, 방수재로 샌드위치층을 밀봉한다. 다른 실시예에서, 프레임(18)을 생략할 수 있으며, 열전도층(26)을 형성하여 패널(10)의 주변 가장자리 둘레를 덮을 수도 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명판(20)의 후면(30)을 보다 상세하게 보여주는 도면이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 통로(16)는 투명판(20)의 전체 주위를 따라 그의 가장자리 근처에서 후면(30)에 형성된다. 광원의 빛이 (가령, 투명판의 정면 및 후면에 실질적으로 평행한 방향으로)투명판에 전송되도록, 플렉시블 LED 스트립을 통로 안에 배치하여 내장한다. 홈(36)의 패턴은 내부조명의 반사와 굴절을 위해 미리 결정하고 예측가능한 방식으로 투명판의 후면(30) 전체에 걸쳐서 형성한다. 본 기술분야에 실질적으로 알려진 어떤 방법으로 (가령, 에칭, 라우팅 등에 의해서) 홈을 형성할 수 있으나, 가령 도 2에 도시한 바와 같이, 안쪽을 향하는 “V”자 형상의 노치와 비슷하게 형성하는 것이 일반적이다. 그러나, 홈은 어떤 특정 형상으로 한정되지 않으며, 본 발명의 다른 실시예에서는 홈을 다른 모양으로 만들 수도 있다.

도 3의 특정 실시예에서, 홈(36)의 패턴은 고른 간격을 지닌 다수의 횡렬과 종렬로 투명판(20)의 후면(30) 양측에서부터 연장된다. 이러한 간격이 일부 실시예에서는 적합하지만, 점차 내부광의 많은 부분이 일정한 간격으로 판으로부터 반사/굴절되기 때문에, 판(32)의 정면에서 방사되는 빛의 강도는 광원(22)으로부터의 직교거리가 증가함에 따라 자연적으로 감소하게 된다. 따라서, 홈이 규칙적인 패턴을 갖는다 해도, 모든 경우에 투명판의 정면 전체에 걸쳐서 광을 균일하게 분포시킬 수는 없다.

균일한 광의 분포를 제공하기 위해, 홈 사이의 간격을 특별히 한정하지 않으나, LED 광의 밝기 및 분산각, 홈의 형상, 및 투명판(20)의 폭과 두께를 포함한 다수의 요인을 바탕으로 선택한다. 그러나, 일반적으로 홈 사이의 간격은 광원에 가깝게 위치한 부분에서는 적게, 광원에서 멀리 떨어져 위치한 부분(투명판의 중심부 근처 등)에서는 많이 반사/굴절되도록 구성하는 것이 바람직하다. 언급한 다른 방법으로, 연속되는 홈(가령, 횡렬 또는 종렬로 나열된 연속되는 홈) 사이의 간격은, 도 4에 도시한 바와 같이, 광원으로부터의 직교거리가 증가함에 따라 감소하는것이 바람직하다.

도 5A에 도시된 그래프는 연속되는 홈 사이의 간격이 광원으로부터의 직교거리가 증가함에 따라 감소하는 하나의 방법을 나타내고 있다. 패턴 및 홈의 깊이는 LED 빛의 밝기, 분산각도, 직진성 등의 특성을 기초로 하여 투명판의 넓이와 두께를 고려하여 반복적인 실험에 의해 LED 빛이 투명판에 균일하게 분산되고 밝기가 최상의 상태가 되도록 패턴간격과 깊이를 결정한다. 패턴의 간격이 넓어질수록 LED 빛은 멀리 뻗어가지만, 투명판 전체의 빛의 밝기가 어둡고 패턴 간격이 좁아질수록 투명판의 빛은 밝지만 LED 빛이 멀리 뻗어가지 못한다. 따라서 패턴 및 홈의 깊이는 LED 빛의 밝기, 분산각도, 직진성, 투명판 두께, 넓이 등을 전체적으로 고려하여 결정한다. 연속되는 홈 사이의 간격이 감소할수록 광원 근처에 위치한 부분에서 반사/굴절되는 광량은 감소하며, 과원에서 멀리 떨어져 위치한 부분에서 반사/굴절되는 광량은 증가한다. 이것은 투명판의 정면 전체에 걸쳐서 광분포의 균일성을 증가시킨다.

