KR101258202B1 - 조명용 반사갓의 제조방법 및 조명용 반사갓 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조명용 반사갓의 제조방법 및 조명용 반사갓에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 조명용 반사갓의 제조방법으로서,
소정의 두께를 가지는 압출된 시트를 준비하는 시트 준비단계;
내부공간을 가지는 클램프에 의하여 상기 시트의 가장자리를 고정하는 고정단계;
상기 시트를 저온상태에서 가열하는 가열단계; 및
상기 클램프의 내부공간보다 작은 면적의 하면을 가지는 펀치를 이용하여 상기 시트를 프레스 가공하여 상기 시트를 연신하는 프레스 연신단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명용 반사갓의 제조방법에 대한 것이다.

Description

조명용 반사갓의 제조방법 및 조명용 반사갓{Fabrication method of reflector for lamp and reflector for lamp}

본 발명은 조명용 반사갓의 제조방법 및 조명용 반사갓에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 적어도 고반사율을 가지면서 이음새가 없고 제작이 용이한 조명용 반사갓 및 그 조명용 반사갓의 제조방법에 대한 것이다.

조명장치의 하나인 다운 라이트와 같은 조명기구는 천장에 작은 구멍을 뚫고 그 속에 램프를 매립하는 것이다. 이러한 조명기구는 조명과 건물을 일체화하는 건축화 조명기법을 이용하는 것으로서 널리 쓰이는 방식의 기구이다. 특히 다운 라이트 방식은 매립형이므로 조명기구의 노출이 거의 없어 천장면이 잘 정돈되어 보이는 것이 장점이다. 더욱이 천장면이 어두워지는 특징이 있어 분위기 있는 실내공간을 연출하기에 적합한 방식이라 할 수 있다.

일반적으로, 이러한 조명기구는 실내의 천정면이나 벽면 등에 설치되어 실내를 조명하는 것이나, 근래에 와서 조명에 대한 개념이 다양하게 변화되면서 실내에 설치되어 어둠을 밝히기 위한 본래의 목적 이외에 실내의 장식적 효과와 미관을 높이기 위한 인테리어의 한 분야로도 간주되어 이에 적합한 형태로 개발 및 시공되고 있다.

특히, 조명과 더불어 인테리어를 목적으로 시공되는 조명기구는 독특한 실내 분위기를 연출할 수 있도록 반사갓이 나팔관모양으로 형성되는 다운 라이트가 널리 사용되고 있다.

이러한 조명기구를 종래의 일반적인 구성의 일례를 들어 살펴보면, 이는 첨부된 도면의 도 1에서 보는 바와 같다.

상기 천정 매립형 조명기구(100)는 하부가 개방되는 원통형의 케이스(110)의 내부에 상, 하부가 개구되면서 상부는 좁고 하부가 점차적으로 넓어지는 상협하광형의 나팔관형 반사갓(150)이 구비되어 있고, 상기 케이스(110)의 내부 상단에는 별도의 볼트에 의해 소켓(미도시)이 체결되어 있다.

상기 소켓(미도시)에는 램프(180)가 착탈가능하게 결합되어 반사갓(150)의 내부에 위치하게 된다. 이때, 상기 반사갓(150)은 케이스(110)의 하단에 고정되는 탄성편(130)에 의해 지지된다. 또한, 상기 케이스(110)과 반사갓(150)의 사이로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위해 케이스(110)의 하부에는 링형 커버(140)가 구비된다. 상기 탄성편(130)은 반사갓(150)의 외면을 탄력적으로 지지하도록 설치된다.

이러한 조명기구에서, 내부의 램프의 빛을 반사시키는 조명용 반사갓은, 알루미늄으로 이루어지거나, 철판에 흰색으로 도장을 칠하여 이루어지거나, 성능이 좋은 반사시트를 재단해서 형상을 만들어 오려붙이는 등의 방식으로 제작된다.

