KR20110086541A - 연질의 필름형 인쇄회로기판과 엘이디 램프로 이루어진 광원모듈을 이용한 광고물의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실내, 외용 광고물의 광원으로 사용될 수 있는 광원장치 및 광고물의 제조에 관한 것으로서, 기존의 광원으로는 광고물에 장착이 어려운 다양한 형태와 크기의 광고물에도 적용이 가능한 특징이 있다. 본 발명의 가장 큰 특징은 광원모듈의 활용성과 안정성을 증가시키기 위하여 LED Lamp를 변형이나 가공이 용이한 부드러운 연질의 얇은 필름 형태의 PCB위에 부착을 시켜서 제작된 LED 광원모듈을 이용하여 광고물을 제작한 것이며, 이러한 광고물의 제작에 사용된 LED 광원모듈은 LED Lamp의 안정성을 최대한 확보하기 위하여 LED Lamp로 흘러들어가는 전기의 전압을 일정하게 유지시켜 주기 위한 저항을 LED Lamp에 1:1로 연결이 되도록 설계하였다는 점이다. 이러한 PCB는 예전에 경질의 PCB로 일일이 광고물의 형태에 맞도록 별도의 기판을 제작하고, 그 위에 LED Lamp를 부착하던 방식에서와 같은 번거로움을 없앴으며, 아울러 광고물의 제작비용 및 제작시간을 절약할 수 있게 하였다. 이렇게 제작한 LED 광원모듈을 (도1)에서 보는 바와 같이 채널 형태의 광고물 내부 측면에 부착을 하여, LED의 빛이 채널 광고물 내부의 바닥면과 측면 안쪽에 반사되어 최종적으로 광고물의 전면 방향으로 발광이 되도록 광고물을 제작하였다. 또한 이러한 광고물의 제작과정에서 광원모듈을 보호하기 위하여 광원을 광고물 내부에 장착을 한 후에는 광원모듈 전체를 투명한 성질의 Epoxy 수지로 감싸도록 하여 경화를 시킨다. 이런 과정에서 Epoxy 수지의 응축과 이완이 장시간 반복되는 데에 따라 발생할 수도 있는 광원모듈의 손상을 방지하기 위하여 Epoxy 수지를 채워서 경화시키기 전에 광원모듈 전체를 액상실리콘으로 코팅을 하여 광원모듈의 안정성을 한층 높임과 동시에 광고물의 수명을 연장시켰다.

Description

연질의 필름형 인쇄회로기판과 엘이디 램프로 이루어진 광원모듈을 이용한 광고물의 제조방법 {Method of manufacturing the advertising signs with lighting module composed of LED lamp and thin film type PCB band}

본 발명은 발광소자인 LED Lamp와 연질의 얇은 필름 형태의 PCB로 이루어진 광원모듈을 이용하여 광고물을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 이러한 방법을 이용하여 다양한 실내, 외용 광고물을 제작할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 LED lamp를 채널형 광고물용 광원으로 사용하는 방법은 여러 가지가 있다. 가장 기본적인 방법은 채널형 광고물의 바닥면에 광원을 부착하고 LED lamp의 발광 방향을 전면으로 향하게 하는 방법이었다. 실외의 중대형 광고물에 많이 사용이 되는 방법인데, 이러한 방법은 LED lamp의 발광방법의 특징인 점발광 방식 때문에, 채널형 광고물 바닥의 LED lamp 부착면으로부터 전면의 발광면까지의 거리가 일정한 수준(측면 입체 높이라고 하기도 하며, 통상적으로 최저 80mm 정도) 이상이 되어야만 발광면에 고른 발광효과를 기대할 수 있었다. 만일 그렇지 않고 광원으로부터 발광면까지의 거리가 일정한 수준 이하로 낮을 경우에는 발광면에 LED lamp에서 발산한 빛이 마치 일정한 간격으로 바둑판 형태의 점들처럼 늘어서게 보일 수 있었다.

