KR20090085380A - 광도관을 이용한 디스플레이 방법 및 그 장치 - Google Patents

광도관을 이용한 디스플레이 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실크 인쇄 처리된 투명한 아크릴 플라스틱 적용 광고 판넬이나 강화유리를 부착한 에어컨, 냉장고등의 전면 판넬에 빛을 조사하여 판넬의 문자, 그림등을 여러 가지 색으로 연출할 수 있도록 한 것으로서, 빛의 굴절 및 반사(전반사)하는 성질을 이용하여 문자, 그림의 형상으로 실크 인쇄된 판넬에 3원색(적색,청색,녹색) 발광다이오드(LED)의 ON-OFF 및 광량제어에 의하여 다양한 광색 가변으로 표출할 수 있도록 된 광고 등의 표시장치 및 에어컨이나 냉장고 등의 가전제품의 조명연출 장치에 관한 것이다.
광도관(LightPipe), 마이크로 컨트롤러, 전반사 임계각, LED(R,G,B), 강화유리

Description

광도관을 이용한 디스플레이 방법 및 그 장치{Method and Device for Display using LightPipe }
본 발명은 실크 인쇄 처리된 투명한 아크릴 플라스틱 적용 광고 판넬이나 강화유리를 부착한 에어컨, 냉장고등의 전면 판넬에 빛을 조사하여 판넬의 문자, 그림등을 여러 가지 색으로 연출할 수 있도록 한 것으로서, 빛의 굴절 및 반사(전반사)하는 성질을 이용하여 문자, 그림의 형상으로 실크 인쇄된 판넬에 3원색(적색,청색,녹색) 발광다이오드(LED)의 ON-OFF 및 광량제어에 의하여 다양한 광색 가변으로 표출할 수 있도록 된 광고 등의 표시장치 및 에어컨이나 냉장고 등의 가전제품의 조명연출 장치에 관한 것이다.
일반적으로 종래의 에지조명 광고장치는 대부분 세관형 형광램프와 색필터 및 색상지를 사용하여 단색의 빛을 방출시키고, 이렇게 방출된 빛은 투명 재질이나 아크릴판에 투입된다. 상기 투입된 빛은 표시장치를 통하여 이동하고 조각된 에지 광고문안과 인쇄문안에 대해서만 산란 및 난반사가 발생하여 시각적으로 부드러운 이미지의 광고효과를 나타내도록 한 방법이, 특허 등록번호 10-523213에 개시되어 있으며, 이런한 방법은 직접 표시장치에 광을 조사하고 정해진 파장의 광만을 발생 시키기 때문에 광색가변이 불가능하여 효과적인 광고를 나타내기에는 어려움이 있다.
또한 이러한 광색가변의 문제점을 해결하기 위해서 삼원색(적색,청색,녹색)의 발광다이오드를 ON/OFF 및 펄스폭 제어를 통하여 각각의 발광다이오드를 ON/OFF 및 조광(Dimming)제어 할 수 있고, 이를 사용자가 원하는 다양한 형태의 가변색 패턴 및 모드 제어를 수행할 수 있도록 한 방법이, 공개 특허 2001-0016041에 개시되어 있다. 그러나, 이러한 에지 조명에 대한 장치는 판넬 전면에 대해 광원을 측면에서 조사하기 때문에 특정한 모양이나 문양등과 같은 사용자가 원하는 국부 조명에 대한 조명효과를 나타내는데 그 어려움이 있다.
또한, 이러한 특정한 모양이나 문양 등에 대한 광색가변을 하기 위해서는 측면조명이 아닌 LCD Backlight와 같은 배면조명을 통해서 해야 하기 때문에 조명구조가 복잡해지며, 그 제작 비용이 증가하게 된다. 따라서 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 광도관을 이용하고자 한다.
광도관은 내부 전반사의 원리를 이용한 광학부품 및 광학계 중에서 대표적인 것으로, 그 예로는 광통신용 광섬유등이 있다. 내부 전반사란 굴절률이 큰 밀한 매질에서 굴절률이 작은 소한 매질로 빛이 진행할 때 입사각이 특정 임계각에 도달하면 굴절각이 90˚가 되어 특정 임계각보다 큰 각으로 입사하는 빛은 전반사되는 원리를 말하며, 이 때 특정 임계각은 빛의 파장과 매질의 굴절률에 따라 결정된다.
