KR20080108234A - 면발광장치 - Google Patents

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KR20080108234A
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light
light guide
guide rod
light emitting
led
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KR1020087020473A
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요시아키 가와시마
유타카 오무라
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타키론 가부시기가이샤
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Abstract

본 발명은 복수개의 도광막대를 가지는 도광체와 LED를 사용하여, 박형, 전력절약, 경량, 그리고 저가인 면발광장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 복수개의 도광막대를 가지고, 단면 및 발광면을 가지는 도광체와, 도광체의 단면으로부터 광을 입사시키는 광원과, 도광체의 단면으로부터 입사한 광을 도광체의 상기 발광면으로부터 출광시키기 위한 광편향수단을 가지는 것을 특징으로 한다.
면발광장치, 광편향수단

Description

면발광장치{SURFACE EMITTING DEVICE}
본 발명은 면발광장치에 관한 것으로, 특히 복수개의 도광막대를 가지는 도광체를 사용한 면발광장치에 관한 것이다.
액정 디스플레이 등의 백라이트에 사용되는 면발광장치에서는, 네온관 등의 선형 광원으로부터의 광을 평판형 도광판을 이용하여 확산시킴으로써 면발광조명을 실현하고 있다(예를 들어, 일본특허공개 평11-237629호 공보).
또한, 비교적 저가인 LED를 기판 위에 등간격으로 복수개 배치하고, 간판 등을 뒤쪽으로부터 직접 조명하기 위한 면발광 조명장치로서 이용하려는 것도 알려져 있다.
하지만, 복수개의 도광막대를 가지는 도광체를 이용하여 디스플레이나 건물 내의 조명에 사용하기 위한 면발광장치를 구성하려는 것을 알려져 있지 않다.
그래서, 본 발명은, 복수개의 도광막대를 가지는 도광체를 이용한 면발광장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 복수개의 도광막대를 가지는 도광체와 LED를 이용하여, 박형, 전력절약, 경량, 그리고 저가인 면발광장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 복수개의 도광막대를 가지는 도광체와 LED를 이용하여, 연하고, 곱고, 이콜로지컬(ecological)한 색을 발광시키는 면발광장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 단부로부터 입사한 광을 발광면으로부터 출광시키는 도광체와, 복수개의 중공셀을 가지는 중공복층체를 이용한 면발광장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 단부로부터 입사한 광을 발광면으로부터 출광시키는 도광체와, 복수개의 중공셀을 가지는 중공복층체와, LED를 이용하여, 박형, 전력절약, 경량, 그리고 저가인 면발광장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 단부로부터 입사한 광을 발광면으로부터 출광시키는 도광체와, 복수개의 중공셀을 가지는 중공복층체와, LED를 이용하여, 연하고, 곱고, 이콜로지컬한 색을 발광시키는 면발광장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 단부로부터 입사한 광을 발광면으로부터 출광시키는 도광체를 복수개 겹친 면발광장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 면발광장치는, 복수개의 도광막대로 구성되는 적층체와, 적층체의 단면으로부터 광을 입사하는 광원과, 적층체의 단면으로부터 입사된 광을 적층체의 발광면으로부터 출광시키기 위한 광편향수단을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 면발광장치는, 복수개의 도광막대를 가지고 단면 및 발광면을 가지는 도광체와, 도광체의 단면으로부터 광을 입사하는 광원과, 도광체의 단면으로부터 입사된 광을 도광체의 발광면으로부터 출광시키기 위한 광편향수단을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 면발광장치에서, 광편향수단은 수지에 의해 형성된 도광막대를 조면화(粗面化) 처리함으로써 형성된 것인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 면발광장치에서, 광편향수단은 도광막대의 발광면에 설치된 임의의 요철형상인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 면발광장치에서, 광편향수단은 도광막대의 발광면에 설치된 도트형상, V자형상 또는 U자형상의 홈인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 면발광장치에서, 광원은 복수개의 LED로 구성되고, 복수개의 LED는 복수개의 도광막대 각각에 대응하여 배치되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 면발광장치에서는, 복수개의 LED와 복수개의 도광막대를 각각 접속시키기 위한 복수개의 리플렉터(reflector)를 더욱 가지는 것이 바람직하다. 각 LED로부터의 광을 효율적으로 도광막대에 입사시키기 위해서이다.
또한, 본 발명에 따른 면발광장치에서는, 복수개의 LED로부터 서로 다른 색을 발광시키고, 적층체에 스트라이프 무늬를 표시하기 위한 제어부를 더욱 가지는 것이 바람직하다. 도광막대 마다 서로 다른 색을 표시하게 함으로써, 적층체 전체적으로 스트라이프 무늬를 표시하도록 구성하였다.
본 발명에 따른 면발광장치에서는, 단면 및 발광면을 가지는 도광체와, 도광체의 단면으로부터 광을 입사하기 위한 광원과, 광원으로부터 입사한 광을 도광체의 발광면으로부터 출광시키기 위한 광편향수단과, 발광면으로부터 출광한 광을 투과시키는 복수개의 중공셀로 구성되는 중공복층체를 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 면발광장치에서, 발광면은 단면에 대하여 약 90도의 기울기를 가지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 면발광장치에서, 광편향수단은 수지에 의해 형성된 도광체의 발광면을 조면화 처리함으로써 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 면발광장치에서, 광편향수단은 발광면 위에 설치된 임의의 요철형상인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 면발광장치에서, 광편향수단은 발광면 위에 설치된 도트형상, V자형상 또는 U자형상의 홈인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 면발광장치에서, 도광체와 중공복층체는 일체로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 면발광장치에서, 도광체는 복수개의 도광막대로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 면발광장치에서, 광원은 복수개의 LED로 구성되며, 복수개의 LED가 복수개의 도광막대 각각에 대응하여 배치되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 면발광장치는, 광원과, 광원으로부터 출사된 광을 입사시키기 위한 단면 및 단면으로부터 입사한 광을 출광시키기 위한 광편향기능을 가지는 발광면을 가지는 도광체와, 발광면으로부터 출광한 광을 투과시키는 복수개의 중공셀로 구성되는 중공도광체를 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 면발광장치에서는, 복수개의 LED와 복수개의 도광막대를 각각 접속시키기 위한 복수개의 리플렉터를 더욱 가지는 것이 바람직하다. 각 LED로부터의 광을 효율적으로 도광막대에 입사시키기 위해서이다.
또한, 본 발명에 따른 면발광장치에서는, 복수개의 LED로부터 서로 다른 색을 발광시키고, 도광체에 스트라이프 무늬를 표시하기 위한 제어부를 더욱 가지는 것이 바람직하다. 도광막대 마다 서로 다른 색을 표시하게 함으로써, 도광체 전체적으로 스트라이프 무늬를 표시하도록 구성하였다.
본 발명에 따른 면발광장치는, 제1 단면 및 제1 발광면을 가지는 제1 도광체와, 제2 단면 및 제2 발광면을 가지는 제2 도광체와, 제1 도광체의 제1 단면으로부터 광을 입사하기 위한 제1 광원과, 제2 도광체의 제2 단면으로부터 광을 입사하기 위한 제2 광원과, 제1 광원으로부터 입사한 광을 제1 도광체의 제1 발광면으로부터 출광시키기 위한 제1 광편향수단과, 제2 광원으로부터 입사한 광을 제2 도광체의 제2 발광면으로부터 출광시키기 위한 제2 광편향수단을 가지고, 제1 도광체와 상기 제2 도광체가 겹쳐지도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 면발광장치에서는, 제1 도광체는 제1 도광막대로 구성되고, 제2 도광체는 복수개의 제2 도광막대로 구성되며, 제1 도광막대의 길이방향과 제2 도광막대의 길이방향이 대략 90도로 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 면발광장치에서는, 제1 및 제2 광원은 복수개의 LED로 구성되고, 복수개의 LED가 복수개의 제1 및 제2 도광막대 각각에 대응하여 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 면발광장치에서는, 복수개의 LED와 복수개의 제1 및 제2 도광막대를 각각 접속시키기 위한 복수개의 리플렉터를 더욱 가지는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 면발광장치에서는, 제1 광원을 제어하여 제1 도광체에 스트라이프 무늬를 표시하게 하고, 제2 광원을 제어하여 제2 도광체에 스트라이프 무늬를 표시하게 하여, 면발광장치 전체적으로 체크무늬를 표시하기 위한 제어부를 더욱 가지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 면발광장치에서는, 제1 도광체의 제1 발광면으로부터 출광한 광을 투과시키기 위한 복수개의 중공셀로 구성되는 제1 중공복층체와, 제2 도광체의 제2 발광면으로부터 출광한 광을 투과시키기 위한 복수개의 중공셀로 구성되는 제2 중공복층체를 더욱 가지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 면발광장치에서, 제1 및 제2 광편향수단은 수지에 의해 형성된 제1 및 제2 도광체의 제1 및 제2 발광면을 조면화 처리함으로써 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 면발광장치에서, 제1 및 제2 광편향수단은 제1 및 제2 발광면 위에 설치된 임의의 요철형상인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 면발광장치에서, 제1 및 제2 광편향수단은 제1 및 제2 발광면 위에 설치된 도트형상, V자형상 또는 U자형상의 홈인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 도광체의 단면으로부터 입사되는 LED의 광에 의해 면발광조명을 하기 때문에, 박형, 전력절약, 경량, 그리고 저가인 면발광장치를 제공할 수 있게 되었다.
또한, 본 발명에 따르면, 도광체의 조면화 처리된 수지 표면으로부터 광을 발광시키기 때문에, 연하고, 곱고, 이콜로지컬한 광을 발광할 수 있게 되었다.
또한, 본 발명에 따르면, 도광체의 조면화 처리된 수지 표면으로부터 출광한 광을 중공복층체에 의해 산란 및/또는 확산시켜 장치의 외부로 출광시키기 때문에, 더욱 연하고 부드러운 광을 만들 수 있게 되었다.
본 발명에 따르면, 도광체의 단면으로부터 입사되는 LED 광에 의해 면발광조명을 하기 때문에, 박형, 전력절약, 경량, 그리고 저가인 면발광장치를 제공할 수 있게 되었다.
더욱이 본 발명에 따르면, 도광체를 복수개 겹쳐 배치하였기 때문에, 체크무늬 등 종래에는 표현하기 어려웠던 여러가지 발광을 할 수 있게 되었다.
도 1은 본 발명에 따른 벽걸이 패널형 면발광장치의 발광면측에서 본 정면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 벽걸이 패널형 면발광장치의 단면도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 벽걸이 패널형 면발광장치에 사용하는 LED 광원부의 개략구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1에 나타내는 벽걸이 패널형 면발광장치에 사용하는 도광막대의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1에 나타내는 벽걸이 패널형 면발광장치에 사용하는 적층체와 LED 광원부의 관계를 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 1에 나타내는 벽걸이 패널형 면발광장치에 사용하는 도광막대의 적층방법의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 7의 (a)는 도 1에 나타내는 벽걸이 패널형 면발광장치에 사용하는 도광막대 적층방법의 또 다른 예를 단면측에서 나타내는 도면이고, (b)는 발광면측에서 나타내는 도면이다.
도 8a는 적층체(10)를 사용한 경우의 발색을 설명하기 위한 도면이다.
도 8b는 적층체(70)를 사용한 경우의 발색을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 1에 나타내는 벽걸이 패널형 면발광장치에 사용하는 적층체의 다른 발광을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 다른 패널형 면발광장치의 단면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 벽걸이 패널형 면발광장치의 발광면측에서 본 정면도이다.
도 12는 도 11에 나타내는 벽걸이 패널형 면발광장치의 단면도이다.
도 13은 도 11에 나타내는 벽걸이 패널형 면발광장치에 사용하는 LED 광원부의 개략구성을 나타내는 도면이다.
도 14는 도 11에 나타내는 벽걸이 패널형 면발광장치에 사용하는 도광막대의 일례를 나타내는 도면이다.
