KR101471389B1 - 표지판의 면광원 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교통안전표지판 또는 도로표지판 또는 광고표지판의 면광원 장치에 관한 것으로, 내부에 공간이 배설되고 일측에 개구부가 형성된 함체와, 상기 함체의 내부에 배치된 면광원 모듈과, 상기 함체의 개구부에 배치되며 상기 면광원 모듈과 소정의 거리로 이격된 표지판을 포함하며, 상기 면광원 모듈은, 투광성 재질로 형성되며, 하면 전체에 광 확산 패턴이 일체로 형성된 도광판과, 상기 도광판의 상면에서 내측으로 형성된 음각의 원뿔형 반사 패턴과, 상기 도광판의 하면에서 내측으로 형성되되 상기 음각의 원뿔형 반사 패턴과 대향되게 형성된 음각의 원뿔형 렌즈 패턴과, 상기 도광판의 하면에 배치되어 빛을 반사하며, 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴이 드러나도록 구멍이 형성된 반사층과, 상기 반사층 하부에 배치되며, 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴 내부에 배치되도록 상측에 소정의 간격으로 광원이 배치된 기판을 포함하고 있으며, 기존에 비해 적은 수의 광원을 사용하면서도 면광원 장치의 두께를 줄일 수 있고 광 휘도 및 광 효율을 크게 향상시킬 수 있다.

Description

표지판의 면광원 장치{Apparatus of surface light source for signboard}

본 발명은 교통안전표지판 또는 도로표지판 또는 광고표지판의 면광원 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존에 비해 적은 수의 광원을 사용하면서도 면광원 장치의 두께를 줄일 수 있고 광 휘도 및 광 효율을 크게 향상시킬 수 있는 표지판의 면광원 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 도로에 설치되는 교통표지판은 차량과 보행자의 안전한 이동을 위해 요구되는 다양한 시각 정보를 표시한 것으로, 도로의 이용 가능 차종이나 사람의 통행, 이동 방법 및 방향 등을 제한하는 규제 표지판, 도로의 이용 방법이나 방향 등을 안내하는 지시 표지판, 도로의 상태를 비롯한 주의 사항을 알려주는 주의 표지판 등 많은 종류의 표지판이 사용되고 있다.

이러한 교통표지판은 주로 가로변에 입설된 지주나 도로 상부에 소정 높이로 수평 설치된 지지대에 설치된다. 종래의 교통표지판은 금속판재에 도형이나 문자 등 소정의 표시 내용이 도안된 구조로 이루어졌기 때문에, 주변이 밝은 주간에는 비교적 표지판의 내용 식별이 용이하나, 야간과 같이 어두운 때에는 표지판의 내용 식별이 어려웠고, 더구나 먼거리에서는 표지판이 설치된 것조차 알기 어려워 표지판으로서의 제대로 기능하지 못했다.

이에 따라, 야간에 교통표지판을 비추는 별도의 조명장치를 설치하는 방법이 제안되었다. 하지만, 이러한 방법은 표지판 전체 면을 비추는 조명의 반사광을 통해 표지판의 내용을 인지하는 방식이기 때문에, 식별성이 향상되는 범위가 좁은 각도로 제한되고, 조명 강도를 높일수록 표지판 자체의 인지성은 높아지나 반사광으로 인해 내용 식별성은 떨어지게 되는 문제가 있다.

또한, 종래에는 투광성 소재의 박스형 패널 내부에 램프를 설치한 교통표지판이 사용되기도 했으나, 이 역시 표지판의 투광성 표시면 전체를 통해 방출되는 빛에 의해 표지판의 내용을 인지하는 방식이기 때문에, 표지판 자체의 인지성은 높으나 내용 식별성은 떨어지는 문제가 있다.

또한, 종래에는 다수 개의 LED로 소정의 정보를 표시하는 교통표지판이 제시된 바 있다. 이러한 교통표지판은 식별 가능한 시야 범위가 넓고 원거리에서도 도안이 명확하게 표시되어 표지판의 식별성이 향상되는 장점은 있으나, 발광면이 직접 운전자에게 보여지므로 눈부심 현상과 이미지의 시인성이 매우 낮은 단점이 있다. 또한, 주변의 조도에 따라 LED 표시부 또는 LED 조명부를 반복적으로 점등 및 소등해야 하기 때문에, 이를 위한 관리자 또는 관리 시스템이 필요하여 유지관리에 많은 비용이 소요되는 문제가 있다.

이러한 단점을 개선하기 위해, 최근에는 LED 모듈이 내장된 도로표지판이 개시되고 있다. 하지만, 이 역시 휘도가 균일하지 않아 문자, 도안 등의 안내표시의 식별력이 떨어지고 시야각이 좁은 단점이 있다.

따라서 유연한 정보 제공의 기능성을 살리면서도, 저전력, 저비용, 고시인성을 확보할 수 있도록 도로표지판을 개선하는 것이 시급한 실정이다.

대한민국 등록특허 제10-1077921호(2011.10.24.)

전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 기존에 비해 적은 수의 광원을 사용하면서도 면광원 장치의 두께를 줄이고 광 휘도 및 광 효율을 크게 향상시킬 수 있는 표지판의 면광원 장치를 제시하는 데 있다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 야간이나 흐린 날씨 또는 우천시에도 시인성이 쉽게 확보 가능한 표지판의 면광원 장치를 제시하는 데 있다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, LED를 이용한 면발광을 구현하여 저전력 소비가 가능하면서 야간에도 뛰어난 원거리 식별성을 부여한 표지판의 면광원 장치를 제시하는 데 있다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 설치 및 교체가 용이한 표지판의 면광원 장치를 제시하는 데 있다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, LED 광원의 수명에 직접적인 연관이 있는 광원부의 냉각 및 방수, 방습을 고려한 구조를 제공하여 LED 고장의 주원인을 제거함으로써, LED 본연의 장점인 긴 수명의 구현이 가능한 표지판의 면광원 장치를 제시하는 데 있다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 각 구성품의 모듈화를 통해 보다 간단한 시스템 구조를 갖춤으로써, 모듈 단위의 제조가 가능하고, 모듈 단위의 재고 확보가 가능함에 따라 높은 제조 생산성을 가진 표지판의 면광원 장치를 제시하는 데 있다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 광원의 직상 부분에서 높은 휘도에 의해 초래되는 휘도 불균일을 저감시킴으로써, 광 휘도 및 광 효율을 크게 향상시킬 수 있는 표지판의 면광원 장치를 제시하는 데 있다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명에 의한 표지판의 면광원 장치는, 내부에 공간이 배설되고 일측에 개구부가 형성된 함체와, 상기 함체의 내부에 배치된 면광원 모듈과, 상기 함체의 개구부에 배치되며 상기 면광원 모듈과 소정의 거리로 이격된 표지판을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 면광원 모듈은, 투광성 재질로 형성되며, 하면 전체에 광 확산 패턴이 일체로 형성된 도광판과, 상기 도광판의 상면에서 내측으로 형성된 음각의 원뿔형 반사 패턴과, 상기 도광판의 하면에서 내측으로 형성되되 상기 음각의 원뿔형 반사 패턴과 대향되게 형성된 음각의 원뿔형 렌즈 패턴과, 상기 도광판의 하면에 배치되어 빛을 반사하며, 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴이 드러나도록 구멍이 형성된 반사층과, 상기 반사층 하부에 배치되며, 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴 내부에 배치되도록 상측에 소정의 간격으로 광원이 배치된 기판을 포함하여 구성될 수 있다.

그리고, 상기 표지판은, 상기 함체의 개구부에 배치된 광 확산판과, 상기 광 확산판 상에 배치된 고휘도 반사시트와, 상기 고휘도 반사시트 상에 배치된 초고휘도 반사시트를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 초고휘도 반사시트는 문자, 숫자, 그림, 사진 중에서 적어도 하나 이상의 형상을 오려붙이거나 또는 문자 부분을 제외한 배경을 특수 잉크를 사용하여 실크인쇄방식으로 인쇄될 수 있다.

