KR100897918B1 - 엘이디 모듈 및 엘이디 모듈의 조립 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조립이 용이하고, 필요에 따라서 그 형태 및/또는 길이를 가변할 수 있도록 고안된 엘이디 모듈 및 엘이디 모듈의 조립 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 엘이디 모듈은 조립 과정이 용이하여 조명 장치, 라이트 패널 등을 용이하게 구현할 수 있고, 응용 제품의 필요 및 요구에 따라 그 형태를 변경할 수 있기 때문에 다양한 형태의 엘이디 모듈을 조립할 수 있어 부품의 낭비를 최소화할 수 있게 되었으며 생산성 및 경제성을 크게 개선할 수 있다.

Description

엘이디 모듈 및 엘이디 모듈의 조립 방법{LED Module and Fabrication Process Thereof}

본 발명은 엘이디 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조립이 용이하고 필요에 따라 그 형태, 크기 및 길이를 유연하게 변형할 수 있는 엘이디 모듈 및 이 엘이디 모듈을 조립하는 방법에 관한 것이다.

엘이디(LED)는 발광 소자(light-emitting diode)를 의미하며, 반도체의 p-n 접합 구조를 이용하여 주입되는 소수 캐리어들의 재결합에 의하여 발광시키는 소자를 지칭한다. 현재까지 LED의 소재로는 발광 효율과 p-n 접합 제작의 용이성 등으로 인하여 비소화갈륨(GaAs), 인화갈륨(GaP), 갈륨-비소-인, 갈륨-알루미늄-비소, 인화인듐(InP) 등 3B 및 5B족인 2원소 또는 3원소 화합물 반도체가 일반적으로 사용되고 있다. 발광 다이오드는 종래의 광원과 비교하여 소형이고, 수명은 길며, 전기에너지가 빛에너지로 직접 변환하기 때문에 전력이 적게 들고 효율이 좋다. 뿐만 아니라 고속응답이므로 자동차 계기의 표시소자, 광통신용 광원 등 다양한 전자기 기의 표시용 램프, 숫자표시 장치나 계신가의 카드 판독기 등에 널리 응용되고 있다.

일반적으로, 엘이디는 엘이디 모듈을 통하여 조립되어 광고판 및 각종 조명 장치에서 광원으로 기능하는데, 도 1은 종래 엘이디 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 1에 도시된 것과 같이, 종래 엘이디 모듈(1)은 내부에 수용공간이 형성되는 본체(10)와, 일면에 다수의 발광 소자(30) 및 저항 등과 같은 주변 소자(32)가 고정, 배치되고, 타면에는 각종 소자를 회로를 통하여 연결하기 위한 패턴이 형성되며, 개방된 상기 본체(10)의 상면을 통하여 그 내부로 수용되는 PCB(20)와, 상기 PCB(20)의 타면에 형성된 패턴을 통하여 상기 다수의 발광 소자(30)로 구동 전원을 인가하는 전원공급선(40)과, 최종적으로 조립된 엘이디 모듈을 조명 장치 등에 볼트 등으로 고정시킬 수 있도록 본체(10)의 하단 측면에 외향 돌출되도록 구성되어 있는 브라켓(50)을 구비하고 있다. 아울러, 도면으로 도시하지는 않았으나, 상기 PCB(20)가 수용된 본체(10)의 수용공간으로 실리콘 수지와 같은 봉지재가 충진되어 발광 소자(30) 및 PCB(20)에 대한 방수 및 발광 소자(30)로부터 발생되는 빛을 흡수하여 모듈의 신뢰성을 확보한다. 이와 같은 엘이디 모듈(1)은 그 양 측면으로 돌출되는 전원공급선(40)을 통하여 다른 엘이디 모듈과 병렬적으로 연결되어 다수의 엘이디 모듈이 구현된 상태에서 광고용 간판 및 조명 장치 등으로 응용될 수 있다.

그러나 종래 제작된 엘이디 모듈(1)에서 발광 소자(30)가 장착된 PCB(20)를 내부에 수용하기 위한 몸체(10)는 플라스틱 소재로서, 몰딩 금형에 의하여 제작된다. 이에 따라 엘이디 모듈(1)은 몰딩 금형에 의하여 동일한 형태로 제작되는 몸체(10)의 크기에 맞추어 일정한 형상 및 크기를 가질 수밖에 없다. 따라서 엘이디 모듈(1)이 실제로 응용되는 간판 등의 크기나 형태에 맞추기 위해서는 그 크기와 형태가 상이한 다수의 몸체(10)를 준비하여야 하는 불편함이 있었다. 뿐만 아니라, 필요에 맞지 않는 다수의 엘이디 모듈(1)은 사용되지 못하기 때문에 부품의 낭비를 초래한다.