도 15는 도 11에 나타내는 벽걸이 패널형 면발광장치에 사용하는 도광체, 중공복층체 및 LED 광원부와의 관계를 나타내는 사시도이다.
도 16의 (a)는 도 11에 나타내는 벽걸이 패널형 면발광장치에 사용하는 도광 체와 중공복층체와의 관계를 나타내는 도면이고, (b)는 다른 관계를 나타내는 도면이며, (c)는 또 다른 관계를 나타내는 도면이다.
도 17은 도 11에 나타내는 벽걸이 패널형 면발광장치에 사용하는 도광체의 발광을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 도 11에 나타내는 벽걸이 패널형 면발광장치에 사용하는 도광체의 다른 발광을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 본 발명에 따른 다른 패널형 면발광장치의 단면도이다.
도 20은 도광체와 중공복층체의 다른 배치관계를 나타내는 사시도이다.
도 21은 본 발명에 따른 벽걸이 패널형 면발광장치의 발광면측에서 본 정면도이다.
도 22는 도 21에 나타내는 벽걸이 패널형 면발광장치의 단면도이다.
도 23은 도 21에 나타내는 벽걸이 패널형 면발광장치에 사용하는 도광체 및 LED 광원부의 관계를 나타내는 사시도이다.
도 24는 도 21에 나타내는 벽걸이 패널형 면발광장치에 사용하는 LED 광원부의 개략구성을 나타내는 도면이다.
도 25의 (a)는 도 21에 나타내는 벽걸이 패널형 면발광장치에 사용하는 도광막대(401)의 일례를 나타내는 도면이고, (b)는 도광막대(411)의 일례를 나타내는 도면이다.
도 26은 도 21에 나타내는 벽걸이 패널형 면발광장치에 사용하는 도광체의 발광을 설명하기 위한 도면이다.
도 27은 도 21에 나타내는 벽걸이 패널형 면발광장치에서의 체크무늬 발광을 설명하기 위한 도면이다.
도 28은 다른 면발광장치를 나타내는 도면이다.
도 29의 (a)는 또 다른 면발광장치의 제1 상태를 나타내는 도면이고, (b)는 제2 상태를 나타내는 도면이다.
도 30은 양면 패널형 면발광장치를 발광면측에서 본 정면도이다.
도 31은 도 30에 나타내는 벽걸이 패널형 면발광장치의 단면도이다.
도 32는 도광체, 중공복층체 및 LED 광원부와의 관계를 나타내는 사시도이다.
도 33은 도광체와 중공복층체의 배치관계를 나타내는 도면이다.
도 34의 (a)는 도광체와 중공복층체의 다른 배치관계를 나타내는 도면이고, (b)는 또 다른 배치관계를 나타내는 도면이다.
도 35는 다른 벽걸이 패널형 면발광장치의 발광면측에서 본 정면도이다.
도 36은 도 35에 나타내는 벽걸이 패널형 면발광장치의 단면도이다.
도 37은 도 35에 나타내는 벽걸이 패널형 면발광장치에서의 중공복층체와 LED 광원부와의 관계를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 면발광장치에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 단, 본 발명은 아래의 설명으로 한정되지 않고, 특허청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등물에도 미치는 점에 유의해야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 면발광장치를 벽걸이 패널로서 구성한 벽걸이 패널형 면발광장치(1)를 발광면측에서 본 정면도이다. 또한, 도 2는 도 1에서의 AA' 단면도이다. 본 실시예에서는 벽걸이 패널형 발광장치(1)를 500×500mm로 설정하였다. 하지만, 벽걸이 패널형 면발광장치(1)의 크기는 이것으로 한정되지 않고, 여러가지 크기로 형성할 수 있다.
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 벽걸이 패널형 면발광장치(1)는, 복수개의 도광막대(11)를 적층한 도광체로서 기능하는 적층체(10), 프레임 부재(20), 제1 LED 광원부(30), 제2 LED 광원부(40) 등으로 구성되어 있다. 제1 및 제2 LED 광원부(30, 40)는, 적층체(10)를 도 1에서의 상하로부터 사이에 끼우도록 배치되고, 프레임 부재(20) 안에 고정되어 있다. 또한, 적층체(10)의 발광면측(도 2에서 위쪽)에는, 투광성을 가지는 수지로 형성된 판형상의 보호 플레이트(21)가 배치되어 있다. 또한, 적층체(10)의 뒤쪽(도 2에서 아래쪽)에는 반사시트(25)가 배치되어 있다.
한편, 보호 플레이트(21)는 투광성을 가지는 수지에 의해 형성되어도 되고, 면발광장치(1)는 보호 플레이트(21)를 가지고 있지 않아도 된다. 또한, 반사시트(25)는 제1 및 제2 LED 광원부(30, 40)로부터의 광을 효율적으로 발광면측으로 반사시키는데 도움이 되는데, 반드시 면발광장치(1)에 구비되어 있을 필요는 없다. 또한, 면발광측으로부터의 광을 제어하기 위하여, 적층체(10)에 확산시트나 프리즘시트를 배치하여도 된다.
또한, 도 1 및 도 2의 예에서는 적층체(10)의 상하에 LED 광원부를 배치하였 는데, 광량이 충분한 경우에는 한쪽에만 LED 광원부를 배치할 수도 있다.
도 3은 제1 LED 광원부(30)를 개략적으로 나타낸 도면이다.
제1 LED 광원부(30)는, 복수개의 LED(31), 회로기판(32), 리플렉터부(33) 및 전자부품(34) 등으로 구성된다. 회로기판(32) 위에는 복수개의 LED(31)가 등간격으로 배치되며, 각 LED는 리플렉터부(33)에 의해 개별적으로 덮여 있다. 리플렉터부(33)의 내부에는 알루미늄 증착이 이루어져 있으며, LED(31)로부터의 광을 효율적으로 도광막대(11)에 전달하는 기능을 가지고 있다. 한편, 리플렉터부(33)의 내부는 경면(鏡面) 마무리가 이루어져 있거나, 백색 도료가 도포되어 있어도 된다.
각 LED(31)는 R색 LED소자(35), G색 LED소자(36) 및 B색 LED소자(37)가 하나로 패키지된 형태의 LED로서, 입력신호에 따라 각 소자로부터의 광의 혼색에 의해 여러가지 색을 발광할 수 있다. 각 LED(31)는 제어부(38)에 의한 제어 타이밍 및 지정색에 따라, 전원공급부(39)로부터 공급되는 전류에 의해 지정된 색으로 발광한다. 한편, 각 LED(31)는 R색의 단색 LED, G색의 단색 LED, B색의 단색 LED 또는 W색(백색)의 단색 LED이어도 된다. 또한, 단색 LED를 사용하는 경우에는, 복수개의 LED를 하나의 후술하는 도광막대에 대응하도록 배치하는 것이, 다채로운 발광을 할 수 있게 된다는 점에서 바람직하다. 또한, LED로서는 상술한 칩형 외에, 타원형이나 포탄형의 각종 LED를 사용할 수 있다.
한편, 제2 LED 광원부(40)의 구성도 상술한 제1 LED 광원부와 마찬가지이므로, 여기서는 그 설명을 생략한다.
도 4는 도광막대(11)의 일례를 나타내는 도면이다.
도광막대(11)는 세로(a1) 450mm, 가로(b1) 12mm, 폭(또는 높이)(c1) 5mm의 폴리카보네이트 수지(이하, 'PC수지'라고 함)로 구성되어 있다. 한편, 도광막대(11)는 PMMA 수지, MS 수지, PET 등의 폴리에스테르 수지, PSt 수지, COP 수지, COC 수지, PP 수지나 PE 수지 등의 올레핀 수지, PVC 수지, 이오노머 수지, 글라스 등으로 구성되어도 된다.
도광막대(11)는, 발광면(12), 발광면(12)과 마주보는 이면(裏面)(13), 발광면(12)과 인접하는 측면(14, 15), 발광면(12)과 대략 90도의 기울기를 가지고 LED 광원부로부터의 광을 입사하기 위한 단면(16, 17)을 가지고 있다. 도광막대(11)의 발광면(12)에는, 단면(16) 및/또는 단면(17)으로부터 입사한 LED 광원부(30) 및/또는 LED 광원부(40)로부터의 광을 발광면(12) 측으로부터 출사하기 위한 광편향수단이 형성되어 있다. 광편향수단에 대해서는 후술한다.
도광막대(11)의 이면(13)과 측면(14, 15)은, 도광막대(11) 안으로 진입한 광이 이 면들에서 계면반사하여 외부로 사출되지 않도록, 평활하고 깨끗하게 연마 마무리가 되어 있다. 한편, 평활하고 깨끗하게 연마 마무리하는 대신, 도광막대(11)의 이면(13)과 측면(14, 15)에 저굴절율층을 설치하거나, 반사층을 설치할 수도 있다. 또한, 이면(13)에는 광을 유효하게 발광면(12)에 반사시키기 위하여, 경면마무리를 하거나, 고굴절율 또는 고반사율의 도료를 도포하거나, 발광면(12)과 같은 광편향수단을 형성할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 LED 광원부(30, 40)로부터의 광이 도광막대(11)로 진입하기 쉽도록, 도광막대(11)의 단면(16, 17)은 평활화 처리가 실시되어 있다.
도광막대(11)의 발광면(12) 전체에는 조면화 처리가 실시되어 있으며, 조면화에 의해 발생하는 미세한 요철형상에 의해 단면(16) 또는 단면(17)으로부터 진입한 광이 산란하여 발광면(12)으로부터 출광한다.
조면화 처리의 일례로서, 도광막대(11)의 발광면(12) 상의 전체에 z방향에 따라 V자형 홈(R)(깊이 3㎛, 폭 20㎛, 피치 1mm)을 균일하게 형성하였다. V자형 홈은 광편향수단(R1)으로서 기능한다.
또한, V자형 홈의 피치를 도광막대(11)의 단부와 중앙부에서 다르게 할 수도 있다. V자형 홈의 피치가 짧은 곳에서는 산란이 많고 출광이 많다. 따라서, 도광막대(11)의 단부(LED 발광부에 가까운 쪽)에서의 피치를 크게 하고(예를 들어, 50mm), 도광막대의 중앙부(LED 발광부에서 먼 쪽)에서의 피치를 작게 하면(예를 들어, 50㎛), 도광막대(11)의 전체로부터 거의 균일한 출광을 하도록 제어할 수도 있다.
또한, V자형 홈을 설치하는 방향은 반드시 z방향으로 한정되지 않고, x방향, y방향 및/또는 w방향에 따라 형성되어 있어도 된다. 또한, V자형 홈은 연속하는 것 뿐만 아니라, 단속적(斷續的)으로 형성하여도 된다. 예를 들어, V자형 홈의 깊이는 3~6㎛가 바람직하고, 폭은 20~40㎛가 바람직하고, 피치는 50㎛~5mm가 바람직하다. 하지만, V자형 홈의 깊이, 폭 및 피치는 이 값들로 한정되지 않고, 적절히 다른 최적의 값을 가질 수 있다.