이 중에서 반사갓을 알루미늄으로 성형하여 제작하는 방식은, 전반사를 위주로 하여 빛이 일정부위에만 집중적으로 조명하게 되어 전체적인 반사효율이 떨어진다는 문제점이 있다. 즉, 확산반사보다는 주로 전반사만이 이루어지기 때문에 전체적으로 고른 조명은 어렵게 되는데 이러한 문제점을 해결코자 반사갓의 하부에 별도의 확산반사용 커버(120)를 씌우는 경우도 있다. 그러한 이러한 확산반사용 커버는 확산반사를 유발시켜 빛의 국부적인 집중을 방지할 수 있다는 장점은 있으나 전체적으로 빛의 세기가 약화될 수 밖에 없다는 문제점이 있다.

또한, 철판에 흰색으로 도장을 칠하는 방식의 경우에는 도장의 성능에 따라서 반사특성이 좌우되고 그로 인해 효율이 결정되는데 반사율이 90% 이상을 넘기기가 어렵다는 단점이 있다.

또한, 반사특성이 높은 반사시트를 원하는 형태로 오려서 반사갓을 만든 후에 형상유지를 할 수 있는 보조물을 그 반사갓에 부착하는 경우도 있으나, 이 경우에는 재단한 선이 보일 수 있어 바람직하지 못하고, 형상 구현이 자유롭지 못해서 심리적인 측면에서 좋지 않다.

특히 기존의 반사시트를 제작하는 방식에서는 1축연신 또는 2축연신을 이용하는데, 1축 연신의 경우 내부에 반사를 위한 기공 또는 기포와 같은 공극을 만들어주어야 하나 만들어지는 공극량이 적다는 단점이 있다.

또한, 2축연신의 경우 이미 1축 연신된 반사시트를 2축방향으로 추가연신하기 때문에 공극의 양이 많아 질 수 있어서 그로 인하여 높은 반사특성을 얻을 수 있다는 장점은 있으나, 2축연신을 수행하는 장비의 경우 수백억원에 달하는 고가이기 때문에 제작에 소요되는 비용이 높고, 제작되는 시트의 두께도 0.3mm 이하에 불과하여 다양한 반사갓을 제작할 수 없다는 단점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 더욱 상세하게는 반사율이 높으면서도 이음새가 없어서 미관이 수려하고 2축연신이 프레스 방식으로 이루어짐에 따라서 제작비용 및 제작방식이 간편한 조명용 반사갓의 제조방법 및 조명용 반사갓을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 조명용 반사갓의 제조방법은, 소정의 두께를 가지는 압출된 시트를 준비하는 시트 준비단계;

내부공간을 가지는 클램프에 의하여 상기 시트의 가장자리를 고정하는 고정단계;

상기 시트를 저온상태에서 가열하는 가열단계; 및

상기 클램프의 내부공간보다 작은 면적의 하면을 가지는 펀치를 이용하여 상기 시트를 프레스 가공하여 상기 시트를 연신하는 프레스 연신단계를 포함한다.

상기 제조방법에서,

상기 펀치는, 상측으로 갈수록 점차적으로 직경이 증가되는 쐐기형상을 가질 수 있다.

상기 제조방법에서,

상기 시트는,

상기 클램프에 의하여 고정되는 고정부와, 펀치의 하면과 접촉하는 접촉부와, 상기 고정부 및 접촉부 이외의 부분으로서 상기 펀치에 의하여 연신되는 연신부로 이루어질 수 있다.

상기 제조방법에서,

상기 연신부의 연신전의 길이를 G 라 하고, 상기 연신부의 연신후의 길이를 G' 이라고 하였을 때,

4G ≤ G' ≤ 6G 인 것이 바람직하다.

