KR101227609B1 - 전광표시침과 도광체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 바늘의 길이를 바꾸는 제어가 가능하고, 휘도 얼룩이 없으며, 게다가 저가로 제조할 수 있는 전광표시침과 그 도광체를 제공한다. 그 전광표시침은, 복수개의 입사면과, 각 입사면에 각각 대응하여 설치되고, 그 각 입사면으로부터 입사되는 광을 각각 반사시키는 복수개의 반사면과, 각 반사면에 각각 대응하여 설치되며, 각 반사면에서 반사된 광을 각각 출사하는 복수개의 출사면을 가지는 도광체와, 각 입사면에 각각 대향하여 설치된 복수개의 발광 다이오드를 구비하여 구성된다.
전광표시침, 도광체, 발광 다이오드
Description
본 발명은 예를 들어, 자동차나 오토바이의 속도계 및 회전속도계에 사용되는 전광표시침과 그 도광체에 관한 것이다.
자동차 등의 속도계(700)(도 9)에 사용되는 전광표시침으로는, 예를 들어 발광 다이오드를 일렬로 늘어놓고, 그 발광 다이오드의 광을 직접 눈으로 확인하는 전광표시침이 있다(예를 들어, 일본특허공개 평10-332438호 참조). 이 일본특허공개 평10-332438에 개시된 전광표시침(600)은, 도 10에 나타내는 바와 같이, 발광 다이오드(611a~611i)를 열(列)형상으로 설치하고, 그것들을 예를 들어 내측으로부터 차례로 점등함으로써, 바늘의 길이가 변하는 감각을 관측자에게 줄 수 있도록 되어 있었다.
하지만, 종래의 발광 다이오드로부터의 광을 직접 눈으로 확인하는 전광표시침은, 휘도 얼룩이 발생하여 연속성을 잃기 때문에, 이상적인 라인 광원을 얻을 수 없다는 문제가 있었다.
그 때문에, 인접한 발광 다이오드 사이의 공간을 줄여 발광 다이오드를 고밀도로 실장해야 하기 때문에, 저가로 제조하는 것이 어렵고, 또한 배선이나 제어가 복잡해진다는 문제가 있었다.
그래서, 본 발명은 바늘의 길이를 바꾸는 제어가 가능하고, 휘도 얼룩이 없으며, 게다가 저가로 제조할 수 있는 전광표시침과 그 도광체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전광표시침은, 복수개의 입사면과, 상기 각 입사면에 각각 대응하여 설치되고, 해당 각 입사면으로부터 입사되는 광을 각각 반사시키는 복수개의 반사면과, 상기 각 반사면에 각각 대응하여 설치되며, 해당 각 반사면에서 반사된 광을 각각 출사하는 복수개의 출사면을 가지는 도광체와, 상기 각 입사면에 각각 대향하여 설치된 복수개의 발광 다이오드를 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 도광체는, 복수개의 입사면과, 상기 각 입사면에 각각 대응하여 설치되고, 해당 각 입사면으로부터 입사되는 광을 각각 반사시키는 복수개의 반사면과, 상기 각 반사면에 각각 대응하여 설치되며, 해당 각 반사면에서 반사된 광을 각각 출사하는 복수개의 출사영역을 가지고, 상기 출사영역이 복수개 늘어서 바늘형상 발광면을 구성하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 구성된 본 발명에 따른 전광표시판 및 도광체에 따르면, 바늘의 길이를 바꾸는 제어가 가능하고, 휘도 얼룩이 없으며, 게다가 저가로 제조할 수 있는 전광표시침과 그 도광체를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실시예 1의 전광표시침(1)의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는 실시예 1의 전광표시침에서의 도광체(10)의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3a는 실시예 1의 도광체(10)의 일부를 확대하여 나타내는 측면도이다.
도 3b는 실시예 1의 전광표시침(1)의 구성을 나타내는 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 실시예 2의 전광표시침(1)의 구성을 나타내는 측면도((a), (b))와 사시도((c))이고, (d) 및 (e)는 각각 단위 발광부위의 측면도와 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 실시예의 전광표시침을 차례로 점등시키는 회로구성의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 6은 본 발명에 따른 실시예 3의 전광표시침(1)의 구성을 나타내는 측면도((a), (b))와 사시도((c))이다.
도 7은 본 발명에 따른 실시예 4의 전광표시침(1)의 구성을 나타내는 측면도((a), (b))와 사시도((c))이다.
도 8은 본 발명에 따른 변형예의 전광표시침에서의 반사면((a)) 또는 입사면((b), (c))의 구성을 나타내는 측면도이다.