광편향수단(R1)으로서는 상술한 V자형 홈 이외에도 U자형 홈, 레이저에 의해 각인 또는 인쇄된 도트형상(도트형상의 매우 작은 요철), 역사각추 형상의 오목부를 배열한 것이어도 된다. 또한, 광편향수단(R1)으로서는 용제, 플라즈마 또는 전자조사 등에 의한 에칭가공에 의해 얻어지는 임의의 요철, 역V자형 볼록부, 또는 역U자형 볼록부이어도 된다. 또한, 광편향수단(R1)은 예를 들어, 도 4에 나타내는 x방향, y방향, z방향 및/또는 w방향에 따라 발광면(12) 전체에 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 광편향수단(R1)은 도광막대(11)에 첨가된 확산재이어도 된다. 첨가되는 확산재로서는, 글라스, 실리카, 마이카, 합성 마이카, 탄산칼슘, 황산바륨, 활석, 몬모릴로나이트, 고령토 점토, 벤토나이트, 헥토라이트 등의 무기입자, 산화티탄, 산화아연, 산화주석, 알루미나 등의 금속산화물 입자, 아크릴 비즈, 스틸렌 비즈, 벤조구아나민, 실리콘 등의 유기 폴리머 입자를 사용할 수 있다. 예를 들어, 중공복층체(10)를 PC 수지로 형성하였을 때, PC 수지 100부에 대하여 확산재로서 평균입경 2㎛의 실리콘을 0.05부 첨가하였을 경우의 헤이즈(haze)율은 67.3%, 같은 실리콘을 0.1부 첨가하였을 경우의 헤이즈율은 83%, 같은 실리콘을 0.5부 첨가하였을 경우의 헤이즈율은 93%가 된다. 한편, 확산재를 첨가하였을 경우의 헤이즈율은, 10% 이상 90% 이하인 것이 바람직하다. 10 미만이면 광의 산란효과가 충분하지 않고, 99% 이상이면 출광특성이 악화되어 광량이 크게 떨어져 버리기 때문이다.
또한, 발광면(12)의 조면화 처리는, 톱에 의한 절삭가공, 자동절삭기(예를 들어, NC 라우터(router))에 의한 절단가공, 블라스트(blast) 가공, 연마기재에 의한 면가공, 엠보스 성형가공 등에 의해 이루어질 수 있다.
톱에 의한 절삭가공에서는, 수지의 벌크로부터 자동 둥근톱 절단기 등에 의해 도광막대를 잘라내는 경우, 톱날에 의해 절삭된 면을 그대로 발광면(12)으로 할 수 있다. 이 경우, 윗면(16) 및 아랫면(17)은 깨끗하게 연마 마무리할 필요가 있다.
또한, 블라스트 가공에서는, 고속분사기로 도광막대(11)의 표면에 입자를 분출하여 임의의 요철형상을 형성하고, 발광면(12)으로 할 수 있다.
또한, 연마기재로서 예를 들어, 줄을 이용하여 표면을 깎아내어 도광막대(11)의 표면을 가공하고, 발광면(12)으로 할 수 있다.
또한, 도광막대(11)를 압출성형에 의해 제조하는 경우, 금형 자체에 임의의 요철형상을 형성하거나, 성형후의 냉각전에 표면 매트 가공용 롤 사이를 통과시킴으로써, 발광면(12)을 형성할 수도 있다.
도 5는 적층체(10)와 제1 LED 광원부(30)의 관계를 나타내는 사시도이다.
도광체로서 기능하는 적층체(10)는, 발광면(12)을 면발광장치(1)의 발광면측을 향하게 하고, 복수개의 도광막대(11)의 측면(14, 15)을 맞추어, 복수개(예를 들어, 45개) 겹쳐서 구성되어 있다. 또한, 제1 LED 광원부(30)의 리플렉터부(33)의 크기는, 딱 1개의 도광막대의 한쪽 단면(16) 또는 단면(17)의 크기와 같게 구성되어 있으며, 1개의 도광막대(11)에 대하여 1개의 리플렉터부(33)가 대응하고 있다. 즉, 1개의 도광막대(11)에 대하여 1개의 LED(31)가 대응하여 배치되어 있다.
또한, 각 LED(31)의 광 방사중심이 각 도광막대(11)의 길이방향과 평행하도록 각 LED(31)가 배치되어 있는 것이 바람직하고, 각 LED(31)의 광의 방사중심이 각 도광막대(11)의 길이방향의 중심선과 일치하도록 각 LED(31)가 배치되어 있는 것이 더욱 바람직하다.
한편, 도시하지 않았지만, 제2 LED 광원부(40)의 각 리프렉터부(43) 및 각 LED(41)도, 도광막대(11)의 다른 단면(16) 또는 단면(17) 측에 제1 LED 광원부(30)와 마찬가지로 배치되어 있다.
이어서, 도 1에 나타내는 면발광장치에서의 발광방법에 대하여 설명한다.
먼저, 제1 LED 광원부(3)의 각 LED(31)로부터 사출된 광은 도광막대(11)의 단면(16) 또는 단면(17)의 한쪽으로부터 도광막대(11) 안으로 진입한다. 도광막대(11) 안으로 입사한 광은, 도광막대(11)의 이면(13), 측면(14, 15)에서 반사하면서 반대측에 배치된 LED(41)를 향하여 진행한다(예를 들어, 도 2의 광 L1 참조). 하지만, 도광막대(11)의 발광면(12) 전체에 광편향수단(R1)을 설치하고 있기 때문에, 도광막대(11) 안에 입사한 광은 광편향수단으로 입사하여, 산란을 일으킨다(예를 들어, 도 2의 점 P1 참조). 산란을 일으킨 광 안의 소정 양은 발광면(12)측으로부터 외부로 출광된다. 한편, 산란하여 다시 도광막대(11) 안으로 되돌아오는 광도 있는데, 도광막대(11)의 이면(13), 측면(14, 15), 반사시트(25) 등에 의해 반사되어, 어느 것은 다시 반사면(12)에서 산란하여 면발광장치(1)의 외부로 출광하게 된다.
상술한 바와 같이, 도광막대(11)는 이면(13), 측면(14, 15)이 모두 평활하고 깨끗하게 연마 마무리되어 있기 때문에, 도광막대(11)에 진입한 광은 실질적으로 진입한 도광막대(11) 안에서만 진행하거나, 또는 그 도광막대(11)의 발광면(12)으로부터 출광하여, 인접하는 다른 도광막대(11)로는 거의 확산되지 않는 구성으로 되어 있다.
도 6은 도광막대의 적층방법의 다른 예를 나타내는 도면이다.
상술한 예(도 5 참조)에서는 도광막대(11)의 측면끼리를 그대로 나란히 적층하였다. 하지만, 도 6에 나타내는 바와 같이, 도광막대(50)의 측면을 따라 볼록부(51)를 형성하고, 반대쪽 측면을 따라 오목부(52)를 형성하여, 인접하는 도광막대(30) 끼리의 볼록부(51)와 오목부(52)를 도면에서 화살표 55의 방향으로 끼워맞추어 적층시킬 수 있다. 한편, 도 6은 도광막대(50)를 그 단면측에서 관찰한 도면이다.
이와 같이 구성함으로써, 적층체(10) 및/또는 면발광장치(1)를 간단하게 조립할 수 있게 된다.
도 7은 도광막대의 적층방법의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 5에 나타낸 예에서는, 도광막대(11)의 측면끼리를 그대로 나란히 적층하였다. 하지만, 도 7의 (a)에 나타내는 바와 같이, 도광막대(60)의 측면을 따라 볼록부(61)를 형성하고, 반대쪽 측면을 따라 오목부(62)를 형성하여, 인접하는 도광막대(60) 끼리의 볼록부(61)와 오목부(62)를 도 7의 (b)에서의 화살표 65의 방향으로 슬라이드시키면서 끼워맞추어 적층시킬 수 있다. 한편, 도 7의 (a)는 도광막대(60)를 단면측에서 나타낸 도면이고, 도 7의 (b)는 도광막대(60)를 발광면측에서 나타낸 도면이다.
이와 같이 구성함으로써, 적층체(10) 및/또는 면발광장치(1)를 간단하게 조립할 수 있게 되며, 또한 접착제 등을 이용하지 않아도 도광막대 끼리가 일체화하여 적층체의 구조를 강고하게 할 수 있게 된다.
도 8a 및 도 8b는 적층체의 발색을 설명하기 위한 도면이다.
도 8a는 복수개의 도광막대(11)로 구성되는 도광체로서 기능하는 적층체(10)를 이용한 경우를 나타내고 있다. 상술한 바와 같이, 도광막대(11)는 이면(13), 측면(14, 15)이 모두 평활하고 깨끗하게 연마 마무리되어 있기 때문에, 도광막대(11)에 진입한 광은 실질적으로 진입한 도광막대(11) 안에서만 진행하여, 진입한 도광막대(11)의 발광면(12)으로부터만 출광하고, 인접하는 다른 도광막대(11)로는 확산되지 않는다. 즉, 제어부(38)에 의해 스트라이프 무늬를 적층체(10) 위에 표시할 수 있다.
따라서, 도 8a에 나타내는 바와 같이, 각 도광막대(11)에 대응하는 LED(31)가 R광과 B광을 번갈아 사출하는 경우, 도광막대(11)의 발광면(12)도 번갈아 R색과 B색을 발광하게 된다.
도 8b는 복수개의 다른 도광막대(71)로 구성되는 적층체(70)를 이용한 경우를 나타내고 있다. 다른 도광막대(71)에서는 도광막대(11)와 달리, 발광면과 인접하는 측면에 대하여 평활하고 깨끗한 연마 마무리를 하지 않았다. 즉, 도광막대(71)에서는 발광면과 인접하는 측면도 발광면과 마찬가지로 조면화 처리가 이루어져 있다. 따라서, 도광막대(71)에 진입한 R색 및 B색은 도광막대(71)가 인접하는 측면 근방(영역(82))에서만 가법혼색하고 적자색이 되어, 도광막대(71)의 발광면측으로부터 출사한다. 또한, 도광막대(71)의 발광면측의 중앙부분(영역(80)이 R색, 영역(81)이 B색)에서는, R색 및 B색의 대략 스트라이프 무늬를 표현할 수 있다.
도 9는 적층체의 다른 발색을 설명하기 위한 도면이다.
도 9의 예에서는, 도광막대(11)의 도면에서 상부의 제1 LED 광원(30)으로부터 R색을 발광시키고, 도광막대(11)의 도면에서 하부의 제2 LED 광원(40)으로부터 B색을 발광시킴으로써, 적층체(10)의 상부 영역(91)에서 R색을 발광시키고, 적층체(10)의 하부 영역(93)에서 B색을 발광시켜, 적층체(10)의 중간부(92)에서 R색과 B색이 섞인 적자색 발광을 하게 한다. 한편, 혼색 비율은 제1 LED 광원(30)과 제2 LED 광원(40)의 발광강도를 제어함으로써 임의로 결정할 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 다른 패널형 면발광장치의 단면도이다.
도 10에 나타내는 다른 패널형 면발광장치(2)는, 도 2에 나타낸 패널형 면발광장치(1)와 비교하여 반사층(50) 및 프레임 부재(20)의 이면 대신에, 이면이 없는 프레임 부재(22) 및 제2 보호 플레이트(23)를 가지고 있는 점이 다르다. 한편, 제2 보호 플레이트(23)는 보호 플레이트(21)와 마찬가지로 투광성을 가지는 수지로 형성된 판형상 부재이다.
또한, 패널형 면발광장치(2)에서는, 이면(13)도 발광면(12)과 마찬가지로 광편향수단을 가지는 도광막대(11')를 가지고 있다. 따라서, 제1 LED 광원부(30)의 각 LED(31)로부터 사출한 광은 한쪽 단면측으로부터 도광막대(11') 안으로 진입한다. 도광막대(11') 안으로 입사한 광은 반대측에 배치된 LED(41)를 향하여 진행한 다(예를 들어, 도 10의 광 L21 및 광 L22 참조). 하지만, 도광막대(11')의 표면 및 이면 전체에 광편향수단이 설치되어 있기 때문에, 도광막대(11') 안에 입사한 광은 광편향수단으로 입사하여 산란을 일으킨다(예를 들어, 도 2의 점 P21 및 P22 참조). 이와 같이 패널형 면발광장치(2)에서는 적층체(10)의 양면으로부터 면발광을 할 수 있도록 구성되어 있다. 한편, 패널형 면발광장치(2)에서 발광면(12)에만 광편향수단을 가지는 상술한 도광막대(11)를 사용하여도, 광편향수단에서의 광의 산란·반사에 의해 제2 보호 플레이트(23) 측으로도 면발광을 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 면발광장치(1, 2)에서는, 도광막대의 조면화 처리된 수지 표면으로부터 광을 발광시키기 때문에, 연하고, 곱고, 이콜로지컬한 색, 예를 들어 얼음 속에서 발광이 이루어지고 있는 듯한 발광장치를 구성할 수 있게 되었다.