판의 정면에서 방사되는 전체적인 빛의 밝기나 강도를 최대화하기 위해서는, 투명판(20)의 두께를 바탕으로 홈의 깊이를 선택해야 한다. 특히, 투명판이 두꺼울수록 홈의 깊이는 깊은 것을 선택해야 하는 반면, 얇은 판의 경우에는 홈의 깊이가 얕아도 충분하다고 생각된다. 도 5B에 도시한 그래프는 투명판(20)의 두께가 증가함에 따라 홈의 깊이가 증가할 수 있는 하나의 방법을 나타내고 있다. 홈의 깊이가 증가하면, 홈에 의해 더 많은 빛을 “포집할” 수 있게 되고, 그로 인하여, 더 많은 빛이 판으로부터 반사/굴절된다. 이는 판의 정면에서 방사되는 전체적인 빛의 밝기나 강도를 증가시킨다.

본 발명의 일 실시예에 따라서 내부조명패널(10)을 제조하는 예시적인 방법이 도 6A 내지 E에 도시되어 있다. 예시적인 방법은 다수의 제작 또는 제조 단계로 이하에서 설명한다. 일부 단계는 여기에서 특별히 설명한 바와 다른 순서로 진행할 수도 있다. 일부 실시예에서, 제조 방법을 완성하기 위해 하나 이상의 단계를 필요로 할 수도 있다. 엄밀히 말하자면, 여기에서 설명한 방법은 여기에 특별히 언급하지 않는 한, 아래에서 언급하는 단계의 특정 순서로 제한되는 것은 아니다.

일 실시예에서, 상기 방법은 도 6A에 도시한 바와 같이 투명판(20)의 후면(30)에 일정 패턴의 홈(36)을 형성하는 것부터 시작한다. 홈의 패턴은 상술한 바와 같이 만들어 구성한다. 다음으로, 도 6B에 도시한 바와 같이 투명판의 후면에 통로(16)를 만든다. 통로는 상술한 바와 같이 만들어 구성한다. 일반적으로 제조의 관점에서 홈을 형성한 후에 통로를 만드는 것은 쉬운 편이나, 본 발명의 일부 실시예에서는 홈의 형성 이전 또는 동시에 통로의 형성작업을 실시할 수도 있다.

종종 통로와 홈을 형성한 다음에, 도 6C에 도시한 바와 같이, 광원(22)을 통로 안에 내장한다. 광원으로부터의 광이 판의 정면 및 후면과 실질적으로 평행한 평면을 따라 투명판(20)에 전송되도록, 광원을 통로 안에 위치시킨다. 상술한 바와 같이, 통로는 투명판(20)의 전체 두께(t_TP)의 확장없이 광원(22)을 수용할 수 있는 충분한 깊이(d_CH)로 형성된다. 통로의 최저 깊이(d_CH)뿐만 아니라, 투명판(20)의 최소 두께(t_TP)는 그 안에 내장될 광원의 크기에 따라 달라진다.

상술한 바와 같이, 광원(22)은 방수기능을 갖거나 갖지 않을 수도 있다. 방수기능이 없는 광원을 사용하면, 제 1방수단계를 실행하여 광원을 제 1방수재(38)로 코팅한 후, 광원을 통로 안에 내장하기 전에 코팅된 광원이 건조되도록 허용하는 것이 일반적으로 바람직하다. 이 단계 수행의 예시적 방법이 도 7에 도시되어 있다. 예를 들면, 도 7은 광원(22)을 방수액(38)에 담근 후, (바람직하게, 오염을 방지하기 위해 클린룸에)매달아 건조시킨다. (방수액은 EPDM을 변형시켜 SMD LED 바에 적합하도록 제조하여 사용하고 있으며, 더 좋은 방수 액이 개발된다면 언제든지 사용이 가능하다) 그러나, 제 1방수단계는 도 7에 도시한 방법으로 제한되지 않으며, 비교적 얇은 막의 방수재로 광원을 코팅할 수 있다면, 다른 방법으로도 달성할 수 있다.