도 9는 전광표시침이 사용되는 속도계의 평면도이다.
도 10은 종래의 직시형 전광표시침의 구성을 나타내는 평면도이다.
**부호의 설명**
1, 200, 300, 400 : 전광표시침 2, 111 : 발광 다이오드
3 : 지침 기판 10 : 지침 도광체
11, 120c : 단위 출사면 12, 120a : 입사면
13, 120b : 반사면 14, 121a : 단위 도광부
15: 지침 발광면 111 : 단위 발광부위
121 : 단위 도광체 315 : 확산체
본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태를 아래에 도면을 참조하면서 설명한다. 단, 아래에 나타내는 형태는 본 발명의 기술사상을 구체화하기 위한 전광표시침을 예시하는 것으로, 본 발명은 전광표시침을 아래와 같이 한정하는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 나타내는 부재의 크기나 위치관계 등은 설명을 명확하게 하기 위하여 과장한 부분이 있다.
[실시예 1]
본 발명에 따른 실시예의 전광표시침(1)은, 지침 기판(3)과, 그 지침 기판 위에 배열된 복수개의 발광 다이오드(2)와, 일방향으로 충분히 긴 길이를 가지는 지침 발광면(15)을 가지는 지침 도광체(10)에 의해 구성되어 있다.
이 실시예 1의 전광표시침은, 예를 들어 도 9에 나타내는 바와 같은 속도계에 사용되며, 그 전광표시침이 속도계의 중심을 기점으로 회전운동하여, 보는 사람에 대하여 속도를 표시한다.
여기서, 특히 본 실시예 1의 전광표시침(1)은, 각각 단위 출사면(11)과 입사 면(12)과 반사면(13)을 가지는 복수개의 단위 도광부(14)가 그 길이방향이 일치하도록 배치됨으로써 구성된 지침도광체(10)를 포함하고, 발광 다이오드(2)의 발광면이 각각 각 단위 도광부(14)의 입사면(12)에 대향하도록 배치된 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 구성된 실시예 1의 전광표시침(1)은, 예를 들어, 발광 다이오드(2)를 내측(바늘의 중심)으로부터 차례로 발광시킴으로써 바늘의 길이를 바꾸는 제어가 가능하고, 각 발광 다이오드(2)에 대응하여 각각 단위 도광부(14)가 설치되어 있기 때문에, 발광 다이오드가 직접 눈으로 확인되었을 때 발생하는 휘도 얼룩을 없앨 수 있다.
또한, 본 실시예 1의 전광표시침(1)에서는, 각 발광 다이오드(2)로부터 출사되는 광을 각각 대응하는 단위 도광부(14)에 의해 확장시켜 출사시키기 때문에, 발광 다이오드의 개수를 줄일 수 있어, 저가로 제조할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 실시예 1의 전광표시침(1)에 대하여 상세히 설명한다.
본 실시예 1에서 지침 도광체(10)는, 각각 단위 출사면(11)과 입사면(12)과 반사면(13)을 가지는 복수개의 단위 도광부(14)가 늘어선 일체 성형체로 이루어지고, 지침 도광체(10)의 지침 발광면(15)은, 각 단위 도광부(14)의 출사면이 끊어진 곳 없이 종렬 배치됨으로써 구성된다(도 2의 (a)).
지침 도광체(10)를 구성하는 단위 도광부(14)는, 발광 다이오드(2)로부터 출사되는 광이 입사되는 입사면(12)과, 그 입사면(12)을 통하여 입사되는 광을 단위 출사면(11) 방향으로 반사시키는 반사면(13)과, 반사면(13)에서 반사된 광을 출사 하는 단위 출사면(11)을 가지고 있다.
단위 도광부(14)에 있어서, 입사면(12)은 단위 출사면(11)에 대하여 거의 직교하도록 형성된다. 또한, 입사면(12)을 통하여 입사되는 광을 단위 출사면(11)을 향하여 반사시키는 반사면(13)은, 단위 도광부(14)에서의 단위 출사면(11)의 발광 휘도가 균일해지도록 형상과 위치가 설정되어 있다.
