KR20010043085A

KR20010043085A - 확산 반사성 필름을 갖춘 조명 사인 하우징

Info

Publication number: KR20010043085A
Application number: KR1020007011967A
Authority: KR
Inventors: 데이악프랭크엘; 스트랜드닐티; 앨링엘렌오; 오더커크앤드류제이; 웨버마이클에프
Original assignee: 스프레이그 로버트 월터; 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩춰링 캄파니
Priority date: 1998-04-30
Filing date: 1998-09-11
Publication date: 2001-05-25
Also published as: WO1999057704A1; EP1075687B1; JP2002513957A; KR100565127B1; CN1294731A; DE69805659T2; EP1075687A1; US6641880B1; CN1145553C; BR9815834A; DE69805659D1; AU752104B2; AU9485298A

Abstract

조명 사인 하우징에는 휘도 균일성을 향상시키면서, 주어진 휘도에 필요한 전력 소비를 줄이기 위해 필름의 반사성 및 휘도 균일성에 근거하여 선택되는 확산 반사성 필름이 제공된다.

Description

확산 반사성 필름을 갖춘 조명 사인 하우징{LIGHTED SIGN HOUSING WITH DIFFUSIVE REFLECTIVE FILM}

조명 사인은 현대 국가 어느 곳에든지 존재한다. 이 사인은 보는 사람을 교육시키거나, 즐겁게 하거나, 정보를 제공하거나 경고할 수 있다. 이 사인은 근거리 또는 원거리에서 보이도록 설계될 수 있다. 특히 흐릿한 날이나 밤에 사람들이 메시지를 볼 수 있도록 조명 시설이 설치되고 있다.

발광체는 전력 에너지를 필요로 한다. 현대 국가들은 용이하게 전력을 공급할 수 있지만, 에너지 비용을 지불하는 사람들은 항상 더 효과적인 전력 전달과 더 효과적인 전력 사용을 추구하고 있다. 조명 사인에 전력을 공급하는 데 필요한 에너지는 경제와 환경적인 이유로 인해 낭비되면 안된다.

조명 사인은 "전방 조명" 또는 "후방 조명"이 될 수 있다. 전자는 통상 광이 사인 주변에서 사인 쪽의 각도로 비추어지는 게시판이나 기타 디스플레이 등의 사인을 포함한다. 후자는 통상 광이 보이거나 메시지나 이미지가 놓여지는 반투명 표면을 구비한다. 반투명 표면에서 발산하는 광의 균일성은 중요하다. 자주, 반투명 표면은 사인 하우징 내부의 점 또는 선형 광원의 관찰자에 의한 식별력이 떨어지게 광을 확산시키는 어떤 요소를 포함한다. 게다가, 오늘날 통상의 후방 조명 사인물은 가시용 사인 내부로부터 20 % 이하의 광이 빠져나간다. 분명 효율성이 더 좋은 조명 시스템이 필요하다.

조명 사인은 소정의 구성으로 이루어질 수 있다. 광원으로는 네온, 형광, 백열광, 할로겐, HID(high intensity dischage), 발광 다이오드(LED) 및 광섬유가 가능하다. 사인은 빌딩에서 필수적이며, 빌딩에 지주없이 고정물 또는 기타 장치나 설비의 부분으로 설치 가능하다. 발광체에는 연속적으로, 주기적으로, 일시적으로 또는 불규칙적으로 전력이 공급된다. 사인이 조명될 때마다, 사용되는 전력은 낭비되지 말아야 한다.

조명 사인은 소정의 기하학적 구성이 될 수 있다.

의도된 메시지를 전달하기 위해 복잡한 기하학의 주변 형태를 갖는 조명 사인은 주변 내에서 의도된 메시지를 포함하는 유클리드 기하학에 의존하는 조명 사인과는 전적으로 다른 타입의 사인이다. 산업에서, 전자 타입의 사인의 예는 "채널 문자"로 칭해지고, "복합 형태의 조명 사인"이라고 일반적으로 불려질 수 있다. 후자는 사인 주변이 전달되는 메시지에 관계없기 때문에, "사인 캐비넷"이라고 칭해진다.