방수처리한 광원(22)을 통로(16) 안에 내장한 후에, 도 6C에 도시한 바와 같이, 제 2방수단계에서 전체 통로를 제 2방수재(34)로 밀봉한다. 통로를 밀봉하는데 사용한 제 2방수재(34)는 접착테이프, 실리콘 바인더 혹은 다른 적합한 방수용 접착재일 수 있다. 일부 실시예에서, 제 2방수재(34)는 접착력과 함께 전기 및 열전도성을 갖는 전기 또는 열전도성 접착제 또는 테이프 등이 바람직하다. 이러한 특징은 열을 통로 밖으로 배출하는 기능을 향상시켜, 광원에서 발생한 열을 통로로부터 보다 효과적으로 제거할 수 있다. 접착제는 주로 실리콘 아크릴 테이프, EMI 도전성 테이프, 캡톤 테이프, 방열테이프, 보호테이프, 양면테이프 등 다양하게 사용이 가능하며, 제품의 용도에 맞춰서 사용하면 된다.

도 6D에 도시한 바와 같이, 반사층(24)은 제 3방수재(40)를 사용하여 투명판(20)의 후면(30)에 부착하고, 열전도층(26)은 제 4방수재(42)를 사용하여 반사층에 부착한다. 제 2방수재(34)와 마찬가지로, 제 3 및 제 4방수재(40, 42)는 각각, 접착 테이프, 실리콘 바인더 또는 다른 적합한 방수 접착재일 수 있다. 제 3 및 제 4방수재 역시, 가능하면 전기 및 열전도성 물질을 사용하기를 권장한다.

일부 실시예에서, 내부조명패널(10)의 제조는 도 6E에 도시한 바와 같이, 부착층(20, 24, 26)을 프레임(18) 안에 설치함으로써 실질적으로 완성한다. 상술한 바와 같이 구성한다. 일부 실시예에서, 프레임(18)은 제 5방수재(44)를 사용하여 부착층에 밀봉되며, 제 5방수재는 역시, 접착 테이프, 실리콘 바인더 또는 다른 적합한 방수 접착재일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 프레임(18)은 접착제의 사용 없이 부착층에 결합할 수 있다. 가령, 프레임은 패널의 주변 모서리에 꼭 맞도록 설계할 수 있다.

도 6F 내지 H는 본 발명에 따른 내부조명패널의 제조에 사용할 수 있는 대안적 방법의 예를 제공한다. 대부분의 경우에, 도 6F 내지 H에 나타낸 방법은 도 6A 내지 D에 나타낸 제조단계를 포함하고 있다. 그러나, 도 6F 내지 H에 도시한 내부조명패널을 완성하기 위해서는 추가적 또는 대안적 단계가 필요할 수 있다.

도 6F는 표지(14)를 포함하는 상부층(12)이 패널(10')에 부착되는 내부조명패널(10')의 실시예를 나타낸다. 상부층(12)과 표지(14)는 상술한 바와 같이 만들어 구성한다. 도 6F에 도시한 바와 같이, 상부층(12)은 제 6방수재(46)를 사용하여 투명판(20)의 정면(32)에 부착한다. 제 2, 제 3, 제 4, 및 제 5 방수재와 마찬가지로, 제 6방수재 역시, 접착 테이프, 실리콘 바인더 또는 다른 적합한 방수 접착재일 수 있다.

도 6G는 투명판(20)과 상부층(12) 사이에 투명층(28)이 부착되어 있는 내부조명패널(10")의 실시예를 나타낸다. 투명층(28)은 패널의 방수적 측면을 향상시키기 위해서, 또는 (가령, 조명될 이미지 또는 다른 표지(14)를 포함하는)반투명 필름(12)이 중첩되는 후면층으로서 사용한다. 투명층은 상술한 바와 같이 만들어 구성한다. 다른 층과 마찬가지로, 투명층(28)은 접착 테이프, 실리콘 바인더 또는 다른 적합한 방수 접착재일 수 있는 제 7방수재(48)를 사용하여 층들(12,20) 사이에 부착한다.

