KR102328543B1 - 폐쇄형 led스트립을 이용한 면발광 조명장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폐쇄형 LED스트립을 이용한 면발광 조명장치에 관한 것으로서, 미세패턴(P)이 형성된 도광판(10)과; 도광판(10)의 가장자리 내측을 따라 폐곡선 형태로 형성되는 채널(20)과; 채널(20)을 따라 한바퀴 돌게 삽입되는 것으로서, 연성기판(31)에 다수의 LED 칩(32)이 일정한 간격으로 실장되어 구현되는 LED스트립(30)과; 채널(20)에 끼어져 LED스트립(30)이 채널(20)로부터 분리되지 않도록 위치 고정하기 위한 고정띠(40)와; 도광판(10)의 측면에 채널(20)과 연통되게 형성되는 채널연통홈(50);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

폐쇄형 LED스트립을 이용한 면발광 조명장치{Surface emitting lumination device}
본 발명은 면발광 조명을 위한 조명장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐쇄형 LED스트립을 이용하여 고품질의 면발광 조명을 가능하게 하는, 폐쇄형 LED스트립을 이용한 면발광 조명장치에 관한 것이다.
면발광 조명장치는 표면을 통하여 광을 조사하는 위한 장치로서, 저전력으로 작동될 수 있고 다양한 크기로 제작될 수 있기 때문에, 과거 단순히 조명을 위한 용도로도 사용되다가 최근에는 홍보나 제품 광고를 위한 정보전달 목적으로도 사용범위가 넓어지고 있다.
면발광 조명장치는, 표면에 미세한 패턴이 형성된 도광판(Light Guide Panel)과, 도광판의 측면 둘레에 설치되는 다수의 LED 칩이 실장된 LED스트립과, LED스트립을 도광판의 측면에 고정시키기 위한 것으로서 단면이 "U" 형태인 에지프레임을 포함하고, 도광판에 정보 내용이 인쇄된 정보시트를 부착시킴으로서 완성되었다.
이러한 면발광 조명장치는, LED스트립에서 조사되는 광이 도광판 내부로 조사된 후 저변에서 반사되어 패턴을 통하여 확산되고, 결과적으로 정보시트 전체면으로 면광을 조사하여 인쇄된 정보 내용을 선명하게 표시한다.
그런데 상기 면발광 조명장치의 경우, LED스트립이 에지프레임에 의하여 도광판에 고정되는 구조이기 때문에, 에지프레임을 제작 및 필요 길이로 절단하고, LED스트립을 에지프레임으로 고정하는 등의 공정이 요구되어 전체적인 제조공정이 복잡하였다.
또한 주문 생산되는 조명장치는 크기가 다양하기 때문에 도광판의 크기 역시 다양할 수 밖에 없는데, 그에 반해서 LED스트립은 규격화되어 있어 LED 칩의 마디마디 간격은 일정하다. 따라서 특정 크기의 도광판 측면 둘레에 LED스트립을 권회시켜 설치할 때, LED스트립의 첫번째 LED 칩과 마지막 LED 칩 사이의 제1간격과, 다른 여러 LED 칩 사이의 제2간에서 차이가 발생될 수 있다.
이때 제1간격이 제2간격보다 클 경우, 즉 LED스트립의 첫번째 LED 칩과 마지막 LED 칩 사이의 간격이 다른 인접한 LED 칩 사이의 간격보다 클 경우, 제1간격을 이루는 첫 번째 및 마지막 LED 칩에서 발생되는 총 광량이, 다른 인접한 한쌍의 LED 칩에서 발생되는 광량보다 작게 될 수 있다. 이 경우, 도광판에서 음영이 발생될 수 있으며, 음영은 정보시트에 백색 영역이 존재할 때 더욱 도드라지게 보이게 됨으로써 결과적으로 면발광 품질을 저하시키는 원인이 되었다라는 문제점이 있었다.
