KR20120001737U - 면발광체를 이용한 새로운 형태의 조명기구 - Google Patents

Abstract

본 고안은 최신의 조명기술로 각광받고 있는 면발광 기술인 OLED, 유기EL, 무기EL 등을 이용한 조명 기구에 관한 것으로써 정사각형 및 직사각형 모양으로 표준화, 규격화되어 제작되는 광패널을 고리 모양의 케이스 안에 일렬로 삽입하여 펜던트식 조명 및 스탠드식 조명으로 활용할 수 있는 새로운 형태의 조명기기에 관한 것이다.

Description

면발광체를 이용한 새로운 형태의 조명기구 { Advanced lighting design of applying Electro-luminescence }

OLED , 유기 또는 무기 EL 면발광체를 이용한 에너지 절약형 조명기구

인간에게 있어 조명의 개념은 초기 자연에 존재하던 태양광이나 월광에 의존하던 것에서 벗어나 불을 다루게 되면서 물체에 불이 붙어 연소할 때 나오는 빛을 이용하게 된 것이 그 시작이라고 보는 게 옳을 것이다.

이후 점차 기술이 발전하면서 인공 광원을 만들기 위한 여러가지 소재들이 개발되어 왔는데 나무를 비빌 때 생기는 마찰열이나 부싯돌로 일으킨 불을 송진이 많은 관솔에 붙여서 등불로 사용한 관솔불이 등불의 시초이다. 그 후, 쇠기름?돼지기름, 고래기름 등의 동물유, 정어리기름 등의 어류기름 등을 사용하였고, 이어서 들깨기름?피마자기름 등의 식물유를 사용하였으며, 뒤이어 석유인 광물유를 사용하였다.

값싸고 편리한 조명기구로써의 제품이 양산화되기 시작한 것은 양초가 만들어지면서 부터이다. 양초는 파라핀 ?밀랍 등과 같이 적당한 온도에서 녹는 가연성 고체를 원통형 등으로 성형하고, 그 중심에 무명 등의 심지를 삽입한 등화용 연료를 말한다. 양초의 기원은 불명하지만 옛날부터 밀랍이 알려져 있었으며, 뭄바이나 그리스의 유적, 중국의 분묘에서 청동으로 만든 촛대가 발견된 것으로 보아 아마도 BC 3세기에는 이미 존재하였을 것으로 짐작된다.

유럽에서는 오랫동안 밀랍이나 수지로 만든 양초가 사용되었으나, 1800년 초기에 스테아린양초와 파라핀양초가 발명되어 유백색의 아름답고 밝은 양초를 기계적으로 대량 생산하게 되었다.

1879년 미국의 에디슨에 의해 발명된 백열전구는 전기를 이용한 조명의 등장이라는 기술의 혁신을 불러왔고 이로부터 위생적이며, 밝은 인공광원의 기초가 되었다. 백열전구는 따스하고 아늑한 빛과 접등에 부속장치가 필요 없으며, 또한 조명기구와의 조합이 손쉬워서, 효율?수명?광색 등이 우수한 형광등의 급격한 보급에도 불구하고 수요 비중이 크다. 특히 주택에서는 아늑한 분위기 조성과 점등의 간편성 등 때문에 널리 활용되고 있다.

형광등은 1938년에 미국의 인맨에 의하여 발명된 것으로 효율?수명?광색 등의 우수한 특성으로 인하여 빌딩?공장?상점으로부터 주택에 이르기까지 오늘날에도 널리 쓰이고 있다. 수은등이나 나트륨등은 형광등보다 이전에 발명되었지만, 연색성 문제로 실용화가 늦어졌다. 그러나 고효율과 긴 수명 등의 특성 때문에 지금은 높은 천장의 공장, 경기조명?도로조명으로 많이 쓰이고 있다. 최근의 광원으로는 할로젠사이클을 이용한 아이오딘전구?고효율 헬라이드등?양광램프 등이 개발되어 실용화되고 있다.