또한, 광고용 간판 등에 엘이디 모듈을 구현하기 위해서 엘이디 모듈과 모듈 사이를 연결하는 전원공급선(40)을 조립, 고정시켜야 하는데, 전원공급선(40)을 조립, 고정하는 작업은 성가신 작업이었다. 즉, 전원공급선(40)을 고정하기 위해서는 몸체의 측면을 통하여 전원공급선을 조립하고, 납땜 등의 작업을 통하여 전원공급선(40)을 PCB(20)의 저면과 접속시킨 뒤, PCB(20)와 접속하고 있는 전원공급선을 몸체의 측면을 통하여 케이스(10)의 외부로 돌출시키는 작업이 수행되어야 한다. 그런데, 이 과정에서 전원공급선(40)이 제대로 고정되지 않는 것은 물론이고, 실제로 PCB(20)의 저면과 연결되어 있는 전원공급선(40)을 외부로 돌출시키는 작업은 용이한 일이 아니기 때문에 종래 엘이디 모듈(1)을 조립하는 과정에서 어려움이 존재하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 특히 전원공급선의 연결 내지는 조립을 용이하게 함으로써, 전체적으로 조립이 간편하고 용이한 엘이디 모듈 및 그 엘이디 모듈의 조립 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 응용 및 필요에 따라 그 크기 및 형태 등을 용이하게 변경시킬 수 있는 가변형 엘이디 모듈 및 엘이디 모듈의 조립 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 불필요한 엘이디 모듈 및 부품 수를 절감함으로써, 경제성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 엘이디 모듈 및 엘이디 모듈의 조립 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 후술하는 발명의 구성 및 첨부하는 도면을 통하여 보다 분명해질 것이다.

상기와 같은 목적을 갖는 본 발명의 일 관점에 따르면, 내부에 수용공간이 형성되어 있으며, 상면 및 대향되는 양 측면이 개방되어 있는 케이스로서, 상기 대향되는 양 측면은 제 1 와이어 돌출부를 구비하고 있는 케이스와; 일면에 다수의 발광 소자가 배열되어 있으며, 타면에 형성된 패턴을 통하여 전원공급선이 접속되 고, 상기 케이스 내부에 장착되는 PCB와; 상기 케이스의 개방된 양 측면의 단면을 따라 밀착되며, 상기 전원공급선이 그 상부를 경유하여 외측으로 연장되어 있는 상기 제 1 와이어 돌출부와 형합하여 와이어 관통부를 이루는 제 2 와이어 돌출부가 형성되어 있는 말단 부재를 포함하는 엘이디 모듈을 제공한다.

이때, 상기 케이스의 개방된 양 측면은 외측으로 돌출되어 있으며, 상기 말단 부재는 상기 케이스의 개방된 양 측면의 내측 단면을 따라 밀착되며, 상기 말단 부재는 상기 케이스의 개방된 양 측면의 단면을 따라 형성된 가이드홈에 끼워지는 가이드 돌기를 갖는다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에서는 내부에 수용공간이 형성되어 있으며, 상면 및 대향되는 양 측면이 개방되어 있는 케이스와; 일면에 다수의 발광 소자가 배열되어 있으며, 타면에 형성된 패턴을 통하여 전원공급선이 접속되고, 상기 케이스 내부에 장착되는 PCB와; 상기 케이스의 개방된 양 측면으로 결합되는 말단 부재로서, 상기 말단 부재는 상기 케이스의 개방된 양 측면의 단면을 따라 결합되며 제 1 와이어 돌출부를 갖는 말단 커버와; 상기 말단 커버의 단면을 따라 밀착되며 상기 전원공급선이 그 상부를 경유하여 외측으로 연장되어 있는 상기 제 1 와이어 돌출부와 형합하여 와이어 관통부를 이루는 제 2 와이어 돌출부를 갖는 말단 캡을 포함하는 엘이디 모듈을 제공한다.

이때, 상기 말단 커버는 상기 케이스의 개방된 측면의 인접 면으로 끼워지는 지지편을 가지며, 상기 말단 캡은 상기 말단 부재의 단면을 따라 형성된 가이드홈에 끼워지는 가이드 돌기를 가지며, 상기 케이스는 금속 재질인 것을 특징으로 한 다.

바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 엘이디 모듈은 상기 PCB가 장착되어 있는 상기 케이스의 내부를 충진하는 실링 부재와, 상기 케이스를 대상물에 고정시키기 위한 고정부재를 포함한다. 이때, 상기 실링 부재는 경화성 수지인 것을 특징으로 하며, 상기 고정부재는 상기 케이스의 외측에 형성되는 브라켓 또는 상기 케이스의 저면에 부착되는 양면테이프를 포함한다. 본 발명에 따라 PCB 기판 상에 형성되는 상기 다수의 발광 소자는 매트릭스 형태 또는 라인 형태로 배열된다.

본 발명에서는 다수의 발광 소자가 형성된 PCB가 내부에 안착, 수용되는 케이스의 개방된 양 측면으로 와이어 관통부를 형성할 수 있는 말단 부재를 체결함으로써, 특히 엘이디 모듈의 조립 및 배치 과정에서 와이어의 연결을 용이하게 할 수 있도록 구성함으로써 칼라 구현에 따른 와이어의 조립 및 고정이 용이하게 되었다.

따라서 종래 엘이디 모듈과 비교할 때 조립이 용이한 것은 물론이고 엘이디 모듈의 구현에 있어서 유연성과 자유로움이 크게 향상되었다.

또한, 본 발명에서는 엘이디 모듈이 사용되는 조명 장치나 간판 등의 형태나 필요에 따라 엘이디 모듈의 형태, 크기, 길이를 용이하게 변경시킬 수 있기 때문에, 다양한 형태의 엘이디 모듈을 용이하게 조립할 수 있게 되었다.