상기 제조방법에서,

상기 가열단계에서 상기 저온은 100℃ 이하인 것이 바람직하다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 조명용 반사갓은, 내부에 수직방향으로 배치되는 램프의 빛을 반사시키는 조명용 반사갓으로서,

상단과 하단이 개구되고 하측으로 갈수록 외측으로 경사지는 경사진 측면을 가지고 있되,

이음새가 없이 일체형으로 이루어지며 결정성 플라스틱 소재로 이루어지고,

내부에 0.1 ~ 10㎛의 평균입경을 가지는 다수의 기공이 포함되고 기공률은 5 ~ 60%이며,

상기 수직방향에 대하여 직각인 수평축과 상기 측면 사이의 사이각은 95°~ 135°일 수 있다.

상기 조명용 반사갓에서,

상기 결정성 플라스틱은, 폴리올레핀계 수지를 포함할 수 있다.

상기 조명용 반사갓에서,

내부에 반사 첨가제가 포함될 수 있다.

상기 조명용 반사갓에서,

상기 반사 첨가제는 백색 분말로서, 탄산칼슘(CaCO₃), 황산바륨(BaSO₄) 또는 이산화티탄(TiO₂) 중의 어느 하나로 이루어질 수 있다.

상기 조명용 반사갓에서, 내부에 난연재가 포함될 수 있다.

상기 조명용 반사갓에서,

상기 난연재는 브롬계, 인계 난연재 또는 산화안티몬(Sb₂O₃) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

본 발명의 조명용 반사갓의 제조방법에 의하면, 다축 연신을 구현하기 위하여 프레스 방식을 사용하고 있어 제조가 간편하고 제조비용이 절감될 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 조명용 반사갓의 제조방법에 의하면, 다수의 기공이 내부에 형성될 수 있어 반사효율을 극대화할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 조명용 반사갓의 제조방법에 의하면, 프레스 방식을 이용하여 반사갓을 제작하기 때문에 다양한 형상의 반사갓을 제작할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 종래기술에 따른 조명기구의 사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조명용 반사갓의 단면도.
도 3은 도 2의 제조방법을 나타내는 순서도.
도 4 및 도 5는 도 3의 제조방법을 개략적으로 나타내는 도면.
도 6은 반사갓의 반사율 및 공극율에 따른 관계를 나타내는 도면.
도 7은 반사갓의 각도 및 연신온도에 따른 관계를 나타내는 도면.

이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따른 조명용 반사갓(10)은, 내부에 수직방향으로 램프가 배치되어 있는 것으로서 전체적으로는 상단, 하단이 개구된 원뿔대 또는 나팔관의 형상을 가진다. 이러한 조명용 반사갓(10)은 그 측면이 하측으로 갈수록 외측으로 경사지는 형상을 이루게 된다. 상기 반사갓의 상측으로는 램프 등에 전원을 공급하기 위한 전원공급수단(미도시)이 설치될 수 있다.

상기 하단의 개구로는 외부로 빛이 방출될 수 있으며 그 반사갓의 하측에는 상기 반사갓이 설치되었을 때 외부로부터 먼지등이 유입되는 것을 방지할 수 있는 커버(미도시)등이 설치될 수 있다.

이러한 조명용 반사갓은 이음새가 없이 일체형으로 이루어지되 결정성의 플라스틱 소재로 이루어진다. 이때 결정성 플라스틱으로는 폴리올레핀계 수지를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 성형성이 우수하면서 강도면에서 우수한 것이라면 무엇이나 가능함은 물론이다.

상기 반사갓은 수직방향에 대하여 직각인 수평축(H)과 상기 측면(11) 사이의 사이각(θ; 또는 외각)이 95°~ 135°인 것이 바람직하다.

이러한 반사갓의 측면 내부에는 0.1 ~ 10㎛의 평균입경을 가지는 다수의 기공(11a)이 포함되고 기공률은 5 ~ 60% 일 수 있다. 이와 같이 기공(11a)의 크기를 한정하는 이유는 기공의 평균입경이 0.1㎛ 보다 작은 경우에는 미세한 기공이 많아져서 반사갓의 표면에 입사된 빛이 반사갓의 내부에서 불규칙한 난반사를 지나치게 많이 발생하여 반사효율 면에서 바람직하지 못한다. 또한, 평균입경이 10㎛ 보다 큰 경우에는 반사갓으로 입사된 빛이 충분히 산란/반사를 일으키지 못하게 되어 바람직하지 못하다.