즉, 광원으로서 사용하는 발광 다이오드는, 광축 근방의 강도가 높고 광축으로부터 멀어짐에 따라 강도가 떨어지는 지향성을 가지고 있는데, 본 발명에서는 발광 다이오드의 지향성을 고려하여 반사면(13)의 형상과 배치를 설정함으로써, 단위 출사면(11)에서의 발광 휘도의 균일성을 확보하고 있다. 실시예 1에서의 단위 도광부(14)에서는 반사면(13)을 원호면으로 하고, 그 원호의 반경(R)과 그 중심(C) 및 그 중심각(θ)(도 3a)을 발광 다이오드(2)의 지향특성 및 발광 다이오드의 입사면(12)에 대한 위치를 고려하여 단위 출사면(11)의 발광휘도 분포가 균일해지도록 설정하고 있다.
이상과 같이 구성된 단위 도광부(14)에 대하여, 각각 발광 다이오드(2)를 도 3b에 나타내는 바와 같이, 발광 다이오드(2)의 발광면이 단위 도광부(14)의 입사면(12)에 대향하도록 배치한다. 이와 같은 구성에 의해, 발광 다이오드(2)로부터 출사되어 입사면(12)을 통하여 단위 도광체(14) 안으로 입사된 광이, 일부는 직접 출사면(11)으로부터 출사되고, 나머지 광은 반사면(13)에서 반사되어 출사면(11) 전체로 퍼져 출사되어, 이것들을 합한 출사광의 강도 분포가 단위 출사면(11) 전체에서 균일해진다.
한편, 본 실시예 1의 단위 도광부(14)의 출사면은 거친 면으로 되어 있으며, 도 3b에는 그 거친 면에 의해 광이 확산되어 출사되는 모습이 도시되어 있다.
실시예 1의 전광표시침(1)에서는 발광 다이오드(2)로서 여러가지 반도체 재료를 사용한 것을 이용할 수 있는데, 배치되는 공간이 한정되기 때문에, 비교적 소형의 표면 실장형 발광 다이오드를 사용하는 것이 바람직하다.
이상과 같이 구성된 실시예 1의 전광표시침(1)에서는, 발광 다이오드(2)로부터 직접 출사면(11)에 도달하는 광과 반사면(13)에서 반사되어 출사면(11)에 도달하는 광의 합이 출사면 전체에 걸쳐 같아지도록 반사면이 조정되어, 지침 발광면 전체에 걸쳐 휘도의 균일성을 확보할 수 있다.
이상의 실시예 1의 전광표시침(1)에서는 반사면(13)을 원호면으로 하였는데, 포물주면, 타원주면 등의 곡면이어도 되고, 발광 다이오드의 지향특성에 맞추어 적절한 곡면을 선택할 수 있다.
예를 들어, 반사면(13)이 포물면인 경우, 그 포물면의 초점에 발광점이 위치하도록 발광 다이오드(2)를 배치하면, 포물면에서 반사한 광은 모두 평행광이 된다. 그래서, 반사면에 균일하게 광이 조사되도록 하고, 또한 발광 다이오드로부터의 직접광이 출사면으로부터 출사되지 않도록 구성하면, 반사광만이 출사면으로부터 균일하게 출사되도록 할 수 있어, 휘도 얼룩의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 반사면이 쌍곡면인 경우, 발광 다이오드를 쌍곡면의 초점에 배치하면, 반사면에서 반사된 광이 분산하는 방향으로 진행한다. 이와 같은 특성을 이용하여 출사면에서의 휘도 얼룩의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 반사면이 타원호면인 경우, 발광 다이오드를 한쪽 초점에 두면, 반사한 광은 반드시 다른 쪽 초점을 통과하게 된다. 따라서, 발광 다이오드를 배치하지 않는 쪽의 초점에 광확산체를 배치하여 출사면에 균등하게 광을 확산시킬 수 있다. 또한, 발광 다이오드를 배치하지 않는 쪽의 초점에 파장변환물질을 배치함으로써 파장변화물질을 효율적으로 이용할 수 있게 된다.
[실시예 2]
이하, 본 발명에 따른 실시예 2의 전광표시침에 대하여 도 4 및 도 5를 참조하면서 설명한다.
도 4의 (a)는 실시예 2에 따른 전광표시침(200)의 개략측면도이다. 이 실시예 2에서는, 발광 다이오드(111)와 단위 도광체(121)가 한쌍으로 단위 발광부위(100)를 형성한다. 그 단위 발광부위를 x축 방향으로 종렬 배치하여, 전광표시침(200)을 구성하고 있다. 이 전광표시침(200)은 도 1의 (a)에 나타내는 바와 같이, 4개의 단위 발광부위(100)로 이루어져 있고, 120a는 입사면, 120b는 반사면, 120c는 출사면을 나타낸다. 또한, 111은 발광 다이오드를 나타낸다.