도 11은 본 발명에 따른 면발광장치를 벽걸이 패널로서 구성한 벽걸이 패널형 면발광장치(3)를 발광면측에서 본 정면도이다. 또한, 도 12는 도 11에서의 BB'단면도이다. 본 실시예에서는 벽걸이 패널형 면발광장치(1)를 500×500mm로 설정하였다. 하지만, 벽걸이 패널형 면발광장치(1)의 크기는 이것으로 한정되지 않고, 여러가지 크기로 형성할 수 있다.
도 11 및 도 12에 나타내는 바와 같이, 벽걸이 패널형 면발광장치(3)는 복수개의 도광막대(111)를 적층한 도광체(110), 프레임 부재(120), 제1 LED 광원부(130), 제2 LED 광원부(140), 반사시트(150), 복수개의 중공셀을 가지는 중공복 층체(160) 등으로 구성되어 있다. 제1 및 제2 LED 광원부(130, 140)는, 도광체(110)를 도 1에서의 상하로부터 사이에 끼우도록 배치되고, 프레임 부재(120) 안에 고정되어 있다. 또한, 도광체(110)의 발광면측(도 12에서의 위쪽)에는 중공복층체(160)가 배치되어 있다. 또한, 도광체(110)의 뒤쪽(도 12에서의 아래쪽)에는 반사시트(150)가 배치되어 있다.
한편, 반사시트(150)는 제1 및 제2 LED 광원부(130, 140)로부터의 광을 효율적으로 발광면측으로 반사하는데 도움이 되는데, 반드시 면발광장치(1)에 구비되어 있을 필요는 없다. 또한, 면발광측에서의 광을 제어하기 위하여, 중공복층체(160)의 표면에 확산시트나 프리즘시트를 배치하여도 된다.
또한, 도 11 및 도 12의 예에서는 도광체(110)의 상하에 LED 광원부를 배치하였는데, 광량이 충분한 경우에는 한쪽에만 LED 광원부를 배치할 수도 있다.
도 13은 제1 LED 광원부(130)를 개략적으로 나타낸 도면이다.
제1 LED 광원부(130)는 복수개의 LED(131), 회로기판(132), 리플렉터부(133) 및 전자부품(134) 등으로 구성된다. 회로기판(132) 위에는 복수개의 LED(131)가 등간격으로 배치되며, 각 LED는 리플렉터부(133)에 의해 개별적으로 덮여 있다. 리플렉터부(133)의 내부에는 알루미늄 증착이 이루어져 있고, LED(131)로부터의 광을 효율적으로 도광막대(11)에 전달하는 기능을 가지고 있다. 한편, 리플렉터부(133)의 내부는 경면 마무리가 이루어져 있거나, 백색 도료가 도포되어 있어도 된다.
각 LED(131)는 R색 LED소자(135), G색 LED소자(136) 및 B색 LED소자(137)가 하나로 패키지된 형태의 LED로서, 입력신호에 따라 각 소자로부터의 광의 혼색에 의해 여러가지 색을 발광할 수 있다. 각 LED(131)는 제어부(138)에 의한 제어 타이밍 및 지정색에 따라, 전원공급부(139)로부터 공급되는 전류에 의해 지정된 색으로 발광한다. 한편, 각 LED(131)는 R색의 단색 LED, G색의 단색 LED, B색의 단색 LED 또는 W색(백색)의 단색 LED이어도 된다.
한편, 제2 LED 광원부(140)의 구성도 상술한 제1 LED 광원부와 마찬가지이므로, 여기서는 설명을 생략한다.
도 14는 도광체를 구성하는 도광막대(111)의 일례를 나타내는 도면이다.
본 실시예에서 도광막대(111)는 세로(a2) 450mm, 가로(b2) 12mm, 폭(또는 높이(c2) 5mm의 PC 수지로 구성되어 있다.
도광막대(111)는, 발광면(112), 발광면(112)과 마주보는 이면(113), 발광면(112)과 인접하는 측면(114, 115), 발광면과 대략 90도의 기울기를 가지고 LED 광원부로부터의 광을 입사하기 위한 단면(116, 117)을 가지고 있다. 도광막대(111)의 발광면(112)에는, 단면(116) 및/또는 단면(117)으로부터 입사한 제1 LED 광원부(130) 및/또는 제2 LED 광원부(140)로부터의 광을 발광면(112) 측으로부터 출사하기 위한 광편향수단이 형성되어 있다.
도광막대(111)의 이면(113)과 측면(114, 115)은, 도광막대(111) 안으로 진입한 광이 이 면들에서 계면반사하여 외부로 사출되지 않도록, 평활하고 깨끗하게 연마 마무리가 되어 있다. 한편, 평활하고 깨끗하게 연마 마무리하는 대신, 도광막대(111)의 이면(113)과 측면(114, 115)에 저굴절율층을 설치하거나, 반사층을 설치 할 수도 있다. 또한, 이면(113)에는 광을 유효하게 발광면(112)에 반사시키기 위하여, 경면마무리를 하거나, 고굴절율 또는 고반사율의 도료를 도포하거나, 발광면(112)과 같은 광편향수단을 형성할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 LED 광원부(130, 140)로부터의 광이 도광막대(111)로 진입하기 쉽도록, 도광막대(111)의 단면(116, 117)은 평활화 처리가 실시되어 있다.
도광막대(111)의 재질, 광편향수단(R2), 광편향수단을 형성하기 위한 조면화 처리방법, 도광막대(111)에 광편향수단으로서 첨가되는 확산재 등에 대해서는, 상술한 도광막대(11)에 관한 내용과 마찬가지이므로 설명을 생략한다.
도 15는 도광체(110), 중공복층체(160) 및 제1 LED 광원부(130)와의 관계를 나타내는 사시도이다.
도광체(110)는, 발광면(112)을 면발광장치(3)의 발광면측을 향하게 하고, 복수개의 도광막대(111)의 측면(114, 115)을 맞추어, 복수개(예를 들어, 45개) 겹쳐서 구성되어 있다.
중공복층체(160)는 복수개의 중공셀(161)이 그들의 길이방향에 따라 일체화된 구조를 가지고 있다. 구체적으로는, 천장판(162), 바닥판(163) 및 복수개의 리브(164)로 구성되어 있다. 또한, 1개의 중공셀(161)은 세로(a2) 450mm, 가로(b2) 5mm, 폭(또는 높이)(c2) 5mm로 설정되어 있으며, 천장판(162), 바닥판(163) 및 리브(164)는 모두 두께 0.133mm의 투명 폴리카보네이트로 구성되어 있다. 한편, 중공복층체(160)는 PMMA 수지, MS 수지, PC 수지, PET 등의 폴리에스테르 수지, PSt 수 지, COP 수지, COC 수지, PP 수지나 PE 수지 등의 올레핀 수지, PVC 수지, 이오노머 수지, 글라스 등으로 구성되어도 된다.
1개의 도광막대(111)에 대하여 2개의 중공셀(161)이 대응하도록 하여, 도광체(110)와 중공복층체(160)가 배치되어 있다. 한편, 도광체(110)와 중공복층체(160)를 1개의 도광막대(111)에 대하여 2개의 중공셀(161)이 대응하도록 하여, 광학용 접착제에 의해 접착시켜도 된다.
제1 LED 광원부(130)의 리플렉터부(133)의 크기는 딱 1개의 도광막대(111)의 한쪽 단면(116) 또는 단면(117)의 크기와 같게 구성되어 있으며, 1개의 도광막대(111)에 대하여 1개의 리플렉터부(133)가 대응하고 있다. 즉, 1개의 도광막대(111)에 대하여 1개의 LED(131)가 대응하여 배치되어 있다.
또한, 각 LED(131)의 광의 방사중심이 각 도광막대(111)의 길이방향과 평행하도록 각 LED(131)가 배치되어 있는 것이 바람직하고, 각 LED(131)의 광의 방사중심이 각 도광막대(111)의 길이방향의 중심선과 일치하도록 각 LED(131)가 배치되어 있는 것이 더욱 바람직하다.
한편, 도시하지 않았지만, 제2 LED 광원부(140)의 각 리플렉터부(143) 및 각 LED(141)도, 도광막대(111)의 다른 단면(116) 또는 단면(117) 측에 제1 LED 광원부(130)와 마찬가지로 배치되어 있다.
이어서, 면발광장치(3)에서의 발광방법에 대하여 설명한다.
먼저, 제1 LED 광원부(130)의 각 LED(131)로부터 사출된 광은, 도광막대(111)의 단면(116) 또는 단면(117)의 한쪽으로부터 도광막대(111) 안으로 진입한 다. 도광막대(111) 안으로 입사한 광은, 반대측에 배치된 LED(141)를 향하여 진행한다(예를 들어, 도 12의 광 L3 참조). 하지만, 도광막대(111)의 발광면(112)에 조면화 처리에 의해 설치된 광편향수단(R2)이 설치되어 있기 때문에, 도광막대(111) 안에 입사한 광은 광편향수단으로 입사하여, 산란을 일으킨다(예를 들어, 도 12의 점 P3 참조). 산란을 일으킨 광 안의 소정 양은 발광면(112)측으로부터 출광된다. 한편, 산란하여 다시 도광막대(111) 안으로 되돌아오는 광도 있는데, 도광막대(111)의 이면(113), 측면(114, 115), 반사시트(150) 등에 의해 반사되어, 어느 것은 다시 반사면(112)에서 산란하여 외부로 출광하게 된다.
이어서, 발광면(112)으로부터 출광한 광은, 중공복층체(160)에 입사한다. 중공복층체(160)에 입사한 광은, 바닥판(163), 복수개의 리브(164) 및 천장판(162)에서 더욱 산란/확산되면서, 중공복층체(160)를 투과하여 면발광장치(3)의 외부로 출광한다.
상술한 바와 같이, 도광막대(111)는 이면(113), 측면(114, 115)이 모두 평활하고 깨끗하게 연마 마무리되어 있기 때문에, 도광막대(111)에 진입한 광은 실질적으로 진입한 도광막대(111) 안에서만 진행하거나, 또는 그 도광막대(111)의 발광면(12)으로부터 출광하여, 인접하는 다른 도광막대(111)로는 거의 확산되지 않는 구성으로 되어 있다. 하지만, 1개의 도광막대(11)로부터 출광한 광은, 중공복층체(160)를 투과하여 면발광장치(3)의 외부로 출광하기 때문에, 중공복층체(160)의 바닥판(163), 복수개의 리브(164), 천장판(162)에 의해 산란/확산이 발생하여, 인 접하는 도광막대(111) 사이에서는 인접하는 도광막대(111)로부터 출광한 광이 서로 섞이게 된다.
도 16은 도광체와 중공복층체의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 16의 (a)는 도 15에 나타낸 것을 도광막대(111)의 단면측에서 나타낸 도면이다. 즉, 1개의 도광막대(111)에 대하여 2개의 셀(161)이 대응하도록 배치되어 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 1개의 도광막대(111)는 가로(b2) 10mm, 폭(c2) 10mm로 설정되며, 1개의 중공셀(161)은 가로(b3) 5mm, 폭(c3) 5mm로 설정되어 있다.
도 16의 (b)는 다른 도광체(180) 및 다른 중공복층체(170)를 배치한 예이며, 상술한 도광체(110) 및 중공복층체(160) 대신에, 면발광장치(3)에 이용할 수 있는 구성이다. 도광체(180)와 중공복층체(170)의 재료 및 발광면의 형성에 대해서는, 도 16의 (a)의 도광체(100) 및 중공복층체(160)와 마찬가지이다. 도광체(180)를 구성하는 도광막대(181)는 가로(b4) 10mm, 폭(c4) 5mm로 설정되며, 각 도광막대(181)의 중공복층체(170) 측에는 발광면이 형성되어 있다. 또한, 중공셀(171)은 가로(b5) 4mm, 폭(c5) 4mm로 설정되어 있다. 또한, 도광막대(181)와 중공셀(171)의 위치관계는 고려되고 있지 않다.