또한, 기공률이 5 % 이하인 경우에는 기공의 수가 적어서 반사율이 떨어지고 기공률이 60% 이상인 경우에는 기공의 양이 지나치게 많거나 기공의 크기가 커서 빛의 산란/반사효과가 떨어져서 전체적으로 반사율이 낮아지게 되어 바람직하지 못하다.

한편, 본원발명의 조명용 반사갓은 반사를 위하여 기공(또는 기포)만을 사용하는 것도 가능하나, 이외에도 반사 첨가제, 난연재, 대전방지재가 기공과 함께 함유될 수 있다.

상기 반사첨가제(미도시)는 백색 분말로서, 탄산칼슘(CaCO ₃ ), 황산바륨(BaSO₄), 또는 이산화티탄(TiO₂) 중 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다. 이러한 반사 첨가제는 상기 반사갓의 반사율을 더욱 높이는 역할을 한다.

이때, 반사첨가제의 중량부는 5 ~ 40% 인 것이 바람직하다. 반사첨가제의 중량부가 5% 보다 작은 경우에는 반사효율이 떨어져서 바람직하지 못하고, 40% 이상인 경우에는 전체적인 성형성이 떨어져서 바람직하지 못하다.

또한, 반사첨가제는 상기 반사 첨가제는 반사성능의 극대화를 위하여 0.2 ~ 10㎛ 의 입경을 가지는 것이 바람직하다.

상기 난연재(미도시)는 브롬계 또는 인계 난연재, 산화안티몬(Sb₂O₃) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기 난연재의 조성물에 있어서, 상기 브롬계와 같은 난연재는 반사갓의 전체적인 난연 성능을 증대시키는 역할을 한다.

이러한 난연재의 중량부는 10 ~ 30% 인 것이 바람직하다. 난연재의 중량부가 10%보다 작은 경우에는 난연특성이 저하되어 바람직하지 못하고 난연재의 중량부가 30% 보다 큰 경우에는 반사특성이 저하되어 바람직하지 못한다.

상기 대전방지재(미도시)는, 반사갓의 내면측에 먼지가 붙거나 때가 끼는 현상을 방지할 수 있는 것이다. 이러한 대전방지재에는 예를 들어, 폴리아닐린(Polyaniline), 폴리피롤(Polypyrrole), 폴리티오펜(Polythiophene), 폴리페닐렌비닐렌{Poly(p-phenylene vinylene)}, 폴리파라페닐렌{Poly(p-phenylene)} 또는 폴리페닐렌썰파이드(Polyphenylene sulfide:PPS) 중 적어도 어느 하나가 포함될 수 있다.

한편, 대전방지재 이외에 대전방지층이 상기 반사갓의 내면에 코팅될 수 있다. 이러한 대전방지재는 실탄-아크릴 공중합체, 전도성 고분자 수분산액, 혼합용매 및 첨가제를 포함할 수 있다. 이때 실탄-아크릴 공중합체는 전도성 고분자의 분산성을 향상시키고 생성되는 코팅막의 막균일성, 접착성, 막강도 등을 향상시킬 수 있다. 다만, 실탄-아크릴 공중합체이외에 상기 전도성 고분자의 코팅시 특성을 향상시킬 수 있는 것이라면 다른 것이 사용되는 것도 무방함은 물론이다.

이러한 본 발명의 일실시예에 따른 반사갓은 다음과 같이 제조될 수 있다. 본 실시예에 따른 반사갓의 제조방법은, 시트 준비단계(S100), 고정단계(S200), 가열단계(S300) 및 프레스 연신단계(S400)를 포함한다.