또한, 상기 면광원 모듈은 상기 도광판의 원뿔형 반사 패턴 상에 소정의 크기로 배치되며, 점착성 또는 접착성 시트로 구성된 반사시트를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 음각의 원뿔형 반사 패턴은 원뿔 형상을 가지되 원뿔의 꼭지점 사이에 있는 두 변이 각각 원호를 이루고, 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴은 원뿔 형상을 가지되 원뿔의 꼭지점 사이에 있는 두변이 각각 소정의 길이를 갖는 직선과 원호를 이루며, 상기 음각의 원뿔형 반사 패턴과 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴은 규칙 또는 불규칙하게 배열될 수 있다.

또한, 상기 면광원 장치는, 상기 함체의 후면과 상기 표지판 사이에 배치된 화면 보강대와, 상기 함체의 후면과 상기 기판 사이에 배치된 고정 애자와, 상기 표지판의 양쪽 측면과 함체 하부의 양쪽 모서리 부분에 배치된 방수 패드를 더 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 광 확산 패턴이 형성된 도광판의 상면 및 하면에 음각의 원뿔형 반사 패턴과 음각의 원뿔형 렌즈 패턴이 형성되고 도광판의 하면에 반사층이 배치되고 원뿔형 반사 패턴 상에 소정의 크기로 반사시트가 배치되며 광원이 음각의 원뿔형 렌즈 패턴 내부에 배치되어, 도광판 내부로 입사된 광원의 빛을 전반사와 난반사에 의해 면광원으로 변환하여 출사함으로써, 기존에 비해 적은 수의 광원을 사용하면서도 면광원 장치의 두께를 줄일 수 있고 광 휘도 및 광 효율을 크게 향상시킬 수 있다.

또한, 도광판 내부로 입사된 빛을 균일한 휘도와 넓은 면적으로 산란시켜 면광원으로 변환하여 전방으로 균일하게 분산 방출되도록 함으로써, 고품질의 도광판 및 고휘도의 점광원을 사용하지 않고 기존에 비해 적은 수량의 광원을 사용하면서도 균일한 광도를 구현할 수 있다.

또한, 전방의 표지판 또는 확산판과 도광판 사이의 거리를 크게 줄일 수 있어 디스플레이장치나 표지판 또는 광고판의 두께를 크게 줄일 수 있다.

또한, 광원의 빛을 균일하게 확산 방출하여 넓은 영역에 대하여 고른 광도의 빛을 조사함으로써, 고품질의 면광원 장치를 제공할 수 있다.

또한, 도광판 내부로 입사된 빛이 광학 패턴에 의하여 구석구석 전달되고 산란하므로 면광원에서 부분적인 명암 차이가 발생하지 않아 표시되는 정보의 품질을 높일 수 있다.

또한, 광원의 수를 크게 줄이면서도 계면에서의 휘도 감쇄를 없애고 출사되는 면광원의 밝기를 크게 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 광 확산 패턴, 음각의 원뿔형 반사 패턴, 음각의 원뿔형 렌즈 패턴이 일체로 형성된 도광판을 사출금형 또는 압출금형을 사용하여 한번의 공정으로 성형함으로써, 생산 시간을 줄이고 제조 공정을 간단하게 하며 불량률을 줄여 양산을 용이하게 하는 산업적 이용 효과가 있다.

또한, 금형을 사용하여 도광판의 다양한 문양의 광학패턴을 정확하게 형성할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, LED 회로기판에 도광필름과 직하방식의 렌즈형 투명 아크릴판을 사용하여 오목렌즈를 통해 면발광되도록 내부조명식 도로교통 표지판을 제조하는 기술을 제공하여, 기존보다 전력 소비를 최소화하고 운전자에게 시인성을 확보하며, 각종 도로교통 안내 표지판 및 광고판으로 사용이 가능하다.

또한, 투명 아크릴판 하단에 2×2 배열 단위로 4개의 LED가 직렬로 설치하여, 기존 1 chip(20㎃) 3개의 LED를 1 chip(60㎃) 4개의 LED로 부품 사양을 변경함으로써, LED의 동작전류 60㎃를 20㎃만 흐르도록 낮은 저항을 사용하여 저항에서의 전압 강하를 최소화하도록 설계하였다. 이때, 전류와 전압은 20㎃와 12V로 동일하며, 3개의 LED를 작동할 수 있는 전력으로 4개의 LED를 작동시키므로 33%의 조도상승 효과가 있어 약 33%의 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 점발광과는 달리 면발광을 사용하여 교통안전표지판, 도로표지판, 광고표지판 등을 구현함으로써, 설치 장소에 구애받지 않고 사용이 가능하며, 면발광에 의해 눈부심 현상이 없으며, 시인성 향상에 따라 운전자의 안전을 확보할 수 있어 시장으로의 확대를 기대할 수 있다.

또한, 내부 전원공급장치 또는 솔라셀 방식의 태양광 에너지나 풍력 에너지 또는 하이브리드 전력을 사용하여 구동함으로써, 전력 소비에 따른 비용을 절감할 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

도 1 내지 도 12는 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 의한 면광원 장치를 나타낸 도면으로,
도 1은 면광원 장치의 단면도이고,
도 2는 면광원 모듈의 사시도이고,
도 3은 면광원 모듈의 분해 사시도이고,
도 4 내지 도 7은 면광원 모듈의 제조 과정을 나타낸 공정 단면도이고,
도 8 내지 도 9는 도광판에 형성된 음각의 원뿔 반사 패턴과 음각의 렌즈 패턴의 형상과 크기를 설명하기 위한 단면도이고,
도 10은 LED 회로 배열 방식을 나타낸 회로도이고,
도 11은 LED 구동 장치의 블록 구성도이고,
도 12는 LED 구동 장치의 다른 블록 구성도이다.
도 13 내지 도 16은 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 의한 면광원 장치를 나타낸 도면으로,
도 13은 면광원 장치의 단면도이고,
도 14는 면광원 모듈의 사시도이고,
도 15는 면광원 모듈의 분해 사시도이고,
도 16은 면광원 모듈의 단면도이다.
도 17은 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 의한 면광원 장치의 단면도이다.
도 18은 본 발명의 바람직한 제4실시 예에 의한 면광원 장치의 단면도이다.
도 19 내지 도 22는 본 발명의 면광원 장치의 사용 상태를 나타낸 사진으로,
도 19는 도로표지판의 적용 예를 나타낸 사진이고,
도 20은 교통안전표지판의 적용 예를 나타낸 사진이고,
도 21은 CC 카메라 경고판의 적용 예를 나타낸 사진이고,
도 22는 솔라 표지판(Solar Signs)의 적용 예를 나타낸 사진이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명되는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명하기로 한다.

이하, 본 발명에서 실시하고자 하는 구체적인 기술내용에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

면광원 장치(200)의 제1실시 예

도 1 내지 도 7은 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 의한 면광원 장치(200)를 나타낸 도면으로, 도 1은 면광원 장치(200)의 단면도이고, 도 2는 면광원 모듈(100)의 사시도이고, 도 3은 면광원 모듈(100)의 분해 사시도이고, 도 4 내지 도 7은 면광원 모듈(100)의 제조 과정을 나타낸 공정 단면도이다.

상기 면광원 장치(200)의 제1실시 예는 도 1 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 내부에 공간이 배설되고 일측에 개구부가 형성된 함체(150)와, 상기 함체(150)의 내부에 배치된 면광원 모듈(100)과, 상기 함체(150)의 개구부에 배치되며 상기 면광원 모듈(100)과 소정의 거리로 이격된 표지판을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 표지판은 상기 함체(150)의 개구부에 배치된 광 확산판(160)과, 상기 광 확산판(160) 상에 배치된 고휘도 반사시트(161)와, 상기 고휘도 반사층(161) 상에 배치된 초고휘도 반사시트(162)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 면광원 장치(200)는 교통안전표지판, 도로표지판, 광고표지판 등으로 구성될 수 있다.