반대로 제1간격이 제2간격보다 클 경우, 즉 LED스트립의 첫번째 LED 칩과 마지막 LED 칩 사이의 간격이 다른 인접한 LED 칩 사이의 간격보다 클 경우, 제1간격을 이루는 첫 번째 및 마지막 LED 칩에서 발생되는 총 광량이, 다른 인접한 한쌍의 LED 칩에서 발생되는 광량보다 작게 될 수 있다. 이 경우, 도광판에서 음영이 발생될 수 있으며, 음영은 정보시트에서 백색 영역이 존재할 때 더욱 도드라지게 보이게 됨으로써 결과적으로 면발광 품질을 저하시키는 원인이 되었다라는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 별도의 에지프프임을 사용하지 않고 제조함으로써 제조공정을 단순할 수 있는, 폐쇄형 LED스트립을 이용한 면발광 조명장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 도광판에서 음영 영역을 제거함으로써 고품질의 면발광을 가능하게 할 수 있는, 폐쇄형 LED스트립을 이용한 면발광 조명장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 폐쇄형 LED스트립을 이용한 면발광 조명장치는, 미세패턴(P)이 형성된 도광판(10); 상기 도광판(10)의 가장자리 내측을 따라 폐곡선 형태로 형성되는 채널(20); 상기 채널(20)을 따라 한바퀴 돌게 삽입되는 것으로서, 연성기판(31)에 다수의 LED 칩(32)이 일정한 간격으로 실장되어 구현되는 LED스트립(30); 상기 채널(20)에 끼어져 상기 LED스트립(30)이 상기 채널(20)로부터 분리되지 않도록 위치 고정하기 위한 고정띠(40); 및 상기 도광판(10)의 측면에 상기 채널(20)과 연통되게 형성되는 채널연통홈(50);을 포함하고, 상기 LED스트립(30)은, 상기 연성기판(31)에 실장되는 다수의 LED칩을 제1칩(32a), 제2칩(32b), 제3칩(32c), ... , 제n-2칩(32n-2), 제n-1칩(32n-1), 제n칩(32n)으로 정의하였을 때, 상기 제n칩(32n)에 대응되는 연성기판(31) 배면이 상기 제1칩(32a) 이상에 위치되고; 상기 제1칩(32a)의 표면에는 상기 연성기판(31) 측으로 광이 조사되지 않도록 차단하는 제1광차단층(33)이 형성되고; 상기 제1칩(32a) 하부측의 연성기판(31)의 배면에는 상기 제1광차단층(33)을 부분 통과하는 광이 투과되지 않도록 하기 위한 제2광차단층(34)이 형성된 것;을 특징으로 한다.
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본 발명에 있어서, 상기 고정띠(40)는 촘촘한 다수의 탄성굴곡면(41)으로 이루어진다.
본 발명에 있어서, 상기 채널연통홈(50)에 끼어져 결합되는 것으로서 LED스트립(30)으로 전원을 공급하는 암컨넥터(60)와; 상기 암컨넥터(60)에 착탈되는 숫컨넥터(70);를 더 포함한다.
본 발명에 따르면, LED스트립(30)이 고정띠(40)와 함께 채널(20)에 끼어 고정됨으로서, 종래에 사용되었던 에지프레임을 사용하지 않기 때문에 제조공정을 단순할 수 있다.
그리고 LED스트립(30)이 채널(20)을 한바퀴 돌았을 때 제n칩(32n)에 대응되는 연성기판(31) 배면이 제1칩(32a) 이상에 위치됨으로써, 도광판(10)에서 음영 영역이 제거된 고품질의 면발광을 구현할 수 있다라는 작용효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 폐쇄형 LED스트립을 이용한 면발광 조명장치의 분해사시도,
도 2는 도 1의 면발광 조명장치의 조립평면도,
도 3은 도 2의 III-III' 선을 따른 단면도,
도 4는 도 1의 LED스트립의 양단이 겹쳐지게 배치된 것을 설명하기 위한 도면,
도 5는 도 2의 고정띠에 형성되는 탄성굴곡면을 설명하기 위한 도면,
도 6은 도 2의 암컨넥터 및 숫컨넥터를 발췌하여 구성을 설명하기 위한 도면,
