KR101127871B1 - 발광 효율이 향상된 광섬유를 이용한 유연한 평면 발광체를 제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발광 효율이 향상된 광섬유를 이용한 유연한 평면 발광체를 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광섬유를 고정 프레임에 장착한 후 광섬유를 변형시켜 발광 효율을 향상시키고, 상기 고정 프레임에 실리콘을 주입하여 고정이 되면 고정 프레임을 제거함으로써, 신축성 및 탄력성을 필요로 하는 차량 시크, 소파, 의자 등에 적용이 가능한 발광 효율이 향상된 광섬유를 이용한 유연한 평면 발광체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
이를 위하여, 본 발명에 따른 발광 효율이 향상된 광섬유를 이용한 유연한 평면 발광체를 제조하는 방법은, 고정 프레임에 복수 개의 광섬유를 장착하는 단계와 상기 장착된 복수 개의 광섬유를 변형시키는 단계와 상기 고정 프레임에 실리콘을 주입하여 상기 복수 개의 광섬유를 고정시켜 광섬유 구조체를 생성하는 단계 및 상기 고정 프레임을 상기 광섬유 구조체로부터 탈착하는 단계를 포함한다.
이에 따라, 광섬유 끝단을 열성형함으로써 별도 광학계에 대한 장치가 필요 없어 비용이 절감시키면서 발광 효율을 개선할 수 있다.

Description

발광 효율이 향상된 광섬유를 이용한 유연한 평면 발광체를 제조하는 방법{Method for manufacturing a flexible lighting device using optical fiber with enhanced luminescence efficiency}

본 발명은 발광 효율이 향상된 광섬유를 이용한 유연한 평면 발광체를 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광섬유를 고정 프레임에 장착한 후 광섬유를 변형시켜 발광 효율을 향상시키고, 상기 고정 프레임에 실리콘을 주입하여 고정이 되면 고정 프레임을 제거함으로써, 신축성 및 탄력성을 필요로 하는 차량 시트, 소파, 의자 등에 적용이 가능한 발광 효율이 향상된 광섬유를 이용한 유연한 평면 발광체를 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 광섬유(Optical fiber)는 중심부에는 굴절율이 높은 유리, 바깥 부분은 굴절률이 낮은 유리를 사용하여 중심부 유리를 통과하는 빛이 전반사가 일어나도록 한 광학적 섬유이다. 에너지 손실이 매우 적어 송수신하는 데이터의 손실률도 낮고 외부의 영향을 거의 받지 않는다는 장점이 있다.

상기 광섬유의 구조는 보통 중앙의 코어(core)라고 하는 부분을 주변에서 클래딩(cladding)이라고 하는 부분이 감싸고 있는 이중원기둥 모양을 하고 있다. 이때 코어와 클래딩 모두 광투과성의 플라스틱 재료로 된 광섬유를 플라스틱 광섬유(POF-Plastic Optical Fiber)라고 하고, 유리를 재료로 하는 광섬유에 비해 유연성(flexible)이 우수하고, 진동이나 굽힘에 강하다.

또한, 건축조명 분야에서 광원과 광섬유 끝단까지의 거리가 10~50 미터 정도가 되므로 설치가 용이해야 하는데, 플라스틱 광섬유를 이용하면 빛을 먼 거리까지 효과적으로 전달할 수 있어 플라스틱 광섬유가 이에 적합하다.

하지만, 종래의 광섬유를 이용한 조명 기구는 일체형 파이프의 내부에 광섬유케이블을 삽입하는 방식으로 설치되어 있으므로, 조명기구의 설치가 완료되면 그 조명각도를 원하는 방향으로 조절하기 어려운 문제가 있다.

또한, 단단히 고정되는 형태로 구성되어 직물 또는 피혁과 같은 인체 접촉 소재에 대한 조명 효과의 적용은 매우 힘들어 직물 또는 피혁 소재로 되어 있는 의류, 소파, 의자, 자동차 시트, 차량용 내장재 등의 제품에 광섬유를 이용한 조명 효과를 내기는 어려운 문제가 있다.

또한, 평면상에서 광섬유를 이용한 조명 효과를 내기 위해서는 광섬유의 끝단이 평면에 위치하도록 광섬유가 평면에 대해서 수직으로 설치되어야 하는데, 이 경우 수직으로 삽입된 광섬유로 인하여 내장 물질이 많아지므로 광섬유를 꺾어줘야 한다. 하지만, 꺾이는 굴곡에 한계가 있기 때문에 꺾이는 반경 굴곡을 적절하게 조절해 줄 필요가 있다.