상기 함체(150)는 상기 면광원 장치(200)의 외형을 이루는 프레임으로 몸체(body)에 해당된다. 상기 함체(150)는 교통안전표지판, 도로표지판, 광고표지판 등 사용 용도 및 장소에 맞게 그 형상 및 모양이 다르게 설계될 수 있다. 상기 함체(150)의 재질은 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 스테인리스강 등을 포함하는 금속재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 함체(150)는 KS D6701의 알루미늄 합금판 압출 형재를 사용하여 구성됨으로써, 부식 및 변경을 최소화할 수 있다.

상기 함체(150)는 상기 면광원 장치(200)가 정면에서 바라볼 때 원형으로 구성된 경우, 일측에 개구부가 형성된 원통형으로 구성될 수 있다. 상기 함체(150)의 개구부 양쪽에는 표지판을 홈에 끼워 설치하기 위한 자 모양의 돌출부가 형성될 수 있다. 이때, 상기 표지판은 앞에서 설명한 바와 같이, 광 확산판(160), 고휘도 반사시트(161), 초고휘도 반사시트(162)로 구성될 수 있다.

상기 함체(150)의 내부에는 상기 면광원 모듈(100)이 배치될 수 있다. 이때, 상기 면광원 모듈(100)은 도광판(110), 반사층(114), 광원(131)이 배치된 기판(130)을 포함하며, 상기 광원(131)의 빛을 상기 도광판(110)의 내부에서 전반사 및 난반사에 의해 면광원으로 변환하여 출사하도록 구성되어 있다.

상기 면광원 모듈(100)은 상기 함체(150)의 내측 후면(151)에 설치될 수 있다. 이때, 상기 함체(150)의 후면(151)과 상기 면광원 모듈(100)의 기판(130) 사이에는 고정 애자(153)가 배치될 수 있다. 상기 고정 애자(153)는 상기 기판(130)을 상기 함체(150)의 내측 후면(151)에 고정시키는 역할을 하며, 이와 함께 상기 함체(150)와 상기 기판(130) 사이를 전기적으로 절연하는 기능을 수행한다.

상기 함체(150)의 개구부에 배치된 광 확산판(160)은 상기 면광원 모듈(100)에서 조사되는 빛이 확산 분포되도록 하는 광 확산성이 우수한 재질을 사용하여 구성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 광 확산성이 우수한 재질로 상기 광 확산판(160)이 구성될 경우, 섬세한 부분까지도 밝고 선명한 면 형태로의 표현이 가능하게 된다. 예를 들어, 상기 광 확산판(160)은 폴리 카보네이드(PC), 아크릴, 합성수지 등의 재질로 구성될 수 있다. 또한, 상기 광 확산판(160)은 60% 이상의 광 투과율을 가질 수 있다.

상기 광 확산판(160) 상에는 상기 고휘도 반사시트(161)가 배치될 수 있다. 상기 고휘도 반사시트(161)는 상기 광 확산판(160)에서 입사하는 빛은 전방으로 투과시키고, 전방에서 입사하는 빛은 그대로 되돌려 보내는 재귀반사를 수행한다. 이처럼, 상기 초고휘도 반사시트(162)는 빛을 조사하면 빛이 조사된 방향으로 재귀반사 시키며, 70cd(candela) 이상의 광도를 가지도록 구성될 수 있다.

상기 고휘도 반사시트(161)는 투과율이 양호하여 기준값 이상의 휘도값을 유지할 수 있어야 한다. 예를 들어, 상기 고휘도 반사시트(161)는 가시광선 기준으로 투과율이 백색 30% 이상, 황색 25% 이상, 청색 3.5% 이상, 적색 7.0% 이상의 값을 갖는 투명성 재질로 구성될 수 있다.

상기 고휘도 반사시트(161)는 주간에 상기 초고휘도 반사시트(162)의 시인성을 확보하기 위한 것이고, 또한 동시에 상기 면광원 모듈(100)에서의 빛이 상기 광 확산판(160)을 통하여 투과가 우수하도록 한 것으로, 다양한 재질로의 치환사용이 가능하다.

또한, 상기 고휘도 반사시트(161)의 전방에 부착되어지는 상기 초고휘도 반사시트(162)는 해당되는 색깔을 사용하여 문자표시에 해당되는 문자가 개구되어지거나 또는 방향표시의 방향을 표시하는 부분이 개구되어짐으로써, 주간에는 백색의 상기 고휘도 반사시트(161)에 의하여 시인성이 확보되도록 하고, 야간에는 상기 광 확산판(160)을 통해 투과되는 빛이 상기 고휘도 반사시트(161)를 통하여 비춰지도록 한다.

상기 고휘도 반사시트(161) 상에는 상기 초고휘도 반사시트(162)가 배치될 수 있다. 상기 초고휘도 반사시트(162)는 상기 고휘도 반사시트(161)를 통해 출사되는 빛은 전방으로 투과시키고, 전방에서 입사된 빛은 그대로 되돌려 보내는 재귀반사를 수행한다.

상기 초고휘도 반사시트(162)는 상기 면광원 장치(200)의 전면에 부착되며, 각종 안내 및 도로 정보를 표기하기 위한 이미지가 형성될 수 있다. 상기 초고휘도 반사시트(162)는 인쇄할 바탕시트로써, 재귀반사 성능이 매우 높으며, 30% 이상의 투과율을 가질 수 있다.

또한, 상기 초고휘도 반사시트(162)는 도로표지판 또는 광고표지판의 문자, 숫자 등의 형상을 오려붙이거나 문자 부분을 제외한 배경 부분을 특수 잉크를 사용하여 실크인쇄방식으로 인쇄될 수 있다. 그리고, 상기 초고휘도 반사시트(162)는 빛을 조사하면 빛이 조사된 방향으로 재귀반사시키며, 250cd(candela) 이상의 광도를 가지도록 구성될 수 있다.

상기 초고휘도 반사시트(162)는 상기 고휘도 반사시트(161)의 전면에 부착되어 각종 안내사항 및 도로정보가 표기를 위한 이미지가 형성되며, EC 필름을 사용하여 구성될 수 있다.

상기 EC 필름(Electro Cut Film)은 투명 오버레이 필름으로 여러 가지 컬러를 가지며, 반사시트의 반사성은 그대로 유지하고 복잡한 도안이나 작은 글자들을 쉽고 편리하게 컷팅하여 사용할 수 있는 것이어야 하고, 접착은 감압성 접착식(Permanent Pressure Sensitive)을 사용하는 것이 바람직하다.

참고로, 도 19의 도로표지판에서 바탕색의 청색시트가 상기 초고휘도 반사시트(162)이고, 문자표시의 백색시트가 상기 고휘도 반사시트(161)이다. 그리고, 도 20의 교통안전표지판에서 바탕색의 적색시트가 상기 초고휘도 반사시트(162)이고, 문자표시의 백색시트가 상기 고휘도 반사시트(161)이다.

계속해서, 도 1을 참조하여 설명하면, 상기 함체(150)의 개구부에 설치된 표지판의 양쪽 측면에는 방수 및 방진을 위해 방수 패드(152)가 설치될 수 있다. 상기 방수 패드(152)는 빗물과 수분 침투를 방지하기 위한 역할을 한다. 이러한 방수 패드(152)는 상기 함체(150)의 하부 모서리 부분에도 구성될 수 있다. 상기 방수 패드(152)의 재질은 예를 들어, 발포실리콘으로 구성될 수 있다.