이하, 본 발명에 따른 폐쇄형 LED스트립을 이용한 면발광 조명장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정 되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…….부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다. 또한 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 폐쇄형 LED스트립을 이용한 면발광 조명장치의 분해사시도이고, 도 2는 도 1의 면발광 조명장치의 조립평면도이고, 도 3은 도 2의 III-III' 선을 따른 단면도이다. 또, 도 4는 도 1의 LED스트립의 양단이 겹쳐지게 배치된 것을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 2의 고정띠에 형성되는 탄성굴곡면을 설명하기 위한 도면이다. 그리고 도 6은 도 2의 암컨넥터 및 숫컨넥터를 발췌하여 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 폐쇄형 LED스트립을 이용한 면발광 조명장치는, 미세패턴(P)이 형성된 도광판(10)과; 도광판(10)의 가장자리 내측을 따라 폐곡선 형태로 형성되는 채널(20)과; 채널(20)을 따라 한바퀴 돌게 삽입되는 것으로서, 연성기판(31)에 다수의 LED 칩(32)이 일정한 간격으로 실장되어 구현되는 LED스트립(30)과; 채널(20)에 끼어져 LED스트립(30)이 채널(20)로부터 분리되지 않도록 위치 고정하기 위한 고정띠(40)와; 도광판(10)의 측면에 채널(20)과 연통되게 형성되는 채널연통홈(50)과; 채널연통홈(50)에 끼어져 결합되는 것으로서 LED스트립(30)으로 전원을 공급하는 암컨넥터(60)와; 암컨넥터(60)에 착탈되는 숫컨넥터(70);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도광판(10)은 투과도가 높은 아크릴과 같은 수지재질로 되며, 표면에는 가로 및 세로 방향으로 형성되어 광을 분산시키는 미세패턴(P)이 형성된다. 도광판(10)은 다양한 형태를 이룰 수 있으며, 본 실시예에서는 원형형태를 이룬 것으로 예시하여 설명한다.
채널(20)은 도광판(10)의 표면에 폐곡선을 이루게 형성되는 것으로서, LED스트립(30) 및 마감띠(40)가 수용되는 공간을 형성한다. 채널(20)은 상호 이격되는 채널내측면(21) 및 채널외측면(22)과, 채널내측면(21) 및 채널외측면(22)의 하단과 연결되는 채널바닥면(23)을 가진다. 이러한 채널(20)의 외측은 에지를 이루게 된다.
LED스트립(30)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 얇으면서 휘어지는 연성기판(31)에 다수의 LED 칩(32)이 일정한 간격으로 실장되어 구현된다. LED스트립(30)은 광을 조사하는 다수의 LED 칩(32)이 채널내측면(21)에 대향되도록 채널(20)에 끼어진다.
한편, 도광판(10)의 크기나 형태에 따라, 그리고 도광판(10)의 가장자리 내측 위치에 따라 채널(20)의 길이가 다르다.
또한 LED스트립(30)에 있어서 출력에 따라 LED 칩 사이의 간격이 넓을 수도 있고 좁을 수가 있다. 참고적으로, LED스트립의 단가는 LED 칩 간격이 클수록 작으며, 따라서 업계에서는 원가절감을 위하여 가능한한 큰 간격으로 LED 칩이 배치된 LED스트립을 선호한다.
따라서 길이가 다양한 채널(20)에, LED 칩 사이의 간격이 넓은 LED스트립(30)을 끼어넣을 때, 첫 번째와 마지막 LED 칩 사이의 간격이 다른 LED 칩 사이의 간격에 비하여 커질 수 있다. 이 경우, 첫 번째와 마지막 LED 칩에서의 광량과, 다른 인접한 LED 칩 사이에서의 광량이 차이가 발생되고, 이는 채널내측면(21)을 통하여 도광판(10)으로 유입되는 광량이 부분적적으로 불균일 상태가 되는 원인이 된다. 이는 도광판(10)에서 부분적인 음영 영역이 발생되는 원인이 되어 면발광 품질을 저하시킨다.
이를 방지하기 위하여, LED스트립(30)이 폐쇄형 채널(20)을 따라 권회되게 설치될 때, LED스트립의 전단과 후반은 상호 겹쳐지게 배치된다.
이를 좀더 상세히 설명하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 연성기판(31)에 실장되는 다수의 LED칩을 제1칩(32a), 제2칩(32b), 제3칩(32c), ... , 제n-2칩(32n-2), 제n-1칩(32n-1), 제n칩(32n)으로 정의하였을 때, LED스트립(30)이 채널(20)을 한바퀴 돌았을 때 제n칩(32n)에 대응되는 연성기판(31) 배면이 제1칩(32a) 이상에 위치되어야 한다. 본 실시예에서는 제32n칩(32n)에 대응되는 연성기판(31) 배면이 제1칩(32a)와 제2칩(32b) 사이에 위치된 것으로 예시되어 있으며, 더욱 바람직하게는 제1칩(32a)과 제5칩(32f) 사이에 위치된다.