또한, 종래의 광섬유는 광섬유의 끝을 수직으로 절단하여 발광 효율에 한계가 있었고, 발광 각도가 120도 이하이다. 이러한 특성을 개선하기 위해 부가적인 광학계를 사용할 경우 단가 상응의 요인이 되는 문제가 있다.

한편, 종래 광섬유 조명장치에는 할로겐 램프, 메탈할라이드 램프 등이 주 광원으로 사용되고 있다. 이러한 두 가지 광원의 특징은 수시 점등이 잘 될 뿐만 아니라 색을 연출하는 특성이 뛰어나서 광섬유를 이용한 조명에 유리하다.

그러나, 상기와 같이 기존의 광섬유 조명장치에 사용되는 광원은 그 수명이 할로겐 램프의 경우 2000시간, 메탈할라이트 램프의 경우 5000 내지 6000 시간 정도이고, 가로*세로*높이가 약 300mm*250mm*150mm 정도의 광원 장치에 1Kw급의 발광 광원 램프와 방전 광원램프가 들어가 있어 상당한 발열을 일으킨다.

또한, 내부 반사경을 이용하는 등 에너지 효율이 그리 높지 않고, 많은 부품에 의해 광원장치의 구조물이 무겁고 부피가 크며, 주 광원 자체가 유리로 제작되어 외부의 진동에 취약한 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 조명 각도를 원하는 방향으로 조절할 수 있고, 직물 또는 피혁 소재로 되어 있는 의류, 소파, 의자, 자동차 시트, 차량용 내장재 등의 제품에 광섬유를 이용한 조명 효과를 낼 수 있는 유연한 평면 발광체를 생성하는 방법을 제공하는 데에 목적이 있다.

또한, 본 발명은 광섬유의 끝단을 열성형하거나, 광섬유가 장착되는 표면적을 넓게 변형하여 발광 효율을 높인 유연한 평면 발광체를 생성하는 방법을 제공하는 데에 목적이 있다.

또한, 본 발명은 사용자가 원하는 다양한 색 재현이 가능하고, 저발열 및 내충격이 우수한 광섬유 조명장치를 제조하는 방법을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광 효율이 향상된 광섬유를 이용한 유연한 평면 발광체를 제조하는 방법은, 고정 프레임에 복수 개의 광섬유를 장착하는 단계와 상기 장착된 복수 개의 광섬유를 변형시키는 단계와 상기 고정 프레임에 실리콘을 주입하여 상기 복수 개의 광섬유를 고정시켜 광섬유 구조체를 생성하는 단계 및 상기 고정 프레임을 상기 광섬유 구조체로부터 탈착하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 고정 프레임은, 하판, 측면틀, 상판으로 구성되고, 상기 하판과 상판은 상기 광섬유의 단면 크기의 공간이 형성되어 광섬유를 장착할 수 있다.

또한, 상기 상판은, 좌우 또는 전후로 이동하여 상기 하판과 상기 광섬유가 이루는 각도가 40도 내지 70도가 되도록 할 수 있다.

한편, 상기 장착된 복수 개의 광섬유를 변형시키는 단계에서는, 상기 장착된 복수 개의 광섬유 끝단을 열성형하고, 상기 열성형은 성형봉을 이용하여 상기 복수 개의 광섬유 끝단의 발광 각도를 확대하거나, 상기 고정 프레임에 장착된 복수 개의 광섬유의 끝단을 고리 형상으로 변형하고, 상기 광섬유의 고리 형상 부분에 표면처리를 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 발광 효율이 향상된 광섬유를 이용한 유연한 평면 발광체를 제조하는 방법은 상기 광섬유 구조체의 일면에 직물 또는 피혁을 부착하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 발광 효율이 향상된 광섬유를 이용한 유연한 평면 발광체를 제조하는 방법은 상기 광섬유 구조체에 광원부를 접속하는 단계 및 상기 광원부를 제어하는 제어부를 통하여 다양한 광원색을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 광원부는 LED 모듈인 것을 특징으로 하고, 상기 LED 모듈은 백색광 LED 모듈, 다색 발광 LED 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 LED 모듈의 색을 변환시키기 위한 색 변환부 또는 LED 모듈의 색변환 시간을 조절하기 위한 타이밍부 중 어느 하나를 포함하거나, 색 변환부 및 타이밍부를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명은 빛을 통과시키는 복수 개의 광섬유 및 상기 복수 개의 광섬유의 끝단이 노출되도록 상기 복수 개의 광섬유를 내장하고 있는 실리콘으로 구성되고, 발광 각도가 확대될 수 있도록 상기 복수 개의 광섬유의 끝단은 열성형한 것을 특징으로 하는 발광 효율이 향상된 광섬유를 이용한 유연한 평면 발광체를 포함한다.