이에 따라, 라이트 패널, 조명, 형광 등 사용자가 원하는 응용 형태에 맞추 어 LED 모듈을 조립, 완성할 수 있으며, 다수의 LED 모듈을 또한 쉽게 구현할 수 있다.

특히, 각각의 응용 형태에 따라 본 발명에 따른 LED 모듈을 조립, 제작할 수 있기 때문에 종래 몰드 방식으로 조립, 제작된 LED 모듈과 비교할 때 부품의 낭비를 최소화할 수 있게 되어 경제성 내지는 생산성을 향상시킬 수 있게 되었다.

이하, 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 모듈의 개략적인 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시되어 있는 엘이디 모듈을 구성하는 부품의 결합 관계를 나타내기 위한 분해 사시도이다. 도 2에서는 엘이디 모듈의 구성을 보여주기 위하여 양 측면 중에서 일 측으로 연결되는 전원공급선을 생략하였다. 도 2 및 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 모듈(100)은 상면 및 대향하는 양 측면이 개방되도록 구성되는 케이스(110)와, 케이스(110)의 개방된 상면을 통하여 케이스(100)의 내부로 수용되는 PCB(120)와, 상기 케이스(110)의 개방된 양 측면의 단면을 따라 끼워지는 말단 부재로서의 말단 캡(170)을 포함한다.

상기 케이스(110)는 플라스틱 소재로서 몰드 금형을 통하여 제작될 수 있다. 본 발명에 따른 상기 케이스(110)에는 수용공간이 구비되어 발광 소자로서의 엘이디(130) 등이 장착되어 있는 PCB(120)가 수용된다. 상기 케이스(110)의 수용공간으 로 수용되는 PCB(120)가 케이스(110)의 폐쇄된 저면(111)으로부터 소정 간격 이격되어 설치될 수 있도록, 상기 케이스(110)의 내측 저면에는 받침부재로서의 서포터(118)가 구비되어 케이스(110)의 내부로 수용되는 PCB(120)의 저면을 받칠 수 있도록 구성된다.

본 실시예에 따라 엘이디 모듈(100)을 이루는 케이스(110)는 개방된 영역(112)을 갖는 측면이 대향적으로 위치하며, 대향적으로 개방된 측면에 인접한 측면은 폐쇄되는 형태를 갖는다. 이때, 대향적으로 개방되어 있는 양 측면으로 본 발명에 따른 말단 캡(170)이 결합될 수 있도록 구성된다. 이를 위하여 케이스(110)의 대향되는 양 측면의 개방 영역(112)은 대략 "U"자 형의 형상을 가지면서 다른 영역과 비교하여 외측으로 돌출되어 있다. 특히, 상기 개방 영역(112)의 내측 단면을 따라 가이드홈(114)이 수직하게 형성되며, 개방 영역(112)의 중앙 하단을 따라 1개 이상의 제 1 와이어 돌출부(116)가 구비되어 있다. 이에 따라, 케이스(110) 내부로 수용된 PCB(120)의 저면과 접속하고 있는 전원공급선(140) 각각을 상기 제 1 와이어 돌출부(116)의 상면으로 배치시키는 방법을 통하여 전원공급선(140)을 케이스(110)의 외부로 용이하게 연장시킬 수 있다. 이를 위하여, 상기 제 1 와이어 돌출부(116)는 전원공급선(140)의 하단 외주면 형상에 대응되도록 하향 만곡하는 반원 형상을 갖는 것이 바람직하다. 상기 제 1 와이어 돌출부(116)는 케이스(110)의 저면 내측으로 돌출되어 있는 서포터(118)와 비교할 때, 동일하거나 다소 낮은 높이로 형성되도록 함으로써, 서포터(118)의 상면에 안착되는 PCB(120)의 저면에 접속되는 전원공급선(140)이 실질적으로 수평하게 연장될 수 있도록 구성되는 것이 특히 바람직하다.

본 실시예에 따르면, 상기 케이스(110)의 대향적으로 개방된 측면에 인접한 측면의 외측 저면으로는 고정부재로서의 브라켓(150)이 외측으로 연장되어, 고정 나사 또는 볼트 등을 통하여 간판 등과 같은 판상에 케이스(110)를 고정시킬 수 있다. 도면에서는 예시를 위하여 케이스(110)가 대략 정방형의 형상을 가지는 것으로 도시하였으나, 엘이디 모듈(100)이 구현되는 상태 및 필요에 따라서 그 형태는 장방형의 케이스(110)가 사용될 수 있다.

한편, 본 실시예에 따르면 케이스(110)의 개방된 상면을 통하여 발광 소자(130)로서의 엘이디 등이 장착되어 있는 PCB(120)가 케이스(110)의 내부로 수용, 안착된다. 상기 PCB(120)의 일면(상면)에는 소정의 패턴을 따라 대략 매트릭스 형상으로 다수의 발광 소자(130)가 배열되어 있으며, 도시하지는 않았으나 저항 등의 주변 소자가 또한 발광 소자(130) 사이에 배열되어 있다. 한편, PCB(130)의 타면(저면)에도 소정의 패턴을 따라 전원공급선(140)이 예를 들어 납땜(soldering) 등의 방법을 통하여 접속됨으로써 전기적으로 결합되어 있다. 이와 같이 발광 소자(130) 및 전원공급선(140)이 접속된 PCB(120)를 케이스(110)의 내부로 안착시킬 때, 상기 전원공급선(140)은 케이스(110)의 개방된 대향 측면에 형성되어 있는 제 1 와이어 돌출부(116) 상에 배치되는 방법으로 연장되어, 전원공급부(미도시) 또는 인접한 엘이디 모듈과 전기적으로 연결될 수 있도록 형성된다. 전원공급부로부터 제공된 전원이 전원공급선(140)을 통하여 PCB(120)로 인가됨에 따라 PCB(120) 상에 소정 패턴을 따라 접속된 발광 소자(130)의 점등이 가능해진다.

