KR100741821B1 - 발광 다이오드 모듈 - Google Patents

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KR100741821B1
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Abstract

본 발명은 발광 다이오드 모듈에 관한 것으로서, 특히, 가요성을 가지는 금속 박막과, 상기 금속 박막 상에 상기 금속 박막과 절연되도록 인쇄된 회로 패턴과, 상기 회로 패턴이 형성되지 않은 금속 박막 상에 실장된 단수 또는 복수의 LED와, 상기 LED와 회로 패턴의 통전을 위한 와이어 및 상기 LED 상에 형성된 형광체를 포함하는 LED 모듈에 관한 것이다.
발광다이오드, 모듈, 가요성, 열방출

Description

발광 다이오드 모듈{LIGHT EMITTING DIODE MODULE}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈의 구조를 나타낸 개략도.
도 2는 도 1의 "A" 부분을 확대하여 나타낸 부분 확대도.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ'선을 따라 잘라 나타낸 단면도.
도 4는 제1 실시예의 제1 변형예에 따른 발광 다이오드 모듈의 구조를 나타낸 도면.
도 5는 제1 실시예의 제2 변형예에 따른 발광 다이오드 모듈의 구조를 나타낸 개략도.
도 6은 도 5의 "B" 부분을 확대하여 나타낸 부분 확대도.
도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ'선을 따라 잘라 나타낸 단면도.
도 8은 제1 실시예에 따른 제3 변형예에 따른 발광 다이오드 모듈의 구조를 나타낸 단면도.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈의 구조를 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 모듈 110 : LED
115 : 접착층 120 : 회로 패턴
121 : 도전막 122 : 절연 패턴
130 : 전원 공급부 140 : 금속 박막
140a : 제1 금속 박막 140b : 제2 금속 박막
150 : 와이어 160 : 방열판
170 : 구멍 200 : LED 패키지
본 발명은 발광 다이오드를 이용하여 문자 등을 구현하는 전광판 내지는 표시 장치 등에 적용되는 발광 다이오드 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 평탄면 이외의 표시면 상에 대한 전광 표시를 할 수 있는 가요성을 가진 발광 다이오드 모듈에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode, 이하, LED라 한다)는, 전류를 흘리면 발광하는 다이오드로서 반도체의 pn 접합면에 소수 캐리어를 주입시키면 전자가 보다 높은 에너지 준위(level)로 여기하고, 다시 안정된 상태로 되돌아 올 때 가지고 있던 에너지가 빛의 파장대를 가진 전자파로 되어 방사되는 발광 소자를 말한다.
최근 LED는 비약적인 반도체 기술의 발전에 힘입어, 저휘도의 범용제품에서 탈피하여, 고휘도, 고품질의 제품 생산이 가능해졌다. 또한, 고특성의 청색(blue)과 백색(white) 다이오드의 구현이 현실화됨에 따라서, LED는 차세대 조명원 및 각종의 표시 장치 등으로 그 응용가치가 확대되고 있다.
이와 같은 LED를 단수 또는 복수로 접합시켜 일정한 크기로 만든 것을 LED 모듈이라 하고, 이는 각종의 표시 장치 및 화상장치의 전광판 등을 구성한다.
기존의 LED 모듈은, PCB(인쇄회로기판) 상이나 각질의 보형물 등에 삽입 또는 장착된 것을 다시 주 PCB 상에 장착하여 제작되거나, LED를 일정한 크기의 PCB 상에 배치, 장착하여, 다시 이들 LED를 제어할 수 있는 드라이버(driver)를 장착하여 하나의 모듈을 제작한 후 외부 케이스를 통해 모듈을 고정하여 각각의 모듈을 콘트롤러(controller)와 케이블로 결선하여 제작한다.
그런데, 상술한 기존의 LED 모듈은, LED를 단수 또는 복수로 접합시켜 일정한 크기로 형성함으로써, 각종의 표시 장치 및 화상장치의 전광판 등에 적용시킬 수 있었으나, PCB 또는 외부 케이스에 의하여 평면 또는 다각형의 형태로 제작되지 않으므로, 모서리, 모퉁이, 기둥, 곡선 유리 등에는 설치가 어려운 문제가 있다. 즉, 기존의 LED 모듈은, 이들이 적용된 각종의 표시 장치 및 화상장치의 전광판 등의 설치 장소에 있어서 제한적이며, 굴곡이 있는 곡면에 설치시, 전체적인 표시 품질이 저하되는 문제가 있다.