이때 제1칩(32a)의 표면에는 연성기판(31) 측으로 광이 조사되지 않도록 차단하는 제1광차단층(33)이 형성된다. 제1광차단층(33)은 다양하게 구현될 수 있는데 본 실시예에서는 검정색 도료가 된다.
또한 제1칩(32a) 하부측의 연성기판(31)의 배면에는 상기 제1광차단층(33)을 부분 통과하는 광이 투과되지 않도록 하기 위한 제2광차단층(34)이 형성된다. 제2광차단층(34)은 다양하게 구현될 수 있는데 본 실시예에서는 검정색 도료가 된다.
이러한 구조에 의하여, 첫 번째 LED 칩인 제1칩(32a)와 마지막 LED 칩인 제32칩(32n) 사이의 간격이 다른 인접한 LED 칩 사이보다도 크기 때문에 제1칩(32a)과 제32칩(32n) 사이에서의 광량 저하를 방지할 수 있어 음영 영역이 발생되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 도광판(10)의 면발광 품질을 높일 수 있다.
고정띠(40)는 LED스트립(30)을 채널(20)에 위치고정함과 동시에 다수의 LED 칩(32)을 채널내측면(21)에 밀착시키기 위한 것이다. 고정띠(40)는 수지재질로 되고 기다란 모재를 적절한 길이로 절단하여 사용하며, 채널(20)에 끼어지기 위하여 채널(20) 전체의 길이보다 짧고 폭은 채널(20)의 깊이보다 약간 작다. 이에 따라 고정띠(40)가 채널(20)에 끼어진 상태에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 도광판(10)의 표면으로 노출되지 않는다.
한편, 고정띠(40)는 LED스트립(30)의 배면과 채널외측면(22) 사이의 빈공간에 삽입되어 LED스트립(30)을 구성하는 다수의 LED(32)를 채널내측면(21)에 밀착시킨다.
그런데 LED스트립(30)이 장기간 작동되면, LED 칩(32)으로부터 발생된 열에 의하여 채널(20)과 채널내측면(21) 사이의 간격이나 고정띠(40)의 두께가 미세하게 변할 수 있다. 이 경우, 다수의 LED 칩(32)중 특정 LED 칩이 채널내측면(21)으로부터 부분적으로 이격될 수 있고, 이 경우 다수의 LED 칩(32)으로부터 조사된 후 채널내측면(21)을 통하여 도광판(10)으로 유입되는 광량이 부분적적으로 균일하지 않게 된다. 이 경우, 도광판(10)의 면발광되는 광의 휘도가 일정하지 않게 되어 면발광 품질이 저하된다.
이를 방지하기 위하여, 도 5에 도시된 바와 같이, 고정띠(40)는 촘촘한 다수의 탄성굴곡면(41)으로 이루어진다. 따라서 고정띠(40)를 LED스트립(30)과 채널외측면(22) 사이에 끼어넣을 때, 탄성굴곡면(41)은 LED스트립(30)을 채널내측면(21) 측으로 가압하므로, 장기간 사용하더라도 LED 칩(32)이 채널내측면(21)으로부터 부분적으로 이격되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 항상 균일한 휘도를 유지할 수 있어 고품질의 면발광을 구현할 수 있다.
채널연통홈(50)에는 LED스트립(30)으로 전원을 공급하기 위한 암컨넥터(60)가 결합되는 공간을 제공한다.
암컨넥터(60)는, LED스트립(30)의 일단의 연성기판(31)과 직접 연결되는 암컨넥터몸체(61)와, 암컨넥터몸체(61) 내측에 설치되는 것으로서 LED스트립(30)과 전기적으로 연결되는 제1단자(62)를 포함한다.
이러한 암컨넥터(60)는 LED스트립(30)과 연결되어 한몸체를 이루므로, LED스트립(30)을 채널(20)에 끼어넣고 암컨넥터(60)를 채널연통홈(50)에 끼우는 단순 동작으로 도광판(10)에 조립할 수 있다.
숫컨넥터(70)는 전원선(W)과 연결되는 것으로서 암컨넥터몸체(61)에 삽입되는 숫컨넥터몸체(71)와, 숫커컨넥몸체(71)에 설치된 것으로서 제1단자(62)와 착탈 가능하게 연결되는 제2단자(72)를 포함한다.