또한, 상기 발광 효율이 향상된 광섬유를 이용한 유연한 평면 발광체는 상기 복수 개의 광섬유의 끝단이 노출된 상기 실리콘의 일면에 직물 또는 피혁을 부착할 수 있다.

한편, 본 발명은 빛을 통과시키는 복수 개의 광섬유 및 상기 복수 개의 광섬유의 끝단이 노출되도록 상기 복수 개의 광섬유를 내장하고 있는 실리콘으로 구성되고, 발광 면적이 확대될 수 있도록 상기 광섬유와 상기 광섬유의 끝단이 노출되는 면이 이루는 각도가 40도 내지 70도인 것을 특징으로 하는 발광 효율이 향상된 광섬유를 이용한 유연한 평면 발광체를 포함한다.

또한, 상기 발광 효율이 향상된 광섬유를 이용한 유연한 평면 발광체는 상기 복수 개의 광섬유의 끝단이 노출된 상기 실리콘의 일면에 직물 또는 피혁을 부착할 수 있다.

본 발명에 따른 발광 효율이 향상된 광섬유를 이용한 유연한 평면 발광체를 제조하는 방법에 의하면,

첫째, 광섬유 끝단을 열성형함으로써 별도 광학계에 대한 장치가 필요 없어 비용이 절감시키면서 발광 효율을 개선할 수 있다.

둘째, 광섬유 끝단을 다양한 형태로 열성형함으로써 광학 성능과 특성을 다양하게 설계할 수 있다.

셋째, 광섬유의 끝단을 넓게 성형할 경우 제품에서 이탈되는 현상을 방지할 수 있다.

넷째, 광섬유의 외피에 실리콘을 주입하여 유연성을 극대화시킴으로써 신축성, 탄력성을 필요로 하는 장소에 조명으로 사용할 수 있다.

다섯째, 플라스틱 광섬유의 유연한 성질을 이용하여 조명 각도를 원하는 방향으로 조절할 수 있는 조명 기구를 제조할 수 있다.

여섯째, 광원으로 LED 모듈을 사용하여 광섬유 조명 장치의 구조를 간소화하여 부피 및 무게를 줄일 수 있는 광섬유 조명 장치를 제공할 수 있다.

일곱째, 본 발명을 이용하여 발광 효율이 향상된 유연한 평면 발광체를 생산 할 경우 균일한 평면 발광체를 양상할 수 있으며, 고정 프레임을 각 공정 장비에 그대로 사용할 수 있어 공정의 단순화를 통해서 생산비 절감 효과를 얻을 수 있다.

여덟째, 광섬유 조명은 냉광(Cold Light) 조명으로 발열이 없기 때문에 에너지 비용을 절감할 수 있고, 한 개의 광원으로 조명점을 만들 수 있어서 효율적이다.

도 1은 발광 효율이 향상된 광섬유를 이용한 유연한 평면 발광체를 제조하는 방법의 흐름도이고,
도 2는 복수 개의 광섬유를 장착하는 고정 프레임의 실시 예의 사시도이고,
도 3은 상판이 오른쪽으로 이동하여 하판과 광섬유가 이루는 각도가 변형되는 실시 예를 도시한 것이고,
도 4는 성형봉으로 광섬유 끝단을 열성형하는 실시 예를 도시한 것이고,
도 5a는 종래 광섬유 끝단의 측면도이고,
도 5b는 성형봉으로 열성형을 한 광섬유 끝단의 측면도이고,
도 6은 성형봉에 의해 열성형되는 성형봉과 광섬유 끝단의 측면도이고,
도 7은 광섬유를 변형시켜 고리 형상으로 만든 실시 예를 도시한 것이고,
도 8은 고리 형상으로 변형하여 표면처리를 한 광섬유를 도시한 것이고,
도 9는 발광 효율이 향상된 광섬유를 이용한 유연한 평면 발광체가 자동차 시트에 사용되는 실시 예를 도시한 것이고,
도 10은 광섬유를 이용한 유연한 평면 발광체가 차량용 매트에 사용되는 실시 예를 도시한 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명에서 광섬유는 유리 광섬유(GOF-Glass Optical Fiber : 석영을 주재료로 만든 광섬유)와 플라스틱 광섬유(POF-Plastic Optical Fiber : PMMA(Poly MethylMeth Acrylate)을 주재료로 만든 광섬유)를 모두 포함한다.