또한, 기존의 LED 모듈은, LED를 단수 또는 복수로 접합시켜 제작된 것이기 때문에, 각각의 LED로부터 발생하는 열을 더욱 효율적으로 외부로 방출시킬 필요가 있다.
따라서, 상기 LED 모듈의 열방출 효율을 향상시킬 수 있는 LED 모듈 관련 기술의 개발이 계속적으로 요구되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 단수 또는 복수의 LED를 소정의 회로 패턴이 형성된 굴곡이 가능한 연질의 금속 박막에 장착하여, 설치 장소의 제약을 최소화하고, 열방출 효율을 향상시킬 수 있는 LED 모듈을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 가요성을 가지는 금속 박막과, 상기 금속 박막 상에 상기 금속 박막과 절연되도록 인쇄된 회로 패턴과, 상기 회로 패턴이 형성되지 않은 금속 박막 상에 실장된 단수 또는 복수의 LED와, 상기 LED와 회로 패턴의 통전을 위한 와이어 및 상기 LED 상에 형성된 형광체를 포함하는 LED 모듈을 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 또 다른 본 발명은, 가요성을 가지는 금속 박막과, 상기 금속 박막 상에 상기 금속 박막과 절연되도록 인쇄된 회로 패턴 및 상기 회로 패턴과 전기적으로 연결되도록 상기 금속 박막 상에 실장된 단수 또는 복수의 LED 패키지를 포함하는 LED 모듈을 제공한다. 이때, 상기 LED 패키지는, 한 쌍의 리드 단자로 형성된 리드프레임과, 상기 리드프레임의 일부가 내측에 수용되도록 합성수지재로 형성된 패키지와, 상기 패키지 내부의 리드프레임 상에 실장된 LED 및 상기 패키지 내부에 충진되어 상기 LED를 보호하는 몰딩재를 포함하여 이루어진 것이 바람직하다.
또한, 상기 본 발명의 LED 모듈에서, 상기 금속 박막 상에 상기 금속 박막과 절연되도록 인쇄된 회로 패턴은, 회로 패턴과 동일한 형상으로 이루어진 절연 패턴이 형성된 제1 금속 박막과, 상기 절연 패턴 상에 형성된 도전막 및 상기 도전막과 절연되도록 상기 제1 금속 박막 상에 형성된 제2 금속 박막을 포함하여 이루어진 것이 바람직하다.
또한, 상기 본 발명의 LED 모듈에서, 상기 제1 및 제2 금속 박막은, 반사도 및 방열 특성을 우수하게 하기 위해 구리, 알루미늄, 니켈 및 이들의 합금 중 어느 하나로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 본 발명의 LED 모듈에서, 상기 LED에서 발생하는 열을 더욱 효과적으로 방출시키기 위하여 상기 회로 패턴이 인쇄되지 않은 금속 박막의 일면에 형성된 가요성을 가지는 방열판을 더 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 방열판은, 구리, 알루미늄, 니켈 및 이들의 합금 중 어느 하나로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 본 발명의 LED 모듈에서, 상기 방열판은, 도금법을 사용하여 형성하는 것이 가능하다.
또한, 상기 본 발명의 LED 모듈에서, 상기 가요성을 가지는 금속 박막은, 회 로 패턴이 형성되지 않은 부분에 소정 간격 이격되게 형성된 단수 또는 복수의 구멍을 더 포함하여 열방출 효율을 향상시키는 것이 바람직하다.
이하 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기하였다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 LED 모듈에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
[ 실시예 1]
먼저, 도 1 내지 도 3을 참고하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 모듈에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈의 구조를 나타낸 개략도이고, 도 2는 도 1의 "A" 부분을 확대하여 나타낸 부분 확대도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 모듈(100)은, 가요성을 가지는 금속 박막(140)과, 상기 금속 박막(140) 상에 이와 절연되도록 인쇄되어 회로 패턴(120)과, 상기 회로 패턴(120)이 형성되지 않은 상기 금속 박막 (140) 상에 실장된 단수 또는 복수의 LED(110) 및 상기 LED(110) 상에 형성된 형광체(도시하지 않음)를 포함하여 이루어져 있다. 이때, 상기 LED(110)와 회로 패턴(120)은, 와이어(150)를 통해 전기적으로 연결되어 있다.