도면에서는 다수의 발광 소자(130)가 2 × 2 매트릭스 형태로 배열되어 있는 대략 정방형의 PCB(120) 형태를 예시하고 있으나, 엘이디 모듈(100)이 구현되는 응용 제품의 필요 및 작업 조건에 따라 발광 소자(130)의 배열 형태는 m × n (m, n중 적어도 하나는 2 이상의 정수) 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 만약 발광 소자가 행과 열이 달리하면서 배열되는 경우에는 PCB(120)의 형상 및 그 PCB(120)를 내부에 수용하는 케이스(110)의 형상 또한 직방형의 형태를 가질 수 있다.

특히, 본 실시예에 따르면 PCB(120)가 내부에 안착, 수용된 케이스(110)의 개방된 양 측면의 단부를 통하여 끼워지는 말단 캡(170)이 구비된다. 이때, 케이스(110)의 개방된 양 측면에 형성된 개방 영역(112)의 내측 단면을 따라 수직 형성되는 가이드홈(114)의 상방으로부터 말단 캡(170)이 끼워질 수 있도록 말단 캡(170)의 양 측면에는 가이드 돌기(172)가 수직하게 돌출되어 있어, 이를 통하여 말단 캡(170)은 케이스(110)의 대향되는 양 측면으로 밀착될 수 있다. 또한, 케이스(110)의 개방 영역(112)의 중앙 저면에 형성된 제 1 와이어 돌출부(116)에 대응되도록 바람직하게는 상향 만곡되는 반원 형상을 갖는 제 2 와이어 돌출부(174)가 말단 캡(170)의 저면에 형성되어 있다. 본 실시예에 따른 말단 캡(170)이 케이스(110)의 대향적으로 개방된 양 측면의 상방으로부터 조립됨에 따라, 케이스(110)의 대향적으로 개방되어 있는 양 측면에 형성되어 있는 제 1 와이어 돌출부(116)와 말단 캡(170)의 저면에 형성된 제 2 와이어 돌출부(174)는 형합(形合)하여 원 형상 의 와이어 관통부(176)를 이룬다. 이 와이어 관통부(176)를 통하여 전원공급선(140)이 삽입되는 형태로 연장되어, 외부의 전원공급부 또는 인접한 엘이디 모듈로 연결될 수 있다.

엘이디 모듈(100)에 의하여 발광되는 광원의 종류에 따라 전원공급선(140)의 개수가 달라질 수 있는데, 예를 들어 단색 칼라를 구현하는 경우에는 2개의 전원공급선(140)이 사용될 수 있으며, 레드(R), 블루(B), 그린(G)의 3색 칼라를 구현하는 경우에는 4개의 전원공급선(140)이 사용될 수 있다. 이에 따라 전원공급선(140)이 상면에 배치되는 제 1 와이어 돌출부(116) 및 제 1 와이어 돌출부(116)와 대응되는 제 2 와이어 돌출부(174)의 개수가 정해진다.

또한, 상술한 것과 같이 PCB(120)가 안착되어 있는 케이스(110)의 내부로 실리콘 수지 및/또는 에폭시 수지 등과 같은 실링 부재(봉지재, 190)가 충진되어, 케이스(110) 내부로 수용된 PCB(120) 및 발광 소자(130)에 수분이 침투하는 것을 방지하고, 발광 소자(130)로부터 발생되는 열을 외부로 방출하여 발광 소자(130)로부터 발생되는 고열에 의하여 PCB(120) 및 발광 소자(130)가 손상되는 것을 방지함으로써 제품의 신뢰성을 확보할 수 있다. 이때, 상기 실링 부재(190)는 PCB(120) 상에 장착된 발광 소자(130)의 상단만 노출시킨 상태로 케이스 내에 충진시켜, 케이스(110) 내에 장착된 PCB(120)와 함께 발광 소자(130)가 고정된 모듈화 상태를 이루도록 구성되는 것이 바람직하다.

본 실시예에 따르면, 케이스(110)의 대향적으로 개방된 양 측면의 단면을 따라 형성되어 있는 제 1 와이어 돌출부(116)의 상면으로 케이스(110) 내에 수용되어 있는 PCB(120)의 저면과 접속하고 있는 전원공급선(140)을 단지 배열시킨 뒤에, 제 1 와이어 돌출부(116)에 대응되는 제 2 와이어 돌출부(174)를 갖는 말단 캡을 케이스(110)의 개방된 양 측면의 단면을 따라 결합시키는 방법으로 전원공급선(140)을 조립, 고정할 수 있어, 전체적으로 엘이디 모듈(100)의 조립을 용이하게 수행할 수 있게 된다.