광고물의 바닥면에 광원을 배치하는 방법은 이처럼 광고물 측면 입체의 높이가 낮은 경우 (80mm 이하)에는 사용이 곤란하거나, LED lamp의 수량을 많이 늘려서 촘촘하게 배열을 함으로써, 비용이 과도하게 증가하는 단점이 있었다. 또한 광고물의 바닥면에 광원을 부착하기 때문에, 바닥면의 형태에 따라서 너무 좁거나 굴곡이 심한 형태인 경우에는 광원의 부착이 곤란하거나, 아예 불가능한 경우도 있었다. 또한 전면의 발광면에 광고물 내부로부터 확산된 광원의 발광지점이 보이는 것을 문제시 삼지 않는다고 할 경우에도, 바닥의 형태에 따라서 광원의 발광지점을 일정하게 배열할 수 있도록 광원을 배치하는 것이 불가능한 광고물도 많다. 예를 들면 기존의 모듈화 되어 있는 광원의 폭보다도 바닥면이 좁은 광고물에는 적용이 불가능할 뿐 아니라, 광고물이 심하게 곡선 형태로 된 경우에도 모듈의 긴 방향으로는 광고물의 측면 입체에 걸려서 광원모듈을 장착할 수 없는 경우도 있었다.

그런 불편함을 개선시키고자 고안한 방법이 LED lamp의 발광방향이 바닥이나 측면으로 가도록 하고, 그 반사광을 이용하여 광고물 전면의 발광면까지 광원의 빛이 도달하도록 광고물의 측면 입체 내부에 부착할 수 있는 형태로 광원모듈을 제작하는 방법이었다. 이러한 방법을 이용하게 됨으로 인하여 광고물의 형태에 따라서 광원모듈을 부착하기 어려웠던 점은 일부 해결이 되었다. 하지만 LED lamp의 직진성 발광 성질로 인하여, 발산된 빛이 정확하게 채널형 광고물의 반대편 입체 방향, 혹은 바닥으로 향하게 설치된 LED lamp의 바로 윗부분으로만 몰리는 까닭에 광고물 전면에까지 이르는 광량은 그다지 많지 않거나 발광면 전체에 고르게 퍼지지 않았고, 따라서 광고물의 밝기가 광원모듈의 발광방향을 광고물의 전면으로 향하도록 부착하였을 때보다도 현저하게 줄어들 수밖에 없는 문제가 있었다. 또한 이러한 방법도 광고물의 측면 입체의 높이에는 광원모듈을 부착시킬 수 있는 공간이 필요하므로 입체의 높이에 부분적인 제약이 있을 수도 있었다.

LED lamp를 채널형 광고물의 내부에 적절한 방법으로 장착을 시킨 후에는 채널의 상단에 아크릴 혹은 광확산 폴리카보네이트 판넬을 덮어서 채널 정면의 발광면을 구성하거나, 또는 일정한 높이로 투명한 Epoxy 수지를 부어서 경화를 시킨 다음에 그 위에 다양한 색상을 구현하기 위하여 형광안료가 포함된 유색의 Epoxy 색소층을 덮어서 발광면을 마감하는 방법을 이용해 왔다.

이렇게 LED lamp를 채널문자 내부에 설치할 경우에 각각의 LED lamp는 동일한 극성의 리드끼리 wire로 연결을 하여 채널문자 외부에서 공급된 직류 전기를 흘려 넣어서 LED lamp가 빛을 발산하도록 하였다. 하지만 이러한 형태에서는 병렬로 연결된 LED lamp 사이의 wire의 일정 부분에 손상이 생길 경우에는, 그 wire에 연결된 LED lamp 전체가 발광되지 못하는 기술적인 결함도 있었다. 이렇게 결함이 발생된 광고물은 내부가 Epoxy로 단단하게 채워져서 경화되어 있는 까닭에 LED lamp 혹은 손상된 wire를 교체할 수도 없었고, 따라서 수리가 원천적으로 불가능하였기 때문에 아예 폐기처분을 한 후에 망실된 채널 뿐 아니라, 광고물 전체를 전면적으로 다시 제작을 하여야 하기 때문에 과도한 유지비용을 발생시킬 수 있는 단점이 있었다. 또한 이러한 상태로 LED lamp 들을 연결한 후에 LED lamp에서 발산된 빛을 고르게 분산시킬 목적으로 도포시킨 Epoxy 수지가 시간이 지남에 따라서 온도변화의 차이에 따라서 이완과 응축을 반복하는 과정에서 내부의 wire가 끊어진다든지 하는 이상이 생기는 경우도 있었다.