플라스틱 광섬유는 고순도 아크릴 레진(PMMA-Poly Methylmethacrylate)으로 된 코어와 특수 불소 폴리머(F-PMMA-Fluorinated Poly Methylmethacrylate)로 만들어진 얇은 클래딩층으로 구성되어 있다. 클래딩의 굴절율이 코어보다 낮으므로 광섬유의 한쪽 끝단으로부터 들어온 빛은 코어와 클래딩의 접속면에서 전반사(Total Reflection)를 일으켜 코어를 통하여 다른 광섬유 끝단으로 나간다. 플라스틱 광섬유는 단면적 대비 코어의 비율이 매우 커서 빛 전달 효율이 매우 높다.

이처럼 플라스틱 광섬유가 빛 전달 효율이 높고 유리 섬유보다 유연성이 더 좋으므로, 유연성이 많이 필요로 하는 경우는 플라스틱 광섬유를 사용하는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 플라스틱 광섬유를 실시 예로 들어 설명한다.

먼저, 도 1은 발광 효율이 향상된 광섬유를 이용한 유연한 평면 발광체를 제조하는 방법의 흐름도로, 상기 도면을 참조하여 발광 효율이 향상된 광섬유를 이용한 유연한 평면 발광체를 제조하는 방법을 설명한다.

먼저, 고정 프레임에 복수 개의 광섬유를 장착한다(S10).

도 2는 복수 개의 광섬유를 장착하는 고정 프레임의 실시 예의 사시도이다.

상기 고정 프레임(100)은 하판(110), 측면틀(120), 상판(130)으로 구성되고, 상기 하판(110)과 상판(130)은 상기 광섬유(200)의 단면 크기의 공간(이하, '개구부(140)'라고 한다)이 형성되어 광섬유(200)를 장착할 수 있다.

또한, 상기 하판(110)과 측면틀(120) 또는 측면틀(120)과 상판(130)은 연결되어 일체의 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 고정 프레임(100)의 각 구성요소는 각각 별개로 구성되어 조합되는 형태로 구성될 수 있고, 각 구성요소들이 부분적 또는 전체적으로 일체의 형상으로 형성되어 상기 고정 프레임(100)을 구성할 수도 있다.

실시 예에서는 'ㅁ'자 형태의 고정 프레임(100)으로 설명할 광섬유(200)의 표면처리와 실리콘 고형화가 용이하도록 중앙 부분은 개방된 형태이다.

또한, 상기 상판(130)은 좌우 또는 전후로 이동하여 상기 하판(110)과 상기 광섬유(200)가 이루는 각도가 40도 내지 70도가 되도록 할 수 있다. 도 3은 상판이 오른쪽으로 이동하여 하판과 광섬유가 이루는 각도가 변형되는 실시 예를 도시한 것이다.

평면상에서 광섬유(200)를 이용한 조명 효과를 내기 위해서는 광섬유(200)의 끝단이 평면에 위치하도록 광섬유(200)가 평면에 대해서 수직으로 설치된다. 다만, 자동차 시트 등에 본 발명을 실시하는 경우, 시트 고유의 두께도 있고 광섬유(200)의 굴곡의 한계도 있기 때문에 시트 두께가 두꺼워질 수 있다. 따라서, 이 경우에 수직으로 삽입된 광섬유(200)로 인하여 시트의 내장 물질이 많아지므로 광섬유(200)를 꺾어서 시트 전체의 두께를 줄이는 것이 바람직하다. 하지만, 꺾이는 굴곡에 한계가 있기 때문에 꺾이는 반경 굴곡을 적절하게 조절해 줄 필요가 있다.

즉, 광섬유(200)를 많이 꺾을수록 차지하는 부피가 줄어드는 효과가 있지만 꺾이는 굴곡에 한계가 있으므로 꺾이는 각도는 40도 내지 70도가 되도록 함이 바람직하다. 따라서 도 3에 도시된 바와 같이 상기 상판(130)을 좌우 또는 전후로 이동하여 상기 하판(110)과 상기 광섬유(200)가 이루는 각도가 40 내지 70도가 되도록 할 수 있다. 또한, 상판(130)은 고정되어 있고, 하판(110)이 좌우 또는 전후로 이동할 수도 있을 것이다.