한편, 상기 면광원 모듈(100)는 도 1 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 하면 전체에 광 확산 패턴(114)이 일체로 형성되고 상측 및 하측에 음각의 원뿔형 반사 패턴(113)과 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115)이 형성된 도광판(110)과, 상기 도광판(110)의 하면에 배치되어 빛을 반사하는 반사층(114)과, 상기 반사층(114) 하부에 배치되며 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115) 내부에 배치되도록 상측에 소정의 간격으로 광원(131)이 배치된 기판(130)과, 상기 도광판(110)의 원뿔형 반사 패턴(113) 상에 소정의 크기로 배치된 반사시트(140)를 포함하여 구성된다.

상기 도광판(110)은 투광성 재질로 형성될 수 있으며, 하면 전체에 상기 광 확산 패턴(114)이 일체로 형성될 수 있다. 또한, 상기 도광판(110)은 하나의 단일판이거나 하나 이상의 층이 포함될 수 있다. 상기 도광판(110)은 그 최소 두께가 광학적인 고려사항에 의해 결정되는 박판이다.

상기 도광판(110)의 두께는 상기 도광판(110)이 설치되는 장치의 크기와 무게 및 제조 비용 등의 고려사항에 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 도광판(110)의 두께(T)는 1∼20㎜의 범위를 가질 수 있으며, 바람직하게는 4.5∼5㎜와 같은 2∼10㎜의 범위로 구성될 수 있다. 더 구체적으로 한정하면, 상기 도광판(110)의 두께는 5㎜로 사용하여 구성될 수 있다.

이때, 상기 도광판(110)의 두께를 4㎜ 이하로 형성할 경우에는 빛의 간섭 현상으로 무아레(Moire) 현상이 발생하여 검은 줄무늬로 인화 화면의 품질에 영향을 줄 수 있다. 그리고, 상기 도광판(110)의 두께를 7㎜ 이상으로 형성할 경우에는 넓은 면적에서 무게로 인한 취급의 불편함과 빛의 변환 효율이 많이 떨어지게 된다.

상기 도광판(110)은 투광성이 뛰어나고 내후성이 양호하며 경도가 높고 성형성과 표면 광택성이 우수한 폴리메틸메타크릴레이트 아크릴 수지(PMMA: Poly-Methy1-Methacrylate)나 PC(polycarbonate) 또는 레진 수지를 사용하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 도광판(110)은 예를 들어 폴리탄산에스테르(polycarbonate) 또는 퍼스펙스(Perspex)와 같은 플라스틱으로 이루어질 수 있다.

상기 도광판(110)은 빛의 회절 및 내부 전반사 효과를 구비하기 위하여 굴절률이 1.3 이상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 도광판(110)이 PMMA로 구성된 경우 굴절률은 1.5일 수 있다.

통상적으로, 도광판은 면광원으로 변환된 후에 부분적인 명암의 차이가 없고, 면광원의 유효면적을 넓게 하기 위하여 도광판 내부에서 빛의 산란이 잘 이루어져야 한다. 이때, 산란이 잘 이루어지기 위해서는 내부에서 전반사 및 난반사가 원활하게 이루어져야 하고 또한, 빛의 출사 경로에서 휘도가 불필요하게 감쇄하지 않아야 한다.

이를 위해, 본 발명의 상기 도광판(110)에서는 하면 전체에 광 확산 패턴(114)이 일체로 형성하고, 상측 및 하측에 음각의 원뿔형 반사 패턴(113)과 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115)을 형성하고, 상기 도광판(110)의 원뿔형 반사 패턴(113) 상에 소정의 크기로 반사시트(140)를 배치함으로써, 도광판 내부로 입사된 광원의 빛을 전반사와 난반사에 의해 면광원으로 변환하여 출사되도록 구현하였다.

먼저, 상기 광 확산 패턴(114)은 상기 도광판(110)의 하면 전체에 상기 도광판(110)과 일체로 형성될 수 있다. 상기 광 확산 패턴(114)은 원뿔, 삼각추, 사각추 중에 선택된 한 개 또는 두 개 이상의 형상이 소정의 간격을 두고 규칙적으로 또는 불규칙적으로 배열되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 광 확산 패턴(114)은 수직패턴, 수평패턴, 사선패턴, 물결패턴, 바둑판 패턴 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수도 있다. 이때, 상기 광 확산 패턴(114)은 패턴에 의한 각 문양의 폭과 간격 등이 조정될 수 있으며, 규칙적 또는 불규칙하게 반복되는 문양이나 스타일(style)을 모두 포함하고 있다.

이러한 형상을 갖는 상기 광 확산 패턴(114)은 패턴의 불규칙한 면에 의하여 입사된 빛을 전반사와 난반사 시켜 상기 도광판(110)의 내부 전체로 산란 및 확산시킴으로써 면광원을 구현하고 상면 및 하면으로 각각 빛을 출사하게 된다.

상기 음각의 원뿔형 반사 패턴(113)은 상기 도광판(110)의 상면에서 내측으로 음각으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 음각의 원뿔형 반사 패턴(113)은 원뿔 형상을 가지되 원뿔의 꼭지점 사이에 있는 두 변이 각각 원호 형태로 구성될 수 있다. 상기 음각의 원뿔형 반사 패턴(113)의 형상 및 치수에 대해서는 후술하는 도 8 내지 도 9에서 상세히 설명하기로 한다.

이러한 구조를 갖는 상기 음각의 원뿔형 반사 패턴(113)은 아래의 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115)에서 출사하는 광원의 빛을 원뿔형의 두 변을 통해 상기 도광판(110)의 아래 방향으로 반사시키는 역할을 한다. 이때, 상기 음각의 원뿔형 반사 패턴(113)에 의해 반사되지 못하고 상기 도광판(110)의 상부로 출사(투과)하는 빛은 상기 원뿔형 반사 패턴(113) 상에 배치된 반사시트(140)에 의해 상기 도광판(110) 내부로 반사된다.

여기서, 상기 반사시트(140)는 상기 원뿔형 반사 패턴(113)의 상부를 충분히 덮을 수 있도록 소정의 크기를 가지며, 원형, 사각형 등 소정의 모양을 가질 수 있다. 그리고, 상기 반사시트(140)는 점착성 또는 접착성 시트로 구성될 수 있다. 이때, 상기 반사시트(140)는 상기 도광판(110)의 상면과 접착되는 면이 빛을 반사하도록 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예와 같이 직하형 면광원 장치의 경우, 상기 광원(131)에서 출사되는 빛이 상기 광원(131)의 상부에 집중되면서 휘도가 불균일한 문제가 있었지만, 상기 광원(131) 상부에 상기 반사시트(140)를 배치하여 상기 광원(131)에서 직접 출사하는 빛을 상기 도광판(110)의 내부로 반사시켜 면광원을 구현함으로써, 휘도 및 휘도의 균일도를 보다 더 향상시킬 수 있다.

상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115)은 상기 도광판(110)의 하면에서 내측으로 음각으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115)은 원뿔 형상을 가지되 원뿔의 꼭지점 사이에 있는 두변이 각각 소정의 길이를 갖는 직선(도 8의 115a)과 원호(도 8의 115b)로 이루어져 있다. 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115)의 형상 및 치수에 대해서는 후술하는 도 8 내지 도 9에서 상세히 설명하기로 한다.

이러한 구조를 갖는 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115)은 아래의 광원(131)에서 출사하는 빛을 원뿔형의 두 변을 통해 상기 도광판(110)의 내부로 투과, 굴절 및 확산시키는 역할을 한다. 즉, 상기 원뿔형 렌즈 패턴(115)의 꼭지점 사이에 있는 두 변에서 변이 직선으로 된 부분(도 13의 115a)에서는 상기 광원(131)의 빛을 자신의 위에 배치된 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115)으로 투과 및 굴절시키고, 변이 원호로 된 부분(도 13의 115b)에서는 상기 광원(131)의 빛을 상기 도광판(110)의 내부로 굴절 및 확산시키게 된다.

