KR20020032432A - 가요성 조립체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광 소자를 이용하는 옥외 조명 디스플레이이다. 가요성 조명 트랙(flexible light track)이 통로, 예컨대 문자나 심볼의 바닥에 고착된다. 통로의 형상에 대응하는 최상부는 날씨 변화로부터 가요성 조명 트랙을 보호하기 위해 통로를 덮는다. 이 가요성 조명 트랙은 다수의 플라스틱 모듈(plastic modules)을 포함하는데, 이 플라스틱 모듈은 전기 커넥터와 개별 트랙을 구비한다. 발광 소자(LEDs)가 플라스틱 모듈안에 삽입된다. LEDs가 전기적으로 병렬 접속되도록 전기 배선이 플라스틱 모듈의 트랙속에 위치된다.

Description

가요성 조립체{A FLEXIBLE LIGHT TRACK FOR SIGNAGE}
종래의 간판 산업(sign industry)은 대부분 네온, 형광 및 백열 조명이다. 네온은 상업적 표지로서 우수한 조명원이다. 이것은 많은 판매자에 의해 이용되며, 널리 이용가능하다. 네온에는 공지된 문제가 있다. 네온은 i2-인치나 더 작은 통로 문자에 맞게 구부리기가 어렵다. 네온은 예컨대 겨울의 미네소타(Minnesota) 주처럼 추운 날씨에서는 시동이 어렵다. 장해 발생까지의 평균 시간은 동작 환경에 따라 좌우되는데, 종종 3 내지 5년의 사용 수명을 갖는다. 수 천의 전기적 볼트, 예컨대 10000볼트의 턴-온 전압을 흐르게 하는 1000볼트의 동작 전압은 공중 안전을 위험하게 하는 것으로 인식된다. 더 나아가, 일부 네온 사인에서 이용되는 수은의 처리는 환경에 유해한 것으로 알려진 것이다.
형광 조명은 많은 더 큰 상업적 간판에 이용된다. 이것은 공지된 특성을 갖는 매우 저렴한 기술이다. 몇몇 형상의 형광 램프가 존재하지만, 대부분은 2 내지 8 피트 사이의 길이를 갖는 일직선 튜브이다. 이것은 형광 램프가 매우 큰 간판에 이용되는 것을 제한한다. 네온과 마찬가지로, 형광 램프는 저온에서 시동하기 어렵고, 장해 발생까지의 평균 시간이 짧다. 형광 램프는 AC 전압(120 혹은 220V)을 이용해 전력이 공급된다. 이것도 고전압 레벨로 간주되므로, 공중 안전을 위협한다. 형광 램프는 전형적으로 백색으로 이용 가능한데, 이것은 간판으로의 형광 램프 응용을 제한한다.
백열 조명은 네온과 형광 조명 다음으로 비교적 저렴하다. 이전에 언급된 다른 조명들과는 달리, 이들은 저온 날씨에서 문제가 없다. 그러나, 백열 조명은 상당한 열을 발생하고 파손되기 쉬우므로, 장해 발생까지의 평균 시간이 상대적으로 짧다. 이들은 상업적 간판용으로 최저 전력 효율 선택이며, 전력 비용도 종종 상당하다. 백열 조명은 공중에 대해 안전한 전압 레벨로 동작될 수 있다. 더 나아가, 수명동안 색이 계속해서 변한다.
발광 소자(LEDs)는 백열 조명과 네온보다 더 전력 효율이 좋다. LEDs는 원래부터 수명이 긴 소자이고, 상업적 간판은 반드시 수명이 긴 소자여야 한다. 이들은 원래부터 단일색의 광원이다. 단일색 조명체로서, 이들은 색광으로서 전술한 다른 기술보다 더 효율적이다. 발광 소자는 수송이나 설치를 위해 특별한 취급이 필요치 않는 원래부터 단단한 소자이다. 이들의 품질은 숙련된 기술자에 따라 좌우되지 않는다. 이들은 종종 5 볼트 이하에서 동작하는 원래부터 저 전압의 안전한 소자이다. 종래 기술에서, LEDs는, 비가요성(inflexible)이기 때문에 비싸고주문 생산이 어려운 인쇄 회로 기판상에 장착된다. LED 광 출력은 온도 의존적이며, 사용하면서 약해진다.