즉, 실시예 2의 전광표시침(200)에서는, 복수개의 단위 도광체(121)가 종렬배치됨으로써 지침도광체가 구성되고, 종렬배치된 출사면(120c)에 의해 지침발광면이 구성된다.
도 4의 (b)는 실시예 2에 따른 전광표시침(200)의 발광상태를 나타내는 개략 측면도이다. 화살표는 발광 다이오드로부터의 광로를 나타낸다.
도 4의 (c)는 실시예 2에 따른 전광표시침(200)의 개략사시도이다.
도 4의 (d)는 단위 발광부위(100)의 측면도이고, 도 4의 (e)는 단위 발광부위(100)의 사시도이다.
도 4의 (d)의 단위 발광부위(100)를 종렬배치한 것이 도 4의 (a)이다. 단위 발광부위(100)의 단위 도광체(121)끼리는 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이 물리적으로 접하여도 되고, 떨어져 배치되어도 된다. 이 경우, 불투명 물질을 사이에 끼우고 단위 도광체를 접속하면, 인접하는 한쪽 단위 발광부위(100)의 발광이 다른 쪽 단위 발광부위(100)의 출사면으로부터 출사되는 것을 방지할 수 있어, 예를 들어 내측으로부터 차례로 발광시킨 경우의 시인성(視認性)을 향상시킬 수 있다. 즉, 불투명 물질을 통하여 단위 도광체 끼리를 배치함으로써, 광이 인접하는 다른 단위 발광부위로 전파되는 것을 방지할 수 있게 되어, 순차 점등시의 약동감을 가진 변화가 가능하게 된다.
여기서, 실시예 2에서는 반사면(120b)을 실시예 1과 같은 원호면이 아니라 평탄한 반사면으로 하고, 반사면(120b)의 크기, 입사면(120a)에 대한 각도 및 발광 다이오드에 대한 반사면(120b)의 위치 등을 발광 다이오드(2)의 지향특성 및 발광 다이오드의 입사면(120a)에 대한 위치 등을 고려하여, 단위 출사면(121)의 발광 휘도분포가 거의 균일해지도록 설정하고 있다.
이상과 같이 구성된 단위 도광체(121)에 대하여 각각 발광 다이오드(111)를, 발광 다이오드(111)의 발광면이 단위 도광체(121)의 입사면(111)에 대향하도록 배치하면, 발광 다이오드(111)로부터 출사되어 입사면(120a)을 통하여 단위 도광체(121) 안으로 입사된 광은, 반사면(13)에서 반사되어 출사면(11) 전체로 퍼져 출 사된다.
이상과 같이 구성된 실시예 2의 전광표시침(200)은, 비교적 간단한 구성으로 단위 출사면(121)의 발광휘도 분포를 거의 균일하게 할 수 있다.
[실시예 3]
도 6은 본 발명에 따른 실시예 3의 전광표시침(300)을 나타내는 측면도((a), (b))와 사시도((c))이다.
이 실시예 3의 전광표시침은, 확산체(315)를 지침 도광체의 바로 위에 배치한 것 이외에는, 실시예 2와 마찬가지로 구성되어 있다. 도 6에서, 실시예 2와 마찬가지 부재에는 같은 부호를 사용하여 나타내고 있으며, 중복된 설명은 생략한다.
실시예 3에서 확산체(315)는, 관측면 방향(y축방향)에서 보아 지침 도광체의 지침 발광면을 덮어 감추는 크기인 것이 바람직하다. 즉, xz면 방향의 크기가 지침 발광면 이상인 것이 바람직하다. 확산체(315)의 y축방향의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 10㎛ 이상 1mm 이하, 바람직하게는 50㎛ 이상 700㎛ 이하로 설정된다. 바람직한 두께의 하한을 설정한 이유는, 그 하한값 이하이면 기계적 강도가 약해져서, 지침 도광체에 바인더를 통하여 접착하여 사용하는 경우, 바인더와의 계면에서 발생하는 응력에 의해 컬이 쉽게 발생하게 되는 등, 다루기 어려워지는 문제가 발생하기 때문이다. 반대로, 확산체의 두께가 상기 바람직한 두께의 상한값을 넘으면, 휘도가 떨어져 버리기 때문이다.
도 6에 확산체(315)와 지침 도광체의 위치관계를 도시하고 있는데, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 즉, 이해를 쉽게 하기 위하여 물리적으로 떨어뜨려 배치하여 나타내고 있는데, 물리적으로 접하여 있어도 된다. 또한, 바인더 등을 이용하여 서로 접착시켜도 된다. 물리적으로 떨어뜨려 배치시키면, 굴절율이 낮은 공기층을 개재시킬 수 있게 되어, 지침 발광면과 공기층, 공기층과 확산층의 두 계면에서 다중 반사하여, 휘도 얼룩을 더욱 줄일 수 있다.