여기서 미설명한 도면부호 130은, 상기 회로 패턴(120)에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부를 지칭한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 LED 모듈(100)은, 종래 LED 모듈을 이루는 단단한 PCB 기판이 아닌 가요성을 가지는 금속 박막(140)으로 이루어져 있으므로, 전체적인 표시 품질의 저하 없이 모서리, 모퉁이, 기둥, 곡선유리 등과 같은 다양한 곡면을 가진 장소에 설치할 수 있다.
그러면, 이하, 도 3을 참조하여 제1 실시예에 따른 LED 모듈에 대하여 보다 상세히 설명한다. 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ'선을 따라 잘라 나타낸 단면도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 상기 금속 박막(140)은, 제1 금속 박막(140a)과 제2 금속 박막(140b)이 순차 적층되어 이루어져 있다. 이때, 상기 제1 및 제2 금속 박막(140a, 140b)은, LED 모듈 구동시, 각각의 LED(110)에서 발생되는 열을 외부로 용이하게 방출시키기 위하여 방열 특성이 우수한 금속, 예를 들어, 알루미늄, 니켈 및 이들의 합금 등으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 금속 박막(140a) 상에는 LED 모듈을 구동하기 위한 회로 패턴(120)이 상기 제1 금속 박막(140a)과 절연되도록 형성되어 있다. 보다 상세하게, 상기 회로 패턴(120)은, 우선, 상기 제1 금속 박막(140a) 상에 회로와 동일한 형상으로 이루어진 소정 높이의 절연 패턴(122)이 형성되어 있고, 그 위에 도전막(121) 이 형성되어 있으며, 이에 따라, 상기 절연 패턴(122)을 통해 상기 도전막(121)을 제1 금속 박막(140a)과 전기적으로 절연하는 것이 가능하다.
그리고, 상기 제1 금속 박막(140a) 상에 제2 금속 박막(140b)이 형성되어 있으며, 이 또한, 상기 회로 패턴(120)을 이루는 도전막(121)과 절연되도록 형성되어 있다.
특히, 본 발명에 따른 상기 제2 금속 박막(140b)은, 방열 특성뿐만 아니라 반사도 또한 높은 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이는 상기 제2 금속 박막(140b) 상에 실장된 LED(110)에서 발광하는 광이 발광면이 아닌 그 이외의 면, 즉 제2 금속 박막(140b)으로 흡수 및 산란되어 소멸되는 것을 방지하기 위함이다. 따라서, 본 발명에 따른 LED 모듈은, 방열 효과를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 광 효율 또한 향상시킬 수 있으므로, 이들이 적용된 각종의 표시 장치 및 화상장치의 전광판 등의 휘도를 향상시켜 표시 품질을 개선하는 것이 가능하다.
또한, 상기 제2 금속 박막(140b) 상에 실장된 LED(110)은, 열전도율이 높은 투명 접착층(115)을 통해 고정되는 것이 바람직하다.
상기 접착층(115)으로 제2 금속 박막(140b) 상에 고정된 LED(110)는 와이어(150)를 통해 인접한 회로 패턴(120), 즉 한 쌍의 전극과 각각 전기적으로 연결되어 있다.
그러면, 이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 모듈의 변형예에 대하여, 도 4 내 내지 도 8을 참조하여 설명하기로 한다. 다만, 제1 실시예의 구성 중 제1 실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고, 제1 실시예에서 달라지는 구성에 대해서만 상술하기로 한다.
변형예 1
우선, 도 4를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 모듈의 제1 변형예에 대하여 상세히 설명한다. 도 4는 제1 실시예의 제1 변형예에 따른 발광 다이오드 모듈의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 제1 변형예에 따른 LED 모듈은, 제1 실시예에 따른 LED 모듈과 대부분의 구성이 동일하고, 다만, 상기 회로 패턴(120)이 인쇄되지 않은 금속 박막(140)의 일면에 가요성을 가지고 형성된 가용성 방열판(160)을 더 포함한다는 점에서만 제1 실시예와 다르다.