본 발명은 조명 표지(illuminated signage) 분야를 다루는데, 특히 통로 문자(channel letters) 혹은 줄무늬 조명(band lights)에 발광 다이오드를 이용하는 것에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 조명 시스템을 도시한다.
도 2a 내지 도 2c는 도 1에 도시된 하우징(housing)의 실시예를 예시한다.
도 3a 내지 도 3c는 장착 기술을 예시한다. 도 3a 및 도 3b는 벤더블 클립 조립체(bendable clip assembly)에 대한 실시예를 예시한다. 도 3c는 스냅 클립(snap clip)을 도시한다.
도 4는 통로 문자의 바닥에 부착되는 LED 레일을 도시한다.
도 5a 및 도 5b는 다중 색 LED 레일 실시예를 예시한다.
본 발명은 발광 소자를 이용하는 옥외 조명 디스플레이이다. 가요성 조명 트랙(flexible light track)은 통로, 예컨대 문자나 심볼의 바닥에 고착된다. 통로의 형상에 대응하는 최상부는 통로를 덮는다. 이 최상부는 흔히 아크릴같은 반투명 재료로 만들어진다. 가요성 조명 트랙은 다수의 플라스틱 모듈(plastic modules)을 포함하는데, 이 플라스틱 모듈은 양과 음의 전기 커넥터 및, 개별 트랙을 구비한다. 발광 소자(LEDs)는 플라스틱 모듈안에 삽입된다. LEDs는 네온 디스플레이보다 더 에너지 효율적이고, 교체하기가 더 용이하며 더 저렴하다. 전기 배선은 플라스틱 모듈의 트랙속에 위치되어, LEDs가 전기적으로 병렬 접속되도록 한다.
LED 광 출력은 전류에 따라 가장 직접적으로 변하지만, LED 양단의 전압은 재료 종류, 온도 및 제조 변수에 따라 변하므로, 하나의 스트링(string)내의 LEDs는 정합된다. 일정한 전류원으로부터 구동될 때, 광 출력의 변화가 덜하다. 스트링의 제 1 LED는 시스템 콘트롤러로 피드 백되어, 온도와 재료 종류에 대해 스트링의 모든 모듈에서 일정한 전류가 유지되도록 전압이 설정되게 할 수 있다.
백색 조명은 두 개 혹은 세 개의 유색 LED 레일(colored LED rails)을 이용함으로써 생성될 수 있는데, 흔히 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 조합으로 생성된다. 다른 색들도 두 개 이상의 유색 LED 모듈로부터의 광을 혼합하여 생성할 수 있다. 시스템 콘트롤러는 개방 루프일 수도 있다. 색 제어가 양호하거나 혹은 온도 제어가 요구될 때, 콘트롤러에는 포토 피드백(photo feedback)이 설립된다. 개방 루프 기술에 의한 정밀한 제어는 어려운데, 왜냐하면, LEDs의 광 출력은 온도 변화에 따라 변하고, 다른 재료 기술마다 상이한 비율로 약해지기 때문이다. 포토다이오드는 콘트롤러에 조립될 수 있거나, LED에 조립되거나 혹은 통로 문자에 따로 장착될 수 있다. 유색 LEDs는 개별 모듈에 위치될 수도 있고, 혹은 단일 모듈에 집적될 수도 있다.
색 분리에 이용될 수 있는 몇 가지 기술이 있다. 도면들은 LED 패키지내의 포토다이오드를 도시한다. 색 분리는, 각각의 패키지가 오로지 하나의 광을 포함하기 때문에 발생한다. 상호 색 분리는, 투명한 최상부로부터 반사되어 돌아온 광에 노출되는 통로 문자내에 있는 단일 포토다이오드를 이용할 수 있는데, 이 색 분리는 각각의 색을 순차적으로 측정하여 즉시 테스팅함으로써 행해진다. 색 사이의 밸런스는 사용 년수 혹은 온도에 따라 천천히 열화하므로, 측정은 부정기적으로 행해질 수 있다. 색 분리는 또한 포토다이오드에 걸쳐 색 필터를 구비하는 포토다이오드들로 행해질 수 있다. 색 필터는 종종 CIE 협회에 의해 기술되는 X 및 Y 필터로 선정될 것이다.