LED lamp를 광고물용 광원으로 사용함에 있어서는 몇 가지 제약이 있다. 첫 번째는 LED lamp의 발광효과가 직진성이라는 점이다. 이런 성질로 인하여 광고물의 내부에 LED lamp를 장착할 경우에는 lamp의 빛이 어느 정도 확산되어 발광면에 비추어질 수 있도록 LED lamp와 광고물의 전면 발광면 사이에 일정한 거리가 떨어져 있어야 한다. 두 번째로는 LED lamp 하나에서 나오는 광량으로는 기존의 광고물들(형광등이나 네온을 광원으로 사용하는 광고물들)의 광량을 따라가기에 턱없이 부족하므로 그만큼 LED lamp의 수량을 증가시키려면 비용이 많이 든다는 점이다. 또한 다른 광원도 마찬가지겠지만 광고물의 형태에 따라서는 LED lamp를 생긴 그대로 이용할 수 없는 경우가 있다. 광고물의 전면 발광면 폭이 10mm 정도만 되어도 기존의 모듈화 된 LED 광원으로는 장착이 불가능하고, 또한 광고물의 전면 발광면이 심하게 굴곡이 진 형태라면 더욱 더 광원의 장착이 곤란해지게 된다. 그래서 좁고 굴곡이 진 광고물의 내부에도 LED 광원을 장착할 수 있도록 LED lamp를 모듈화하지 않고 그대로 광고물의 바닥이나 측면에 부착을 한 후에 LED lamp의 손상을 방지하고 광고물의 수명을 늘이기 위하여 투명한 Epoxy 수지를 광고물의 내부에 채워서 빈틈이 없게 밀봉을 하기도 하지만 이 또한 광고물 내부의 광원이 손상되었을 경우에 사후 조치가 불가능한 구조로 만들어 버리는 문제점이 있었다. 아울러서 Epoxy 수지가 견고하게 경화가 되었다 하여도 시간이 지나면 미세하게 응축과 이완을 반복하게 됨에 따라서 LED lamp나 LED lamp를 연결하는 wire 등을 망실시키는 원인을 제공하기도 한다. 결국 이러한 방법으로 제조된 광고물들은 내부에 장착된 LED 광원의 안정성 여부에 따라서 광고물의 수명이 결정되느니 만큼, LED 광원을 안정적인 형태로 모듈화 하는 것이 중요한 과제라고 할 수 있는 것이다.

본 발명은 LED lamp가 광고물의 내부에 장착이 될 때, LED lamp의 발광방향이 자유롭게 조절이 될 수 있도록 하여 광고물의 전면 발광면에 미치는 빛의 몰림 현상을 방지한다. 또한 LED lamp를 안정된 모듈화 하여 다양한 형태와 크기의 광고물 내부에 장착이 가능하도록 광원모듈을 광고물의 내부 측면에 부착하는 것을 기본으로 할 수 있는 형태로 제작하였으며, LED lamp를 보호하기 위하여 광고물 내부에 채워진 투명한 Epoxy 수지가 LED 광원모듈에 직접적으로 접촉이 되지 않도록 LED 광원모듈의 전면을 액상실리콘으로 완전하게 도포를 하여 안전성을 증진시킨다. 이러한 광원모듈은 단순하게 LED lamp에 직류 전기를 공급하는 방식의 편의성을 높이기 위한 것만이 아니라, LED lamp에 흐르는 전기의 전압을 항상 일정한 수준 이내로 유지시킬 수 있게 하기 위하여 LED lamp와 1:1로 적절한 용량의 저항이 연결된 상태의 완성된 광원모듈로 제작하도록 한다. 이렇게 제조된 광원모듈을 광고물의 내부에 장착하여, 실내, 외용 광고물로 사용이 될 수 있도록 채널형 광고물을 제작하도록 한다.