상기 시트 준비단계(S100)는 두께 2mm로 압출된 시트(11')를 준비하는 것이다. 이러한 시트(11')는 이미 상술한 바와 같이 폴리올레핀계 수지로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 고정단계(S200)는, 내부공간(30a)을 가지는 클램프(30',30'')에 의하여 상기 시트(11')의 가장자리를 고정하는 것이다. 구체적으로는 상하 한 쌍의 클램프(30',30'') 사이에 상기 시트(11')를 두고 상기 한 쌍의 클램프(30',30'')를 서로 근접하도록 가압함에 의하여 상기 시트(11')를 상기 클램프(30',30'')로 고정한다. 이때, 상기 클램프(30',30'')의 내부공간(30a)은 그 사이에 삽입되는 펀치(20)보다는 큰 단면적을 가진다. 이때, 시트(11')는 클램프(30',30'')에 의하여 고정되는 고정부(b)와, 펀치(20)의 하면(20a)과 접촉할 수 있는 접촉부(a)와, 상기 고정부(b) 및 접촉부(a) 이외의 부분으로서 상기 고정부(b)와 상기 접촉부(a)의 사이에 위치하는 연신부(S)로 이루어진다.

상기 가열단계(S300)는, 시트(11')를 100℃ 이하, 구체적으로는 60℃ 정도의 저온상태에서 가열하여 상기 시트(11')가 연신가능한 상태에 놓이도록 한다.

상기 프레스 연신단계(S400)는, 상기 클램프(30',30'')의 내부공간(30a)보다 작은 면적의 하면(20a)을 가지며 상측으로 갈수록 점차적으로 직경이 증가되는 쐐기형상의 펀치(20)를 이용하여 상기 시트(11')를 프레스 가공하여 상기 시트(11')를 연신하는 것이다.

구체적으로는 펀치(20)를 상기 접촉부(a)와 접촉하면서 하강시켜 프레스 작업한다. 구체적으로는 시트(11')의 연신부(S)를 펀치(20)에 의하여 면방향으로 연신시킨다. 이때, 연신부의 연신전의 길이를 G라고 하고, 연신부의 연신후의 길이를 G'이라고 하였을 때, G' = 5G가 되도록 상기 펀치를 하강시킨다. 다만, 연신부의 연신길이는 이에 한정되는 것은 아니며 4G ≤ G' ≤ 6G 일 수 있다. 한편, 상기 프레스의 하강속도는 1cm/초인 것이 바람직하다.

한편, 프레스 연신단계 이후에는 시트에서 고정부 및 연신부를 절단하여 제거해내는 절단단계(미도시(가 추가될 수 있다.

이와 같이 연신되었을 때 연신부는 전체적으로 골고루 연신될 수 있으며 이때 사이각(θ)은 102°정도이며 공극률은 22% 정도일 수 있다. 형성된 기공은 대략 타원형의 형태를 이룰 수 있는데, 기공에서 좁은 쪽은 0.2㎛이며, 긴 쪽은 1.0㎛일 수 있다.

이러한 방식에 의하여 연신된 조명용 반사갓은 다음과 같은 작용효과를 가진다.

먼저, 도 6은 공극률과 반사율 사이의 상관관계를 나타내는 그래프이며, 도 7은 사이각(θ)과 연신온도와의 상관관계를 나타내는 그래프로서, 도 6에 도시된 바와 같이 기공률이 5 ~ 60% 이내에서는 전체적으로 반사율이 85% 이상을 유지할 수 있으며, 10 ~ 50% 이내에서는 반사율이 90%에 이를 수 있어 전체적으로 반사율이 높아 고효율의 반사갓을 얻을 수 있다. 구체적으로는 5% 공극률에서는 87%의 반사율을 보이고, 20% 공극률에서는 99%의 반사율을 보임을 알 수 있다. 다만, 공극률이 60%를 넘어가면 반사율이 83%로 낮게 유지됨을 알 수 있다.

