KR20090002852A - 전반사를 이용한 면광 조명 기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전반사를 이용한 면광 조명 기구에 관한 것이다. 본 발명에 따른 면광 조명 기구는, 전반사 특성을 가지는 반사체(11)로 이루어진 문자 또는 도형이 표면에 형성된 표지판(10), 상기 표지판(10)으로부터 이격 설치되어 외부로부터 상기 문자 또는 도형을 볼 수 있도록 투명재질로 이루어진 발광판(20), 상기 반사체(11)가 형성된 표면에 대향하는 상기 발광판(20)의 후면에 배치되어 상기 반사체(11)로 빛을 조사하여 면발광시키고, 표지판(10) 정면에서 시인성을 확보하도록 직선형태로 평행하게 다수 배열된 발광체(40)를 포함한다.

본 발명에 따르면, 시각을 방해하지 않도록 배치한 발광체를 사용하여 표지판을 면발광 되도록 함에 따라 표지판을 외부에서보다 쉽게 인지시킬 수 있고, 조사방식으로 전반사 방식을 채용함에 따라 불필요한 부분으로 광원의 난반사를 방지하여 원하는 영역에 국한하여 집중 조사를 할 수 있어 장거리 조사가 가능하며, 대량 생산이 가능하여 비용이 절감된다는 장점이 있다.

전반사, 표지판, 발광체, PCB

Description

전반사를 이용한 면광 조명 기구 {Surface lighting device using total reflection }

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 면광 조명 기구의 사시도.

도 2는 도 1에서 A영역의 부분 확대도.

도 3은 본 발명에 따른 면광 조명 기구의 사용 상태도.

도 4는 종래의 발광 광고 표지판을 도시한 도면.

도 5a는 종래의 발광 도로 표지판을 도시한 도면.

도 5b는 종래의 다른 발광 도로 표지판을 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

표지판...10 반사체...11 발광판...20

금속프레임...30 발광체...40 LED...41

PCB 기판...42 자석...51 발광면...S

유효영역...A

본 발명은 면광 조명 기구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발광체를 이용하여 표지판에 표현된 문자 또는 도형을 전반사 시켜 외부에서 쉽게 표지판을 인지시킬 수 있는 면광 조명 기구에 관한 것이다.

도시민의 안내, 홍보, 계도, 정보 전달의 목적으로 도심에는 각종 광고 표지판, 안내 표지판, 교통 표지판 등의 표지판들이 도시 곳곳에 설치되어 있다. 그 중에서 사람들의 이목(耳目)의 집중이 필요한 광고 표지판이나, 교통 안전을 위한 도로 표지판의 경우 사람들의 인지는 매우 중요하다. 특히, 시인성이 떨어지는 야간을 위해 표지판에 조명을 하여 외부에서 손쉽게 표지판의 내용을 인지시키도록 하고 있고, 이를 위해 다양한 발광 조명 기구들이 사용되고 있다.

도 4는 종래의 발광 광고 표지판을 도시하고 있다. 도 4를 참조하면, 불투명한 아크릴 재질의 광고판(101) 내부에 일정간격을 두고 설치된 다수의 형광등(102)을 통해 광고판(101) 전면의 형성된 문자를 발광시킨다. 하지만, 내부 형광등(102)이 불투명한 광고판(101)을 투과함에 따라 외부에서 인지하는 광고판(101)의 밝기는 어둡다는 단점이 있다. 또한, 다수의 형광등(102)이 설치됨에 따라 많은 전력이 소모되고, 전기 배선이 복잡해지며, 다수의 형광등(102)을 구조적으로 지지할 수 있도록 프레임을 제조해야 하는 문제가 있다. 특히, 폭과 높이가 수십 m에 이르는 대형 건물용 옥외 광고판의 경우, 설치되는 형광등(102)의 수가 거의 수십개에 이 른다는 점에서 상술한 문제는 간과할 수 없다.

도 5a는 종래의 발광 도로 표지판을 도시하고 있다. 도 5a를 참조하면, 표지판(103)의 도형(104)에 다수의 LED(105)가 설치되어 있어 야간에도 도형이 발광 표시되도록 구성되어 있다. 도 5a의 표지판은 형광등 대신 LED(105)를 사용하여 전력소모를 감소시켰지만, 표현하고자 하는 문자 또는 도형의 형태에 맞추어 일일이 LED(105)를 배치해야 하므로, 다양한 형태를 표현하기에는 한계가 있어 대량생산이 불가능하고, 빛이 분산 발광 되어 가시거리가 멀지 않은 단점이 있다.