이처럼 광섬유(200)를 광섬유(200)의 끝단이 노출되는 일면에 대해서 수직으로 형성하는 경우 이외에도 40도 내지 70도의 각도로 꺾어서 형성함으로써 발광되는 단면적을 더 넓혀 발광 효율이 더 높아지게 하는 효과도 있다.

고정 프레임(100)에 복수 개의 광섬유(200)를 장착한 뒤에는 상기 장착된 복수 개의 광섬유(200)를 변형시킨다(S20).

복수 개의 광섬유(200)를 변형시키는 첫 번째 방법으로 광섬유(200)의 끝단을 열성형 시키는 방법이 있다(S30). 상기 열성형은 성형봉(300)을 이용하여 상기 복수 개의 광섬유(200) 끝단의 발광 각도를 확대시킨다.(S40-Y)

도 5a는 종래 광섬유 끝단의 측면도이다. 도 5a에 도시한 바와 같이 일반적으로 광섬유(200)의 끝을 수직으로 절단하면 발광 각도가 120도 이하가 되어 발광 효율에 한계가 있다. 이러한 특성을 개선하기 위해 부가적인 광학계를 사용할 경우 단가 상응의 요인이 되는 문제가 있다.

도 4는 성형봉으로 광섬유 끝단을 열성형하는 실시 예를 도시한 것이고, 본 발명에서는 도 4에 도시된 바와 같이 가열된 성형봉(300)을 이용하여 광섬유(200)의 끝단을 열성형하여 상기의 문제점을 해결하였다.

도 5b는 성형봉으로 열성형을 한 광섬유 끝단의 측면도로, 도시된 바와 같이 성형봉(300)을 이용하여 광섬유(200)의 끝단을 열성형하면 발광각도가 커져서 발광 효율이 더 좋아지게 된다.

상기 성형봉(300)은 열전도성이 우수한 금속재질로 구비되고, 일정한 속도로 상판(130)의 개구부(140)에 장착된 광섬유(200)의 끝단에 접합하여 용융시켜 특정한 형상이 형성되도록 한다. 온도는 562°C ~ 600°C 사이가 바람직하며, 광섬유(200)의 끝단에 접합하기 위해 하강하는 속도는 0.83m/min ~ 0.89 m/min이 바람직하다.

도 6은 성형봉에 의해 열성형되는 성형봉과 광섬유 끝단의 측면도를 도시한 것으로, 성형봉(300)의 끝단인 성형부(310)의 형태가 다양할 수 있고, 상기 성형부(310)의 형태에 따라서 광섬유(200) 끝단도 다양한 형태로 성형할 수 있다. 이처럼 광섬유 끝단을 다양한 형태로 열성형함으로써 광학 성능과 특성을 다양하게 설계할 수 있고, 특히 광섬유 끝단을 넓게 성형할 경우 제품에서 이탈되는 현상을 방지는 부가적인 효과도 생긴다.

복수 개의 광섬유(200)를 변형시키는 두 번째 방법으로 광섬유(200)의 끝단을 고리 형상으로 변형하고, 상기 광섬유(200)의 고리 형상 부분에 표면처리를 하는 방법이 있다(S40-N).

도 7은 광섬유를 변형시켜 고리 형상으로 만든 실시 예를 도시한 것으로, 이처럼 고리 형상으로 변형시키게 되면 발광되는 표면적이 더 넓어져서 발광 효율이 좋아지는 효과가 있다.

일반적으로 광섬유(200)에서 코어 쪽에서 진행하는 빛은 클래딩을 통과하여 클래딩 표면을 통해 외부로 나올 수 없다. 그런데 장식, 조명 등의 분야에서는, 빛이 코어를 벗어나 클래딩을 통과하여 원통 표면부에서 발광하는 형태의 플라스틱 광섬유로써 길고 가느다란 형태의 광원이 될 수 있다.

그러한 효과를 얻기 위해서는 코어 내부에 빛을 산란시킬 수 있는 기포와 같은 불순물을 넣거나 코어와 클래딩 표면에 기계적으로 혹은 열적으로 불균일성 즉, 물리적 손상을 주어 빛을 산란시킨다. 이렇게 제작된 표면 방출 플라스틱 광섬유는 일반 플라스틱 광섬유와 연결되어 특정한 부분에서만 빛을 발광시켜 광원으로 사용할 수 있다.