사인 캐비넷에 한정되지 않는 예에는 사각형, 계란형, 원형, 타원형 및 기타 유클리드 기하학 형태가 포함된다. 복합 형태 조명 사인에 대해 한정되지 않는 예에는 문자, 도표, 실루엣, 부호 또는 광고, 교육, 경고 등으로 구매자를 도와주는 소정의 요망 형태가 포함된다.

유클리드 기하학 사인 캐비넷 발광체는 광원이 실질적으로 사인의 가시 영역과 같은 형태를 갖지 않는다면 광의 분산조차도 이루어지기 어렵기 때문에, 복합 형태의 조명 사인보다 예측가능하다.

본 발명은 사인물(signage) 산업에서 사용하기 위한, 전력을 감소시키고 휘도 균일성을 향상시킨 필름에 관한 것이다.

도 1은 사인 하우징의 사시도.

도 2는 본원 발명의 필름을 사용하는 사인 하우징의 사시도.

도 3은 아래의 실시예에서 휘도 및 휘도 균일성을 측정할 사인 하우징의 사시도.

조명 사인물 기술에 필요한 것은 조명 사인의 효율성을 향상시킬 수 있고, 사인의 휘도 균일성을 향상시킬 뿐만 아니라 조명 사인에서 메시지를 디스플레이하는데 필요한 전력 소비를 감소시켜 줄 수 있는 재료이다. 특히, 사인 캐비넷이 복합 형태의 조명 사인이면 조명 사인물은 휘도 효율성 및 휘도 균일성에 모두 상당한 개선을 필요로 한다.

본 발명의 한 관점에 있어서, 복합 형태의 조명 사인 하우징은 복합 형태의 조명 사인 하우징의 내부 표면과 적어도 복합 형태의 내부 표면 일부에 도포될 필름을 포함하며, 상기 필름은 이러한 필름이 비도포된 복합 형태의 같은 사인 하우징보다 휘도 효율성 및 휘도 균일성을 모두 향상시켜 준다.

가급적, 필름은 확산 반사성 필름, 반거울 반사성 필름 및 적층된 확산 반사성 필름 또는 코팅된 확산성 코팅을 구비하는 거울 반사성 필름으로 이루어진 그룹에서 선택된다.

"필름"은 사인 하우징을 사용하여 접촉가능한 이전부터 존재하는 얇고, 유연한 시트를 의미한다.

"확산 반사성 필름"은 거울면 없이도 반사되는 필름을 의미한다. "반사성(Reflective)"은 ASTM(Americn Society for the Testing of Materials)에 의해 표준 ASTM E1164-94으로 설정된 산업 표준에서 표현된 명사 "반사(Reflectivity)"의 의미에 가깝다.

"휘도 균일성"은 사인 하우징 내부에서 광원의 위치를 명확히 식별하지 못하는 사인을 야기시키는, 반투명 표면으로부터 발산하는 광의 밝기(lumens)가 표면 상의 여러 곳에서 실제적으로 균일하다는 것을 의미한다.

적어도 조명 사인 하우징의 내부 표면의 일부에 도포되는 본원 발명의 필름은 확산성 판넬 또는 광 캐비넷의 측면과 뒷면에서 뒤로 반사하는 광의 밝기 또는 광원에서의 광의 밝기를 사로잡아, 그러한 빛이 다시 관찰자를 향하게 하여, 사인 하우징의 반투명 표면에 휘도 균일성을 제공한다.

본원 발명의 또다른 관점에서, 조명 사인 하우징은 하우징의 내부 표면과, 적어도 내부 표면의 일부에 도포된 필름을 포함하고, 상기 필름은 ASTM E1164-94를 사용하여 측정 시에 적어도 80 %의 반사성을 지니고, 백색 입자가 채워진 폴리올레핀(polyolefin) 필름, 불화합성 폴리머 혼합체, 폴리올레핀 다층 필름, 마이크로보이드(microvoided) 폴리올레핀 및 폴리에스테르 필름, 플루오르화 폴리올레핀 필름, 백색 입자로 채워진 비닐 염화물 폴리머 필름, 백색 입자로 채워진 아크릴 필름, 에틸렌-비닐 아세테이트 필름으로 동시 압출된 폴리올리핀 필름 및 이들의 합성물로 이루어진 그룹에서 선택된 확산 반사성 필름으로 구성된다.