도 5b는 특허등록 제719913호로 개시된 종래의 다른 발광 도로 표지판이다. 도 5b의 표지판은, 표시하고자 하는 도형이 천공된 전면판(106), 천공부(106a)로 이물질 유입을 방지하는 투명판넬(107), 표시를 원하는 도형이 형성된 문자시트지(108), 상기 문자시트지(108)의 후방에 설치되어 LED와 도광판으로 구성된 조명수단(109), 상기 조명수단(109)의 후면에 설치되는 반사시트(110), 전면판(106)과 결합설치되는 후면판(111)으로 구성된다. 도 5b의 표지판의 조명수단(109)은 도광판을 사용하여 문자시트지(108)의 후방에서 발광되어 빛이 분산되지는 않지만, 도광판을 사용함에 따라 조도에 한계가 있다. 즉, 도광판의 구조상 광원이 도광판의 주위로만 배치되므로 대면적 표지판을 발광시키기에는 난점이 있어 원거리에서 인지하기 어렵다.

또한, 하나의 표지판을 제조하기 위해서 도광판을 후면에 설치하고, 표시된 도형 형태에 따라 전면판(106)을 천공해야 하고, 투명판넬(107), 문자시트지(108), 조명수단(109), 반사시트(110), 후면판(111) 등을 구비해야 한다는 점에서 제조에 상당한 시간, 비용이 소요되는 문제가 있다. 더욱이, 시중에 설치된 도로 표지판의 수가 거의 수십 ~ 수백만개에 이르므로 교체에 소요되는 시간, 비용은 가늠할 수 없다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 창안된 것으로서, 저전력을 소모하면서 높은 조도를 보장하여 표현하기를 원하는 문자 또는 도형이 표시된 표지판을 외부에서 쉽게 인지시키고, 제조 비용이 저렴하고 설치가 용이한 면광 조명기구를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명에 따른 면광 조명기구는, 전반사 특성을 가지는 반사체(11)로 이루어진 문자 또는 도형이 표면에 형성된 표지판(10), 표지판(10)으로부터 이격 설치되어 외부로부터 문자 또는 도형을 볼 수 있도록 투명재질로 이루어진 발광판(20), 반사체(11)가 형성된 표면에 대향하는 발광판(20)의 후면에 배치되어 반사체(11)로 빛을 조사하여 면발광시키고, 표지판(10) 정면에서 시인성을 확보하도록 직선형태로 평행하게 다수 배열된 발광체(40)를 포함한다.

본 발명에 따른 면광 조명기구에 있어서, 발광체(40)는 띠 형태의 PCB 기판(42)에 실장된 사이드 뷰 타입의 LED(41)인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 면광 조명기구에 있어서, 반사체(11)로 향한 LED(41)의 발광면을 제외한 표면과 상기 PCB 기판(42) 표면을 빛을 흡수하는 도료를 도포 하는 것이 더 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 면광 조명기구는 발광판(20)의 가장자리에 설치된 금속프레임(30)과, 금속프레임(30)과 표지판(10)을 결합시키는 자석(51)을 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 면광 조명기구를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1에서 A영역의 부분 확대도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 면광 조명기구는, 표면에 소정의 정보가 표시된 표지판(10), 상기 표지판(10)에 소정거리 이격 설치된 발광판(20), 상기 발광판(20)의 가장자리에 설치된 금속프레임(30), 상기 발광판(20)에 다수 배치된 발광체(40)를 구비한다.

상기 표지판(10)은 금속 또는 비금속의 판재 형태로 제조되어, 표면에는 외 부로 표현하기를 원하는 정보가 문자 또는 도형의 형태로 표시된다. 문자 또는 도형은 전반사 특징을 가지는 전반사 시트, 프리즘과 같은 반사체로 구성하고, 나머지 표지판(10) 바탕은 빛을 흡수하는 도료와 같은 무반사체로 구성하여, 조사시 문자 또는 도형이 바탕과 대비되어 명확히 표현될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 표지판(10) 표면 전체를 반사체(11)로 구성할 수도 있음은 물론이다. 한편, 본 발명의 표지판(10)에 표시되는 정보는 도 1에 도시된 교통정보를 포함하여 광고, 안내문과 같이 다수 사람들에게 알리길 원하는 정보이다.