상기한 바와 같은 원리를 이용한 종래기술 중에서 미국 특허 제4,906,070호에나 공개 특허2006-0015817 개시되어 있다. 이론적으로 관의 내부를 마치 광통신 용 광섬유 속의 빛이 전반사를 반복하며 전달되고 빛이 누출 없이 관의 길이방향으로 전달되게 된다.
따라서 종래기술을 적용한 광 전송도관에서는 빛의 효율적인 추출을 위해서 반드시 광 전송도관 내부에 관의 길이방향으로 확산면적을 달리하는 확산판 및 전반사 필름을 이용하여 제조된 복수개의 렌티큘러렌즈이나 프리즘 형상이 함께 존재하는 형상으로 이루어진 단위 형상이 복수개의 선형 배열된 구성으로 원통의 길이방향으로 배열되도록 원통 형태의 관을 설치하여야만 한다.
그러나 이러한 요구 사항은 전체 시스템을 구성함에 있어서 많은 제약을 초래하면 작업성을 떨어뜨리고 광특성이 고르지 못한 광 분포를 얻게 되는 원인이 된다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 투명한 플라스틱이나 강화유리 등을 부착한 광고 판넬이나 에어컨, 냉장고등의 전면 판넬에 빛을 조사하는데 있어서, 판넬의 문자, 그림등을 각각 독립적으로 여러 가지 색과 동작으로 연출할 수 있도록 판넬에 문자나 그림을 실크 인쇄처리하며, 광도관 입사부에 위치한 3원색 발광 다이오드가 실크인쇄된 문자나 그림까지 빛이 조사될 수 있도록 다면체 광도관를 만들고, 다면체 광도관를 통해서 3원색 발광다이오드 빛이 전반사를 통해 사용자가 원하는 판넬의 문자나 그림까지 전달 될 수 있도록 발광다이오드(LED)의 ON/OFF 및 광량제어에 의하여 다양한 광색 가변을 할 수 있도록 된 광고 등의 표시 장치 및 에어컨이나 냉장고등의 가전제품의 조명 연출 장치 및 그 제어 방법을 제공함에 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 3원색(적색, 청색, 녹색)의 발광다이오드를 ON/OFF 및 펄스폭 제어를 통하여 각각의 발광다이오드를 ON/OFF 및 조광(Dimming) 제어 할 수 있고, 이를 사용자가 원하는 다양한 형태의 가변색 패턴 및 모드 제어를 수행할 수 있도록 프로그램 되어 있는 마이크로 컨트롤러를 이용한 제어회로를 구성하는데 있어서, 최소한의 발광다이오드 및 부품으로 가변색 제어 및 표시효과를 얻을 수 있도록 하는 조명연출시스템장치 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 조명연출 시스템 장치는 3파장의 광색을 발생시키는 광원으로서 3원색(적색, 녹색, 청색)발광다이오드 모듈장치와, 사용자가 요구하는 광색이나 가변색, 패턴에 대해 프로그램 되어 있는 마이크로 컨트롤러를 이용하여 상기 발광다이오드를 ON/OFF 제어 및 펄스폭 제어를 통하여 상기 발광다이오드를 패턴 제어할 수 있는 발광다이오드 제어장치와,
상기 발광다이오드 제어장치에 의해 발광다이오드에서 방출된 3파장의 빛을 조합하여 부드럽고 다양한 광색가변색을 창출하여 판넬의 문자나 그림까지 전달 할 수 있도록 되어 있는 다면체 광도관과, 다면체 광도관를 통해 판넬의 문자나 그림까지 빛의 손실이 없이 빛이 전반사 할 수 있도록 하는 시스템 과 상기 발광다이오드 제어장치에 의해 발생된 가변색 빛이 아크릴판이나 강화유리 재질의 판에 미세하게 실크 인쇄 처린된 광고 문안에 의해 굴절 및 반사됨으로써 부드러운 광색가변 광고효과를 나타낼 있는 표시장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 조명연출시스템 및 장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 문자나 그림에 다양한 광색 가변을 구현하는데 다면체 광도관을 사용함으로서 발광다이오드(LED)수량을 줄일 수 있어 경제적인 이점이 있다.