이어서, 상술한 실시예와 마찬가지로 조립이 용이할 뿐만 아니라 구현되는 상황과 조건에 따라 형태를 가변할 수 있는 엘이디 모듈에 대해서 설명한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 모듈의 외관을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 엘이디 모듈을 이루는 각 구성 부품 사이의 결합 관계를 도시한 분해 사시도이다. 도 4에서도 모듈의 결합 관계를 보여주기 위하여 케이스(200) 양 측면으로 연장되는 전원공급선 중에서 일 측면의 전원공급선은 생략하였다. 본 실시예에 따른 엘이디 모듈(200)은 대략 직방형의 형태로서 상면 및 대향하는 양 측면이 개방되어 있는 케이스(210)와, 케이스(100)의 개방된 상면을 통하여 케이스(210)의 내부로 수용되는 PCB(220)와, 상기 케이스(210)의 개방된 양 측면으로 밀착되는 말단 커버(280) 및 상기 말단 커버(280)의 상면으로 끼워지는 말단 캡(270)으로 구성되는 말단 부재(260)를 포함한다.

본 실시예에 따른 상기 케이스(210)는 알루미늄과 같은 금속 재질로서, 압출 성형의 방법으로 제작될 수 있다. 상기 케이스(210)는 내부로 PCB(220)를 수용할 수 있도록 상면이 개방되어 있으며, 대향되는 양 측면에는 개방 영역(212)이 형성되어, 개방된 양 측면으로 말단 부재(260)가 결합될 수 있도록 구성된다. 특히, 본 실시예에 따른 금속 재질의 케이스(210)는 개방된 양 측면에서 보아 대략 채널 구조를 이루도록 구성되어 있다. 즉, 케이스(210)의 저면 내측에는 케이스(210)의 중앙을 향하여 돌출되어 있는 서포터(218)가 일종의 받침부재로서 케이스(210)의 폐쇄되어 있는 양 측면의 내주면을 따라 연장되도록 구성되어 있어, 케이스(110)의 상면을 통하여 내부의 수용공간으로 수용되는 PCB(220)가 케이스(210)의 저면(211)으로 이격되어 설치될 수 있다. 또한, 상기 케이스(210)의 폐쇄 측면의 중간 외주면을 따라 그 상단과 하단과 비교하여 내측으로 요입되어 있는 결합홈(214)이 구비되는데, 이 결합홈(214)을 통하여 본 실시예에 따른 말단 커버(280)가 끼워진다.

본 실시예에 따르면 케이스(210)의 저면에는 엘이디 모듈(200)이 구현되는 광고용 간판 또는 조명 장치 등에 용이하게 부착되어 발광 소자에서 발생되는 열이 효과적으로 간판 등의 패널로 전도될 수 있도록 고정부재로서의 접착테이프(250), 바람직하게는 양면테이프가 부착되어 있다. 고정부재로서의 접착테이프는 예시에 불과한 것으로서, 접착테이프(250) 외에 접착성이 우수한 접착제와 같은 다른 접착 수단이 적용될 수 있음은 물론이다.

본 실시예에 따른 엘이디 모듈(200)의 경우에도, 금속재질의 케이스(210)의 개방된 상면을 통하여 발광 소자(230)로서의 엘이디 및 저항, 콘덴서 등의 주변 소자가 일정한 패턴을 따라 접속, 배열되며, 타면에 형성된 소정의 패턴을 따라 전원 공급선(240)이 접속되어 있는 PCB(220)가 케이스(210)의 내부로 수용된다. 이와 같이 다수의 소자가 접속되어 있는 PCB(220)를 케이스(210)의 내부로 안착시킬 때, 상기 케이스(210)의 개방된 양 측면으로 사전에 밀착, 결합되어 있는 말단 커버(280)의 중앙 하단에 형성되어 있는 1개 이상의 제 1 와이어 돌출부(284) 상으로 전원공급선(240)이 배치되는 방법으로 연장될 수 있다.

특히, 본 실시예에 따르면 금속 재질의 케이스(210)의 대향적으로 개방된 양 측면의 단면으로 말단 부재(260)가 결합되는데, 본 실시예에 따른 말단 부재(260)는 케이스(210)의 대향적으로 개방된 양 측면으로 밀착 개재되는 말단 커버(280)와, 상기 말단 커버(280)의 상면을 통하여 끼워지는 말단 캡(270)을 포함하고 있다.

상기 말단 커버(280)는 케이스(210)의 대향되는 양 측면에서 볼 때 대략 "U"자 형상을 가지도록 개방부가 형성되며, 그 외측의 중앙 단부의 고정편(286)은 케이스(210)의 폐쇄된 측면의 중간 높이에 구비되어 있는 결합홈(214)으로 내입되어 있다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 말단 커버(280)는 케이스(210)를 밀착, 압박하는 방법으로 케이스(210)와 결합될 수 있다. 한편, 말단 커버(280)의 U자형 개방부의 내측 단면으로는 가이드홈(282)이 수직 형성되며, 그 중앙 하단을 따라 1개 이상의 제 1 와이어 돌출부(284)가 구비되어 있다. 따라서 대향적으로 개방된 양 측면을 따라 말단 커버(280)가 밀착, 결합되어 있는 케이스(210) 내부의 수용공간으로 안착되는 PCB(220)의 저면과 접속되어 있는 전원공급선(240)은 말단 커버(280) 의 중앙 하단에 형성되어 있는 상기 제 1 와이어 돌출부(284)의 상면으로 놓이면서 외부로 연장되는데, 이를 위하여 제 1 와이어 돌출부(284)는 바람직하게는 하향 만곡하는 반원 형태를 갖는다. 이때, 제 1 와이어 돌출부(284)는 케이스(210)의 내측을 따라 형성된 채널 형태의 받침부재(218)에 비하여 동일하거나 다소 낮은 높이를 가지도록 함으로써, 전원공급선(240)이 수평 연장될 수 있도록 구성될 수 있다.