본 발명은 분산 전력 시스템에 의해 조명되는 가요성 조명 트랙이다. 고 전압 AC 본선은 벽 뒤에 있어서,특별한 주의없이 다루어질 수 있다. 이 시스템은 통로 문자가 요구되는 장소나, 또는 백색, 동적 혹은 특별 주문 음영(custom shades)인 줄무늬 조명(light bands)이 요구되는 장소에서 이용될 수 있다. 가요성 조명 트랙은 바람직하게 통로 형상의 하우징, 예컨대 통로 조명 혹은 줄무늬 조명의 바닥에 고착된다. LED 레일은 벤더블 클립, 접착제 혹은 플라스틱 클립내의 스냅으로 고정될 수 있다. 유색의 반투명 최상부는 하우징을 덮어서, 낮동안에 반사된 태양광 색을 제공한다. LEDs는 밤에 하부의 조명을 제공한다. 가요성 조명 트랙은 LEDs를 갖는 다수의 플라스틱 모듈을 포함한다. LEDs는 네온 디스플레이보다 더 에너지 효율적이고, 조립이 용이하다. 이들은 본질적으로 신뢰성이 있어서 사후 수리가 필요치 않다. 시스템 콘트롤러는 LED 모듈에 전력을 공급한다. 시스템 콘트롤러는 단순한 전류 공급원이거나 혹은 전류 싱크(current sink)일 수 있지만,예컨대 세기 제어, 동적 가변 색 혹은 광 레벨 같은 추가의 특성이나, 백색광 응용에서 색 포인트를 유지하는 추가의 특성을 포함할 수 있다. 콘트롤러는 온도에 대해 LELs를 보상할 수도 있고, 포토다이오드 신호를 이용해 LEDs의 수명을 보상할 수도 있다. 전기 배선은, LEDs가 병렬 스트링으로 전기적으로 연결되도록 플라스틱 모듈의 트랙내에 위치된다.
도 1은 본 발명의 개략도를 도시한다. LED 레일(10)은 외부 공급원(12), 예컨대 24VDC에 의해 전력이 공급되는데, 스트링내의 개별 LED 모듈은 LED 콘트롤러(14)에 의해 전력이 공급된다. LED로부터의 광 출력은 시간에 따라 천천히 약해지므로, 정확한 색 및 세기 제어를 제공하기 위해 선택적 기준 모듈(16)을 통해 LED 레일(10)에 전력을 공급하도록 시스템 콘트롤러(14)의 선택적 버전을 이용할 수 있다. 가요성 LED 레일(10)은 다수의 모듈(18X)을 포함한다. 모듈(18X)은 통로 문자에 고정되고, 두 개의 배선(20A, 20B)을 통해 병렬로 전기 접속된다.
도 2a 내지 도 2c는 도 1에 도시된 모듈(18X)의 실시예를 예시한다. 모듈(18X)은 LED 레일과 램프(24), 예컨대 LED로부터 두 개의 배선(20A, 20B)에 대해 절연 변위 커넥터를 형성하는 전기적 콘택트(22A, 22B)를 구비한다. 각각의 전기적 콘택트(22a, 22B)는 대응 트랙에 놓여진다.
LED 모듈은 보조 광(secondary optic)(도시 안됨)이 LED에 고정되는 것을 허용하는 스냅 특성을 포함한다. 보조 광은 서로 다른 깊이를 최적화하거나, 외관상 공급원 사이즈를 변화시키거나, 혹은 예컨대 크리스털처럼 보이게 하는 것과 같은예술적 패턴을 생성하기 위해서 방사 패턴(radiation pattrn)을 변경시키는데 이용된다. 램프(24), 예컨대 고 전력 LED는 압착되거나 납땜되어 모듈을 완성한다. 벤더블 클립 조립체(26)는 모듈을 지탱하며, 직접적인 열 접촉을 생성하도록 램프에 대해 사전 적재된다. 선택적으로, 열 전달의 아교같은 것이나 접착제가 이러한 벤더블 클립 조립체(26)와 램프(26) 사이에 위치되어 열 전달을 촉진시킬 수도 있다. 도 2C에서는 LED(24)가 모듈에 집적된다.