또한, 사용자가 원하는 국부조명에 대한 조명효과를 나타내는데 즉 판넬부 다른 곳에 위치한 또 다른 문자나 그림에 광색가변을 구현 할 수 있다. 또한, 고품질의 부드러운 광색가변 광고효과를 나타 낼 수 있다.
또한, 다면체 광도관을 사용하기 때문에 광원으로부터 발생하는 열은 광도관의 내부에서 대류 현상이 발생되므로 현저히 감소하게 된다. 따라서 광원부의 발열로 인한 판넬의 열적 변형이 현저히 완화될 수 있는 장점이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 조명장치는 일반적으로 실크 인쇄 처리된 강화유리(300)와 상기 고정프레임(200)과 전반사 광특성을 이용하여 제조된 다면체 광도관(LightPipe)(400)와 광도관(400) 입사부에 위치한 3chip LED(150)모듈장치와, 마이크로컨트롤러를 이용한 가변색 제어장치를 하나의 PCB기판(100)에 위치시킨 일체화된 광색가변 제어장치에 의해 발생된 가변색 빛이 실크 인쇄처리된 강화유리 재질의 판넬에 다양한 광고 문안에 의해 굴절 및 투과됨으로써 부드러운 광색가변 광고 효과를 나타낼 수 있는 표시장치로 구성되어 다면체 광도관(400)을 이용한 조명장치를 제공한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.
도면 1은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 컨트롤러 및 제어회로를 이용한 조명의 색상 및 밝기를 조절할 수 있는 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광색가변 광고 조명 제어 장치(10)는 제어부(11)와, LED 모듈부(12)와, 광도관부(13)와, Display부(14)로 구성된다.
제어부(11)는 프로그램 되어 있는 마이크로 컨트롤러를 이용하여 구성하였으며, 발광다이오드를 ON/OFF 제어 및 PWM(펄스폭)제어 신호가 발생되도록 한다.
LED 모듈부(12)는 상기 제어부에서 발생된 신호는 3원색 발광다이오드(LED) 모듈부(12)에 공급된다. 위치는 투명강화유리와 수평으로 배치한다.
광도관부(13)는 빛의 손실이 없이 상기 발생된 3원색은 광도관부(13)에 의해 전반사 광특성을 가지고 전송할 수 있는 장치 시스템이다.
DisPlay부(14)는 다면체 광도관(400)을 이용한 조명장치(1)에 공급되어 부드러운 이미지의 광색 가변색의 효과를 문자나 그림으로 표현된다.
도 2은 본 발명의 바람직한 실시예에서 실크 인쇄 처리된 강화유리(300)에 LED 광원으로부터 발생하는 빛이 다면체 광도관(400)을 통과하여 최종 투명 실크 처리된 부분(21)에서 빛이 투과하여 광고 조명 연출을 제공한다. 그리고 빛이 투과되지 않은 부분은 불투명 실크 인쇄 처리(22)되어 있다. 여기서 강화유리를 사용하는 이유는 열 내열성이 우수하고, 광 투과율(94%)이 높기 때문이다.
도면 3은 본 발명의 바람직한 실시예에서 전반사 광특성을 이용하여 제조된 다면체 광도관(400)은 점광원에서 나온 빛을 눈부심 없는 밝고 균일한 조명으로 이용할 수 있도록 빛을 이동시키는 광 기술로 발상각도의 확대는 밝기의 감소와 축소는 평균 밝기의 증가를 가져온다. 한 개의 광원으로 TIR(Total Internal Reflection)의 원리 이용하여 균일한 백색광 또는 광색 가변색광 전송이 가능하며 광 분배가 가능하다.
보다 구체적으로 상기한 본 발명의 일예로 도면 3은 계단 굴곡면(32) 형태의 다면체 광도관(400)이다. 재질(31)은 Acrylic로 구성 되었으며,계단굴곡면(32)은 도면 3과 같이 빛 Ray(33)가 계단굴고면(32) 모서리를 맞고 위쪽으로 반사됨을 알 수 있다.