상기 도광판(110)에 형성된 상기 광 확산 패턴(114), 상기 음각의 원뿔 반사 패턴(113), 상기 음각의 렌즈 패턴(115)은 상기 도광판(110)을 형성할 때 일체로 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 도광판(110)은 사출금형을 통해 액체 상태인 재료를 주입(injection)하여 미세한 패턴이 형성된 도광판(110)을 성형할 수 있다. 즉, 상기 광 확산 패턴(114), 상기 음각의 원뿔 반사 패턴(113), 상기 음각의 렌즈 패턴(115)과 같이 미세한 패턴이 형성된 상기 도광판(110)을 사출금형을 통해 성형할 수 있다. 이때, 상기 도광판(110)에 형성된 상기 광 확산 패턴(114), 상기 음각의 원뿔 반사 패턴(113), 상기 음각의 렌즈 패턴(115)은 광학적 설계에 의해 형성될 수 있다.

여기서, 사출금형은 성형하고자 하는 물체의 외형을 음각 형상으로 만든 것으로, 가열되어 액체 상태인 재료를 주입(injection)하고 식힌 후에 꺼내므로 양각 상태의 물체로 성형하는 장치이다.

다음으로, 상기 도광판(110)의 하면에는 빛을 반사하는 반사층(120)이 배치될 수 있다. 상기 반사층(120)은 상기 광 확산 패턴(114)에 의해 변환된 면광원이 상기 도광판(110)의 하면으로 출사되지 못하도록 상기 도광판(110)의 상면으로 빛을 반사하는 역할을 한다.

상기 반사층(120)은 상기 도광판(110)의 하면에 배치되어 빛을 반사하며, 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115)이 드러나도록 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115)과 대향되는 위치에 구멍이 각각 형성되어 있다.

상기 반사층(120)은 일 면에 빛을 반사하는 물질이 형성된 점착성 또는 접착성 시트 형태로 구성될 수 있다. 이때, 상기 반사층(120)이 점착성 또는 접착성 시트 형태로 구성된 경우 상기 광 확산 패턴(114)이 형성된 상기 도광판(110)의 하면에 부착하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 반사층(120)은 빛을 반사하는 재질을 사용하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 반사층(120)는 알루미늄(Al) 박판으로 이루어질 수 있으며, 평평하거나 광학패턴이 형성된 것 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있고, 상기 도광판(110)의 하면에 밀착 상태로 부착된다.

만약, 상기 반사층(120)에 광학패턴이 형성된 경우, 상기 도광판(110)의 하면에 형성된 광 확산 패턴과 동일하거나 또는 다르게 성형될 수 있으며, 필요에 의하여 어느 하나를 선택하여 형성될 수도 있다.

계속해서, 상기 반사층(120)의 하부에는 광원(131)이 포함된 기판(130)이 배치될 수 있다. 상기 광원(131)은 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115) 내부에 배치되도록 상기 기판(130)의 상측에 소정의 간격으로 배치될 수 있다. 이때, 상기 광원(131)의 개수는 상기 음각의 원뿔 반사 패턴(113)과 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115)의 개수와 동일하다. 그리고, 상기 광원(131)이 배치된 위치는 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115)이 형성된 위치와 대향되게 형성될 수 있다. 따라서 상기 광원(131)은 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115)의 배치 형태에 따라 규칙 또는 불규칙하게 배열될 수 있다.

상기 광원(131)은 상기 도광판(110)의 후방에 등 간격을 이루어 2차원으로 배열될 수 있다.

상기 광원(131)은 LED를 사용하여 구성될 수 있다. 이때, 상기 광원(131)을 LED를 사용하여 백색광원으로 구현하는 경우에는 빛의 3원색인 빨강(R), 초록(G), 파랑(B) 색상의 LED를 동시에 사용하는 방식과, 청색(B)의 LED에 황색(Yellow)을 발광하는 형광물질을 도포하여 백색 광원을 구현하는 방식을 사용할 수 있다.

또한, 상기 광원(131)은 백색, 적색, 등색, 황색, 녹색, 청색, 남색, 또는 자색 중 어느 1개 또는 2개 이상을 조합시켜 이루어진 LED로 구성될 수 있다. 이와 같이, 상기 광원(131)은 다수 개의 LED가 균일하게 배치되어 빛을 발하는 광원이다. 이때, 상기 LED는 광학적 특성을 만족하고, 고효율의 우수한 품질을 사용해야 하며, -34∼+74 온도범위에서 정상 동작을 해야 한다.

상기 기판(130)은 상면에 다수 개의 LED를 배치하고, 방수를 위하여 상면 및 하면에 에폭시 수지가 도포될 수 있다.

상기 광원(131)에서 나온 빛은 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115)을 통해 일부는 상기 음각의 원뿔형 반사 패턴(113)으로 투과 및 굴절되고, 나머지 일부는 상기 도광판(110)의 내부로 확산되어 상기 도광판(110)의 전면으로 출사되거나 상면에 일부가 반사되어 아래로 반사된다. 이때, 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115)에서 상기 음각의 원뿔형 반사 패턴(113)으로 투과 및 굴절된 빛은 상기 음각의 원뿔형 반사 패턴(113)을 통해 일부는 상기 도광판(110)의 내부로 전반사되고 나머지 일부는 투과되어 상측 방향으로 직진된다. 이때, 상기 음각의 원뿔형 반사 패턴(113)을 통해 상측 방향으로 투과된 빛은 상기 반사시트(140)에 의해 상기 도광판(110) 내부로 반사된다.

그리고, 상기 음각의 원뿔형 반사 패턴(113)에서 전반사된 빛은 상기 도광판(110)의 하면에 형성된 상기 광 확산 패턴(114)에 의해 상기 도광판(110)의 내부로 반사 및 확산되고, 상기 광 확산 패턴(114)에 의해 반사 또는 굴절되어 아래로 통과한 빛은 상기 반사층(120)에 의해 상기 도광판(110)의 내부로 반사됨으로써, 상기 도광판(110) 내부로 입사된 상기 광원(131)의 빛이 전반사와 난반사에 의해 면광원으로 변환된다.

따라서 본 발명의 실시 예에 의한 면광원 모듈(100)은 상기 도광판(110)의 상부 및 하부에 형성된 광학 패턴으로 인하여 상기 도광판(110)의 내부에서 전반사 및 난반사가 원활하게 이루어지기 때문에 빛의 출사 경로에서 휘도가 불필요하게 감쇄하지 않는다. 이로 인해, 상기 면광원 모듈(100)은 면광원으로 변환된 후에도 부분적인 명암의 차이가 없고, 상기 도광판(110)의 내부에서 빛의 산란이 잘 이루어짐으로써 면광원의 유효면적을 넓게 향상시킬 수 있다.

그러므로, 실시 예의 면광원 모듈(100)은 면광원의 향상에 따라 광 휘도 및 광 효율을 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 기존에 비해 적은 수의 광원(131)을 사용하더라도 광 휘도 및 광 효율을 크게 향상시킬 수 있으며, 면광원 장치의 두께를 줄일 수 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에서는 상기 면광원 장치(200)가 원형으로 구성된 예를 도면에 나타내고 있으나, 타원형, 마름모형, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 팔각형 등 필요에 따라 여러 가지 형태와 모양으로 구현될 수 있다.

도광판(110)의 광학 패턴 치수의 예

도 8 및 도 9는 도광판(110)에 형성된 음각의 원뿔 반사 패턴(113)과 음각의 렌즈 패턴(115)의 형상과 크기를 설명하기 위한 단면도이다.

본 발명의 실시 예에 의한 면광원 모듈(100)은 상기 도광판(110)에 형성된 광학 패턴의 형상과 크기를 다음과 같은 설계 치수로 구성할 수 있다.

도 8 및 도 9를 참조하여 설명하면, 상기 도광판(110)의 두께(a)는 4.5∼5.5㎜(예를 들어, 5㎜)의 범위를 가질 수 있다. 이때, 상기 반사층(120)의 두께(b)는 0.15∼0.25㎜(예를 들어, 0.20㎜)의 크기로 구성될 수 있다.