발광다이오드(LED)는 빛을 내는 반도체를 말한다. 백색광을 비롯하여 여러가지의 색 구현이 가능하고 낮은 전력소비(백열등의 1/6), 긴 수명(백열등의 8배), 친환경적 특성(수은 등 유해물질 미함유)으로 각종 LCD의 광원, 조명등, 자동차 등 다양한 분야에서 적용되고 있으며 현재는 기존의 형광등과 백열전구를 대체하는 일반 조명으로 사용하기 위한 기술 개발이 빠르게 추진되고 있다. LED는 기존의 조명에 비하여 많은 우수한 특성을 가지고 있으나 아직까지는 기존 조명만큼의 밝기를 놓고 비교했을 때 제조 원가가 높다는 단점이 있다.

전기루미네선스(EL)램프로 불리우고 있는 면발광 기술은 유기결정체를 유리기판 또는 필름에 코팅하여 빛을 내도록 하는 최신 기술이다. 형광성 유기화합물에 전류가 흐르면 빛을 내는 전계 발광현상을 이용한 면발광 기술은 낮은 전압에서 구동이 가능하고 얇은 박형으로 만들 수 있으며 넓은 시야각과 빠른 응답속도를 갖고 있어 최근 휴대전화나 카오디오, 디지털카메라, 노트북과 같은 이동형 전자기기의 디스플레이 분야에 널리 적용되고 있다. LCD와 달리 바로 옆에서 보아도 화질이 변하지 않으며 화면에 잔상이 남지 않는다. 또한 소형 화면에서는 LCD 이상의 화질과 단순한 제조공정으로 인하여 유리한 가격 경쟁력을 갖는다. 결정발광체인 전기루미네선스(EL)램프는 자연광에 가까운 면광원으로 각광을 받고 있지만, 효율?광원장치 등의 문제로 실용화에는 이르지 못하고 있다. 이러한 인공광원은 인류와 오랜 세월 동안 친숙된 태양광을 목표로 발달되어 왔다. 연색성 등 아직은 다소 결점이 있으나, 일정한 광도를 유지할 수 있다는 특성, 다른 광원에 비하여 눈부심이 적어 직접조명으로 사용해도 간접조명과 유사한 점 등은 조명으로 사용하기에 매우 유리한 조건이라 할 수 있다. EL은 유기발광다이오우드(OLED)와 무기발광다이오우드(IOLED)등으로 구분되기도 하는데 유기타입의 경우 수명이 다소 짧은데 반해 무기타입은 제조 공정이 까다로운 반면 수명이 긴 장점이 있어 많은 연구와 개발이 진행되고 있다.

OLED 나 IOLED 또는 EL등을 이용한 면발광 기술은 친환경적이고 두께가 얇으며 자연광에 가까운 우수한 조명으로써의 무한한 가능성을 가지고 있으나 그동안 상대적으로 다소 부족한 수명과 보편적이면서도 효율적인 광원장치에 대한 개발이 미흡하여 그 잠재력에 비하여 많이 알려지지 못한 상태였다. 그러나 최근의 기술 개발에 힘입어 수명 또한 획기적으로 개선되었고 무엇보다 규격화되고 모듈화된 형태의 조명기구로 실용화하는 방안이 폭넓게 제안되고 있다.

현재 실용화 단계까지 개발이 진행된 OLED 광원의 경우 몇가지 형태로 규격화가 진행되고 있는데 본 고안에서는 패널의 크기가 가로세로 100 X 100 밀리미터인 정사각형 규격과 50 X 150 밀리미터인 직사각형 규격을 포함하여 여러가지 형태의 모델이 적용가능하다. 조명기구로의 폭넓은 실용화를 위해서는 개인의 개성이나 취향을 살린 독특한 디자인보다는 기존의 길쭉한 천장형 형광등처럼 저렴하면서도 공간 적응성이 뛰어난 단순한 형태를 갖는 것이 바람직하다. 또한 광원의 교체가 용이하고 사용자가 쉽게 다룰 수 있는 직관적이고도 간결한 구조를 갖는것이 무엇보다 중요한 요구사항이다.

본 고안에서는 비교적 형태가 단순하면서도 광원 패널의 장착이 쉽고 천장형과 탁상형에 동일한 디자인을 적용할 수 있는 조명기구의 구조를 설계하여 실용가능한 OLED 조명기구의 해법을 제시한다.