아울러, 본 실시예에 따르면 케이스(210)의 측면으로 밀착, 개재되는 말단 커버(280)의 U자 형상으로 개방된 양 측면의 단부를 통하여 말단 캡(270)이 끼워진다. 이를 위하여, 말단 캡(270)의 양 측면에는 가이드 돌기(272)가 수직하게 돌출되어, 말단 커버(280)의 내측 단면을 따라 수직 형성된 가이드홈(282)으로 내입된다. 아울러, 말단 캡(270)의 저면에는 말단 커버(280)의 중앙 하단에 형성된 제 1 와이어 돌출부(284)와 대응되도록 바람직하게는 상향 만곡되는 반원 형상을 갖는 제 2 와이어 돌출부(274)가 형성되어 있다. 따라서 말단 캡(270)이 케이스(210)의 측면으로 밀착, 결합되어 있는 말단 커버(280)의 상면을 통하여 조립되면, 말단 커버(280)의 중앙 하단에 형성된 제 1 와이어 돌출부(284)와 말단 캡(270)의 저면에 형성된 제 2 와이어 돌출부(274)는 형합하여 원 형상의 와이어 관통부(276)를 이루는데, 제 1 와이어 돌출부(284)의 상면에 배치되어 있는 전원공급선(240)은 이 와이어 관통부(276)를 통하여 외부로 연장됨으로써, 전원공급부 또는 인접한 엘이디 모듈로 연결될 수 있다. 이에 따라 전원공급부로부터 제공된 전원이 전원공급선(240)을 통하여 PCB(220)로 인가되어 PCB(220) 상에 접속된 발광 소자(230)의 점등이 이루어질 수 있다.

본 실시예에서도 구현되는 칼라가 요구되는 상황에 따라 2개 이상의 전원공급선(240)이 PCB(220)의 저면으로 접속되고, 전원공급선(240) 따라 제 1 와이어 돌출부(284) 및 제 2 와이어 돌출부(274)의 개수가 정해진다. 또한, 도면에서는 설명의 편의를 위하여 4개의 발광 소자(230)가 직렬로 배열되어 있는 '4구 형상'을 예시하였으나, 필요에 따라 2구, 6구 등 다양한 개수의 발광 소자(230)가 배열되는 엘이디 모듈 구조가 가능함은 물론이다.

본 실시예에 따른 엘이디 모듈(200) 또한 PCB(220)가 수용되어 있는 케이스(210)의 내부로 실링 부재(290)가 충진되어 방수 및 열 방출 등의 기능을 수행할 수 있다. 본 실시예에 따르면 케이스(210)의 측면을 따라 밀착, 개재되어 있는 말단 커버(280)의 중앙 하단에 형성된 제 1 와이어 돌출부(284)의 상면으로 PCB(220)의 저면과 접속하는 전원공급선(240)을 배치하고, 말단 캡(270)을 말단 커버(280)의 상면을 통하여 끼우는 방법으로 전원공급선(240)을 조립, 고정할 수 있다. 뿐만 아니라, 후술하는 것과 같이 본 실시예에 따른 케이스(210)는 엘이디 모듈이 장착, 구현되는 응용 제품의 요구 및 상황에 맞추어 그 형태를 가변적으로 바꿀 수 있는 유연성을 또한 갖는다.

한편, 도 4 및 도 5에서는 발광 소자(230)가 PCB(220) 상에 직렬적으로 배치되어 있는 '라인형'으로서, PCB(220) 및 이를 수용하는 케이스(210)가 직방형의 형상을 갖는 것을 예시하였으나, 다른 형태의 엘이디 모듈이 또한 가능할 수 있다. 도 6은 일예로서 발광 소자가 매트릭스 형상으로 배열되어 있는 엘이디 모듈(300) 을 도시하고 있다. 본 실시예에 따른 엘이디 모듈(300)은 대략 정방형의 형태를 가지며 상면과 대향되는 양 측면이 개방되고, 개방된 양 측면에 인접한 측면은 폐쇄되어 있는 금속 재질의 케이스(310)와, 상기 케이스(310)의 내부에 수용되며 다수의 발광 소자(330)가 매트릭스 형태로 일면에 배열되며, 타면으로는 전원공급선(340)이 접속되어 있는 PCB(320)와, 상기 케이스(310)의 개방된 측면으로 밀착될 수 있는 말단 커버(380)와, 상기 말단 커버(380)의 개방된 단면을 통하여 끼워지는 말단 캡(370)을 포함하고 있다. 도 6에 도시된 엘이디 모듈(300)은 도 4 및 도 5를 통하여 설명한 바 있는 엘이디 모듈(200)과 그 구성은 실질적으로 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

한편, 도면에서는 다수의 발광 소자(330)가 2 × 2 매트릭스 형태로 배열되어 있는 대략 정방형의 PCB(320) 형태를 예시하고 있으나, 엘이디 모듈(300)이 구현되는 응용 제품의 필요 및 작업 조건에 따라 발광 소자(330)의 배열 형태는 m × n (m, n 중 적어도 하나는 2 이상의 정수) 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 만약 발광 소자가 행과 열이 달리하면서 배열되는 경우에는 PCB(320)의 형상 및 그 PCB(320)를 내부에 수용하는 케이스(310)의 형상 또한 직방형의 형태를 가질 수 있다.