그리고, 상기 원뿔형 반사 패턴(113)은 상기 도광판(110)의 상면에 9.00∼10.00㎜(예를 들어, 9.50㎜)의 패턴 폭(c)을 가질 수 있고, 상기 도광판(110)의 상면에서 내측으로 1.50∼2.00㎜(예를 들어, 1.70㎜)의 패턴의 깊이(d)를 가질 수 있으며, 원뿔 꼭지점 사이에 있는 두 변이 각각 19∼20㎜의 반지름을 갖는 원호(m,n)로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 원뿔형 렌즈 패턴(150)은 상기 도광판(110)의 하면에 7.00∼8.00㎜(예를 들어, 7.27㎜)의 패턴의 폭(e)을 가질 수 있고, 상기 도광판(110)의 하면에서 내측으로 7.00∼7.50㎜(예를 들어, 7.27㎜)의 패턴의 깊이(f)를 가질 수 있으며, 원뿔의 꼭지점 사이에 있는 두 변이 각각 85∼95도(예를 들어, 90도)의 꼭지점 사이각(h)을 가지며 9∼10㎜의 반지름을 갖는 원호(i,k)로 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 원뿔형 반사 패턴(113)과 상기 원뿔형 렌즈 패턴(115) 사이의 간격(g)은 0.40∼0.80㎜(예를 들어, 0.60㎜)의 크기를 가질 수 있다.

한편, 상기 도광판(110)의 광학 패턴의 치수는 하나의 예를 들어 설명한 것으로, 상기 면광원 모듈(100)의 크기, 상기 도광판(110)의 두께 및 길이(크기) 등에 따라 다르게 설계될 수 있다. 하지만, 상기 원뿔형 반사 패턴(113)과 상기 원뿔형 렌즈 패턴(115)은 상기 도광판(110)의 크기에 따라 치수가 달라질 수는 있으나 형상과 모양은 앞에서 설명한 바와 같고 도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같다.

LED 광원의 실시 예

도 10은 LED 회로 배열 방식을 나타낸 회로도이다.

상기 면광원 모듈(100)의 광원(131)은 LED로 구성될 수 있다. 상기 광원(131)은 예를 들어, 2×2 배열 단위로 4개의 LED를 1 칩(chip)으로 구성하여 직렬로 설치될 수 있다. 이때, 상기 광원(131)의 구동 전압은 직류(DC) 12V의 전압이 4개 단위의 LED를 구동하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 면광원 모듈(100)의 전원은 내부의 전원공급장치 또는 솔라셀 방식의 태양광 에너지나 풍력 에너지 또는 하이브리드 전력을 사용하여 구동될 수 있다.

한편, 종래의 면광원 모듈은 2×2 배열 단위로 3개의 LED를 1 칩(chip)으로 구성하여 직렬로 연결되어 있다. 이때, 1 칩(chip)(20)의 LED 3개와 1개의 저항을 직렬로 연결한 다음 직류(DC) 12V의 전압을 인가할 경우, LED 특성상 fv값이 평균 3.3V DC(3.1∼3.5vdc)인 것을 감안하여 '3.3V × 3개 = 9.9vdc'가 되고, 입력 전압은 12vdc - 9.9vdc = 2.1vdc가 되어 2.1vdc를 드롭(drop)하기 위해 저항을 사용하게 된다. 그러므로, 종래의 면광원 모듈은 소비전력이 2.1vdc × 20㎃ = 0.042W가 되며, 0.042W 만큼 저항에서의 열손실이 발생하게 되고, 이를 해결하기 위해 방열 대책을 세워야 하는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 종래의 이러한 문제를 해결하기 위해, 2×2 배열 단위로 4개의 LED를 1 칩(chip)으로 구성하여 직렬로 설치하였다. 그리고, LED의 동작전류 60㎃를 20㎃만 흐르도록 낮은 저항을 사용하여 저항에서의 전압 강하를 최소화하도록 설계하였다.

도 10을 참조하면, 전류와 전압은 20㎃와 12V로 기존과 동일하고, 기존의 3개의 LED를 작동할 수 있는 전력으로 4개의 LED를 작동시키므로 33%의 조도상승 효과를 제공하여 약 33%의 에너지를 절감하는 효과를 제공한다.

그리고, 상기 기판(130)을 블록화시켜 전원 연결부를 커넥터(connector)로 구성하여 도로표지판의 특성상 여러 형태의 모양에 대응할 수 있는 구조로 설계하였고, 유지보수 또는 편리한 구조로 설계하였다.

또한, 화면의 교환 또는 유지 보수시 하단의 커버를 분리하여 화면을 슬라이드 시킴으로써 분해가 용이하다.

상기 면광원 모듈(100)은 직하 방식(Top View Type)으로 상기 기판(130)에 LED 및 구동회로를 구성한 후 동광시트와 렌즈 일체형으로 구성되어 상기 함체(150) 내부에 배열되어 사용될 수 있다. 또한, 칩(chip) LED(50×50㎜ 크기)를 사용한 PCB 어레이(array), 5,000K∼8,000K 사이의 색 온도를 가지며, 크기와 용도에 따라 선택하여 구성될 수 있다.

LED 구동 장치의 실시 예

도 11은 LED 구동 장치의 블록 구성도이다.

도 11을 참조하면, 상기 LED 구동 장치의 제1실시 예는 전원부(210), SMPS(Switched-Mode Power Supply; 220), DC/DC 컨버터(230), LED 구동회로(240)를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 LED 구동 장치의 제2실시 예는 전원부(210), AC/DC 컨버터(250), LED 구동회로(240)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 전원부(210)는 상용 전원(AC)을 공급하는 장치로, AC 110V 또는 AC 220V 전압을 공급한다.

상기 SMPS(220)는 전력을 효율적으로 변환시키는 스위칭 레귤레이터가 포함된 전기적인 파워 서플라이로서, 상기 전원부(210)로부터 전원을 받아서 전류나 전압 특성을 변화하여 전원이 필요한 곳으로 전원을 전달하는 역할을 한다. 즉, 상기 SMPS(220)는 상기 전원부(210)로부터 전원을 공급받아 안정된 직류 전원(DC)으로 변화시켜 출력한다.

상기 DC/DC 컨버터(230)는 상기 SMPS(220)로부터 공급된 직류(DC) 전압을 상기 면광원 모듈(100)을 구동하기 위한 구동 전압으로 변환하여 출력한다. 즉, 상기 DC/DC 컨버터(230)는 상기 SMPS(220)로부터 공급된 직류(DC) 전압을 상기 광원(131)의 동작 전압인 12V로 변환하여 출력한다.

상기 AC/DC 컨버터(250)는 상기 전원부(210)로부터 전원을 공급받아 상기 면광원 모듈(100)을 구동하기 위한 구동 전압으로 변환하여 출력한다. 즉, 상기 AC/DC 컨버터(250)는 상기 전원부(210)로부터 공급된 직류(DC) 전압을 상기 광원(131)의 동작 전압인 12V로 변환하여 출력한다.

상기 LED 구동회로(240)는 상기 DC/DC 컨버터(230) 또는 상기 AC/DC 컨버터(250)로부터 상기 광원(131)을 구동하기 위한 구동 전압(예를 들어, 12V)을 공급받아 상기 면광원 모듈(100)을 구동하게 된다. 이때, 상기 면광원 모듈(100)은 앞에서 설명한 바와 같이, 2×2 배열 단위로 4개의 LED를 1 칩(chip)으로 구성하여 직렬로 설치되어 있으며, 상기 LED 구동회로(240)에 의해 직류(DC) 12V의 전압으로 4개 단위의 LED를 구동하게 된다.