기존 조명의 구조는 중심에 강한 빛을 내는 발광체가 달려있고 주변부는 광을 반사시켜 주는 구조인데 반해 본 고안은 고리모양의 중심부는 비어 있고 테두리에 발광체가 빙 둘러 달려있는 구조이다. 고리모양의 테두리는 얇은 광원패널이 용이하게 삽입될 수 있도록 인접되는 여러개의 슬릿을 가지고 있다. 각각의 광패널은 아랫부분에서 윗부분으로 슬릿에 삽입이 되고 전기적으로는 병렬로 전원에 연결되어진다. 고리모양 갓의 크기는 설치 장소에 요구되는 조명의 밝기에 따라 슬릿의 숫자를 늘리거나 줄임으로써 여러가지 크기로 제작가능하다. 도면에서처럼 갓의 윗부분과 아랫부분은 조사면을 향하여 30~60도 각도로 비스듬히 기울어져 있는데 이것은 사용자의 눈부심을 줄이면서 조사면을 향하여 알맞게 광이 발산되도록 하기 위함이다.

원뿔형의 구조와 비교하였을때 윗부분이 잘려져 나간 형태의 비스듬한 고리모양 구조는 개방감이 증가하고 천장면으로도 일정량의 빛이 반사되어 그림자가 덜 생기는 장점이 있다. 또한 기온 변화가 심하거나 습도가 높은 곳에서는 윗부분이 막혀있는 구조인 경우 습기가 차 기기의 수명을 단축시키는 원인이 될 수 있는데 본 고안은 그런 문제점을 방지할 수 있다.

또한 기기 상단부에 쌓일 수 있는 먼지의 양이 매우 적어 유지와 보수에 있어서도 보다 편리하다.

조명의 밝기를 조절하기 위한 수단으로 본 고안에서는 1칸 또는 2칸 간격으로 교차 점등되도록 제어함으로써 조명의 밝기를 쉽게 조절할 수 있다. 또한 광패널의 색상을 달리하게 되면 무드 조명의 효과도 얻을 수 있다. 이 때 패널이 삽입되는 슬릿수는 짝수개이거나 3의 배수개인 것이 적합하다.

광패널의 수와 사이즈, 색상 등은 설치장소의 면적, 요구되는 광도 등을 고려하여 여러가지 형태로 설계 가능하다.

본 고안의 설계를 이용하면 제조 원가가 매우 저렴하면서 설치가 용이한 조명기구의 제작이 가능하다.

고급스러우면서도 개방적이고 심리적 안정감을 주는 고리 모양의 구조는 주거 공간을 포함하여 각종 시설물, 공공장소 어디든지 잘 어울린다.

본 디자인은 천장형(펜던트식)과 탁상형(스탠드식)의 두 가지 용도에 모두 수월하게 적용할 수 있도록 호환성있는 구조를 가지고 있어 제조 비용과 생산 공정을 단축시키는 장점이 있다.

본 조명기구는 소비 전력이 매우 낮으면서도 에너지 효율은 다른 조명보다 월등히 높아 친환경적인 제품이라 할 수 있다.

도1 은 원형 고리형태의 하우징을 갖는 면발광 조명기구의 그림이다.
도2 는 사각 고리형태의 하우징을 갖는 면발광 조명기구의 그림이다.
도3 은 스탠드 방식 원형 고리형태의 하우징을 갖는 면발광 조명기구의 그림이다.
도4 는 원형 고리형태의 하우징의 분해 조립도이다. 그림에서 1은 교류전원을 표시한 것이다. 2는 하우징을 천정 또는 스탠드와 연결해 주는 홀더이며 나사로 연결되어 진다. 3은 하우징의 바깥면으로써 불투명 또는 반투명의 플라스틱 또는 유리재질이 적합하다. 4는 하우징의 안쪽면과 3의 바깥면 사이에 패널을 삽입할 수 있도록 슬릿이 만들어져 있다. 5의 조사면과 갓의 기울기는 약 30~60도 정도가 적당하다. 6은 광패널의 빛이 투과할 수 있도록 안쪽 케이스에 뚫려있는 윈도우이다.
7은 도5에서와 같이 패널 삽입시 패널의 양쪽의 전극과 접속할 수 있도록 병렬로 배선이 되어 있는 회로이다.
도5는 광패널의 모양과 슬릿에 장착하는 그림이다.