이때, 상기 방열판(160)은, 방열 효율을 향상시키기 위한 것으로, 방열 특성이 우수한 금속, 예를 들어, 구리, 알루미늄, 니켈 및 이들의 합금 등과 같은 금속으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 방열판(160)은, 접착층(도시하지 않음)을 통해 접착하거나, 도금법을 사용하여 형성하는 것이 가능하다.
이러한 제1 변형예는 제1 실시예에서와 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있을 뿐 아니라, 제1 실시예에 비하여 방열판(160)를 더 포함하고 있기 때문에 방열판(160)에 의해 LED 모듈 구동시, LED(110)에서 발생하는 열을 외부로 용이하게 방출시킬 수 있다는 점에서 제1 실시예보다 더욱 우수한 열방출 효과를 얻을 수 있다.
변형예 2
도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 모듈의 제2 변형예에 대하여 상세히 설명한다. 도 5는 제1 실시예의 제2 변형예에 따른 발광 다이오드 모듈의 구조를 나타낸 개략도이고, 도 6은 도 5의 "B" 부분을 확대하여 나타낸 부분 확대도이고, 도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ'선을 따라 잘라 나타낸 단면도이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 제2 변형예에 따른 LED 모듈은, 제1 실시예에 따른 LED 모듈과 대부분의 구성이 동일하고, 다만, 상기 가요성을 가지는 금속 박막(140) 중 회로 패턴(120)이 형성되지 않은 부분에 소정 간격 이격되게 형성된 단수 또는 복수의 구멍(170)을 더 포함한다는 점에서만 제1 실시예와 다르다.
한편, 도 7에서는 상기 구멍(170)은, 상기 LED(110)가 실장된 부분에도 형성된 상태를 도시하였으나, 이 부분에서는 LED(110)의 특성 및 공정 조건에 따라 상기 구멍(170)을 형성하지 않을 수도 있다.
또한, 상기 본 발명의 LED 모듈에서, 상기 가요성을 가지는 금속 박막은, 회로 패턴이 형성되지 않은 부분에 소정 간격 이격되게 형성된 단수 또는 복수의 구멍(170)을 더 포함하여 열방출 효율을 향상시키는 것이 바람직하다. 이때, 상기 구멍(170)의 개수 및 간격은 공정 조건에 따라 변경 가능하다.
이러한 제2 변형예 또한, 제1 실시예에서와 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있을 뿐 아니라, 제1 변형예와 마찬가지로, 상기 구멍(170)에 의해 LED 모듈 구동시, LED(110)에서 발생하는 열을 외부로 용이하게 방출시킬 수 있다는 점에서 제1 실시예보다 더욱 우수한 열방출 효과를 얻을 수 있다.
변형예 3
도 8을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 모듈의 제3 변형예에 대하여 상세히 설명한다. 도 8은 제1 실시예에 따른 제3 변형예에 따른 발광 다이오드 모듈의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 8을 참조하면, 제3 변형예에 따른 LED 모듈은, 제1 변형예에 따른 LED 모듈과 대부분의 구성이 동일하고, 다만, 상기 가요성을 가지는 금속 박막(140) 중 회로 패턴(120)이 형성되지 않은 부분에 소정 간격 이격되게 형성된 단수 또는 복수의 구멍(170)을 더 포함한다는 점에서만 제1 변형예와 다르다.
한편, 상기 금속 박막(140)과 방열판(160)은, 모두 구멍(170)을 가지고 있으나, 이는 필요에 따라 어느 하나에만 형성할 수 있다. 즉, LED 모듈의 공정 조건에 따라, 구멍의 개수와 간격 및 형성 위치는 조절 가능하다.
[ 실시예 2]
도 9를 참고하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 LED 모듈에 대하여 상세히 설명한다. 다만, 제1 실시예의 구성 중 제1 실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고, 제1 실시예에서 달라지는 구성에 대해서만 상술하기로 한다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈의 구조를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 LED 모듈(100)은, 제1 실시예에 따른 LED 모듈과 대부분의 구성이 동일하고, 다만, 상기 가요성을 가지는 금속 박막(140) 상에 실장된 LED(110)가 와이어(150)를 통해 회로 패턴(120)과 전기적으로 연결되어 있는 것(도 2 참조)이 아니라, LED 패키지(200)를 금속 박막(140)에 실장하여 회로 패턴(120)과 직접적으로 연결되도록 하는 점에서 제1 실시예와 다르다.