본 발명으로 인하여 제조된 광고물은 이상의 설명과 같이 채널형 광고물의 내부에 LED lamp로 이루어진 광원모듈을 장착함에 있어서, 기존의 LED lamp를 설치하고 lamp의 리드를 일반적인 wire로 직렬 혹은 병렬, 직병렬 방식으로 연결한 형태의 광원을 사용하는 광고물에 비하여 보다 안정적이고 사용에 제약이 거의 없는 다양한 형태의 광고물에 사용이 적합한 모듈화된 광원을 사용함으로써, 작업의 편리성을 증대시키고 동일한 비용으로 다양한 발광효과를 기대할 수 있는 효과가 있다. 또한 본 발명으로 인하여 제조된 광고물의 경우에는 LED lamp에 직류 전기를 공급하는 방식과 광원모듈의 예기치 못한 손상을 방지할 수 있는 구조의 차이로 인하여, 기존의 광고물에 비하여 고장이 거의 없는 반영구적인 광고효과를 제공하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의하여 제작한 광고물의 단면도. (내부에 LED 광원모듈이 장착된 구조도를 포함)
도 2는 광고물의 측면 입체 높이가 현저하게 낮은 경우에 본 발명에 의한 광고물용 광원 모듈을 광고물의 내부에 장착한 단면 (광고물의 측면 입체 높이가 낮을 경우에는 LED 광원모듈 위에 LED lamp를 부착하는 위치를 조절하여서 광원모듈이 광고물 내부에 부착이 가능하도록 할 수 있다.)
도 3은 굴곡이 심한 광고물의 내부에 모듈화된 LED 광원을 장착한 겨냥도

상기와 같은 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 다음과 같은 구성으로 이루어진다.

이와 같은 발명의 목적을 달성하기 위해서는 가장 우선되어야 하는 문제가 바로 LED lamp들을 일정한 형태의 모듈로 제작하는 일이다. 일반적으로 LED lamp는 색상에 따라서 약간은 차이가 있겠지만, 통상적으로는 2.9V ∼ 3.3V의 직류 전기가 흐르게 하면 빛을 발산하게 되어 있다. 물론 직류 전원을 이용하기 때문에 LED lamp의 양쪽 리드 부분에는 (+)와 (-)의 극성이 구분되어 있다. 정격 전압 이하의 전기가 흐르면 LED lamp의 수명은 안정적일 수 있지만 그 대신에 휘도는 낮아지고, 반대로 휘도를 높이기 위하여 흐르는 전기의 전압을 높이면 LED lamp의 수명이 짧아지게 된다.

이렇게 LED lamp에 전기를 흘리는 방법에 있어서 기존과는 다르게 보다 안정적인 전기의 공급을 위하여 wire 대신에 일정한 용량의 전기가 흐를 수 있는 얇은 필름 형태의 PCB(도1의 3)를 제작하고, 그 PCB 상에 일정한 간격으로 LED lamp를 부착한다.

이러한 연질의 필름형 PCB에 LED lamp를 부착함에 있어서, LED lamp로 흘러들어가는 전기의 전압을 일정하게 유지시켜서 LED lamp가 안정되고 반영구적으로 빛을 발산하도록 하기 위하여, 각각의 LED 리드가 부착되는 부분에 LED의 색상별로 일정한 전압의 전기가 흐를 수 있도록 하기 위하여 저항(도1의 5)을 부착하여 LED lamp로 흘러가는 전기의 전압을 개별적으로 제어하도록 한다. 이렇게 함으로써 외부에서 공급되는 전기의 미세한 변화에 대하여도 LED lamp로 흘러 들어가는 전기의 전압에는 영향을 거의 주지 않을 수 있게 됨과 동시에, LED lamp에서 발생되는 광량을 항상 일정하게 유지시켜 줄 수 있게 되는 것이다.

이렇게 LED 광원모듈을 제작한 다음에는 모듈의 안전성을 증가시킴과 동시에 방수, 방습기능을 보완하기 위하여 모듈의 PCB 부분과 대기 중에 노출이 되는 LED lamp의 리드 부분에 스프레이 형태, 혹은 액상형태의 실리콘(도1의 6)을 일정한 두께로 도포하게 된다. 이러한 실리콘의 도포는 나중에 광원모듈을 채널문자 내부에 장착을 한 후에 모듈의 보호를 위하여 투명한 Epoxy 수지를 채널 내부에 모듈 전체가 잠기도록 채워서 경화를 시켰을 때 발생될 수도 있는 Epoxy 수지의 응축과 이완작용이 PCB와 LED lamp의 리드부분의 솔더링 부분에 직접적으로 영향을 주어서 납땜한 부위의 접촉 불량이 생기게 하는 결함을 방지하기 위한 목적도 있다.