또한 계단굴곡면(32)에 빛 산란을 위해 미세한 부식(34)(광학적으로 램버시안 산란)처리 하였다. 상기 계단굴곡면(32) 부식(34)처리 구조에 따라 여러 가지 형태로 빛의 굴절 및 산란이 일어나게 된다. 위로 반사된 빛은 실크 인쇄 처리된 강화유리(300)로 투과하여 사람이 육안으로 볼 수 있도록 하는 다면체 광도관(400) 시스템이다.
상기 도면 5에서 A,와 B와, C와,D 부분들은 한 개의 3 Chip LED(150)에서 발생된 빛을 DisPlay부(14)의 한 면의 각각 다른 위치에 있는 그림이나 문자로 동시에 빛을 광색가변 형태로 분배 구현 할 수 있는 장점이 있다.
도면 4는 Acrylic재질(31)의 파장대별 굴절률를 표기하였다. 빛이 아크릴 재질(31)에 접촉하였을 때 정확한 광특성을 얻기 위함이다.
도면 5는 조명제어시스템의 광도관(400)을 이용한 조명장치(1) 실시예이다.
도면 6는 실크 인쇄 처리된 강화유리(300)와 상기 고정프레임(200)과 전반사 광특성을 이용하여 제조된 다면체 광도관(LightPipe)(400)와 광도관 입사부에 위치한 3chip LED(150)모듈장치와 제어장치를 하나의 PCB기판(100)에 위치시켜 고품질의 부드러운 광색가변 광고효과를 구비한 조명장치에 대한 실시예이다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당래 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 결정되어야 할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 발광다이오드(LED) 광원을 이용한 조명장치는 조명의 점소등 및 조명의 색상 및 밝기를 조절할 수 있도록 동작할 수 있어 경관이나 광고 등 다양한 발광다이오드(LED) 조명 연출 장치에 효과적이며, 조명구현을 위한 전체시스템 설치를 위한 비용을 절감할 수 있다
도1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 컨트롤러 및 제어회로를 이용한 조명의 색상 및 밝기를 조절할 수 있는 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실크 인쇄 처리된 강화유리에 발광다이오드(LED)광원으로부터 발생하는 빛이 광도관을 통과하여 최종 투명 실크 처리된 부분에서 빛이 투과하여 사용자가 원하는 면에 조명 연출을 제공하는 강화유리 평면도이다
도3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전반사 광특성을 이용하여 제조된 다면체 광도관을 전사모사한 빛 Ray 추적 경로도 및 측면도이다.
도4 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 Acrylic재질의 파장대별 굴절률를 표이다
도5 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조명제어시스템의 광도관을 이용한 조명장치 정면도이다.
도6 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전체 조명제어장치에 대한 측면도이다

Claims (3)

  1. 조명장치는 실크 인쇄 처리된 강화유리와, 상기 고정프레임 케이스의 내부에 설치되는 광도관과, 광도관 입사부에 위치한 LED 모듈과, 상기 고정프레임 케이스에 내부에 설치되어 상기 마이크로 컨트롤러를 이용하여 발광다이오드(LED) 점소등 , 색상 및 밝기를 조절할 수 있는 제어부를 포함하는 조명장치시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 조명시스템의 조명제어수단은 제어부는 프로그램 되어 있는 마이크로 컨트롤러를 이용하여 제어회로를 구성하였으며, 발광다이오들(LED)를 ON/OFF 제어 및 PWM(펄스폭)제어 신호가 발생되도록 한다. 조명의 색상 및 밝기를 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 조명시스템의 장치는
    빛 손실이 없는 높은 전반사 광학적 특성을 가지기 위해 다면체 굴곡면으로 형성된 모양을 가진 광도관 과 광도관 입사부에 위치한 3 Chip LED; 내부에 상기 제어 모듈이 일체화된 PCB와; 한 개의 3색(적색,청색,녹색) 발광다이도드(LED)가 PCB에 실장되어 다양한 색상연출이 가능하고, 다양한 문자나 그림를 표현할 수 있는 광도관 장치가 있는 것을 특징으로 하는 발광다이오드를 이용한 광고조명장치.
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WO2013055019A1 (ko) * 2011-10-13 2013-04-18 주식회사 엘이디 에비뉴 키네틱 제어에 기반한 엘이디 디스플레이 및 이를 위한 키네틱 제어방법

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