LEDs는, 금속 프레임(벤더블 클립)과 장착 접착제를 포함하는 벤더블 클립 조립체에 의해 정확한 위치에 유지된다. 벤더블 클립은 LED 모듈을 기계적으로 유지한다. 클립은 통로의 바닥을 따라 모듈을 위치시키는 템플릿(template)의 역할을 하며, 모듈을 통로 바닥에 부착시키고, LEDs에 대해 열 싱크의 역할을 한다. 벤더블 클립 금속 프레임은 금속 박판으로 형성된다. 형성된 측벽은 벤더블 클립이 측벽의 평면에 대해 큰 각도로 돌아갈 수 있게 하는 다양한 슬롯 컷(slot cuts)을 갖는데, 이것은 벤더블 클립이 급격한 코너 주위나 통로내에서 작고 빈틈없는 반경 혹은 반경들로 구부릴 수 있게 한다.
도 3a 및 도 3b의 벤더블 클립은 LED 모듈을 기계적으로 유지한다. 벤더블 클립의 측벽들은 클립들이다. 이 클립들은 구부러지거나 사전 적재되어, 모듈이 클립내에 삽입될 때, 모듈이 제 위치에 있도록 모듈에 압축력을 가해준다. 모듈은 최상부에서부터 벤더블 클립내로 삽입되는데, 삽입 동안, 벽은 탄력있게 바깥쪽으로 구부러져서 모듈을 꽉 죈다.
벤더블 클립은 도 4에 도시된 통로의 바닥을 따라 모듈을 위치시키는 템플릿의 역할을 할 수 있다. 벤더블 클립은 모듈을 통로의 바닥에 부착한다. 벤더블 클립은 접착 테이프, 접착 스프레이 혹은 리벳 핀(rivet pins)으로 통로의 바닥에 장착될 수 있다. 벤더블 클립은 금속으로 만들어진다. 벤더블 클립은 접착 테이프를 통해 발산된 열을 통로로 전하고, 통로는 (전도, 대류, 복사를 통해) 이 열을 자신의 주변으로 전한다. 또한 벤더블 클립은 열의 일부를, 측벽을 통한 열 경로로 묘사되듯이 직접적으로 공기중이나 주변으로 전한다.
도 5a 및 도 5b는 다중 색 LED 레일에 대한 개략도를 예시한다. 도 5a에서, 전력 공급원/시스템 콘트롤러(12, 14)는 3개의 개별 LED 레일에 연결되었다. 도 5b에서는, 세 개의 LED 레일이 동일한 모듈에 집적된다. 두 개 혹은 세 개의 LED 레일이 백색광과 다른 색들을 생성하도록 조합되어 제어될 수 있다. 스트링내의 LEDs는, 광 레벨을 피드백하기 위해 집적된 포토다이오드를 갖는 제 1 모듈과 정합된다. 시스템 콘트롤러는 스트링에 정합된 기준 LED로부터 광 레벨을 측정하고, 원하는 색 혼합을 유지하기 위한 전류/전압을 설정한다.

Claims (5)

  1. 가요성 조립체(flexible assembly)에 있어서,
    N개의 모듈━여기에서 N≥1이고, 상기 모듈의 각각은 양 및 음의 트랙과 양 및 음의 커넥터(connectors)를 구비하는 하우징(housing)을 포함하되, 상기 양의 커넥터는 상기 양의 트랙에 걸쳐 있고(straddling), 상기 음의 커넥터는 상기 음의 트랙에 걸쳐 있음━과,
    두 개의 배선━상기 배선중 하나는 각각의 상기 양의 커넥터에 전기적으로 연결되고, 상기 배선의 나머지 하나는 각각의 상기 음의 커넥터에 전기적으로 연결됨━과,
    상기 다수의 모듈에 전력을 공급하는 LED 시스템 콘트롤러를 포함하는
    가요성 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각각의 모듈은 샹기 양 및 음의 커넥터에 전기적으로 연결되어 있는 발광 소자를 더 포함하는 가요성 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 발광 소자는 고 전력 발광 다이오드인 가요성 조립체.
  4. 제 2 항에 있어서,
    세 개의 측면과 하나의 개방 측면을 갖는 하우징과,
    상기 개방 측면상에 위치된 반투명 커버(translucent cover)를 더 포함하되,
    상기 두 개의 배선은 상기 세 개의 측면중 하나를 따라 위치되는 가요성 조립체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 세 개의 측면중 하나를 따라 위치되는 다수의 클립(a plurality of clips)을 더 포함하되, 상기 클립은 상기 두 개의 배선을 고착시키는 가요성 조립체.
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