도 6H는 프레임(18)이 생략되고 열전도층(26)이 패널 층의 주변 가장자리를 둘러싸도록 구성한 내부조명패널(10''')의 실시예를 나타낸다. 열전도층(26)은 상술한 바와 같이 구성한다. 열전도층(26)는 상술한 제 4방수재(42)를 사용하여 패널 층에 부착한다.

도 1 내지 도 7을 참조하여 내부조명패널의 다양한 실시예에 관하여 여기에서 설명하였다. 상술한 각 실시예에서, 패널(10)은 투명판(20)의 전체 둘레를 따서 투명판의 가장자리 근처에서 후면(30)에 형성되는 통로를 포함한다. 소형 설계(가령, 패널 크기 약 1㎡ 이내)에 대해서는 적절할지라도, 그러한 통로는 대형 설계에서 적합한 조명을 제공하기가 실질적으로 불가능할 수도 있다. 왜냐하면, 조명 영역이 광원에서 공급되는 광출력에 의해 본질적으로 제한되기 때문이다. 또한, 도 1 내지 도 7에 도시한 실시예는 패널의 단면(單面)에서만 광이 방사되는 패널설계를 나타낸다.

도 8은 패널의 양면에서 광이 방사되는 내부조명패널(50)의 실시예를 나타낸다. 패널(50)은 도 2에 도시하고 상술한 바와 동일한 여러 장의 층, 가령 투명판(20), 표지(14, 도 8에서 14a로 표시됨)를 갖는 상부층(12, 도 8에서 12a로 표시됨), 선택적인 투명층(28, 도 8에서 28a로 표시됨)과, 프레임(18)을 포함하고 있다. 이러한 층들은 상술한 바와 같이 만들어 구성한다.

상술한 단면 실시예와는 달리, 도 8에 도시한 양면 실시예는 광이 투명판(20)의 양면에서 방사된다. 이를 위해서는 도 2에 도시한 반사층(24)과 열전도층(26)이 생략되며, 하부층(12b)과 선택사항인 투명층(28b)으로 대체된다. 일부 실시예에서, 상부층(12b와 28b)은 실질적으로 상부층(12a와 28a)과 동일한데, 이는 같은 소재 조성과 두께로 구성되어 있기 때문이다. 일부 실시예에서, 하부층(12b)에 포함된 표지는 실질적으로 상부층(12a)에 포함된 표지와 동일하며, 그러한 동일한 이미지 또는 디자인은 패널(50)의 양면에 표시된다. 다른 실시예에서는, 실질적으로 상이한 표지가 패널의 양면에 표시되기도 한다.

도 9와 10은 통로(66)를 투명판(70)의 후면에 형성해서, 통로가 패널의 가장자리가 아닌, 조명될 표지(64)의 주변 가장자리를 감싸도록 한 내부조명패널(60)의 일 실시예를 도시한다. 이러한 실시예는 주변에 내장된 광원으로는 충분한 조명을 얻을 수 없는 대형패널 설계(가령, 패널 직경이 실질적으로 1㎡를 넘는 경우)에 유용하다.

표지(64)(이 경우는 “X” 표시)를 갖는 상부층(62)을 포함한 패널(60)의 정면이 도 9에 도시되어 있으며, 이는 투명판(70) 안에 형성된 통로(66) 안에 내장된 광원(도시 생략)에 의해 조명이 이루어진다. 상부층(62)과 표지(64)는 상술한 바와 같이 만들어 구성한다. 상부층(62)과 투명판(70)은 하나 이상의 층을 결합하여, 유사한 형상의 층이 겹친 “샌드위치”를 형성하도록 구성할 수 있다. 일부 실시예에서는 “샌드위치” 층을 프레임(68)으로 감싸서, 내부조명패널(60)의 구조적 완전성과 내습성을 향상시킬 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명판(70)의 후면을 보여주는 도면이다. 도 10에 도시한 바와 같이, 통로(66)가 패널(60)의 가장자리가 아닌, 조명될 표지(66)의 주변 가장자리 둘레에 형성된다. 광원에서 나온 빛이 오직 표지를 포함하는 투명판 부분에만 전송되도록, 광원을 통로(66) 안에 배치하여 내장한다. 이렇게 하면, 광원에 의해 조명해야 하는 영역이 감소되어, 대형패널(가령, 실질적으로 1㎡ 이상의 패널)에 적합한 설계가 된다.