도 16의 (c)는 또 다른 도광체(200) 및 중공복층체(190)를 배치한 예이며, 상술한 도광체(110) 및 중공복층체(160) 대신, 면발광장치(3)에 이용할 수 있는 구성이다. 도광체(200) 및 중공복층체(190)의 재료 및 발광면의 형성에 대해서는, 도 16의 (a)의 도광체(110)와 중공복층체(160)와 마찬가지이다. 도광체(200)를 구성하는 도광막대(201)는 가로(b6) 12mm, 폭(c6) 4mm로 설정되며, 각 도광막대(201)의 중공복층체(190) 측에는 발광면이 형성되어 있다. 또한, 중공셀(191)은 가로(b7) 6mm, 폭(c7) 6mm로 설정되어 있다. 또한, 1개의 도광막대(201)에 대하여 2개의 중공셀(191)이 대응하도록 배치되어 있다.
한편, 도 16의 (a) 내지 (c)에서는 점선으로 LED(131)의 배치위치를 나타내었다.
도 17은 도광체의 발색을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 복수개의 도광막대(111)로 구성되는 도광체(110)를 이용한 경우를 나타내고 있다. 상술한 바와 같이, 도광막대(111)는 이면(113), 측면(114, 115)이 모두 평활하고 깨끗하게 연마 마무리되어 있기 때문에, 도광막대(111)에 진입한 광은 실질적으로 진입한 도광막대(111) 안에서만 진행하여, 진입한 도광막대(111)의 발광면(112)으로부터만 출광하고, 인접하는 다른 도광막대(111)로는 확산되지 않는다.
따라서, 도 17에 나타내는 바와 같이, 각 도광막대(111)에 대응하는 LED(131)가 R광과 B광을 번갈아 사출하는 경우, 도광막대(111)의 발광면(112)도 번갈아 R색과 B색을 발광하게 된다. 즉, 제어부(138)에 의해 스트라이프 무늬를 도광체(110) 위에 표시할 수 있다.
그런데, 도광체(110)로부터 출광한 광은, 또한 중공복층체(160)로 입사한다. 중공복층체(160)로 입사한 광은 중공복층체(160)의 바닥판(163), 복수개의 리브(164), 천장판(162)에 의해 산란/확산이 발생한다. 따라서, 인접하는 도광막대(111)로부터 출광한 광이 중공복층체(160)에서 서로 섞이게 된다. 또한, 도광체(110)에서는 도광막대(111)의 조면화 처리된 수지 표면으로부터 광을 발광시키기 때문에, 연하고, 곱고, 이콜로지컬한 색, 예를 들어, 얼음 속에서 발광이 이루어지고 있는 듯한 광을 출광시킬 수 있다. 또한, 면발광장치(3)에서는 도광체(110)로부터 출광한 광이 중공복층체(160)를 통하여 출광하도록 구성하였기 때문에, 더욱 부드러운 광을 발광할 수 있게 하고 있다.
도 18은 도광체의 다른 발색을 설명하기 위한 도면이다.
도 18의 예에서는, 도광막대(111)의 도면에서 상부의 제1 LED 광원(130)으로부터 R색을 발광시키고, 도광막대(111)의 도면에서 하부의 제2 LED 광원(140)으로부터 B색을 발광시킴으로써, 도광체(110)의 상부 영역(231)에서 R색을 발광시키고, 도광체(110)의 하부 영역(233)에서 B색을 발광시켜, 도광체(110)의 중간부(232)에서 R색과 B색이 섞인 적자색 발광이 이루어지도록 하고 있다. 한편, 혼색 비율은 제1 LED 광원(130)과 제2 LED 광원(140)의 발광강도를 제어함으로써 임의로 결정할 수 있다.
도 19는 본 발명에 따른 다른 패널형 면발광장치(4)의 단면도이다.
도 19에 나타내는 다른 패널형 면발광장치(4)는, 도 12에 나타낸 패널형 면발광장치(3)와 비교하여 반사시트(150) 및 프레임 부재(120)의 이면 대신, 이면이 없는 프레임 부재(121) 및 보호 플레이트(122)를 가지고 있는 점이 다르다. 한편, 보호 플레이트(122)는 투광성을 가지는 수지로 형성된 판형상 부재이다.
패널형 면발광장치(4)에서는 발광면(112)에 형성된 광편향수단에서의 광의 산란/반사에 의해 보호 플레이트(122) 측으로도 면발광을 할 수 있다. 즉, 양면으로부터 면발광을 할 수 있게 된다.
도 20은 도광체와 중공복층체의 다른 배치관계를 나타내는 도면이다.
도 15의 예에서는 도광막대(111)와 중공셀(161)이 평행하도록 도광체(110) 및 중공복층체(160)를 배치하였다. 하지만, 도 22의 예에서는 도광막대(111)와 중공셀(161)이 수직하도록 도광체(110) 및 중공복층체(160)를 배치하였다. 또한, 도광막대(111)와 중공셀(161)이 임의의 각도(예를 들어, 45도)가 되도록 도광체(110) 및 중공복층체(160)를 배치할 수도 있다. 도광체(110)와 중공복층체(160)의 배치관계를 변화시킴으로써, 도광막대(111)로부터 출광한 광의 산란/반사 정도를 조정할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 면발광장치(3, 4)에서는, 도광체의 조면화 처리된 수지 표면으로부터 광을 출광시키고, 또한 중공복층체를 통하여 광을 발광시키기 때문에, 연하고, 곱고, 번짐이 있는, 이콜로지컬한 색을 발광할 수 있는 면발광장치를 구성할 수 있게 되었다.
도 21은 본 발명에 따른 면발광장치를 벽걸이 패널로서 구성한 벽걸이 패널형 면발광장치(5)를 발광면측에서 본 정면도이다. 또한, 도 22는 도 21에서의 CC'단면도이다. 또한, 도 23은 제1 도광체(400) 및 제2 도광체(410)와 제1 LED 광원부(330) 및 제4 LED 광원부(360)와의 관계를 나타내는 사시도이다. 한편, 도 22 및 도 23에서는 화살표 D쪽으로 발광이 이루어진다.
도 21 내지 도 23에 나타내는 바와 같이, 벽걸이 패널형 면발광장치(5)는 복수개의 도광막대(401)로 구성되는 제1 도광체(400), 복수개의 도광막대(411)로 구성되는 제2 도광체(410), 개구부(310)를 가지는 프레임 부재(320), 제1 LED 광원부(330), 제2 LED 광원부(340), 제3 LED 광원부(350), 제4 LED 광원부(360) 등으로 구성되어 있다.
제2 도광체(410)의 개구부 측에 제1 도광체(400)가 배치되어 있으며, 제1 도광체(400)를 구성하는 복수개의 도광막대(401)의 길이방향과, 제2 도광체(410)를 구성하는 복수개의 도광막대(411)의 길이방향이 이루는 각도가 약 90도로 설정되어 있다.
제1 및 제2 LED 광원부(330, 340)는, 도광체(400)를 도 23에서의 상하로부터 사이에 끼우도록 배치되고, 프레임 부재(320) 안에 고정되어 있다. 또한, 제3 및 제4 LED 광원부(350, 360)는, 도광체(410)를 도 21에서의 좌우로부터 사이에 끼우도록 배치되고, 프레임 부재(320) 안에 고정되어 있다.
또한, 제2 도광체(410)의 뒤쪽(도 22에서 아래쪽)에는 반사시트(370)가 배치되어 있고, 제1 도광체(400)의 개구부(310)측(도 22에서 위쪽)에는 투광성을 가지는 수지로 형성된 판형상의 보호 플레이트(321)가 배치되어 있다.
반사시트(370)는 제1, 제2, 제 3 및 제4 LED 광원부(330, 340, 350, 360)로부터의 광을 효율적으로 개구부(310) 측으로 반사하는데 도움이 되는데, 반드시 면발광장치(5)에 구비되어 있을 필요는 없다. 또한, 면발광측으로부터의 광을 제어하 기 위하여, 보호시트(321)의 표면에 확산 시트나 프리즘 시트를 배치하여도 된다.
또한, 도 21에서는 제1 도광체(400)의 상하에 LED 광원부를 배치하였는데, 광량이 충분한 경우에는 한쪽에만 LED 광원부를 배치할 수도 있다. 마찬가지로, 제2 도광체(410)의 좌우에 LED 광원부를 배치하였는데, 광량이 충분한 경우에는 한쪽에만 LED 광원부를 배치할 수도 있다.
도 24는 LED 광원부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
제1 LED 광원부(330)는 복수개의 LED(331), 회로기판(332), 리플렉터부(333) 및 LED의 구동전자부품(334)(도 22 참조) 등으로 구성된다. 회로기판(332) 위에는 복수개의 LED(331)가 등간격으로 배치되며, 각 LED는 리플렉터부(333)에 의해 개별적으로 덮여 있다. 리플렉터부(333)의 내부에는 알루미늄 증착이 이루어져 있으며, LED(331)로부터의 광을 효율적으로 도광막대(401)로 전달하는 기능을 가지고 있다. 한편, 리플렉터부(333)의 내부는 경면 마무리나 백색 도료의 도포가 실시되어 있는 것이 바람직하다.
각 LED(331)는 R색 LED 소자 (335), G색 LED소자(336) 및 B색 LED소자(337)가 하나로 패키지된 형태의 LED로서, 입력신호에 따라 각 소자로부터의 광의 혼색에 의해 여러가지 색을 발광할 수 있다. 한편, 각 LED(331)는 R색의 단색 LED, G색의 단색 LED, B색의 단색 LED 또는 W색(백색)의 단색 LED이어도 된다.
제2, 제3 및 제4 LED 광원부(340, 350, 360)의 구성도 상술한 제1 LED 광원부(330)와 마찬가지이다.
제1 LED 광원부(330)의 각 LED(331), 제2 LED 광원부(340)의 각 LED(341), 제3 LED 광원부(350)의 각 LED(351) 및 제4 LED 광원부(360)의 각 LED(361)는, 제어부(338)에 의한 제어 타이밍 및 지정색에 따라, 전원공급부(39)로부터 공급되는 전류에 의해 지정된 색으로 발광한다. 제어부(338) 및/또는 전원공급부(339)는 프레임 부재(20) 내부의 적절한 위치 또는 외부에 배치된다.
도 25는 도광체를 구성하는 도광막대의 일례를 나타내는 도면이다.
도 25의 (a)는 도광체(400)의 도광막대(401)의 일례를 나타내고, 도 25의 (b)는 도광체(410)의 도광막대(411)의 일례를 나타내고 있다.
도 25의 (a)에 나타내는 바와 같이, 도광막대(401)는 세로(a11) 450mm, 가로(b11) 12mm, 폭(또는 높이)(c11) 5mm의 잘 파괴되지 않는 PC 수지로 구성되어 있다.
도광막대(401)는, 발광면(402), 발광면(402)과 마주보는 이면(403), 발광면(402)과 인접하는 측면(404, 405), 발광면(402)과 대략 90도의 기울기를 가지고 LED 광원부로부터의 광을 입사하기 위한 단면(406, 407)을 가지고 있다. 도광막대(401)의 발광면(402)에는, 단면(406) 및/또는 단면(407)으로부터 입사한 제1 LED 광원부(330) 및/또는 제2 LED 광원부(340)로부터의 광을 발광면(402) 측으로부터 출사하기 위한 광편향수단(R3)이 형성되어 있다.