따라서, 발광을 위하여 클래딩 표면에 물리적 손상을 가하는 광섬유의 표면처리를 상기 광섬유(200)의 고리 형상 부분에 하고, 상기 표면처리를 위하여 연마재를 별도로 사용할 수 있다. 상기 연마재는 광섬유의 클래딩 표면에 물리적 손상을 줄 수 있는 소재는 모두 가능하며 연마재에 고주파 진동을 일으켜 표면처리를 하거나 연마재를 왕복운동시켜 광섬유의 클래딩을 손상시킨다.

도 8은 상기 방법에 따라 고리 형상으로 변형하여 표면처리를 한 광섬유를 도시한 것으로, 도 8에서와 같이 고리 형상으로 만들기 위하여 광섬유의 끝단을 구부리면 광원에서 나온 빛이 광섬유 끝단을 통해 나가버리게 되므로, 고리 형상으로 만들기 이전에 광섬유(200) 끝단에 빛을 반사할 수 있는 소재를 부착하면 빛이 다시 반사되어 고리 형상 부분으로 진행하므로 발광 효율이 더 좋아지게 된다.

상기 복수 개의 광섬유(200)의 변형이 완료되면 고정 프레임(100)에 실리콘을 주입하여 상기 복수 개의 광섬유(200)를 조정시켜 광섬유 구조체를 생성한다(S50).

일반적으로, 실리콘(Sillicone)은 유기기를 함유한 규소(organosilicone)와 산소 등이 화학결합으로 서로 연결된 모양으로 된 폴리머를 의미한다. 실리콘은 유기성과 무기성을 겸비한 독특한 화학재로서 여러 형태로 응용되어지며, 대부분의 모든 산업분야에서 필수적인 고기능 재료로서 위치를 점하고 있다.

상기 실리콘 중에 액상 실리콘 고무(RTV 실리콘 고무)은 유기적 특성인 고무 탄성이 있고, 섭씨 -70°C ~ 200°C의 넒은 온도 범위에서 유지되고, 전기적 성질 및 내후성 등이 우수하다.

이러한, 액상 실리콘 고무는 제조형태에 따라 밀봉된 형태의 용기에 담아서 주입한 후 상온에서 고형화되어 실리콘 고무 형태로 형성된다.

따라서, 실리콘(특히 액상 실리콘 고무)을 주입하여 플라스틱 광섬유의 외피 형태로 고형화시키면, 플라스틱 광섬유의 전기적인 신호를 효율적으로 전달하는 특성을 유지하면서, 열가소성에 따른 피복이 어려운 문제점을 해결할 수 있다.

따라서, 복수 개의 광섬유(200)를 배열한 상태에서 액상의 실리콘 고무를 주입하여 고형화되면 상기 실리콘 내부에 광섬유가 내장되면서 고정되어 광섬유 구조체를 생성하고, 상기 광섬유 구조체로부터 상기 고정 프레임(100)을 탈착한다(S60).

그 이후에 상기 광섬유 구조체에 광원부를 접속하고(S70), 상기 광원부를 제어하는 제어부를 통하여 다양한 광원색을 생성한다(S80).

상기 광원부는 LED 모듈일 수 있고, 상기 LED 모듈은 백색광 LED 모듈, 다색 발광 LED 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 상기 제어부는 상기 LED 모듈의 색을 변환시키기 위한 색 변환부 또는 LED 모듈의 색변환 시간을 조절하기 위한 타이밍부 중 어느 하나를 포함하거나, 색 변환부 및 타이밍부를 포함할 수 있다.

상기 LED 모듈은 본 실시 예에 따른 광섬유 조명장치의 광원으로서, 그 내부에는 발광칩이 실장된다. 즉, 상기 LED 모듈은 발광칩이 실장되어 외부 전원에 의해 발광될 수 있는 구조, 예를 들어, 전극 패턴이 형성된 기판 상에 전극 패턴과 전기적으로 연결된 발광칩이 실장된 구조를 갖는다. LED 모듈은 이러한 발광칩 및 형광체의 종류에 따라 여러 가지 색이 발광될 수 있다.

상기 제어부는 상기 LED 모듈을 작동시키기 위한 것으로서, 그 내부에 전원부를 포함한다. 상기 제어부는 외부에서 인가된 전원을 LED 모듈에 선택적으로 공급하여 작동시키며, 상기와 같은 외부 전원을 LED 모듈에 선택적으로 공급하기 위해 온-오프(on-off) 스위치가 마련될 수 있다.