한편, 지침 도광체와 확산체(315)를 물리적으로 접하여 배치시키는 경우, 확산체가 도광체에 기계적으로 지지되게 되어, 확산체가 박형으로 되어도 다루기 쉬워진다. 또한, 바인더 등을 통하여 도광체와 확산체를 접착시키는 경우, 바인더 등으로서 확산작용이 있는 것을 사용함으로써, 확산작용을 높일 수 있게 된다. 또한, 바인더 등으로 접착하는 경우에는, 지침 도광체나 확산체의 접착면을 조면(粗面) 가공하는 것이 바람직하다. 표면적이 늘어남으로써 접촉력을 증가시키는 것이 가능하다. 확산체를 조면 가공하는 방법은 상술한 도광체를 조면 가공하는 방법과 마찬가지이며, 에칭, 블래스트(blast) 가공, 샌드페이퍼(sandpaper) 등을 사용할 수 있다.
이하, 확산체(315)에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
확산체(315)는 투광성 물질에 광확산 물질을 포함하여 이루어진다. 즉, 확산체(315)는 투광성 물질 내부에 광확산 물질이 분산되어 이루어진다. 투광성 물질로서는 도광체의 재료와 마찬가지의 것을 이용할 수 있으며, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 비정질 폴리오레핀 수지, 폴리스틸렌 수지, 노르보르넨계 수지, 시클로오레핀폴리머(COP) 등을 들 수 있다.
아크릴 수지는 투명성이 높기 때문에, 광열화에 의한 황변이 발생하기 어렵 다. 따라서, 경시변화에 따른 출력저하가 일어나기 어렵기 때문에, 본 발명에서 바람직하다.
폴리카보네이트 수지는 내충격성이 뛰어나다는 특징이 있다. 따라서, 본 발명에서와 같이, 자동차 등과 같이 동작시에 항상 기계적 충격이 가해지는 용도에 바람직하게 사용된다. 광을 확산시키는 성질을 가지는 광확산물질은, 무기필러와 유기필러로 크게 나뉘는데, 어느 것을 사용하여도 된다.
무기필러로서 실리카, 수산화알루미늄, 산화알루미늄, 산화아연, 황화바륨, 마그네슘 실리케이트, 또는 이들의 혼합물을 이용할 수 있다. 유기필러로서 아크릴 수지, 아크릴로니트릴 수지, 폴리우레탄, 폴리염화비닐, 폴리스틸렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아미드(나일론) 등을 이용할 수 있다.
광확산물질의 형상은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 구형상, 입방형상, 바늘형상, 막대형상, 방추형상, 판형상, 생선비늘형상, 섬유형상 등을 들 수 있으며, 그 중에서도 광확산성이 뛰어난 구형상 비즈(bead)가 바람직하다.
광확산물질의 입경은 3㎛~25㎛, 바람직하게는 5㎛~20㎛, 더욱 바람직하게는 8㎛~15㎛이다. 광확산물질은 입경이 작은 쪽이 광확산 효과가 보다 높고, 큰 쪽이 확산체의 내충격성을 높일 수 있어, 두가지 모두를 고려하면, 상기 범위가 바람직하다.
[실시예 4]
도 7은 본 발명에 따른 실시예 4의 전광표시침(400)을 도시하고 있다. 이 실시예 4의 전광표시침(400)은, 각각 단위 도광체(121)와 마찬가지 기능을 가진 복수 개의 단위 도광부(121a)가 일체 성형된 지침 도광체를 이용한 것 이외에는, 실시예 3과 마찬가지로 구성되어 있다.
한편, 단위 도광부(121a)의 입사면, 반사면 및 출사면은 단위 도광체(121)와 마찬가지로 구성되기 때문에, 도 7에서의 입사면, 반사면 및 출사면은 도 6과 같은 부호를 사용하여 나타낸다.
또한, 확산체는 도면부호 415를 사용하여 나타내었는데, 실시예 3의 확산체(315)와 마찬가지로 구성된다.
이상과 같이 구성된 실시예 4의 전광표시침(400)은 실시예 3과 마찬가지 효과를 가지며, 도광체가 일체 성형체이기 때문에 다루기 쉬워진다. 또한, 단위 발광부위를 형성하는 도광체끼리를 접착할 필요가 없어지기 때문에, 도광체의 박형화가 가능하다.