도광막대(401)의 이면(403)과 측면(404, 405)은, 도광막대(401) 안으로 진입한 광이 이 면들에서 계면반사하여 외부로 사출하지 않도록 평활하고 깨끗하게 연마 마무리되어 있다. 한편, 평활하고 깨끗하게 연마 마무리하는 대신, 도광막 대(401)의 이면(403)과 측면(404, 405)에 저굴절율층을 설치하거나, 반사층을 설치할 수도 있다. 또한, 이면(403)에는 광을 유효하게 발광면(402)으로 반사시키기 위하여, 경면 마무리를 하거나, 고굴절율 또는 고반사율의 도료를 도포하거나, 발광면(402)과 같은 광편향수단을 형성할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 LED 광원부(330, 340)로부터의 광이 도광막대(401)에 잘 진입하도록, 도광막대(401)의 단면(406, 407)은 평활화 처리가 실시되어 있다.
도 25의 (b)에 나타내는 바와 같이, 도광막대(411)는 세로(a12) 450mm, 가로(b12) 12mm, 폭(또는 높이)(c12) 5mm의 잘 파괴되지 않는 PC 수지로 구성되어 있다. 또한, 제2 도광체(410)의 도광막대(411)는 발광면(412), 이면(413), 측면(414, 415), 단면(416, 417)을 가지고 있으며, 발광면(412)에는 광편향수단(R4)이 설치되어 있다. 또한, 제2 도광막대(411)는 제1 도광막대(401)와 같은 재료에 의해 같은 크기로 구성되어 있는데, 도광막대(401)와 도광막대(411)를 서로 다른 재료나 형상으로 하여도 된다.
도광막대(401, 411)의 재질, 광편향수단(R3, R4), 광편향수단을 형성하기 위한 조면화 처리방법, 도광막대(401, 411)에 광편향수단으로서 첨가되는 확산재 등에 대해서는, 상술한 도광막대(11)에 관한 내용과 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다.
한편, 광편향수단(R3)과 광편향수단(R4)은, 마찬가지로 형성하여도 또는 바 람직한 범위내에서 서로 다르게 형성하여도 된다.
제1 LED 광원부(330)의 리플렉터(333)의 크기는, 딱 1개의 도광막대(401)의 한쪽 단면(406) 또는 단면(407)의 크기와 같게 구성되어 있으며, 1개의 도광막대(401)에 대하여 1개의 리플렉터부(333)가 대응하고 있다. 즉, 1개의 도광막대(401)에 대하여 1개의 LED(331)가 대응하여 배치되어 있다.
또한, 각 LED(331)의 광 방사중심이 각 도광막대(401)의 길이방향과 평행하도록 각 LED(331)가 배치되어 있는 것이 바람직하고, 각 LED(331)의 광의 방사중심이 각 도광막대(401)의 길이방향의 중심선과 일치하도록 각 LED(331)가 배치되어 있는 것이 더욱 바람직하다.
한편, 도광막대와 리플렉터의 관계는, 제2, 제3 및 제4 LED 광원부(340, 350, 360)도 제1 LED 광원부(330)와 마찬가지이다.
이어서, 면발광장치(5)에서의 발광방법에 대하여 설명한다.
제1 LED 광원부(330)의 각 LED(331)로부터 사출한 광은, 제1 도광체(400)의 도광막대(401)의 단면(406) 또는 단면(407)의 한쪽으로부터 도광막대(401) 안으로 진입한다. 도광막대(401) 안으로 입사한 광은, 도광막대(401)의 이면(403), 측면(404, 4054)에서 반사하면서 반대측에 배치된 LED(341)를 향하여 진행한다(예를 들어, 도 22의 광 L5 참조). 하지만, 도광막대(401)의 발광면(402)에 조면화 처리에 의해 설치된 광편향수단(R3)이 설치되어 있기 때문에, 도광막대(401) 안에 입사한 광은 광편향수단으로 입사하여 산란을 일으킨다(예를 들어, 도 22의 점 P5 참조). 산란을 일으킨 광 안의 소정 양은 발광면(402) 측으로부터 출광한다. 한편, 산란하여 다시 도광막대(401) 안으로 되돌아오는 광도 있는데, 도광막대(401)의 이면(403), 측면(404, 405), 반사시트(370) 등에 의해 반사되어, 어느 것은 다시 반사면(402)에서 산란하여 외부로 출광되게 된다. 또한, 제2 LED 광원부(340)의 각 LED(341)로부터 사출한 광에 대해서도 마찬가지이다.
제4 LED 광원부(360)의 각 LED(361)로부터 사출한 광은, 제2 도광체(410)의 도광막대(411)의 단면(416) 또는 단면(417)의 한쪽으로부터 도광막대(411) 안으로 진입한다. 도광막대(411) 안으로 입사한 광은, 도광막대(411)의 이면(413), 측면(414, 145)에서 반사하면서 반대측에 배치된 LED(351)를 향하여 진행한다. 하지만, 도광막대(411)의 발광면(412)에 조면화 처리에 의해 설치된 광편향수단(R4)이 설치되어 있기 때문에, 도광막대(411) 안에 입사한 광은 광편향수단으로 입사하여 산란을 일으킨다. 산란을 일으킨 광 안의 소정 양은 발광면(412) 측으로부터 출광한다. 한편, 산란하여 다시 도광막대(411) 안으로 이행하는 광도 있는데, 도광막대(411)의 이면(413), 측면(414, 415), 반사시트(370) 등에 의해 반사되어, 어느 것은 다시 반사면(412)에서 산란하여 외부로 출광하게 된다. 또한, 제3 LED 광원부(350)의 각 LED(351)로부터 사출한 광에 대해서도 마찬가지이다.
도 26은 제1 도광체(400)의 발색을 설명하기 위한 도면이다.
상술한 바와 같이, 도광막대(401)는 이면(403), 측면(404, 405)을 모두 평활하고 깨끗하게 연마 마무리하고 있기 때문에, 도광막대(401)에 진입한 광은 실질적 으로 진입한 도광막대(401) 안에서만 진행하여 진입한 도광막대(401)의 발광면(402)으로부터만 출광하고, 인접하는 다른 도광막대(401)로는 확산하지 않는다.
따라서, 각 도광막대(401)에 대응하는 LED(331)가 R광과 B광을 번갈아 사출하는 경우, 도 26에 나타내는 바와 같이, 도광막대(401)의 발광면(402)도 번갈아 R색과 B색을 발광하게 된다. 즉, 제어부(338)는 이와 같이 하여 스트라이프 무늬를 도광체(400) 위에 표시할 수 있다.
도광체(400)에서는 도광막대(401)의 조면화 처리된 수지 표면으로부터 광을 발광시키기 때문에, 연하고, 곱고, 이콜로지컬한 색, 예를 들어, 얼음 속에서 발광이 이루어지고 있는 듯한 광을 출광시킬 수 있다.
한편, 도 26에 나타낸 현상은 제2 도광체(410)에도 적용된다. 따라서, 제어부(338)는 마찬가지로 스트라이프 무늬를 제2 도광체(410) 위에도 표시할 수 있다.
그런데, 면발광장치(5)에서는, 제1 도광체(400)로부터의 발광과 제2 도광체(410)로부터의 발광이 겹쳐져 일어나도록 구성되어 있다. 또한, 제1 도광체(400)를 구성하는 도광막대(401)와 제2 도광체(410)를 구성하는 도광막대(411)는 90도 기울어져 배치되어 있기 때문에, 제어부(338)가 제1 및 제2 LED 광원부(330, 340)와 제3 및 제4 LED 광원부(350, 360)의 점등을 적절히 제어하면, 체크무늬를 표시할 수 있게 된다.
도 27은 면발광장치(5)에 체크무늬를 표시시킨 경우의 일례를 나타낸 도면이다.
제1 도광체(400)의 도광막대(401)를 막대 1개마다 소정의 색으로 발광시키 고, 제2 도광체(410)의 도광막대(411)를 막대 1개마다 소정의 색으로 발광시킴으로써, 도 29에 나타내는 바와 같이 체크무늬를 표시할 수 있다.
도 28은 다른 면발광장치(6)의 예를 나타낸 도면이다.
도 28에 나타내는 면발광장치(6)는 마름모꼴의 개구부(311)를 가지며, 제1 도광체(400)와 제2 도광체(410)를 90도가 아니라 약 60도로 겹친 것이다. 이와 같이, 제1 도광체(400)와 제2 도광체(410)를 여러 각도에서 겹칠 수 있다.
도 29는 또 다른 면발광장치(7)의 예를 나타낸 도면이다.
도 29에 나타내는 면발광장치(7)는 화살표 모양의 개구부(312)를 가지며, 제1 도광체(400)와 제2 도광체(410)를 약 90도로 겹친 것이다. 또한, 제1 도광체(400)의 도광막대(401)를 막대 1개마다 소정 색으로 발광시키고, 제2 도광체(410)의 도광막대(411)를 막대 1개마다 소정 색으로 발광시킴으로써, 소정의 체크무늬를 표시하고 있다. 또한, 도 29의 (a) 및 (b)의 상태를 번갈아 표시시킴으로써, 개구부의 화살표를 향하여 체크무늬가 이동해가는 듯한 표현을 할 수 있다. 따라서, 도 29에 나타내는 면발광장치(7)를 유도표시판으로서 기능하게 할 수 있다.
도 30은 본 발명에 따른 면발광장치를 양면 발광패널로서 구성한 다른 패널형 면발광장치(8)를 한쪽 발광면측에서 본 정면도이다. 또한, 도 31은 도 30에서의 EE' 단면도이다. 또한, 도 32는 제1 도광체(400) 및 제1 중공복층체(420)와, 제2 도광체(410) 및 제2 중공복층체(430)와, 제1 LED 광원부(330)와, 제4 LED 광원부(360)의 관계를 나타내는 사시도이다. 또한, 도 33은 제1 도광체(400)와 제1 중공복층체(420)와의 관계를 나타내는 도면이다. 한편, 도 31 및 도 32에서는 화살표 F 및 화살표 G의 양측으로 발광이 이루어진다.
도 30 내지 도 33에 나타내는 바와 같이, 면발광장치(8)는 복수개의 도광막대(401)로 구성되는 제1 도광체(400) 및 복수개의 셀(421)로 구성되는 제1 중공복층체(420), 복수개의 도광막대(411)로 구성되는 제2 도광체(410) 및 복수개의 셀(431)로 구성되는 제2 중공복층체(430), 개구부(313)를 가지는 프레임 부재(322), 제1 LED 광원부(330), 제2 LED 광원부(340), 제3 LED 광원부(350), 제4 LED 광원부(360) 등으로 구성되어 있다.
도 31에 나타내는 바와 같이, 면발광장치(8)에서는 제2 도광체(410)의 도면 위쪽에 제2 중공복층체(430)가 배치되고, 제2 중공복층체(430)의 도면 위쪽에 제1 도광체(400)가 배치되며, 제1 도광체(400)의 도면 위쪽에 제1 중공복층체(420)가 배치되어 있다. 또한, 제1 도광체(400)를 구성하는 복수개의 도광막대(401)의 길이방향은, 제2 도광체(410)를 구성하는 복수개의 도광막대(411)의 길이방향과 이루는 각도가 약 90도로 설정되어 있으며, 제1 중공복층체(420)를 구성하는 복수개의 셀(421)의 길이방향은, 제2 중공복층체(430)를 구성하는 복수개의 셀(431)의 길이방향과 이루는 각도가 약 90도로 설정되어 있다.
도 32에 나타내는 제1 및 제2 LED 광원부(330, 340)는, 제1 도광체(400)를 도 30에서의 상하로부터 사이에 끼우도록 배치되고, 프레임 부재(322) 안에 고정되어 있다. 또한, 제3 및 제4 LED 광원부(350, 360)는, 제2 도광체(410)를 도 30에서의 좌우로부터 사이에 끼우도록 배치되고, 프레임 부재(322) 안에 고정되어 있다.
또한, 제2 도광체(410)의 뒤쪽(도 31에서 아래쪽)에는 투광성을 가지는 수지 로 형성된 판형상의 보호 플레이트(323)가 배치되어 있다.