도 6의 그래프에서, 공극률이 0이라는 것은 빛을 산란시킬 기포 내지는 기공이 연신된 시트 내부에 존재하지 않는 것이기 때문에 낮은 반사율을 나타내는 것이며 0 보다 공극률이 커진다는 것은 기포 또는 기공이 일정 수 이상 발생하고 또 그것의 크기가 조금씩 성장하게 되면서 빛을 많이 산란시킨다는 것을 의미한다. 다만, 공극률이 60%가 되면 기공의 크기가 너무 커서 빛의 산란/ 반사효과가 떨어지는 것을 알 수 있다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 연신온도와 사이각의 관계에 대해서 살펴본 결과, 연신온도가 낮으면 연신되는 길이가 많지 않아 사이각이 크게 나타나나, 연신온도가 높으면 연신율이 더 커지기 때문에 연신되는 길이가 길어지고 이로 인하여 90°에 가까운 급격한 그래프가 나타나서 바람직하지 못하다. 그 이유는 사이각이 90°에 가까이 가면 조명용 반사갓이 거의 원통의 형태로 이루어지기 때문에 반사갓의 역할을 제대로 수행하지 못하게 된다. 구체적으로는 빛을 사용자 쪽으로 보내지 못하고 빛이 반사갓 내부에서만 왕복운동을 하거나 반사갓의 직하방 위치만을 집중적으로 조명하게 되어 바람직하지 못하다.

또한, 135°이상은 연신으로서는 제작할 수 없게 되는 것이다. 한편, 본 발명에서는 연신온도를 100℃ 이하에서 수행함에 따라서 전체적으로 사이각이 95°이상이 되도록 함에 따라서 전체적으로 빛이 외부로 용이하게 방출될 수 있도록 하였다.

이러한 본 발명의 일실시예에 따르면, 다축 연신을 구현하기 위하여 프레스 방식을 사용하고 있어 제조가 간편하고 제조비용이 절감될 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 조명용 반사갓의 제조방법에 의하면, 다수의 기공이 내부에 형성될 수 있어 반사효율을 극대화할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 조명용 반사갓의 제조방법에 의하면, 프레스 방식을 이용하여 반사갓을 제작하기 때문에 다양한 형상의 반사갓을 제작할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 알루미늄이나 기타 코팅층이 형성된 철판에 비해서 반사율이 높은 반사갓을 제작할 수 있어 조명효율의 극대화를 구현할 수 있다는 장점이 있다.

10...조명용 반사갓 11...측면
11a...기공 20...펀치
30',30''...펀치

Claims (11)

1. 조명용 반사갓의 제조방법으로서,
   소정의 두께를 가지며 압출된 결정성 플라스틱소재로 이루어진 시트를 준비하는 시트 준비단계;
   내부공간을 가지는 클램프에 의하여 상기 시트의 가장자리를 고정하여, 시트가 클램프에 의하여 고정되는 고정부와, 펀치의 하면과 접촉하는 접촉부와, 상기 고정부 및 접촉부 이외의 부분으로서 상기 펀치에 의하여 연신되는 연신부로 이루어질 수 있도록 상기 시트를 고정하는 고정단계;
   상기 시트를 40℃ ~ 70℃의 온도에서 가열하는 가열단계; 및
   상기 클램프의 내부공간보다 작은 면적의 하면을 가지는 펀치를 이용하여 상기 시트를 프레스 가공하여 연신하되, 상기 연신부의 연신전의 길이를 G 라 하고, 상기 연신부의 연신후의 길이를 G' 이라고 하였을 때, 4G ≤ G' ≤ 6G 의 조건을 만족하도록 시트를 연신하는 프레스 연신단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명용 반사갓의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 펀치는, 하면으로부터 상측으로 갈수록 점차적으로 직경이 증가되는 쐐기형상을 가지는 것을 특징으로 하는 조명용 반사갓의 제조방법.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제

Images