상기 표면 실장형 패키지(200)는, 한 쌍의 리드 단자로 형성된 리드프레임(210)과, 상기 리드프레임(210)의 일부가 내측에 수용되도록 합성수지재로 형성된 패키지(230)와, 상기 패키지(230) 내부의 리드프레임(210) 상에 실장된 LED(110) 및 상기 패키지(230) 내부에 충진되어 상기 LED(110)를 보호하는 몰딩재(220)를 포함하여 이루어진 것이 바람직하다. 이때, 몰딩재(220)는, 색 재현율이 높은 형광체로 이루어지는 것이 바람직하다.
이와 같이, 제2 실시예에 따른 LED 모듈은, 표면 실장형 패키지(200) 내부에 색 재현율이 높은 형광체로 이루어진 몰딩재(220)를 포함하고 있으므로, LED(110)이 실장된 금속 박막(140) 상에 형광체(도시하지 않음)를 별도로 형성해야 하는 제1 실시예에 비하여 공정을 단순화할 수 있으며, 그로 인해 제조 공정 상의 오염 등을 방지하여 LED 모듈의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
한편, 제2 실시예는, 앞서 설명한 제1 실시예의 제1 내지 제3 변형예가 적용 가능하며, 이와 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
상기한 바와 같이, 본 발명은, 단수 또는 복수의 LED를 소정의 회로 패턴이 형성된 굴곡이 가능한 연질의 금속 박막에 장착하여 LED 모듈을 형성함으로써, 이를 이용하여 형성된 각종 표시 장치 및 전광판 등의 설치 장소의 제약을 최소화할 수 있다.
또한, 상기 금속 박막이 열전도율이 우수한 금속으로 이루어져 있으므로, LED에서 발생하는 열의 방출 효율을 향상시켜 LED 모듈의 수명을 최대화시킬 수 있다.

Claims (10)

  1. 가요성을 가지는 금속 박막;
    상기 금속 박막 상에 상기 금속 박막과 절연되도록 인쇄된 회로 패턴;
    상기 회로 패턴이 형성되지 않은 금속 박막 상에 실장된 단수 또는 복수의 LED;
    상기 LED와 회로 패턴의 통전을 위한 와이어; 및
    상기 LED 상에 형성된 형광체;를 포함하는 LED 모듈.
  2. 가요성을 가지는 금속 박막;
    상기 금속 박막 상에 상기 금속 박막과 절연되도록 인쇄된 회로 패턴; 및
    상기 회로 패턴과 전기적으로 연결되도록 상기 금속 박막 상에 실장된 단수 또는 복수의 LED 패키지;를 포함하는 LED 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 LED 패키지로 형성된 리드프레임;
    상기 리드프레임의 일부가 내측에 수용되도록 합성수지재로 형성된 패키지;
    상기 패키지 내부의 리드프레임 상에 실장된 LED; 및
    상기 패키지 내부에 충진되어 상기 LED를 보호하는 몰딩재;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 LED 모듈.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 금속 박막 상에 상기 금속 박막과 절연되도록 인쇄된 회로 패턴은,
    회로 패턴과 동일한 형상으로 이루어진 절연 패턴이 형성된 제1 금속 박막;
    상기 절연 패턴 상에 형성된 도전막; 및
    상기 도전막과 절연되도록 상기 제1 금속 박막 상에 형성된 제2 금속 박막;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 LED 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 금속 박막은, 구리, 알루미늄, 니켈 및 이들의 합금 중 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 LED 모듈.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 회로 패턴이 인쇄되지 않은 금속 박막의 일면에 형성된 가요성을 가지는 방열판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 방열판은, 접착층을 통해 상기 금속 박막의 일면에 형성된 것을 특징으로 하는 LED 모듈.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 방열판은, 도금법을 통해 상기 금속 박막의 일면에 도금된 것을 특징으로 하는 LED 모듈.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 방열판은, 구리, 알루미늄, 니켈 및 이들의 합금 중 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 LED 모듈.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가요성을 가지는 금속 박막은, 회로 패턴이 형성되지 않은 부분에 소정 간격 이격되게 형성된 단수 또는 복수의 구멍을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 모듈.
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