이하, 실시예 1~4에서의 각 구성부재의 보다 바람직한 구성 및 변형예에 대하여 설명한다.
(발광 다이오드)
발광 다이오드는 예를 들어, 발광소자가 패키지나 기판에 실장되어, 수지 등에 의해 발광소자가 밀봉된 것을 말한다.
발광소자로서는 예를 들어, 기판 위에 GaAlN, ZnO, ZnS, ZnSe, SiC, GaP, GaAlAs, AlN, InN, AlInGaP, InGaN, GaN, AlInGaN 등의 반도체를 발광층으로서 형성시킨 것이 이용된다.
본 발명에서는 단위 발광부위마다 발광소자의 종류 및 발광색이 다른 발광 다이오드를 이용하여도 된다. 또한, 파장변환물질을 포함하는 발광 다이오드를 사용할 수도 있으며, 발광소자와 파장변환물질의 조합에 의해 임의로 단위 발광부위마다 다른 발광색으로 하는 것도 가능하다.
파장변환물질의 대표적인 예는 형광체이다. 이 형광체는 발광소자로부터의 광을 보다 장파장으로 변화시키는 것이 발광효율이 좋다. 상기 형광체의 입경은 중심입경이 2㎛~50㎛의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5㎛~30㎛이며, 이와 같은 입경을 가지는 형광체는, 광의 흡수율 및 변환효율이 높고, 또한 여기파장폭이 넓다. 2㎛보다 작은 형광체는, 비교적 응집체를 형성하기 쉽고, 액상수지 안에서 조밀하게 되어 침강하기 때문에, 광의 투과율을 감소시켜 버리는 것 외에, 광의 흡수율 및 변환효율이 나쁘고 여기파장 폭도 좁다. 특히, 열이 가해지지 않는 부분에 대해서 사용하는 경우에는, 파장변환효율이 높은 유기물 형광체가 바람직하게 사용된다.
도 8의 (a), (b), (c) 및 (d)는 실시예 1~4에서의 단위 도광체(단위 도광부)의 변형예를 나타내고 있다. 또한, 도 8에서는 반사면을 평면으로 나타내고 있는데, 실시예 1에 나타낸 바와 같은 곡면이어도 마찬가지이다.
먼저, 본 발명에서는 도 8의 (a)에 나타내는 바와 같이, 반사면에 반사촉진부재(123)를 배치함으로써 반사효율을 높일 수 있으며, 휘도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서는 단위 도광체(지침 도광체)의 측면을 덮도록 반사촉진부재를 설치할 수 있으며, 이와 같이 하면 측면부로부터의 반사손실을 방지할 수 있어, 휘도를 향상시킬 수 있게 된다.
반사촉진부재로서는 백색 도료(예를 들어, 황산바륨 등)나 백색 도금(예를 들어, 백색 알루마이트 등)이나 백색 시트(예를 들어, 폴리프로필렌) 등이 사용된다. 또한, Ag, Al, Ni, Au, Cu 등의 금속, 또는 SiO2/ZrO2, 또는 SiO2/TiO2 등의 금속산화막이 사용된다.
백색 도료나 백색 도금, 백색 시트, 금속을 사용하는 경우에는, 발광 다이오드로부터의 파장에 의존하지 않기 때문에, 막두께는 광이 투과하지 않을 정도 이상으로 설정하는 것이 바람직하다. 금속 안에서는 반사율이 높은 Ag 또는 내구성이 높은 Al이 바람직하게 사용된다.
반사촉진부재(123)로서 복수개의 금속산화막을 적층하여 사용하는 경우, 그 반사율은 파장의존성을 가진다. 이 파장의존성은 산화막의 막두께와 관련이 있다. 고굴절율의 산화막과 저굴절율의 산화막을 쌍으로 하여 적층해 가는 경우, 발광소자의 발광파장 λ으로 하면, 각 산화막의 막두께는 각각 λ/4n의 관계를 충족할 필요가 있다. 여기서 n은 굴절율이다.
또한, 반사면은 평면·곡면 여하에 관계없이, 반사율을 향상시키기 위하여 미러면 가공하는 것이 바람직하다. 미러면 가공으로 함으로써, 반사면으로부터의 광의 투과에 따른 손실을 방지할 수 있으며, 출사면으로부터의 광의 추출을 향상시킬 수 있다. 더욱 바람직하게는, 미러면 가공된 반사면에 반사촉진부재를 형성하면, 출사면으로부터의 광의 추출을 한층 향상시킬 수 있다.