이렇게 제작된 광원모듈은 채널문자의 형태에 따라서 다양한 방법으로 채널문자 내부에 장착을 하게 된다. 주로 채널문자의 글자 폭(전면의 발광면 폭)과 측면의 입체 높이(도2 참조), 채널문자의 곡선부분의 휘어진 정도(도3 참조) 등에 따라서 모듈의 장착 위치와 LED lamp의 발광방향 조절 각도가 정해지게 된다.

모듈에 부착된 LED lamp의 발광 방향은 기본적으로 모듈의 측면 방향이다. 따라서 가장 기본적인 모듈의 장착 방법은 모듈의 뒷면에 강력한 양면 테잎을 부착한 후에, 그 테잎으로 모듈을 채널문자 광고물의 측면 입체 내부 부분에 LED lamp의 발광 방향이 위로, 혹은 아래로 가도록(도1의 4) 부착하는 것이다. 이 때 채널문자의 글자 폭과 측면 입체의 높이에 따라서 LED lamp의 발광부분과 PCB 사이의 각도가 조절이 되도록 LED lamp의 리드 부분을 적절하게 구부려서 발산된 빛이 골고루 채널 내부에서 난반사 형태로 흩어지면서 LED lamp의 특성인 점발광 효과를 감소시킴과 동시에 최대의 광량이 채널문자 전면의 발광부에 도달할 수 있도록 부착하고 조절한다. 아울러서 채널문자의 내부는 LED lamp로부터 발산된 빛이 골고루 퍼져서 난반사가 잘 되도록 백색의 에나멜 도료(도1의 2)로 바닥과 측면에 골고루 도색을 하여야 한다.

이렇게 LED 광원모듈이 채널문자 광고물의 내부에 장착이 되면, 그 모듈을 보호하기 위하여 이번에는 광원모듈 위에 도포된 액상실리콘이 건조된 상태에서 모듈의 전체가 잠길 정도로 투명한 Epoxy 수지(도1의 9)를 부어서 경화를 시킨다.

채널문자 광고물의 색상은 내부에 장착된 광원모듈에서 발산되는 LED lamp의 색상을 기본으로 하지만, LED lamp의 기본적인 색상(백색, 청색, 적색, 황색, 녹색 및 이들의 혼합색)을 벗어나는 색상으로 구현을 하고자 할 경우에는 지정된 색상의 에나멜 도료, 혹은 Oil Painting 용 유성 안료로 조색된 Epoxy 색상층(도1의 10)으로 마감을 한다.

하지만 이렇게 Epoxy 색상층으로 마감을 한 경우에, 광고물이 장시간 자외선에 노출이 되면 투명층이나 유색층 모두가 누렇게 변하는 황화현상이 일어나게 된다. 따라서 이러한 황화현상을 방지하기 위하여 옥외에 설치되는 광고물의 경우에는 완성된 광고물의 전면 발광부에 자외선을 차단하면서도 발광효과를 떨어트리거나 색상을 변화시키지 않는 투명한 자외선 차단 필름(도1의 11)을 고르게 덮어서 부착을 한다.

이러한 광고물은 내부를 Epoxy 수지로 채워서 경화시켰을 경우에 광고물의 크기에 따라서 그 무게로 인하여 광고물이 부착될 벽면(도1의 8)에 안정적으로 부착이 되게 하기 위하여, 광고물의 내부에 채워진 Epoxy 수지의 예상되는 무게를 지탱할 수 있는 크기와 수량의 전사볼트(도1의 7)를 광고물의 내부에서 바닥면 외부 방향으로 미리 고정을 시킨 후에 Epoxy 수지를 부어서 단단하게 경화를 시킨다. 이렇게 하면 광고물이 부착될 프레임이나 트러스 구조물 또는 기타 장치에 광고물의 바닥면 외부로 돌출된 전사볼트의 위치에 맞게 hole을 만들고 그 hole에 전사볼트를 끼워서 프레임이나 트러스 구조물 혹은 기타 장치의 뒷면에서 hole를 관통하여 뒷면으로 돌출된 전사볼트를 넛트로 고정함으로써, 광고물을 보다 견고하게 부착면에 부착을 할 수 있게 된다.