본원 발명의 또다른 관점에서, 사인물용 필름 사용 방법에는 필름의 휘도 균일성 및 ASTM E1164-94에 의해 측정된 필름의 반사성에 따라 필름을 선택하는 단계가 포함되며, 상기 필름을 적어도 조명 사인 하우징의 내부 표면 일부에 도포하는 단계가 포함된다.

본 발명의 특징에서, 본원 필름의 반사성은 요망의 감소된 전력 소비를 공급하도록 제어될 수 있으며, 당업자의 필요에 따라 휘도 균일성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 장점은 사인의 이용성 및 미적인 요소가 모두 사인물 내의 단일 요소에 의해 부여될 수 있도록, 사인용 전력을 확실하게 감소시켜 주면서 휘도 균일성의 향상을 제공한다.

그 이상의 특징 및 장점은 다음의 도면을 참조하여 본 발명의 실시예로 명백해 질 것이다.

도 1은 반투명 외장면(14)과, 2 개의 수평 내부 표면(16)과, 3 개의 수직 내부 표면(18)(외장면(14)에서 떨어진 1 개의 뒷면, 외장면(14)에 가까운 2 개의 표면) 및 하우징(12) 내부에 배치된 광원(20)을 구비하는 일반적인 하우징(12)을 포함하는 사인(10)을 도시한다. 본원 발명의 필름은 적어도 하우징(12) 내부의 일부와, 수평 표면(16)과 수직 표면(18)의 소정의 배합면에 대한 소정 부분에 도포될 수 있으며, 도포된 내부 표면 부분이 넓으면 넓을수록 광원에서의 광의 밝기 이용은 더 효율적이기 때문에, 가급적 모든 표면(16, 18)의 전 부분에 도포되면 바람직하다.

도 2는 사인 하우징 내부에 양호한 확산 반사성 필름 예를 나타낸다. 알루미늄이나 스틸 등의 저렴하고 열 저항성 재료로 이루어진, 밀가공되거나 페인트된 기타 면들(34)을 구비하는 박스(33)의 전방 판넬로서 부착된 필름(32)(미국 미네소타주 세이트 폴에 소재하는 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩춰링에서 제조된 Panaflex(등록상표) 브랜드의 시리즈 645 또는 945 기판)상에서 사인 캐비넷(30)은 이미지를 포함한다. 캐비넷(30)은 연장된 시간 간격을 초과하여 이미지 필름을 비추기 위해 적절한 광을 공급할 수 있는 광원(36)을 수용한다. 사인 캐비넷 내부에서의 반사 중에 밝기 손실로 인해 주로 밝은 광이 사용된다. 확산 반사성 필름(38)은 적어도 하나의 내부 표면에 배치되며, 가급적 흡수로 인한 손실 광의 양을 최소화하기 위해 캐비넷(30)의 5 개의 내부 표면에 전부 배치하면 바람직하다.

필름

필름은 반사성 및 휘도 균일성 특성을 갖는 소정의 필름으로 선택될 수 있다. 되도록, 필름은 확산 반사성 필름, 반거울성 필름 및 확산 반사성 필름이 적층되거나 확산성 코팅제로 코팅된 거울성 필름으로 이루어진 그룹에서 선택된다. 가급적, 필름의 반사성은 ASTM E1164-94에 따라 측정되어 적어도 80 %이며, 90 %이상이면 더 바람직하다. 본원 발명에서 반사성 증가와 휘도 향상 사이에는 수학적 관계가 있다는 것이 밝혀진다. 첫번째 추정으로서, 각 퍼센트에 대해 90 % 이상으로 반사성이 증가하고, 사인의 휘도 및 광도는 5∼7 % 증가한다. 그러므로 감소 복귀(diminishing returns) 법칙과 달리, 증가한 반사성을 지닌 필름을 발견하여 사용하기 위한 모든 시도가 이루어져야 한다.