본 발명의 면발광 조명장치에 있어서, 숫컨넥터(70)를 암컨넥터(60)로부터 분리될 수 있으므로, 암컨넥터(60)가 한몸체가 되는 도광판(10)을 많이 생산하여 적층 보관이 가능하다.
한편, 암컨넥터(60)에는 채널연통홈(50)에 끼어진 상태에서 도광판(10) 외측으로 분리되지 않아야 한다. 이를 위하여, 도 4에 도시된 바와 같이, 채널연통홈(50)과 만나는 채널외측면(22)에는 한쌍의 채널단턱(25)이 형성되고, 암컨넥터(60)의 양측에는 한쌍의 채널단턱(25)에 걸어지는 단턱돌기(65)가 형성된다. 이에 따라 단턱돌기(65)가 채널단턱(25)에 걸어지도록 암컨넥터(60)가 채널연통홈(50)에 끼어지면, 접착제등으로 마감을 하지 않아도 암컨넥터(60)를 위치고정될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, LED스트립(30)이 고정띠(40)와 함께 채널(20)에 끼어 고정됨으로서, 종래에 사용되었던 에지프레임을 사용하지 않기 때문에 제조공정을 단순할 수 있다.
또한 LED스트립(30)이 채널(20)을 한바퀴 돌았을 때 제n칩(32n)에 대응되는 연성기판(31) 배면이 제1칩(32a) 이상에 위치됨으로써, 도광판(10)에서 음영 영역이 제거된 고품질의 면발광을 구현할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
10 ... 도광판 20 ... 채널
21 ... 채널내측면 22 ... 채널외측면
23 ... 채널바닥면 25 ... 채널단턱
30 ... LED스트립 31 ... 연성기판
32 ... LED 칩 40 ... 고정띠
41 ... 탄성굴곡면 50 ... 채널연통홈
60 ... 암컨넥터 61 ... 암컨넥터몸체
62 ... 제1단자 65 ... 단턱돌기
70 ... 숫컨넥터 71 ... 숫컨넥터몸체
72 ... 제2단자

Claims (5)

  1. 미세패턴(P)이 형성된 도광판(10);
    상기 도광판(10)의 가장자리 내측을 따라 폐곡선 형태로 형성되는 채널(20);
    상기 채널(20)을 따라 한바퀴 돌게 삽입되는 것으로서, 연성기판(31)에 다수의 LED 칩(32)이 일정한 간격으로 실장되어 구현되는 LED스트립(30);
    상기 채널(20)에 끼어져 상기 LED스트립(30)이 상기 채널(20)로부터 분리되지 않도록 위치고정하기 위한 고정띠(40); 및
    상기 도광판(10)의 측면에 상기 채널(20)과 연통되게 형성되는 채널연통홈(50);을 포함하고,
    상기 LED스트립(30)은, 상기 연성기판(31)에 실장되는 다수의 LED칩을 제1칩(32a), 제2칩(32b), 제3칩(32c), ... , 제n-2칩(32n-2), 제n-1칩(32n-1), 제n칩(32n)으로 정의하였을 때, 상기 제n칩(32n)에 대응되는 연성기판(31) 배면이 상기 제1칩(32a) 이상에 위치되고;
    상기 제1칩(32a)의 표면에는 상기 연성기판(31) 측으로 광이 조사되지 않도록 차단하는 제1광차단층(33)이 형성되고;
    상기 제1칩(32a) 하부측의 연성기판(31)의 배면에는 상기 제1광차단층(33)을 부분 통과하는 광이 투과되지 않도록 하기 위한 제2광차단층(34)이 형성된 것;을 특징으로 하는, 폐쇄형 LED스트립을 이용한 면발광 조명장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고정띠(40)는 촘촘한 다수의 탄성굴곡면(41)으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 폐쇄형 LED스트립을 이용한 면발광 조명장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 채널연통홈(50)에 끼어져 결합되는 것으로서 LED스트립(30)으로 전원을 공급하는 암컨넥터(60)와;
    상기 암컨넥터(60)에 착탈되는 숫컨넥터(70);를 포함하는 것을 특징으로 하는, 폐쇄형 LED스트립을 이용한 면발광 조명장치.
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