본 조명기구의 양산화 및 실용화를 위해서는 표준화되고 규격화된 필름 또는 플라스틱 유리면에 인쇄된 면발광체를 필요로 한다. 광패널은 도5에서와 같이 정사각형 또는 직사각형 형태의 표준화된 모양을 갖는 것이 바람직하며 빛이 나오는 내부면의 바깥쪽은 전도성 잉크 또는 박막형태의 전극이 인쇄되거나 융착되어 간단한 조작만으로 전원과 접속될 수 있어야 한다.

본 고안에 적용할 수 있는 하우징의 형태는 원형 또는 다각형 모양 등 여러가지가 적용가능한데 스탠드용의 하우징에 있어서는 크기에 제약을 받기 때문에 형태에 있어서도 원형 및 3각이나 4각등이 가장 적합한 형태이다.

본 조명기구의 양산화 및 실용화를 위해서는 표준화되고 규격화된 필름 또는 플라스틱 유리면에 인쇄된 면발광체를 필요로 한다. 광패널은 도5에서와 같이 정사각형 또는 직사각형 형태의 표준화된 모양을 갖는 것이 바람직하며 빛이 나오는 내부면의 바깥쪽은 전도성 잉크 또는 박막형태의 전극이 인쇄되거나 회로가 배열되어 간단한 조작만으로 전원과 접속될 수 있어야 한다.

본 고안에 적용할 수 있는 하우징의 형태는 원형 또는 다각형 모양 등 여러가지가 적용가능한데 스탠드용의 하우징에 있어서는 크기에 제약을 받기 때문에 형태에 있어서도 원형 및 3각이나 4각등이 가장 적합한 형태이다.

도4 는 원형 고리형태의 하우징의 분해 조립도를 나타낸 것인데, 그림에서 1은 교류전원을 표시한 것이다. 조명의 밝기 조절, 조명의 색상, 교차 점등 방식에 따라 내부의 회로에 의한 스위치 조작이 가능하다. 2는 하우징을 천정 또는 스탠드와 연결해 주는 홀더이며 나사로 연결되어 지는데 하우징의 배선과 전지접속을 하기 위하여 천정 면으로부터 공급된 전선이 연결 고리부를 통하여 하우징으로 연결되어야 한다. 3은 하우징의 바깥면의 재질은 광손실을 줄이면서 환하게 보이기 위하여 반투명 또는 흰색의 플라스틱 또는 유리재질로 만드는 것이 적합하다. 4는 하우징의 안쪽면과 3의 바깥면 사이에 패널을 삽입할 수 있도록 슬릿이 만들어져 있다. 5의 조사면과 갓의 기울기는 그림에서처럼 약 30~60도 정도의 기울기를 갖는 것이 적합한데 이는 눈부심을 방지하면서 광원으로부터 나오는 빛이 넓은 면적에 확산시켜 주는 역할을 한다. 6은 내부케이스에 광패널의 빛이 투과할 수 있도록 뚫려있는 윈도우인데 여기에 별도의 유색필름을 달아주면 백색 광원을 가지고도 여러가지 광색 효과를 낼 수 있다.
7은 도5에서와 같이 패널 삽입시 패널의 양쪽의 전극과 접속할 수 있도록 병렬로 배선이 되어 있는 회로이다. 슬릿의 간격은 광패널의 두께에 의해 결정이 되어지며 현재 규격화된 제품을 기준으로 2mm 미만이다.

Claims (1)

1.조명의 하우징이 원또는 다각형의 고리모양으로 되어 있고 유기발광다이오우드(OLED) 또는 유기EL, 무기발광다이오우드(IOLED) 또는 무기EL 과 같은 면발광체를 일정크기의 규격화된 패널(EL)형태로 만들어 하우징의 테두리를 따라 일렬로 하단 또는 상단에 배열되어 있는 슬릿(slit)에 삽입하는 방식으로 제작되는 조명 기구로써 조사면에 대한 갓의 기울기가 약 30~60도의 범위이고 각각의 패널 배선은 전기적으로 병렬로 연결되며, 광량을 조절하기 위하여 1칸 또는 2칸 간격으로 교차 점등을 할 수 있도록 회로가 설계되는 광패널의 색상이 조절이 가능한 조명 기구.

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