적어도 80 %의 반사성을 지닌 필름에 대한 한정되지 않는 예에서는 고효율성 광 디바이스와, 확산적으로 반사하는 다층 초점 및 거울과, 마이크로포러스 부재와, 백색 입자로 채워진 폴리올레핀 필름(미국 펜실베니아주 피츠버그에 소재하는 PPG에서 시판되는 Teslin(등록상표) 브랜드 필름 등)과, 불화합성 폴리머 혼합체(미국 델라웨어주 윌밍톤에 소재하는 듀퐁사에서 제조된 Melinex(등록상표) 브래드의 폴리에스테르/폴리프로필렌 필름 등)과, 마이크로보이드 폴리에스테르 필름과, 폴리올레핀 다층 필름(미국 델라웨어주 윌밍톤에 소재하는 듀퐁사에서 상업적으로 시판되는 Tyvek(등록상표) 브랜드의 폴리올레핀 필름 등)과, 백색 입자로 채워진 비닐 염화물 폴리며 필름과, 백색 입자로 채워진 아크릴 필름과, 에틸렌-비닐 아세테이트 필름과 동시 압출된 폴리올레핀 필름과, 굴절에 대한 상이한 지수로부터 제1 복굴절 상과 제2 상을 갖는 필름 및 이들의 화합물이 포함된다.

가급적, 이러한 필름들은 미국 특허 제 4,539,256 호에 전반적으로 개시된 열유도성 상 분리 필름이다(시프만 등).

필름은 통상 접착제가 도포된 주 표면을 갖는다. 이러한 접착제는 통상 필름의 하단(구현되는 실시예에 따라 연속적으로 또는 부분적으로)에 도포될 것이며, 사인 캐비넷, 벽, 판넬, 테이블, 플로어 블래스트, 변압기 및 기타 기판에 필름을 안전하게 부착시킬 수 있게 한다. 접착제 타입은 구현되는 사인물과, 기판의 특성 및 당업자들에게 공지된 기타 요인에 따라 선택된다. 예를 들어, 감압 접착제는 소정의 응용에 바람직하며, 게다가, 접착제가 응고되거나 경화되기 전에 부재를 재위치시키거나 미끄러지도록 하는 감압 특성이 이로울 수 있다. 감압 특성이 상업적으로 우수한 사인 그래픽용 감압 특성 접착제는 미국 미네소타주 세인트 폴에 소재한 3M의 Scotchcal(등록상표) 앤드 Scotchcal(등록상표) 플러스 브랜드에서 마켓팅하는 이미지 그래픽 웹상에서 시판중이다. 이렇게 유용성 있는 감압 접착제는 여러 특허에 개시되어 있다. 이러한 접착제들은 미국 특허 번호 제 5,141,790 호(칼오운 등), 제 5,229,207 호(파퀘트 등), 제 5,296,277 호(윌슨 등), 제 5,362,516 호(윌슨 등), PCT 특허 등록 제 WO 97/18246 호 및 출원 제 US 97/097274 호에 개시되었다. 릴리스 라이너(release liner)는 필요할 때까지 접착층을 보호하는데 사용될 수도 있다.

접착제의 다른 사용에 있어서, 소정의 공지된 방법으로 본원 발명 필름의 주 표면의 반대편 적층시에, 기계적 패스너(fastner)가 사용될 수 있다. 기계적 패스너의 제한되지 않은 예에는 미네소타마이닝 앤드 매뉴팩춰링 캄파니의 Scotchmate(등록상표) 및 Dual Lock(등록상표) 패스닝 시스템이 포함한다.

접착제 사용으로, 이러한 필름의 두께는 대략 50∼500 ㎛ 범위이며 가급적 75∼375 ㎛이면 바람직하다. 전기 코드 및 기타 전압 변동 범위에 따라 사인(10)이 존속되기 위해 하우징 내부에서의 치수를 실질적으로 전환하지 않고서 도 1에 도시된 바와 같이 이 두께로 하우징(12)의 소정의 내부 표면(16, 18)에 사용될 수 있다.