LED 구동 장치의 다른 실시 예

도 12는 LED 구동 장치의 다른 블록 구성도로서, 솔라셀 어레이(Solar Cell Array; 260)를 통해 전원을 공급받도록 구성한 예를 나타낸 것이다.

여기서, 상기 전원부(210)는 상기 솔라셀 어레이(Solar Cell Array; 260)를 통해 빛 에너지가 전기 에너지로 변환된 전원을 공급받아 축전지에 저장하게 된다. 이와 함께, 상기 전원부(210)는 AC 110V 또는 AC 220V의 상용 전압을 공급한다.

따라서, 상기 전원부(210)는 상기 솔라셀 어레이(Solar Cell Array; 260)에서 공급받은 전원과 AC 110V 또는 AC 220V의 상용 전압을 선택적으로 공급함으로써, 전력소비에 따른 비용을 크게 줄일 수 있다.

면광원 장치(300)의 제2실시 예

도 13 내지 도 16은 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 의한 면광원 장치(300)를 나타낸 도면으로, 도 13은 면광원 장치(300)의 단면도이고, 도 14는 면광원 모듈(101)의 사시도이고, 도 15는 면광원 모듈(101)의 분해 사시도이고, 도 16은 면광원 모듈(101)의 단면도이다.

상기 면광원 장치(300)의 제2실시 예는 도 13에 나타낸 바와 같이, 내부에 공간이 배설되고 일측에 개구부가 형성된 함체(150)와, 상기 함체(150)의 내부에 배치된 면광원 모듈(101)과, 상기 함체(150)의 개구부에 배치되며 상기 면광원 모듈(101)과 소정의 거리로 이격된 표지판을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 표지판은 상기 함체(150)의 개구부에 배치된 광 확산판(160)과, 상기 광 확산판(160) 상에 배치된 고휘도 반사시트(161)와, 상기 고휘도 반사층(161) 상에 배치된 초고휘도 반사시트(162)를 포함하여 구성될 수 있다.

그리고, 상기 면광원 모듈(101)은 도 13 내지 도 16에 나타낸 바와 같이, 하면 전체에 광 확산 패턴(114)이 일체로 형성되고 상측 및 하측에 음각의 원뿔형 반사 패턴(113)과 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115)이 형성된 도광판(110)과, 상기 도광판(110)의 하면에 배치되어 빛을 반사하는 반사층(114)과, 상기 반사층(114) 하부에 배치되며 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115) 내부에 배치되도록 상측에 소정의 간격으로 광원(131)이 배치된 기판(130)과, 상기 도광판(110)의 원뿔형 반사 패턴(113) 상에 소정의 크기로 배치된 반사시트(140)를 포함하여 구성된다.

상기 면광원 모듈(101)은 상기 제1실시 예의 면광원 모듈(100)에서 반사시트(140)가 추가로 구성된 것이다. 이때, 상기 반사시트(140)는 상기 도광판(110)의 원뿔형 반사 패턴(113) 상에 소정의 크기로 배치될 수 있으며, 점착성 또는 접착성 시트로 구성될 수 있다.

상기 반사시트(140)는 상기 원뿔형 반사 패턴(113)의 상부를 충분히 덮을 수 있도록 소정의 크기를 가지며, 원형, 사각형 등 소정의 모양을 가질 수 있다. 그리고, 상기 반사시트(140)는 점착성 또는 접착성 시트로 구성될 수 있다. 이때, 상기 반사시트(140)는 상기 도광판(110)의 상면과 접착되는 면이 빛을 반사하도록 형성될 수 있다.

상기 제1실시 예의 면광원 모듈(100)에서는 상기 광원(131)에서 출사되는 빛이 상기 광원(131)의 상부에 집중되면서 휘도가 불균일한 문제가 있었다. 그러나, 상기 제2실시 예의 면광원 모듈(101)에서는 상기 광원(131) 상부에 상기 반사시트(140)를 배치하여 상기 광원(131)에서 직접 출사하는 빛을 상기 도광판(110)의 내부로 반사시켜 면광원을 구현함으로써, 휘도 및 휘도의 균일도를 보다 더 향상시킬 수 있다.

면광원 장치(400)의 제3실시 예

도 17은 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 의한 면광원 장치(400)를 나타낸 단면도이다.

상기 면광원 장치(400)의 제3실시 예는 도 17에 나타낸 바와 같이, 내부에 공간이 배설되고 일측에 개구부가 형성된 함체(150)와, 상기 함체(150)의 내부에 배치된 면광원 모듈(102)과, 상기 함체(150)의 개구부에 배치되며 상기 면광원 모듈(102)과 소정의 거리로 이격된 표지판을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 표지판은 상기 함체(150)의 개구부에 배치된 광 확산판(160)과, 상기 광 확산판(160) 상에 배치된 고휘도 반사시트(161)와, 상기 고휘도 반사층(161) 상에 배치된 초고휘도 반사시트(162)를 포함하여 구성될 수 있다.

그리고, 상기 면광원 모듈(102)은 도 17에 나타낸 바와 같이, 하면 전체에 광 확산 패턴(114)이 일체로 형성되고 상측 및 하측에 음각의 오목반사 패턴(116)과 음각의 오목렌즈 패턴(117)이 형성된 도광판(110)과, 상기 도광판(110)의 하면에 배치되어 빛을 반사하는 반사층(114)과, 상기 반사층(114) 하부에 배치되며 상기 음각의 오목렌즈 패턴(117) 내부에 배치되도록 상측에 소정의 간격으로 광원(131)이 배치된 기판(130)을 포함하여 구성된다.

상기 면광원 모듈(102)은 상기 제1실시 예의 면광원 모듈(100)에서 상기 음각의 원뿔형 반사 패턴(113)과 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115)이 상기 음각의 오목반사 패턴(116)과 상기 음각의 오목렌즈 패턴(117)으로 형성된 점이 다르고, 나머지 구성은 동일하다.

면광원 장치(500)의 제4실시 예

도 18은 본 발명의 바람직한 제4실시 예에 의한 면광원 장치(500)를 나타낸 단면도이다.

상기 면광원 장치(500)의 제4실시 예는 도 18에 나타낸 바와 같이, 내부에 공간이 배설되고 일측에 개구부가 형성된 함체(150)와, 상기 함체(150)의 내부에 배치된 면광원 모듈(103)과, 상기 함체(150)의 개구부에 배치되며 상기 면광원 모듈(103)과 소정의 거리로 이격된 표지판을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 표지판은 상기 함체(150)의 개구부에 배치된 광 확산판(160)과, 상기 광 확산판(160) 상에 배치된 고휘도 반사시트(161)와, 상기 고휘도 반사층(161) 상에 배치된 초고휘도 반사시트(162)를 포함하여 구성될 수 있다.

그리고, 상기 면광원 모듈(103)은 도 18에 나타낸 바와 같이, 하면 전체에 광 확산 패턴(114)이 일체로 형성되고 상측 및 하측에 음각의 오목반사 패턴(116)과 음각의 오목렌즈 패턴(117)이 형성된 도광판(110)과, 상기 도광판(110)의 하면에 배치되어 빛을 반사하는 반사층(114)과, 상기 반사층(114) 하부에 배치되며 상기 음각의 오목렌즈 패턴(117) 내부에 배치되도록 상측에 소정의 간격으로 광원(131)이 배치된 기판(130)과, 상기 도광판(110)의 오목반사 패턴(113) 상에 소정의 크기로 배치된 반사시트(140)를 포함하여 구성된다.

상기 면광원 모듈(103)은 상기 제3실시 예의 면광원 모듈(102)에서 반사시트(140)가 추가로 구성된 것이다. 이때, 상기 반사시트(140)는 상기 도광판(110)의 오목반사 패턴(116) 상에 소정의 크기로 배치될 수 있으며, 점착성 또는 접착성 시트로 구성될 수 있다.