입사면(12, 120a)의 형상은 평평한 면이어도 되는데, 보다 바람직하게는 도 8의 (b)에 나타내는 바와 같이, 발광 다이오드와 대향하는 면을 프리즘 가공하면, 입사한 광을 y축 방향으로 넓힐 수 있게 되어, 예를 들어 출사면에서의 입사면에 가까운 측의 휘도를 향상시킬 수 있다. 즉, 입사면(12, 120a)의 입광부를 프리즘 가공함으로써, 단위 도광체(단위 도광부)에 입사된 후의 광빔의 확장을 그 프리즘 형상에 따라 조정할 수 있어, 휘도 얼룩의 발생을 더욱 억제할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에서는 도 8의 (c)에 도시하는 바와 같이, 렌즈가 장착된 발광 다이오드를 사용하는 것도 가능하며, 그 경우, 발광 다이오드와 대향하는 면에 렌즈 형상에 맞추어 오목부를 형성함으로써, 도 8의 (b)와 마찬가지로 입사한 광을 y축 방향으로 확산시킬 수 있게 된다.
또한, 출사면을 거친 면으로 함으로써 출사면에서의 전반사가 억제되어, 출사면으로부터의 광의 추출 효율을 향상시킬 수 있으며, 더욱이 도광체에 확산체의 작용을 겸용시킬 수 있게 된다. 조면 가공에는 에칭, 블래스트 가공, 샌드페이퍼 등이 이용된다.
도광체의 재료로는 예를 들어, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 비정질 폴리오레핀 수지, 폴리스틸렌 수지, 노르보르넨계 수지, 시클로오레핀폴리머(COP) 등을 들 수 있다.
이 재료들 중에서 아크릴 수지는 투명성이 높기 때문에, 광열화에 따른 황변이 잘 발생하지 않는다. 따라서, 경시변화에 따른 출력저하가 잘 일어나지 않기 때문에, 본 발명에서의 도광체 재료로서 바람직하다.
또한, 폴리카보네이트 수지는 내충격성이 뛰어나다는 특징이 있어, 본 발명 에서와 같이, 자동차 등과 같이 동작시에 항상 기계적 충격이 가해지는 환경에서 사용되는 전광표시침에 바람직하다.
더욱이, 임의의 발광색을 얻기 위하여 도광체에 파장변환물질이 포함되어 이루어지는 구성도 채용할 수 있다. 발광 다이오드를 형성하는 밀봉수지 안에 파장변환물질을 배치하는 경우와 비교하여, 열원인 발광 다이오드와 물리적으로 이간되어 있기 때문에, 열 열화의 영향을 받기 어렵다. 따라서, 무기형광체 뿐만 아니라, 파장변환효율이 높은 유기물 형광체도 사용할 수 있다. 도광체 안에서의 파장변환물질의 배치장소는, 도광체 내부 전체에 분산배치하여도 되고, 입사면의 발광 다이오드에 근접하는 부분에만 배치하여도 되며, 도광체의 출사면 부근에 배치하여도 된다. 파장변환물질의 배치장소의 차이에 의해, 출사면에서의 발광 다이오드로부터의 광과 파장변환물질에서 변환된 광의 색채조화에 따른 배광분포에 차이를 만드는 것이 가능해진다.
도광체의 작성방법으로서는, 사출성형과 도광체로부터의 절결이 있다.
사출성형하는 경우에는, 출사면에 해당하는 금형부에 블래스트 가공 등을 함으로써, 사출성형시에 출사면을 조면화하는 것이 가능하다.
도광체를 도광체로부터의 절결로 하는 경우, 출사면측과 반사면측을 잘라내는 도구를 다르게 함으로써 표면 상태를 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 출사면측을 날이 거친 톱으로 잘라내고, 반사면측은 날이 촘촘한 톱으로 잘라냄으로써, 출사면은 조면 상태로 얻어지고, 반사면은 미러면 상태를 얻을 수 있다.
이하, 실시예 1~4의 전광표시침을 제어하는 회로구성예를 나타낸다.
실시예 1~4의 전광표시침을 순차 점등시키는 방법으로서는 컴퓨터 제어 등도 가능하지만, 회로기판으로의 제너(zener)소자의 실장에 의한 단순한 전압제어만으로도 가능하다. 도 5에 그 원리도를 나타낸다.