이어서, 본 발명에 따라 그 형태를 조정할 수 있는 엘이디 모듈의 조립 공정을 설명한다. 설명의 편의를 위하여 도 4 및 도 5에 도시되어 있는 엘이디 모듈(200)을 예로서 설명한다. 도 7a 내지 도 7h는 본 발명에 따른 가변형 엘이디 모 듈의 조립 공정을 각각의 단계에 따라 도시한 것이다.

우선, 도 7a에 도시되어 있는 것과 같이 알루미늄 등의 금속 재질로 구성되어 있는 케이스를 형성하기 위하여 대향되는 양 측면이 개방되어 있으며, 개방된 양 측면에 인접한 면은 폐쇄되어 있는 형상의 압출바(202)를 제작한다. 이를 위하여, 우선 알루미늄 파우더와 같은 금속 파우더를 이용하여 환봉(丸棒) 형상으로 만든 뒤, 이 알루미늄 봉재를 소정의 압출 모양이 형성된 금형에 고온, 고압으로 밀어 넣는 방법으로 압출 성형을 진행하여 길게 연장되어 있는 압출바(extrusion bar)를 제작한다. 이때, 압출바(202)의 내측은 채널 형태를 이루도록 내측 저면이 중심을 향하여 돌출되어 PCB 등이 그 상면에 안착되는 서포터(218)를 이루며, 압출바(202)의 외측 중앙은 그 상단과 하단과 비교할 때 안쪽으로 내입되어 말단 커버가 내입되는 결합홈(214)을 이룬다. 본 발명에 따라 제작되는 이 압출바(202)는 길게 연장되는 구조로서, 바람직하게는 2M 이상의 길이를 가지도록 압출 성형된다.

이어서, 도 7b에 도시된 것과 같이 압출바(202)의 대향적으로 개방된 양 측면을 따라 압출바(202)를 절단하여 본 발명에 따른 엘이디 모듈(200)의 프레임을 이루는 케이스(210)를 제작한다. 이때, 엘이디 모듈이 구현되는 상황에 따라 절단되는 위치를 조절함으로써, 2개의 발광 소자가 배열될 수 있는 엘이디 모듈을 이루는 케이스에서부터 많게는 수십 개의 발광 소자가 직렬로 배열될 수 있을 정도의 케이스가 만들어질 수 있다.

다음으로, 도 7c에 도시된 것과 같이 그 전면에 소정의 회로 패턴이 형성되 어 있는 PCB(220)로 다수의 발광 소자(230)와 함께 저항, 콘덴서, IC 등의 주변 소자를 표면실장기술(SMT)을 이용하여 장착한다. 즉, 소정의 표면실장부품 실장기(SMD Mount)를 사용하여 FR4와 같은 재질로 만들어진 PCB(220) 원판의 일면을 따라 형성된 패턴을 따라 전자 부품을 장착할 수 있는데, 이를 위하여 발광 소자 및 주변 부품이 부착되는 위치에 리드(lead)와 솔더 페이스트로서의 크림 솔더(cream solder)를 도포하여 랜드를 형성한 후, 해당 부품을 안착시키고 납을 녹이는 납땜 작업을 통하여 발광 소자(230) 및 주변 소자를 PCB(220) 상에 고정시키는 이른바 리드 타입(lead type)의 실장 방법이 이용될 수 있다. 납땜 작업을 통하여 각종 소자를 안착시킨 뒤에는 열풍건조로(reflow)에 PCB(220)을 통과시켜 각종 소자가 실장된 PCB(220)가 제작된다.

계속해서, 도 7d에 도시되어 있는 것과 같이, 전면에 발광 소자(230) 등이 접속되어 있는 PCB(220)의 저면에 형성된 소정의 패턴에 따라 전원공급선(240)을 수납땜 방법을 통하여 접속함으로써, 소자 및 전원공급선(240)이 접속되어 있는 PCB 어셈블리가 완성된다.

다음으로, 본 발명에 따른 말단 부재를 소정의 크기로 절단된 케이스로 밀착시키는 작업과 각종 소자 및 전원공급선이 접속되어 있는 PCB를 케이스 내부의 수용공간으로 안착시키는 작업이 이루어진다. 우선 도 7e에 도시되어 있는 것과 같이, 말단 커버(280)를 케이스(210)의 대향적으로 개방되어 있는 양 측면으로 밀착, 결합시킨다. 즉, 케이스의 폐쇄된 양 측면의 외주면을 따라 연장되어 있는 결합 홈(214)으로 말단 커버(280)의 중앙에 돌출 형성된 고정편(286)을 내입시킴으로써, 말단 커버(280)가 케이스(210)의 대향적으로 개방되어 있는 양 측면의 가장자리 측면 및 하단으로 밀착되어 고정된다.