상기 반사시트(140)는 상기 오목반사 패턴(116)의 상부를 충분히 덮을 수 있도록 소정의 크기를 가지며, 원형, 사각형 등 소정의 모양을 가질 수 있다. 그리고, 상기 반사시트(140)는 점착성 또는 접착성 시트로 구성될 수 있다. 이때, 상기 반사시트(140)는 상기 도광판(110)의 상면과 접착되는 면이 빛을 반사하도록 형성될 수 있다.

상기 제3실시 예의 면광원 모듈(400)에서는 상기 광원(131)에서 출사되는 빛이 상기 광원(131)의 상부에 집중되면서 휘도가 불균일한 문제가 있었다. 그러나, 상기 제4실시 예의 면광원 모듈(101)에서는 상기 광원(131) 상부에 상기 반사시트(140)를 배치하여 상기 광원(131)에서 직접 출사하는 빛을 상기 도광판(110)의 내부로 반사시켜 면광원을 구현함으로써, 휘도 및 휘도의 균일도를 보다 더 향상시킬 수 있다.

면광원 장치의 사용 예

도 19 내지 도 22는 본 발명의 면광원 장치의 사용 상태를 나타낸 사진으로, 도 19는 도로표지판의 적용 예를 나타낸 사진이고, 도 20은 교통안전표지판의 적용 예를 나타낸 사진이고, 도 21은 CC 카메라 경고판의 적용 예를 나타낸 사진이고, 도 22는 솔라 표지판(Solar Signs)의 적용 예를 나타낸 사진이다.

본 발명에 의한 제1 내지 제4 실시 예의 면광원 장치(200∼500)는 교통안전표지판, 도로표지판, 광고표지판 등으로 구성될 수 있다.

상기 면광원 장치(200∼500)는 교통안전표지판, 도로표지판, 광고표지판 등으로 구성될 경우, 문자, 숫자 등의 형상이 표현되며, 솔라셀 어레이(Solar Cell Array; 260), DC/DC 컨버터, 축전지와 연결된 전원부 등이 함께 설치될 수 있다. 또한, 상기 면광원 장치(200∼500)는 횡단보도 신호등이나 가로등 위에 설치될 수도 있다.

여기서, 상기 교통안전표지판에는 도로상태가 위험하거나 도로 또는 그 부근에 위험물이 있는 경우에 필요한 안전 조치를 할 수 있도록 이를 알리는 주의표지판과, 도로 교통의 안전을 위하여 각종 제한 금지 등의 규제를 필요로 하는 경우에 이를 알리는 규제표지판과, 도로의 통행 방법, 통행 구분 등 도로 교통의 안전을 위하여 필요한 지시를 하는 경우에 이를 따르도록 알리는 지시표지판과, 주의 표지 또는 규제표지, 지시표지의 주기능을 보충하여 알리는 표지를 주기능 표지의 하단에 병설한 보조표지판과, 교통의 안전을 위하여 급커버 등을 알리는 갈매기표지판과, 어린이보호구역 표지판 등이 포함될 수 있다.

그리고, 상기 도로표지판에는 이정 표지판, 방향 표지판, 노선 표지판, 경계 표지판, 도로명 표지판, 휴게소 표지판 등이 포함될 수 있다.

또한, 상기 광고표지판에는 상업 광고, 공익 광고 등을 알리기 위해 설치되는 간판(sign), 옥외광고판, 지하철 광고판, 대형광고판 등이 포함될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 표지판의 면광원 장치는 광 확산 패턴이 형성된 도광판의 상면 및 하면에 음각의 원뿔형 반사 패턴과 음각의 원뿔형 렌즈 패턴이 형성되고 도광판의 하면에 반사층이 배치되고 원뿔형 반사 패턴 상에 소정의 크기로 반사시트가 배치되며 광원이 음각의 원뿔형 렌즈 패턴 내부에 배치되어, 도광판 내부로 입사된 광원의 빛을 전반사와 난반사에 의해 면광원으로 변환하여 출사함으로써, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제를 해결할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시 예들은 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(당업자)라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

100 : 면광원 모듈의 제1실시 예
101 : 면광원 모듈의 제2실시 예
102 : 면광원 모듈의 제3실시 예
103 : 면광원 모듈의 제4실시 예
110 : 도광판 111 : 몸체
112 : 상면 113 : 음각의 원뿔형 반사 패턴
114 : 광 확산 패턴 115 : 음각의 원뿔형 렌즈 패턴
116 : 음각의 오목반사 패턴 117 : 음각의 오목렌즈 패턴
120 : 반사층 121 : 몸체
122 : 구멍 130 : 기판
131 : 광원 140 : 반사시트
150 : 함체 151 : 함체후면
152 : 방수 패드 153 : 고정 애자
154 : 화면 보강대 160 : 광 확산판
161 : 고휘도 반사시트 162 : 초고휘도 반사시트
200 : 면광원 장치의 제1실시 예 210 : 전원부
220 : SMPS(Switched-Mode Power Supply)
230 : DC/DC 컨버터 240 : AC/DC 컨버터
250 : LED 구동회로
260 : 솔라셀 어레이(Solar Cell Array)
300 : 면광원 장치의 제2실시 예
400 : 면광원 장치의 제3실시 예
500 : 면광원 장치의 제4실시 예

Claims (6)

1. 내부에 공간이 배설되고 일측에 개구부가 형성된 함체;
   상기 함체의 내부에 배치된 면광원 모듈; 및
   상기 함체의 개구부에 배치되며 상기 면광원 모듈과 소정의 거리로 이격된 표지판;을 포함하며,
   상기 면광원 모듈은,
   투광성 재질로 형성되며, 하면 전체에 광 확산 패턴이 일체로 형성된 도광판;
   상기 도광판의 상면에서 내측으로 형성된 음각의 원뿔형 반사 패턴;
   상기 도광판의 하면에서 내측으로 형성되되 상기 음각의 원뿔형 반사 패턴과 대향되게 형성된 음각의 원뿔형 렌즈 패턴;
   상기 도광판의 하면에 배치되어 빛을 반사하며, 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴이 드러나도록 구멍이 형성된 반사층; 및
   상기 반사층 하부에 배치되며, 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴 내부에 배치되도록 상측에 소정의 간격으로 광원이 배치된 기판;을 포함하는,
   표지판의 면광원 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 표지판은,
   상기 함체의 개구부에 배치된 광 확산판;
   상기 광 확산판 상에 배치된 고휘도 반사시트; 및
   상기 고휘도 반사시트 상에 배치된 초고휘도 반사시트;를 포함하는,
   표지판의 면광원 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 초고휘도 반사시트는 문자, 숫자, 그림, 사진 중에서 적어도 하나 이상의 형상을 오려붙이거나 또는 문자 부분을 제외한 배경을 특수 잉크를 사용하여 실크인쇄방식으로 인쇄하는,
   표지판의 면광원 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 면광원 모듈은,
   상기 도광판의 원뿔형 반사 패턴 상에 소정의 크기로 배치되며, 점착성 또는 접착성 시트로 구성된 반사시트;를 더 포함하는,
   표지판의 면광원 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 음각의 원뿔형 반사 패턴은 원뿔 형상을 가지되 원뿔의 꼭지점 사이에 있는 두 변이 각각 원호를 이루고,
   상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴은 원뿔 형상을 가지되 원뿔의 꼭지점 사이에 있는 두변이 각각 소정의 길이를 갖는 직선과 원호를 이루며,
   상기 음각의 원뿔형 반사 패턴과 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴은 규칙 또는 불규칙하게 배열된,
   표지판의 면광원 장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 면광원 장치는,
   상기 함체의 후면과 상기 표지판 사이에 배치된 화면 보강대;
   상기 함체의 후면과 상기 기판 사이에 배치된 고정 애자; 및
   상기 표지판의 양쪽 측면과 함체 하부의 양쪽 모서리 부분에 배치된 방수 패드;를 더 포함하는,
   표지판의 면광원 장치.
   

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