이 도 5의 회로에서는, 발광 다이오드(211a, 211b, 211c, 211d)를 병렬로 접속하고, 제너 다이오드(212b, 212c, 212d)를 각각 발광 다이오드(211b, 211c, 211d)와 직렬로 접속한다. 이 때, 제너 다이오드의 동작전압은 212b, 212c, 212d의 순으로 크게 해 둔다. 이 회로에 전압을 걸면, 제너 다이오드에 접속되어 있지 않은 발광 다이오드 211a가 먼저 점등하고, 이어서 발광 다이오드 211b, 그 후에 발광 다이오드 211c, 마지막으로 발광 다이오드 211d가 차례로 점등하게 된다.
이상과 같은 순차 점등 회로는, 구성이 매우 간단하고 소형으로 형성할 수 있어서, 예를 들어 도 1에 나타내는 기판(3) 위에서 구성할 수 있다.
본 발명은 자동차의 속도계나 회전 속도예의 표시바늘, 조종석(cockpit)의 각종 표시바늘에 이용할 수 있다.
Claims (19)
- 복수개의 입사면들과, 상기 각 입사면에 각각 대응하여 설치되고, 해당 각 입사면으로부터 입사되는 광을 각각 반사시키는 복수개의 반사면들과, 상기 각 반사면에 각각 대응하여 설치되며, 해당 각 반사면에서 반사된 광을 각각 출사하는 복수개의 출사면들을 가지는 도광체와,서로 반대 방향인 제 1 및 제 2 주 표면들을 구비하고, 제 1 주 표면이 도광체의 일 측면과 접하도록 배치된 기판과,상기 각 입사면에 각각 대향하여 설치되도록 기판의 제 1 주 표면 상에 배열된 복수개의 발광 다이오드들을 구비한 전광표시침.
- 제 1 항에 있어서,상기 반사면들이 각각 곡면으로 형성된 전광표시침.
- 제 1 항에 있어서,상기 출사면들이 종렬배치된 전광표시침.
- 제 1 항에 있어서,상기 입사면들의 각각은 대응하는 출사면과 직교하는 전광표시침.
- 제 1 항에 있어서,상기 입사면들은 서로 평행인 전광표시침.
- 제 1 항에 있어서,상기 도광체는, 상기 입사면들과 상기 반사면들과 상기 출사면들을 포함하여 이루어지는 일체 성형체로 이루어지는 전광표시침.
- 제 1 항에 있어서,상기 도광체는, 각각 상기 입사면들 중 하나와 상기 반사면들 중 하나와 상기 출사면들 중 하나를 포함하여 이루어지는 복수개의 개별 도광체들이 종렬 배치되어 이루어지는 전광표시침.
- 제 1 항에 있어서,상기 출사면들의 각각은 거친 면인 전광표시침.
- 제 1 항에 있어서,상기 반사면들의 각각은 미러면인 전광표시침.
- 제 1 항에 있어서,상기 출사면들로부터 출사되는 광들의 파장이 서로 다른 전광표시침.
- 제 1 항에 있어서,상기 도광체 또는 상기 발광 다이오드들은 파장변환물질을 가지고 있는 전광표시침.
- 제 1 항에 있어서,확산체를 더 포함하고, 상기 출사면들로부터 출사된 광이 상기 확산체를 통하여 출력되는 전광표시침.
- 입사면과 마주하는 광원으로부터 입사면 상으로의 입사 광을 수용하기 위해 각각 배치된 복수개의 입사면들과,상기 각 입사면에 각각 대응하여 설치되며, 해당 각 입사면으로부터 입사되는 광을 각각 반사시키는 복수개의 반사면과,상기 각 반사면에 각각 대응하여 설치되며, 해당 각 반사면에서 반사된 광을 각각 출사하는 복수개의 출사면들을 가지고,상기 출사면들이 복수개 늘어서 지침 발광면을 구성하는 것을 특징으로 하는 도광체.
- 제 13 항에 있어서,상기 반사면들의 각각이 곡면으로 형성된 도광체.
- 제 13 항에 있어서,상기 입사면들의 각각은 지침 발광면과 직교하는 도광체.
- 제 13 항에 있어서,상기 입사면들은 서로 평행인 도광체.
- 제 13 항에 있어서,상기 도광체는, 상기 입사면들과 상기 반사면들과 상기 출사면들을 포함하여 이루어지는 일체 성형체로 이루어지는 도광체.
- 제 13 항에 있어서,상기 도광체는, 각각 상기 입사면들 중 하나와 상기 반사면들 중 하나와 상기 출사면들 중 하나를 포함하여 이루어지는 복수개의 개별 도광체들이 종렬 접합되어 이루어지는 도광체.
- 제 13 항에 있어서,상기 지침 발광면은 거친 면인 도광체.
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