이전의 실시예에서와 같이, 투명판(70)의 후면 전체에 걸쳐서 일정 패턴의 홈(72)을 형성하여, 미리 결정하고 예측가능한 방식으로 내부조명이 반사 및 굴절되도록 한다. 홈의 형태는 상술한 바와 같이 만들어 구성한다. 그러나, 홈(72)은 상부층(64)에 형성된 표지(64) 아래의 투명판(70) 부분에만 형성되는 점에서, 이 홈(72)은 상기 홈(36)과 대체적으로 차이가 있다. 이는 홈(72)을 형성하는데 필요한 에칭의 수를 줄이는 이점이 있다.

본 발명이 현재 이용가능한 패널의 단점을 극복하는 내부조명패널을 제공하는 것이라고 본 발명자가 믿고 있는 본 발명의 개시내용에 관한 이점을 당업자라면 이해할 수 있을 것이다. 지금까지의 설명을 고려해서 본 발명의 다양한 실시태양의 추가적인 수정 및 다른 실시예가 가능하다는 것을 당업자는 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 다음의 특허청구범위는 그러한 수정 및 변경을 모두 포함하는 것으로 해석해야 하며, 따라서 명세서 및 도면은 제한적인 의미가 아니라, 설명적인 것으로 간주되도록 의도하였다.

10: 내부조명패널, 12:상부층, 14:표지, 16: 통로, 18: 프레임, 20, 28:투명층, 22:광원, 24: 반사층, 26: 열전도층, 30: 후면, 32:정면

Claims (21)

1. 내부조명패널에 있어서,
   정면과 후면을 갖는 투명판;
   상기 투명판의 정면에 부착되는 상부층;
   상기 상부층의 정면에서 방사된 광을 선택적으로 통과시키도록 구성된 표지;
   내부 광을 상기 투명판의 정면을 향해 반사하기 위해 상기 투명판의 후면에 부착된 반사층;
   상기 광원에 의해 발생한 열을 내부조명패널로부터 멀리 전도하기 위해 상기 반사층에 부착된 열전도층; 및
   상기 내부조명패널을 방수하기 위한 수단;
   을 포함하고,
   상기 투명판은, 상기 투명판의 후면에 형성된 통로와, 광을 상기 투명판의 내부로 전송하기 위해 상기 통로 안에 내장된 광원과, 미리 결정하고 예측가능한 방식으로 내부 광을 반사 및 굴절시키기 위해 상기 투명판의 후면 전체에 걸쳐서 일정 패턴으로 형성된 통로를 포함하고, 상기 패턴의 특징은 투명판의 정면에서 방사된 내부 광의 균일한 분포 및 강도를 제공하도록 구성되며,
   상기 방수 수단은, 상기 광원을 코팅하는 제 1방수재와, 상기 통로 및 그 안에 내장된 광원을 덮는 제 2방수재와, 상기 반사층을 상기 투명판의 후면에 부착하기 위한 제 3방수재와, 상기 열전도층을 상기 반사층에 부착하기 위한 제 4방수재와, 상기 상부층을 상기 투명판의 정면에 부착하는데 사용하는 제 5방수재를 포함하여 구성되고,
   상기 통로는 상기 상부층 내의 표지의 주변 가장자리를 감싸도록 상기 투명판의 후면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 내부조명패널.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 광원은 유연한 후면 소재 상에 장착된 일렬의 발광소자(LED)를 포함하는 내부조명패널.
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서, 상기 패턴의 특징은 연속되는 홈들 사이에 간격을 포함하고, 이 간격은 광원으로부터 직교 거리가 증가함에 따라 감소하는 내부조명패널.
6. 제 1항에 있어서, 상기 패턴의 특징은 홈의 깊이를 포함하고, 이 홈의 깊이는 상기 투명판의 두께를 바탕으로 선택하는 내부조명패널.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
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13. 삭제
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21. 삭제

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