또한, 발광면으로부터의 광을 제어하기 위하여, 제1 중공복층체(420)의 표면 및/또는 보호시트(422)의 표면에 확산시트나 프리즘 시트를 배치하여도 된다.
또한, 도 30에서는 제1 도광체(400)의 상하에 LED 광원부를 배치하였는데, 광량이 충분한 경우에는 한쪽에만 LED 광원부를 배치할 수도 있다. 마찬가지로, 제2 도광체(410)의 좌우에 LED 광원부를 배치하였는데, 광량이 충분한 경우에는 한쪽에만 LED 광원부를 배치할 수도 있다.
도 30 내지 도 32에 나타내어지는 면발광장치(8)에 사용되는 제1 내지 제4 LED 광원부(330, 340, 350, 360)는, 상술한 면발광장치(1)에 사용되는 것과 마찬가지이므로 설명을 생략한다. 또한, 면발광장치(8)에 사용되는 제1 도광체(400) 및 제2 도광체(410)도 상술한 면발광장치(5)에 사용되는 것과 마찬가지이므로 설명을 생략한다.
도 33에 나타내는 바와 같이, 제1 중공복층체(420)는 천장판(422), 바닥판(423) 및 복수개의 리브(424)에 의해, 복수개의 셀(421)이 제1 도광체(400)를 구성하는 복수개의 도광막대(401)에 따라 복수개 형성되어 있다. 1개의 셀(421)의 세로(a13)는 도광막대(401)와 같은 450mm로, 가로(b13)는 도광막대(401)의 절반인 5mm, 폭(또는 높이)(c13)은 도광막대(401)의 절반인 5mm로 설정되어 있다. 또한, 제1 중공복층체(420)의 천장판(422), 바닥판(423) 및 리브(424)는 모두 두께 0.33mm의 투명 폴리카보네이트로 구성되어 있다. 한편, 제1 중공복층체(420)는 PMMA 수지, MS 수지, PC 수지, PET 등의 폴리에스테르 수지, PSt 수지, COP 수지, COC 수지, PP 수지나 PE 수지 등의 올레핀 수지, PVC 수지, 이오노머 수지, 글라스 등으로 구성되어도 된다.
1개의 도광막대(401)에 대하여 2개의 중공셀(421)이 대응하도록 하여 도광체(400)와 중공복층체(420)가 배치되어 있다. 한편, 도광체(400)와 중공복층체(420)를 1개의 도광막대(401)에 대하여 2개의 중공셀(421)이 대응하도록 하여 광학용 접착제에 의해 접착시켜도 된다.
도 33에는 제1 도광체(400)와 제1 중공복층체(420)의 관계에 대하여 나타내었는데, 제2 도광체(410)와 제2 중공복층체(430)의 관계도 도 33에 나타낸 관계와 마찬가지이다.
이어서, 면발광장치(8)에서의 발광방법에 대하여 설명한다.
먼저, 제1 LED 광원부(330)의 각 LED(331)로부터 사출한 광은, 도광막대(401)의 단면(406) 또는 단면(407)의 한쪽으로부터 도광막대(401) 안으로 진입한다. 도광막대(401) 안에 입사한 광은, 도광막대(401)의 이면(403), 측면(404, 405)에서 반사하면서 반대측에 배치된 LED(341)를 향하여 진행한다. 하지만, 도광막대(401)의 발광면(402)에 조면화 처리에 의해 설치된 광편향수단(R3)이 설치되어 있기 때문에, 도광막대(401) 안으로 입사한 광은 광편향수단으로 입사하여 산란을 일으킨다. 산란을 일으킨 광 안의 소정의 양은 발광면(402) 측으로부터 출광한다. 한편, 산란하여 다시 도광막대(401) 안으로 되돌아오는 광도 있는데, 도광막대(401) 의 이면(403), 측면(404, 405) 등에 의해 반사되어, 어느 것은 다시 출광면(402)의 광편향수단에서 산란하여 외부로 출광하게 된다.
이어서, 발광면(402)으로부터 출광한 광은, 제1 중공복층체(420)로 입사한다. 중공복층체(420)에 입사한 광은, 바닥판(423), 복수개의 리브(424) 및 천장판(422)에서 더욱 산란/확산되면서 제1 중공복층체(420)를 투과하여 면발광장치(8)의 외부로 출광한다(화살표 F의 광 참조).
상술한 바와 같이, 도광막대(401)는 이면(403), 측면(404, 405)이 모두 평활하고 깨끗하게 연마 마무리되어 있기 때문에, 도광막대(401)에 진입한 광은 실질적으로 진입한 도광막대(401)에서만 진행하거나, 또는 그 도광막대(401)의 발광면(402)으로부터 출광하고, 인접하는 다른 도광막대(401)로는 확산되지 않는 구성으로 되어 있다. 하지만, 1개의 도광막대(401)로부터 출광한 광은, 제1 중공복층체(420)를 투과하여 면발광장치(8)의 외부로 출광하기 때문에, 제1 중공복층체(420)의 바닥판(423), 복수개의 리브(424), 천장판(422)에 의해 산란/확산이 발생하고, 인접하는 도광막대(401) 사이에서는 인접하는 도광막대(401)로부터 출광한 광이 서로 섞이게 된다.
또한, 제4 LED 광원부(360)의 각 LED(361)로부터 사출한 광은, 도광막대(411)의 단면(416) 또는 단면(417)의 한쪽으로부터 도광막대(411) 안으로 진입한다. 도광막대(411) 안으로 입사한 광은 도광막대(411)의 이면(413), 측면(414, 415)에서 반사하면서 반대측에 배치된 LED(351)를 향하여 진행한다(예를 들어, 도 31의 광 L8 참조). 하지만, 도광막대(411)의 발광면(412)에 조면화 처리에 의해 설치된 광편향수단(R4)이 설치되어 있기 때문에, 도광막대(411) 안으로 입사한 광은 광편향수단에 입사하여 산란을 일으킨다(예를 들어, 도 31의 점 P8 참조). 산란을 일으킨 광 안의 소정의 양은 발광면(412) 측으로 출광한다. 또한, 동시에 이면(413)으로부터도 출광한다(화살표 G의 광). 한편, 산란하여 다시 도광막대(411) 안으로 되돌아오는 광도 있는데, 도광막대(411)의 이면(413), 측면(414, 415) 등에 의해 반사되어, 어느 것은 다시 반사면(412)에서 산란하여 외부로 출광하게 된다.
발광면(412)으로부터 출광한 광의 일부는 제2 중공복층체(430)로 입사한다. 제2 중공복층체(430)로 입사한 광은, 바닥판, 복수개의 리브 및 천장판에서 더욱 산란/확산되면서, 제2 중공복층체(430)를 투과하여, 제1 도광체(400) 및 제1 중공복층체(420)를 통하여 면발광장치(8)의 외부로 출광한다.
상술한 바와 같이, 도광막대(411)는 이면(413), 측면(414, 415)이 모두 평활하고 깨끗하게 연마 마무리되어 있기 때문에, 도광막대(411)에 진입한 광은 실질적으로 진입한 도광막대(411) 안에서만 진행하거나 또는 그 도광막대(411)의 발광면(412)으로부터 출광하고, 인접하는 다른 도광막대(411)로는 확산하지 않는 구성으로 되어 있다. 하지만, 1개의 도광막대(411)로부터 출광한 광은 제2 중공복층체(430)를 투과하여 출광하기 때문에, 제2 중공복층체(430)의 바닥판, 복수개의 리브, 천장판에 의해 산란/확산이 발생하고, 인접하는 도광막대(411) 사이에서는 인접하는 도광막대(411)로부터 출광한 광이 서로 섞이게 된다.
그런데, 면발광장치(8)에서는 제1 도광체(400)로부터의 발광과 제2 도광체(410)로부터의 발광이 겹쳐져 일어나도록 구성되어 있다. 또한, 제1 도광체(400)를 구성하는 도광막대(401)와 제2 도광체(410)를 구성하는 도광막대(411)는 90도 기울어져 배치되어 있다. 하지만, 면발광장치(8)에서는 제어부(338)가 제1 및 제2 LED 광원부(330, 340)와 제3 및 제4 LED 광원부(350, 360)의 점등을 적절히 제어하면, 상술한 면발광장치(5)와 마찬가지로 체크무늬를 표시할 수 있게 된다.
면발광장치(8)에서는 도광체(400, 410)로부터 출광한 광은 다시 제1 및 제2 중공복층체(420, 430)로 입사하고, 제1 및 제2 중공복층체(420, 430)로 입사한 광은 제1 및 제2 중공복층체(420, 430)의 바닥판, 복수개의 리브, 천장판에 의해 산란/확산이 발생하여, 인접하는 도광막대 사이에서는 인접하는 도광막대로부터 출광한 광이 서로 섞이게 된다. 도광체(400, 410)에서는 도광막대의 조면화 처리된 수지 표면으로부터 광을 발광시키기 때문에, 연하고, 곱고, 이콜로지컬한 색, 예를 들어 얼음 속에서 발광이 이루어지고 있는 듯한 광을 출광시킬 수 있다. 또한 면발광장치(8)에서는 도광체(400, 410)로부터 출광한 광을 제1 및 제2 중공복층체(420, 430)를 통하여 출광시키기 때문에, 더욱 부드러운 광을 발할 수 있게 한다.
도 34는 도광체와 중공복층체의 다른 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 34의 (a)는 다른 도광체(440)와 다른 중공복층체(450)를 배치한 예이며, 도 33에서 설명한 제1 도광체(400) 및 제1 중공복층체(420), 및/또는 제2 도광체(410) 및 제2 중공복층체(430) 대신, 면발광장치(8)에 이용할 수 있는 구성이다. 도광체(440) 및 중공복층체(450)의 재료 및 발광면의 형성에 대해서는, 상술한 제1 도광체(400) 및 제1 중공복층체(420)와 마찬가지이다. 도광체(440)를 구성하는 도광막대(441)는 가로(b14) 10mm, 폭(또는 높이)(c14) 5mm로 설정되며, 각 도광막대(441)의 중공복층체(450) 측에는 발광면에 형성되어 있다. 또한, 중공셀(451)은 가로(b15) 4mm, 폭(또는 높이)(c15) 4mm로 설정되어 있다. 또한, 도광막대(441)와 중공셀(451)의 위치관계는 고려되고 있지 않다.
도 34의 (b)는 또 다른 도광체(460)와 중공복층체(470)의 배치예이며, 상술한 제1 도광체(400) 및 제1 중공복층체(420), 및/또는 제2 도광체(410) 및 제2 중공복층체(430) 대신, 면발광장치(8)에 이용할 수 있는 구성이다. 도광체(460) 및 중공복층체(470)의 재료 및 발광면의 형성에 대해서는, 상술한 제1 도광체(400) 및 제1 중공복층체(420)와 마찬가지이다. 도광체(460)를 구성하는 도광막대(461)는 가로(b16) 12mm, 폭(또는 높이)(c16) 4mm로 설정되며, 각 도광막대(461)의 중공복층체(470) 측에는 발광면에 형성되어 있다. 또한, 중공셀(471)은 가로(b17) 6mm, 폭(또는 높이)(c17) 6mm로 설정되어 있다. 또한, 1개의 도광막대(461)에 대해서는 2개의 중공셀(471)이 대응하도록 배치되어 있다.
한편, 도 34의 (a) 및 (b)에는 점선으로 LED(331)의 배치위치를 나타내었다.
도 35는 본 발명에 따른 면발광장치로서 구성한 또 다른 패널형 면발광장치(9)를 발광면측에서 본 정면도이다. 또한, 도 36은 도 35에서의 HH' 단면도이다. 또한, 도 37은 제1 중공복층체(510) 및 제2 중공복층체(530)와, 제1 lED 광원 부(330')와, 제4 LED 광원(360')과의 관계를 나타내는 사시도이다. 한편, 도 37에서는 각 중공복층체의 셀에 삽입되어야 할 도광막대를 생략하였다. 또한, 도 36 및 도 37에서는 화살표 I 방향으로 발광이 이루어진다.