본 발명의 유용성

도 2에 도시된 바와 같이, 조명 사인 캐비넷(30)은 필름(32) 상에서 이미지를 디스플레이할 수 있다. 사인에 대한 같은 휘도 또는 광도는 전력 소비를 50 %로 감소시키면서 조명 사인 캐비넷의 내부 표면에 확산 반사성 필름을 도포하면서 같은 휘도 균일성을 갖도록 한다.

이러한 유용성은 광도 및 균일성을 달성하기 위해 네온 광의 다중 분출 또는 광섬유에 따른 복합 형태의 조명 사인 하우징에서 특히 명백하다. 도 3에 도시한 바와 같이, 대문자 "G"의 형태에 있어서, 후방 조명 채널 문자는 휘도 효율성 및 휘도 균일성을 모두 처리해야 하는 매우 복합 형태의 내부 표면이다. 본원 발명의 필름 중 반거울성, 확산 또는 확산/거울성 적층물 또는 코팅은 당업자가 복합 형태의 사인물에서 사용되는 다양한 필름을 선택하게 하면서, 복합 형태의 조명 사인 하우징에서 조명 효율성 및 휘도 균일성을 모두 상당하게 증가시킬 수 있다.

휘도 균일성의 향상은 네온 발광체 튜브 또는 광섬유가 사인의 문자 형태 내에서 매우 잘 구부려질 수 있기 때문에 채널 문자 형태에서 네온 후방 조명에서 복합 형태의 조명 사인 하우징으로 용이하고, 질적으로 이루어진다. 이러한 유용성 및 기타 실시예에 대한 설명이 예로써 이어진다.

예 1과 예 2 및 비교예 A∼D

복합 형태의 "G" 채널 문자에 대한 4 개의 조명 사인 하우징이 달성되었다. 각각은 네온 발광체로 조명되었으며 높이는 대략 60 cm이다. 변압기는 원격으로 연결된다. 2 채널 문자는 직렬로 연결되었다. 채널 문자 2 개는 4000 volts에서 30 mA 출력을 갖는 단일 변압기에 의해 전력이 공급된다. 기타 2 개의 문자는 4000 volts에서 60 mA 출력을 갖는 단일 트랜스포머에 의해 전력이 공급된다. 2 채널 문자의 각 세트에 있어서, 한 문자는 단일 행의 네온으로 조명되었고, 다른 문자는 이중 행의 네온으로 조명되었다. 각 행의 네온 튜브는 병렬 방식으로 채널 문자의 형태를 따른다.

각 채널 문자의 조명은 1/3 도 지점에서 미놀타 모델 LS-110(일본의 미놀타 카메라 캄파니)을 사용하여 측정되었다. 계량기는 각 채널 문자의 전면에 달려 있다. 각 채널 문자상의 9 개 지점에서 측정된다. 조명의 출력, 컬러 및 온도를 안정시키기 위해 조명 4 시간 후에, 각 채널 문자의 조명이 측정되어 기록되었다. 백색으로 페이트된 내부 표면으로 제작된 문자(#1∼#4)는 300 ㎛ 두께와, 오일 아웃과, 미국 특허 제 4,539,256 호(심프만 등)에 따라 제조된 마이크로포러스 막으로 형성된 문자(#1, #3)에 비교예(A∼D) 가 된다. 이렇게 수정된 문자(#1, #3)는 예 1과 예 2가 된다. 이중 코팅 테이프는 채널 문자의 내부 표면에 마이크로포러스 막을 부착시키는데 사용된다. 마이크로포러스 막은 채널 문자의 내부 표면 전체에 사용된다. 이하의 표는 마이크로포러스 막의 부착 전과 부착 후, 9 개 지점에서의 평균 조명이다.

평균 휘도

예	필름	전력(mAmps)	네온 행	평균 휘도(Candela/m²)
A	무	30	단일	185
1	유	30	단일	366
B	무	30	이중	332
C	무	60	단일	383
2	유	60	단일	733
D	무	60	이중	658

이상의 표는 도입된 네온 발광체가 단일 행이던지 이중 행이던지 관계없이, 확산 반사성 필름 사용으로 같은 전력에서 휘도가 배가되거나 2 배의 전력 소비를 갖는 사인의 휘도가 동일해짐을 나타낸다. 그러므로, 당업자는 사인 하우징으로부터 발산하는 휘도에서 드러나는 바와 같이 에너지를 2 배로 효율적으로 사용하면서도, 어떤 파라미터가 휘도 또는 전력에 더 중요한지 조절가능하다.