상기 제어부의 색 변환부는 광원의 색을 변화시킨다. 예를 들어, 상기 색 변환부에 스위치를 마련하여 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 발하는 3개의 LED 모듈을 광원으로 사용할 경우 상기 스위치로 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 이용하여 사용자가 원하는 색을 발하도록 할 수 있다.

또한, 여러 개의 광원을 동시에 제어하여 다양한 색깔 조명의 효과를 연출하거나, 수백 개의 광섬유를 한 개의 광원에 연결시켜, 천정이나 바닥에 연출하는 하늘에 별이 반짝이는 조명을 연출할 수도 있다.

그리고, 이러한 색 변환부는 사용자가 조작할 수 있도록 외부에 노출될 수도 있다.

상기 제어부의 타이밍부는 LED 모듈의 온-오프를 프로그램에 의해 자동으로 수행하게 한다. 즉, 예를 들어, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 발하는 3개의 LED 모듈을 광원으로 사용할 경우 처음 5초 동안은 적색(R)을 발하게 하고, 다음 5초 동안은 녹색(G)을 발하게 하고, 다음 5초 동안은 청색(B)을 발하게 할 수 있다. 이러한 제어부의 시간 제어 타이빙 및 그에 따른 발광 색 역시 사용자의 요구에 따라 다양하게 변화될 수 있다.

이처럼, 광섬유 조명 장치에 LED 모듈을 사용함으로써, 기존의 다색필터를 회전시키는 모터가 필요 없고, 이로 인해 모터에서 발생되는 열에 대한 문제점도 발생하지 않는다. 또한 상기와 같이 광섬유 조명 장치의 구성요소가 간소화됨에 따라 광섬유 조명 장치의 크기를 대폭 감소시킬 수 있다.

즉, 광원 자체를 LED 모듈을 사용하여 종래 광섬유 조명 장치의 다색필터 및 이를 회전시키기 위한 모터와 광섬유 조명 장치의 내부에 발생되는 열을 외부로 방출시키기 위한 팬과 같은 부가적인 장치를 제거할 수 있으며, LED 모듈이 할로겐 램프 또는 메탈할라이드 램프보다 소형이므로 광섬뮤 조명 장치의 크기 및 무게를 크게 줄일 수 있다. 또한, 고장의 주된 요인인 모터와 같은 구성요소를 제거하여 고장에 대한 문제도 최소화할 수 있다.

한편, 도 1에 도시하지는 않았지만, 상기 고정 프레임(100)을 제거한 후에는, 상기 광섬유 구조체의 일면에 직물 또는 피혁을 부착할 수 있다. 상기 직물은 경사(날실)와 위사(씨실)가 서로 위아래로 교차하여 짜여져 어떤 넓이의 평면체가 된 천으로, 옷감뿐만 아니라 새로운 직물의 개발 및 용도 개발에 따라 실내장식용?의료용?운송용?산업자재용 등 그 용도가 소비재인 것부터 생산재인 것까지 다 포함한다.

특히 옷감으로서의 직물은 보온?흡습?유연?탄력 등 착용상 기능성을 지녀야함은 물론이거니와, 소방기능복과 같은 기능성 옷에는 점등 및 점멸등 기능을 갖는 호신 발광수단이 있으면 더 용이하다. 따라서 본 발명의 실시 예로서 상기 직물을 옷감으로하여 발광이 되는 옷을 제작하여 기능복을 생산할 수 있다. 어두운 밤에 경찰관처럼 보이도록 하는 마네킹, 소방기능복 등 의류 쪽에 실시하여 기능의 수행성을 높이는 효과가 있다.

또한, 자동차 시트나 자동차 천장 등과 같이 공간이 좁아서 장식을 하기 위해서 공간상의 제약이 있는 경우, 시트나 천장 아래 본 발명의 광섬유를 이용한 유연한 평면 발광체를 삽입하여 조명 효과를 이용한 심미적 효과를 얻을 수도 있다. 이때에 고정 프레임에 피혁을 부착하여 자동차 시트나 천장으로 설치를 할 수도 있다.

다만, 이때에 광섬유 구조체의 일면에 직물 또는 피혁을 부착하기 위하여 접착제가 필요하며, 상기 접착제는 에폭시(epoxy) 수지와 방향족 제1 아민(amine) 화합물을 포함할 수 있다. 물론 광섬유(200)와 직물 또는 피혁을 직접적으로 부착하지 않고, 실리콘 부분과 직물 또는 피혁을 부착할 수도 있다.