도 35 내지 도 37에 나타내는 바와 같이, 면발광장치(9)는 제1 중공복층체(510)의 각 중공셀(511) 안에 삽입된 복수개의 도광막대(401)로 구성되는 제1 도광체(500), 제2 중공복층체(530)의 각 중공셀(531) 안에 삽입된 복수개의 도광막대(411)로 구성되는 제2 도광체(520), 개구부(314)를 가지는 프레임 부재(324), 제1 LED 광원부(330'), 제2 LED 광원부(340'), 제3 LED 광원부(350'), 제4 LED 광원부(360') 등으로 구성되어 있다.
도 36에 나타내는 바와 같이, 면발광장치(9)에서는 제2 도광체(520)의 도면에서의 위쪽에 제1 도광체(500)가 배치되어 있다. 또한, 제1 도광체(500)에 포함되는 복수개의 도광막대(401)의 길이방향은, 제2 도광체(520)에 포함되는 복수개의 도광막대(411)의 길이방향과 이루는 각도가 약 90도로 설정되어 있다.
제1 및 제2 LED 광원부(330', 340')는 제1 도광체(500)를 도 35에서의 상하로부터 사이에 끼우도록 배치되고, 프레임 부재(324) 안에 고정되어 있다. 또한, 제3 및 제4 LED 광원부(350', 360')는 제2 도광체(520)를 도 35에서의 좌우로부터 사이에 끼우도록 배치되고, 프레임 부재(324) 안에 고정되어 있다.
또한, 제2 도광체(520)의 뒤쪽(도 36에서 아래쪽)에는 반사판(370)이 배치되어 있다. 또한, 발광면으로부터의 광을 제어하기 위하여, 제1 도광체(500)의 표면에 확산시트나 프리즘 시트를 배치하여도 된다.
또한, 도 35에서는 제1 도광체(500)의 상하에 LED 광원부를 배치하였는데, 광량이 충분한 경우에는 한쪽에만 LED 광원부를 배치할 수도 있다. 마찬가지로, 제2 도광체(520)의 좌우에 LED 광원부를 배치하였는데, 광량이 충분한 경우에는 한쪽에만 LED 광원부를 배치할 수도 있다.
면발광장치(9)에 사용되는 제1 내지 제4 LED 광원부(330', 340', 350', 360')는 상술한 면발광장치(5)에 사용되는 것에서 리플렉터부를 제거한 것과 마찬가지이므로, 설명을 생략한다. 또한, 면발광장치(9)에 사용되는 제1 도광막대(401) 및 제2 도광막대(411)도 면발광장치(5)에 대하여 설명한 것과 마찬가지이므로 설명을 생략한다.
면발광장치(9)에서는, 제1 중공복층체(510)의 복수개의 중공셀(511) 안에 제1 도광막대(401)가 삽입되어 있고, 제2 중공복층체(530)의 복수개의 중공셀(531) 안에 제2 도광막대(411)가 삽입되어 있다. 또한, 제1 내지 제4 LED 광원부(330', 340', 350', 360')의 LED가 각 중공셀 안에 삽입되어 있다. 제1 및 제2 중공복층체(510, 530)는 각각 천장판, 바닥판 및 복수개의 리브에 의해 구성되며, 천장판, 바닥판 및 리브는 모두 두께 0.33mm의 투명 폴리카보네이트로 구성되어 있다. 한편, 제1 및 제2 중공복층체(510, 530)는, PMMA 수지, MS 수지, PC 수지, PET 등의 폴리에스테르 수지, PSt 수지, COP 수지, COC 수지, PP 수지나 PE 수지 등의 올레핀 수지, PVC 수지, 이오노머 수지, 글라스 등으로 구성되어도 된다.
이어서, 면발광장치(9)에서의 발광방법에 대하여 설명한다.
먼저, 제1 LED 광원부(330')의 각 LED(331)로부터 사출한 광은, 도광막 대(401)의 단면(406) 또는 단면(407)의 한쪽으로부터 도광막대(401) 안으로 진입한다. 도광막대(401) 안으로 입사한 광은, 도광막대(401)의 이면(403), 측면(404, 405)에서 반사하면서 반대측에 배치된 LED(341)를 향하여 진행한다(예를 들어, 도 36의 광 L9 참조). 하지만, 도광막대(401)의 발광면(402)에 조면화 처리에 의해 설치된 광편향수단(R3)이 설치되어 있기 때문에, 도광막대(401) 안으로 입사한 광은 광편향수단으로 입사하고, 산란을 일으킨다(예를 들어, 도 36의 점 P9 참조). 산란을 일으킨 광 안의 소정 양은 발광면(402) 측으로부터 출광한다. 한편, 산란하여 다시 도광막대(401) 안으로 되돌아오는 광도 있는데, 도광막대(401)의 이면(403), 측면(404, 405) 등에 의해 반사되어, 어느 것은 다시 광편향수단(R3)에서 산란하여 외부로 출광하게 된다. 이어서, 발광면(402)으로부터 출광한 광은 제1 중공복층체(510)를 투과하여 면발광장치(9)의 외부로 출광한다(화살표 I의 광 참조).
또한, 제4 LED 광원부(360')의 각 LED(361)로부터 사출한 광은, 도광막대(411)의 단면(416) 또는 단면(417)의 한쪽으로부터 도광막대(411) 안으로 진입한다. 도광막대(411) 안으로 입사한 광은, 도광막대(411)의 이면(413), 측면(414, 415)에서 반사하면서 반대측에 배치된 LED(351)를 향하여 진행한다. 하지만, 도광막대(411)의 발광면(412)에 조면화 처리에 의해 설치된 광편향수단(R4)이 설치되어 있기 때문에, 도광막대(411) 안으로 입사한 광은 광편향수단으로 입사하고, 산란을 일으킨다. 산란을 일으킨 광 안의 소정 양은 발광면(412) 측으로부터 출광한다. 또 한 동시에 이면(413)으로부터도 출광한다(화살표 I의 광). 한편, 산란하여 다시 도광막대(411) 안으로 되돌아오는 광도 있는데, 도광막대(411)의 이면(413), 측면(414, 415) 등에 의해 반사되어, 어느 것은 다시 광편향수단(R4)에서 산란하여 외부로 출광하게 된다.
그런데, 면발광장치(9)에서는, 제1 도광체(500)로부터의 발광과 제2 도광체(520)로부터의 발광이 겹쳐져 일어나도록 구성되어 있다. 또한, 제1 도광체(500)를 구성하는 도광막대(401)와 제2 도광체(520)를 구성하는 도광막대(411)는, 90도 기울어져 배치되어 있다. 따라서, 면발광장치(9)에서는 제어부(338)가 제1 및 제2 LED 광원부(330', 340')와 제3 및 제4 LED 광원부(350', 360')의 점등을 적절히 제어하면, 상술한 면발광장치(5)와 마찬가지로 체크무늬를 표시할 수 있게 된다.
이와 같이, 면발광장치(9)에서도 제1 및 제2 도광체(500, 520)에서는 도광막대의 조면화 처리된 수지 표면으로부터 광을 발광시키기 때문에, 연하고, 곱고, 이콜로지컬한 색, 예를 들어, 얼음 속에서 발광이 이루어지고 있는 듯한 광을 출광시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 면발광장치(5, 6, 7, 8, 9)에서는, 도광체의 조면화 처리된 수지 표면으로부터 광을 출광시키고, 더욱이 중공복층체를 통하여 광을 발광시키기 때문에, 연하고, 곱고, 번짐이 있는, 이콜로지컬한 색을 발광시킬 수 있는 면발광장치를 구성할 수 있게 되었다.
이상, 본 발명에 따른 면발광장치(1~9)를 패널형으로 구성한 것을 이용하여 설명하였는데, 본 발명에 따른 면발광장치는 경량이며 간이한 구성인 이점을 살려, 패널형 이외의 많은 옥내, 옥외용 조명기구, 건축재 등에 이용할 수 있다.

Claims (20)

  1. 면발광장치로서,
    복수개의 도광막대를 가지고, 단면 및 발광면을 가지는 도광체와,
    상기 도광체의 상기 단면으로부터 광을 입사하는 광원과,
    상기 도광체의 상기 단면으로부터 입사된 광을 상기 도광체의 상기 발광면으로부터 출광시키기 위한 광편향수단을 가지는 것을 특징으로 하는 면발광장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광편향수단은 수지에 의해 형성된 상기 도광막대를 조면화 처리함으로써 형성되는 면발광장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광편향수단은 상기 도광막대의 상기 발광면에 설치된 임의의 요철형상인 면발광장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광편향수단은 상기 도광막대의 상기 발광면에 설치된 스크린 인쇄, 도트형상, V자형상 또는 U자형상의 홈인 면발광장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광편향수단은 상기 도광막대에 첨가된 확산재인 면발광장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원은 상기 복수개의 도광막대 각각에 대응하여 배치되어 있는 복수개의 LED를 가지는 면발광장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수개의 LED와 상기 복수개의 도광막대를 각각 접속시키기 위한 복수개의 리플렉터를 더욱 가지는 면발광장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원을 제어하여 상기 적층체에 스트라이프 무늬를 표시시키기 위한 제어부를 더욱 가지는 면발광장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광체의 상기 발광면으로부터 출사한 광을 투과시키기 위한 복수개의 중공셀로 구성되는 중공복층체를 더욱 가지는 면발광장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 도광체와 상기 중공복층체는 일체로 형성되어 있는 면발광장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    복수개의 도광막대를 가지고, 제2 단면 및 제2 발광면을 가지는 제2 도광체와,
    상기 제2 도광체의 상기 제2 단면으로부터 광을 입사하는 제2 광원과,
    상기 제2 도광체의 상기 제2 단면으로부터 입사된 광을 상기 제2 도광체의 제2 발광면으로부터 출광시키기 위한 제2 광편향수단을 더욱 가지고,
    상기 도광체와 상기 제2 도광체가 겹쳐지도록 배치되어 있는 면발광장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 도광체의 도광막대의 길이방향과, 상기 제2 도광체의 도광막대의 길이방향이 약 90도가 되도록 배치되는 면발광장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 도광체의 상기 발광면으로부터 출사한 광을 투과시키기 위한 복수개의 중공셀로 구성되는 중공복층체와,
    상기 제2 도광체의 상기 제2 발광면으로부터 출사한 광을 투과시키기 위한 복수개의 중공셀로 구성되는 제2 중공복층체를 더욱 가지는 면발광장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 광편향수단 및 상기 제2 광편향수단은 수지에 의해 형성된 상기 도광막대를 조면화 처리함으로써 형성되는 면발광장치.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 광편향수단 및 상기 제2 광편향수단은 상기 도광막대의 상기 발광면 및 상기 제2 발광면에 설치된 임의의 요철형상인 면발광장치.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 광편향수단 및 상기 제2 광편향수단은 상기 도광막대의 상기 발광면 및 제2 발광면에 설치된 스크린 인쇄, 도트형상, V자형상 또는 U자형상의 홈인 면발광장치.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 광편향수단 및 상기 제2 광편향수단은 상기 도광막대에 첨가된 확산재인 면발광장치.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 광원 및 상기 제2 광원은 상기 복수개의 도광막대 각각에 대응하여 배치되어 있는 복수개의 LED로 구성되는 면발광장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 복수개의 LED와 상기 복수개의 도광막대를 각각 접속시키기 위한 복수개의 리플렉터를 더욱 가지는 면발광장치.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 광원을 제어하여 상기 적층체에 스트라이프 무늬를 표시시키고, 상기 제2 광원을 제어하여 상기 제2 적층체에 스트라이프 무늬를 표시시켜서, 면발광장치 전체적으로 체크무늬를 표시시키기 위한 제어부를 더욱 가지는 면발광장치.
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