동일한 예에서, 채널 문자상의 가장 밝은 지점과 채널 문자상의 가장 희미한 지점에서의 휘도를 모두 측정함으로써 휘도 균일성을 테스트하였다. 그러므로, 최고 휘도/최저 휘도의 비를 알 수 있다. 도 2는 그 결과를 나타낸다.

휘도 균일성

예	필름	전력(mAmps)	네온 행	휘도 균일성 비
A	무	30	단일	2.20
1	유	30	단일	1.65
B	무	30	이중	1.67
C	무	60	단일	1.93
2	유	60	단일	1.58
D	무	60	이중	1.40

도 2에 도시된 바와 같이, 예 1의 네온 발광체는 단일행이지만, 실질적으로 비교예 B와 휘도 균일비가 같다. 더욱이 예 2는 2 배의 전력에도 불구하고 실질적으로 예 1과 휘도 균일비가 같다. 그러므로, 당업자는 조명 사인의 미적 외형을 중점으로 하여 휘도 균일성을 조절할 수 있다.

본 발명은 이상의 실시예에 제한되지 않는다. 청구범위는 다음과 같다.

Claims

(a) 복합 형태의 조명 사인 하우징의 내부 표면과.

(b) 적어도 복합 형태의 내부 표면 일부에 도포된 필름을 포함하고, 상기 필름은 필름이 비도포된 같은 복합 형태의 사인 하우징보다 휘도 효율성 및 휘도 균일성을 모두 향상시켜 주는 것을 특징으로 하는 복합 형태의 조명 사인 하우징.
제1항에 있어서, 상기 필름은 확산 반사성 필름, 반거울 반사성 필름 및 적층 또는 코팅된 확산 반사성 필름을 구비한 거울 반사성 필름으로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 복합 형태의 조명 사인 하우징.
제2항에 있어서, 상기 필름은 ASTM E1164-94를 사용하여 측정 시에 적어도 80 % 반사성을 지닌 확산 반사성 필름이며, 상기 필름이 도포되는 상기 하우징의 상기 내부 표면은 실질적으로 하우징의 수평 및 수직 내부면을 모두 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 형태의 사인 하우징.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 확산 반사성 필름은 ASTM E1164-94를 사용하여 측정될 시 적어도 90 %의 반사성을 갖으며, 각 퍼센트에 대해 적어도 90 %의 확산 반사성 필름의 반사성이 증가되며, 대략 5∼7 % 사이에서 휘도가 향상되며, 상기 확산 반사성 필름은 열유도성 상 분리 폴리머 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 형태의 사인 하우징.
제4항에 있어서, 상기 폴리머 필름은 하나의 주 표면상에서의 감압 접착층을 갖고, 상기 필름 및 접착층의 두께는 대략 50∼500 ㎛의 범위에 속하는 것을 특징으로 하는 복합 형태의 조명 사인 하우징.
제3항에 있어서, 상기 확산 반사성 필름은 구멍에 백색 입자를 갖고 있는 다공성 폴리올레핀 필름 또는 불화합성 폴리머 혼합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 형태의 조명 사인 하우징.
제2항에 있어서, 상기 필름은 적층된 확산 반사성 필름 또는 확산 반사 코팅을 갖는 거울 반사성 필름 또는 반거울 반사성 필름이라는 것을 특징으로 하는 복합 형태의 조명 사인 하우징.
(a) 하우징의 내부 표면과,

(b) 적어도 표면 내부에 도포된 소정의 제1항 내지 제7항의 필름을 포함하는 조명 사인 하우징.
(a) 소정의 제1항 내지 제7항의 필름을 선택하는 단계와,

(b) 적어도 조명 사인 하우징의 내부 표면의 일부에 상기 필름을 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 사인물용 필름 사용 방법.
제9항에 있어서, 상기 도포 단계는 상기 내부 표면에 상기 필름을 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 사인물용 필름 사용 방법.