상기 발광판(20)은 표지판(10)과 동일한 크기 및 모양으로 제조되어 표지판(10)으로부터 소정거리 이격되어 설치된다. 발광체(40) 또는 외부 광원에 의해 표지판(10)에서 반사된 빛을 투과시킬 뿐만 아니라, 외부로부터 표지판(10)의 문자 또는 도형을 인지할 수 있도록 하기 위해서, 발광판(20)은 아크릴과 같은 투명재질로 형성된다.

상기 표지판(10)과 발광판(20)은 이격 결합되는 바, 결합 수단으로는 도 1에도시된 바와 같이 자석(51)이 사용될 수 있다. 자석(51)은 발광판(20) 가장자리에 설치된 금속프레임(30)과 금속재질의 표지판(10)을 결합시킨다. 본 발명에서 사용되는 자석(51)의 세기는 결합되는 발광판(20) 및 표지판(10)의 크기, 설치 장소(옥내 옥외 인지)에 따라 결정되지만, 견고한 결합을 위해 수천 가우스 이상의 세기를 가지는 것이 바람직하다. 또한, 자석(51)의 형태는 금속프레임(30)의 폭, 두께 등을 고려하여 표지판(10)의 정면에서 노출되지 않도록 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 금속프레임(30)의 네 모서리에 부착가능한 형 태이거나, 금속프레임(3)의 표면에 부착가능하도록 금속프레임(30)의 표면과 동일한 형태(본 발명에 도시된 예에서는 사각 테두리 형상)로 형성될 수 있다. 한편, 결합수단으로는 자석(51)이외에 볼트-너트 등과 같이 표지판(10)과 발광판(20)을 견고하게 결합할 수 있는 다양한 수단이 사용될 수 있음은 물론이다.

상기 발광체(40)는 반사체(11)가 형성된 표지판(10)의 표면에 대향하는 상기 발광판(20)의 후면에 배치되어 반사체(11)로 빛을 조사하여 면발광시킨다. 발광체(40)로는 고휘도 LED, 레이저 다이오드와 같이 전력소모가 적고 휘도가 높은 소자가 사용될 수 있다. 발광체(40)로는 높이(H)가 통상적으로 수mm에 불과한 사이드 뷰 타입의 LED(41)를 사용함으로써 표지판(10) 정면에서의 시인성을 높이는 것이 바람직하다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 폭(D)이 얇은 띠 형태의 PCB 기판(42)에 사이드 뷰 타입의 LED(41)를 다수 실장한 후, LED(41)의 발광면(S)이 반사체(11)를 향하도록 투명 에폭시 수지와 같은 투명 접착제를 사용하여 PCB 기판(42)을 발광판(20)에 부착한다. 이와 같이, 띠 형태의 PCB 기판(42)에 사이드 뷰 타입의 LED(41)를 실장하면, LED(41)와 PCB 기판(42)의 높이(H,h)가 각각 수mm, 0.1mm 이하에 불과하여 시야가 방해받지 않게 되고, LED(41)의 전기 배선을 간단하게 할 수 있어 표지판(10)의 정보를 쉽게 가독할 수 있게 된다.

한편, LED(41) 또는 외부 광원으로부터 반사가 이루어지지 않도록 반사체(11)로 향한 LED(41)의 발광면(S)을 제외한 표면과 PCB 기판(42) 표면을 빛을 흡수하는 도료로 도포하여, 표지판(10)의 정면으로부터 떨어진 거리에서 발광체(40)를 인지할 수 없도록 하는 것이 바람직하다.