도 9은 발광 효율이 향상된 광섬유를 이용한 유연한 평면 발광체가 자동차 시트에 사용되는 실시 예를 도시한 것으로, 이처럼 자동자 회사의 로고를 시트에 적용한다거나, 자동차 시트의 통풍구를 통해서 자동차 시트에서 발광 효과가 나도록 할 수 있다.

도 10 광섬유를 이용한 유연한 평면 발광체가 차량용 매트에 사용되는 실시 예를 도시한 것으로, 차량용 매트에 발광 효과가 나도록 하거나, 자동차 로고 형상으로 발광이 나도록 실시할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 발광 효율이 향상된 광섬유를 이용한 유연한 평면 발광체는 빛을 통과시키는 복수 개의 광섬유 및 상기 복수 개의 광섬유의 끝단이 노출되도록 상기 복수 개의 광섬유를 내장하고 있는 실리콘으로 구성되고, 발광 각도가 확대될 수 있도록 상기 복수 개의 광섬유의 끝단은 열성형한 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 복수 개의 광섬유의 끝단이 노출된 상기 실리콘의 일면에 직물 또는 피혁을 부착할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 발광 효율이 향상된 광섬유를 이용한 유연한 평면 발광체는 빛을 통과시키는 복수 개의 광섬유 및 상기 복수 개의 광섬유의 끝단이 노출되도록 상기 복수 개의 광섬유를 내장하고 있는 실리콘으로 구성되고, 발광 면적이 확대될 수 있도록 상기 광섬유와 상기 광섬유의 끝단이 노출되는 면이 이루는 각도가 40도 내지 70도인 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 복수 개의 광섬유의 끝단이 노출된 상기 실리콘의 일면에 직물 또는 피혁을 부착할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100 고정 프레임 110 하판
120 측면틀 130 상판
140 개구부 200 광섬유 300 성형봉 310 성형부

Claims (18)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 빛을 통과시키는 복수 개의 광섬유; 및
    상기 복수 개의 광섬유의 끝단이 노출되도록 상기 복수 개의 광섬유를 내장하고 있는 실리콘으로 구성되고,
    발광 각도가 확대될 수 있도록 상기 복수 개의 광섬유의 끝단은 열성형한 것을 특징으로 하는 발광 효율이 향상된 광섬유를 이용한 유연한 평면 발광체.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수 개의 광섬유의 끝단이 노출된 상기 실리콘의 일면에 직물 또는 피혁을 부착한 것을 특징으로 하는 발광 효율이 향상된 광섬유를 이용한 유연한 평면 발광체.
14. 빛을 통과시키는 복수 개의 광섬유; 및
    상기 복수 개의 광섬유의 끝단이 노출되도록 상기 복수 개의 광섬유를 내장하고 있는 실리콘으로 구성되고,
    발광 면적이 확대될 수 있도록 상기 광섬유와 상기 광섬유의 끝단이 노출되는 면이 이루는 각도가 40도 내지 70도인 것을 특징으로 하는 발광 효율이 향상된 광섬유를 이용한 유연한 평면 발광체.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수 개의 광섬유의 끝단이 노출된 상기 실리콘의 일면에 직물 또는 피혁을 부착한 것을 특징으로 하는 발광 효율이 향상된 광섬유를 이용한 유연한 평면 발광체.
    
16. 제 12 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 복수개의 광섬유의 끝단을 고리 형상으로 변형하고, 상기 광섬유의 고리 형상 부분에 표면처리를 하는 것을 특징으로 하는 발광 효율이 향상된 광섬유를 이용한 유연한 평면 발광체.
17. 제 12 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 복수 개의 광섬유가 장착된 고정 프레임에 실리콘을 주입하여 생성된 광섬유 구조체에 광원부를 접속하고, 상기 광원부를 제어하는 제어부를 통하여 다양한 광원색을 생성하는 것을 특징으로 하는 발광 효율이 향상된 광섬유를 이용한 유연한 평면 발광체.
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 광원부는 LED 모듈인 것을 특징으로 하고,
    상기 LED 모듈은 백색광 LED 모듈, 다색 발광 LED 모듈 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 LED 모듈의 색을 변환시키기 위한 색 변환부 또는 LED 모듈의 색변환 시간을 조절하기 위한 타이밍부 중 어느 하나를 포함하거나,
    색 변환부 및 타이밍부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 효율이 향상된 광섬유를 이용한 유연한 평면 발광체.

Images