광고물 내부의 LED lamp로 전기를 공급하는 데에는 일반적으로 사용이 되는 교류 110V, 혹은 교류 220V의 전기를 직류 5V∼12V 전기로 전환시켜 주는 스위칭 타입의 정전압 전원공급장치 (SMPS, Switching Mode Power Supply)를 이용한다. 이는 일반적으로 사용이 되는 어댑터 형식의 정류장치들이 일정한 출력전압을 유지하지 못하는 단점을 보완하여 항상 일정한 전압의 전기를 안정적으로 공급하기 위함이다.

1 : 광고물의 단면
2 : 광고물 내부의 백색 에나멜 도료층
3 : LED 광원모듈을 구성하는 연질의 PCB
4 : LED 광원모듈을 구성하는 LED lamp
5 : LED 광원모듈을 구성하는 저항
6 : LED 광원모듈 상부에 도포된 액상 실리콘 층
7 : 전사 볼트 (벽면, 프레임, 트러스 부착용)
8 : 광고물이 부착될 벽면, 프레임, 트러스의 단면
9 : 투명 Epoxy 수지층
10 : 조색된 유색 Epoxy 수지층
11 : 자외선 차단 필름

Claims (2)

1. 입체적인 형상의 광고물을 제작함에 있어서 그 외형이 되는 틀을 제작하고,
   
   상기 틀의 측면 입체 내부에 LED Lamp와 이들 LED Lamp로 흘러 들어가는 전압을 일정한 수준(2.9V∼3.3V)으로 유지시켜서 LED Lamp의 수명을 보다 연장시키기 위하여 각각의 LED lamp마다 개별적으로 리드의 한쪽(+ 극)에 전압을 조절할 수 있도록 저항을 부착하여 제작된 LED 광원모듈을 장착하되, LED Lamp에서 발산된 빛이 광고물의 틀 내부 바닥면과 반대편 측면 입체의 내부에 난반사되어 그 빛이 광고물의 틀 전면으로 고르게 비추어질 수 있도록 LED Lamp의 리드 부분을 광고물의 형상과 발광면의 넓이에 따라서 적절한 각으로 구부려서 장착을 하고,
   
   완성된 광고물을 벽면에 부착할 때에 광고물의 무게를 안정적으로 지탱하기 위하여 전사볼트와 같은 보조 부착장치를 광고물 바닥면의 내부에서 외부로 돌출되도록 장착한 후,
   
   LED 광원모듈을 보호하기 위하여 광고물 틀의 내부를 투명한 Epoxy 수지를 채워서 경화를 시키는데, 시간이 지남에 따라서 Epoxy 수지의 응축과 이완으로 인하여 광원모듈의 납땜부분에 예기치 않은 손상이 오는 것을 방지하기 위하여 광원모듈의 상단 표면을 실리콘으로 도포를 하여서 Epoxy 수지가 직접 광원모듈의 LED lamp의 리드와 저항의 납땜부분에 접촉이 되지 않도록 Epoxy를 채워서 경화를 시키며,
   
   투명하게 경화된 Epoxy 수지층 위에 다양한 색상으로 조색된 유색 Epoxy 수지를 얇게(1mm~1.5mm)도포하여 경화를 시키는 방법으로 원하는 색상의 광고물을 제작하는 방법.
   
2. 제 1항에 있어서, LED 광원모듈은 광고물 틀의 입체부분 내부의 굴곡을 따라서 자연스럽게 부착이 가능하도록 부드러운 띠 형태로 된 연질의 PCB와 LED Lamp, 저항으로 구성을 하되, LED Lamp의 발광방향을 다양한 각도로 구부리면서 조정이 가능하도록 PCB의 바닥면에 LED Lamp의 발광방향이 수평이 되도록 PCB의 측면 방향으로 LED Lamp를 부착한 LED 광원모듈을 이용한 광고물의 제조방법

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