발광체(40)는 띠 형태의 PCB 기판(42)에 실장되어 가로 또는 세로 방향으로 평행하게 배열되며, 그 배열 간격을 조밀하게 또는 이격시킴으로써 표지판(10)의 크기, 주위 조명 환경에 맞춰 표지판(10)의 조도를 조정할 수 있다. 또한, 발광체(40)의 배열을 통해 표지판(10)으로부터 전반사 된 빛이 조사되는 유효영역(도3: A)을 조정하는 것도 가능한 바, 이에 관해서는 후술토록 한다. 도면에 도시되지 않았지만, 본 발명에 따른 조명기구는 발광체(40)의 점멸 시간 등을 제어하는 제어부와 발광체 및 제어부로 전원을 공급하는 전원부를 구비한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 시각을 방해하지 않도록 배치한 발광체(40)을 사용하여 표지판(10)을 면발광하도록 전반사 시킴에 따라, 먼거리에서도 표지판(10)을 쉽게 인지할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 면광 조명 기구가 도로 표지판으로 사용된 예를 도시하고 있다. 도 3을 참조하면, 표지판(10)의 반사광이 조사되는 유효영역(A), 즉 발광판(20)의 최상단에 배치된 발광체(u)에 의해 반사된 빛과 최하단에 배치된 발광체(l)에 의해 반사된 빛이 소정의 각도(θ)를 이루는 영역(A)이 도시되어 있다. 이와 같이, 유효영역(A)은 표시판(10)에 의해 전반사된 빛이 도달하는 영역으로서, 운전자들이 운행에 편리한 위치에서 도로 표지판(10)을 인지하도록 유효영역(A)을 설정할 수 있다. 이를 위해, 발광각도를 조절할 수 있는 가이드를 발광체(40)에 설치하거나 또는 적절한 발광각도를 가지는 발광체(40)를 사용할 수 있다.

따라서, 표지판(10)에 직접 광원이 실장된 종래예와 비교하여, 본 발명은 불필요한 부분(B,C)으로 광원의 난반사를 방지하여 원하는 영역에 집중 조사를 할 수 있어 먼거리에서도 표지판을 인지할 수 있다. 또한, 기존 도로 표지판은 전반사 시트로 도로 정보가 표시된 판재이므로, 자석(51) 이나 볼트-너트 등의 결합수단을 사용하여 발광판(20)과 간단하게 결합이 가능하므로, 종래예와 같이 별도로 표지판(10)을 따로 제조해야 할 부담이 없어, 대량 생산이 가능하고 그에 따른 비용이 절감된다는 장점이 있다.

도 3에서는 본 발명이 도로 표지판으로 사용된 예를 도시하였지만, 광고 표지판, 안내 표지판 등 그 명칭에 관계없이 외부로 인지시키는 내용을 표시된 표지판에 본 발명이 사용될 수 있음은 물론이다.

이상과 같은 기술적 구성에 의해 본 발명의 기술적 과제는 달성되며, 본 발명이 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명에 따르면, 시각을 방해하지 않도록 배치한 발광체를 사용하여 표지판을 면발광 되도록 함에 따라 표지판을 외부에서보다 쉽게 인지시킬 수 있고, 조사방식으로 전반사 방식을 채용함에 따라 불필요한 부분으로 광원의 난반사를 방지하여 원하는 영역에 국한하여 집중 조사를 할 수 있어 장거리 조사가 가능하며, 도로 표지판으로 사용하는 경우 종래와 같이 별도로 표지판을 따로 제조해야 할 부담이 없어, 대량 생산이 가능하고 그에 따른 비용이 절감된다는 장점이 있다.

Claims (4)

1. 전반사 특성을 가지는 반사체(11)로 이루어진 문자 또는 도형이 표면에 형성된 표지판(10);

   상기 표지판(10)으로부터 이격 설치되어 외부로부터 상기 문자 또는 도형을 볼 수 있도록 투명재질로 이루어진 발광판(20);

   상기 반사체(11)가 형성된 표면에 대향하는 상기 발광판(20)의 후면에 배치되어 상기 반사체(11)로 빛을 조사하여 면발광시키고, 표지판(10) 정면에서 시인성을 확보하도록 직선형태로 평행하게 다수 배열된 발광체(40);를 포함하는 것을 특징으로 하는 전반사를 이용한 면광 조명 기구.
2. 제1항에 있어서,

   상기 발광체(40)는 띠 형태의 PCB 기판(42)에 실장된 사이드 뷰 타입의 LED(41)인 것을 특징으로 하는 전반사를 이용한 면광 조명 기구.
3. 제2항에 있어서,

   상기 반사체(11)로 향한 LED(41)의 발광면을 제외한 LED(41) 표면과 상기 PCB 기판(42) 표면을 빛을 흡수하는 도료를 도포한 것을 특징으로 하는 전반사를 이용한 면광 조명 기구.
4. 제1항에 있어서,

   상기 발광판(20)의 가장자리에 설치된 금속프레임(30)과, 상기 금속프레임(30)과 상기 표지판(10)을 결합시키는 자석(51)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전반사를 이용한 면광 조명 기구.

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