이어서, 도 7f에 도시된 것과 같이, 케이스(210)의 개방된 상면을 통하여 발광 소자(230) 및 전원공급선(240)이 접속되어 있는 PCB(220)을 장착하게 되면, 전원공급선(240)이 접속하고 있는 PCB(220)의 저면은 케이스(210)의 내측 저면을 따라 연장되어 있는 서포터(218)의 상부에 안착된다. 한편, PCB(220)에 접속된 다수의 전원공급선(240)은 케이스(210)의 개방된 양 측면에 밀착되어 있는 말단 커버(280)의 하단에 형성되어 있는 제 1 와이어 돌출부(284)의 상면에 용이하게 배치된다.

계속해서, 도 7g에 도시된 것과 같이, 말단 커버(280)가 밀착되어 있으며, PCB(220)가 내부에 수용되어 있는 케이스(210)의 개방된 양 측면으로 말단 캡(270)을 결합한다. 즉, 케이스(210)의 대향적으로 개방되어 있는 양 측면에 밀착되어 있는 말단 커버(280)의 내측 단면에 형성되어 있는 가이드홈(282)으로 말단 캡(270)의 외측 단면에 수직 형성되어 있는 가이드 돌기(272)를 내입시킴으로써, 말단 캡(270)은 말단 커버(280)로 결합된다. 이와 같이 말단 캡(270)이 말단 커버(280)의 상부를 통하여 결합됨에 따라, 말단 커버(280)의 하단 중앙에 형성된 제 1 와이어 돌출부(284)와 말단 캡(270)의 하단에 저면에 형성된 제 2 와이어 돌출부(274)는 형합하여 대략 원 형상의 와이어 관통부(276)를 이루게 된다. 그런데, 앞서 살펴 본 것처럼, 전원공급선(240)은 말단 캡(270)이 말단 커버(280)에 결합되기 전에 이미 제 1 와이어 돌출부(284)의 상면에 배치되어 있기 때문에, 말단 캡(270)이 말단 캡(280)으로 결합됨에 따라 전원공급선(240)은 와이어 관통부(276)를 통하여 고정되면서 케이스(210) 및 엘이디 모듈의 외부로 돌출 연장될 수 있다.

이어서, 도 7h에 도시된 것과 같이, PCB 어셈블리(220), 말단 캡(270), 말단 커버(280)가 각각 결합, 수용되어 있는 케이스(210) 내부의 수용공간으로 실링 부재(290)를 충진하여 PCB(220)이 케이스(210) 내부에서 밀착되어 안정적인 위치를 고수할 수 있음은 물론이고, 기밀성을 유지하도록 몰딩 공정에서 경화된다. 이와 같은 실링 부재(290)의 충진을 통하여 부품 방수 및 내열성을 재고할 수 있는 모듈 형태가 완성된다. 이때, 바람직하게는 실링 부재(290)는 발광 소자(230)의 상면만이 노출되게 충진된다.

본 발명에 따른 실링 부재(290)는 상술한 기능과 함께 케이스(210) 내부에 수용되어 있는 각종 소자 및 PCB(220)를 외부의 충격 및 오염 물질로부터 보호하는 역할을 아울러 수행하는데, 바람직하게는 합성수지를 사용한다. 특히, 본 발명과 관련하여 사용될 수 있는 실링 부재(290)는 자외선이나 열에 의하여 경화될 수 있는 합성수지를 들 수 있다. 일례로, 상기 실링 부재(290)는 에폭시 몰딩 화합물(epoxy molding compound, EMC)로서, 주재로서 에폭시 수지 및/또는 페놀 수지를 가지며, 기능성 충진재로서 실리콘 수지가 혼합되어 있는 소자용 봉지재를 들 수 있다. 이와 같은 봉지재는 가격이 저렴할 뿐만 아니라 생산성 등이 양호할 뿐만 아니라 접착성, 방수성 등이 양호하기 때문이다.

마지막으로, 실링 부재(290)가 경화되어 완성된 엘이디 모듈을 이루는 케이 스(210)의 저면으로 고정부재로서의 양면테이프를 부착하여, 엘이디 모듈이 구현되는 광고용 간판 등에서 엘이디 모듈의 1차 위치를 고정시킬 수 있도록 구성된다.

이어서, 본 발명에 따른 가변형 엘이디 모듈이 광고용 간판 또는 조명 장치 등에 실제로 구현되는 상태를 설명한다. 도 8은 본 발명과 관련하여 가변형 엘이디 모듈이 구현된 상태를 예시한 도면으로서, 도시된 것과 같이 4구형의 엘이디 모듈(200a)과 6구형의 엘이디 모듈(200b)이 전원공급선(240b)을 통하여 연결되어 있다. 예를 들어 4구형 엘이디 모듈(200a)의 좌측으로 연장되는 전원공급선(240a)은 도시하지 않은 전원공급부로 연결되어 외부의 전원을 통하여 4구형의 엘이디 모듈(200a)에 구비된 발광 소자가 발광되고, 4구형 엘이디 모듈(200a)의 우측에 형성된 전원공급선(240b)은 인접한 6구형의 엘이디 모듈(200b)로 동작전원을 공급하는 방법으로 본 발명에 따른 엘이디 모듈이 구현될 수 있다.

결국, 본 발명에 따른 가변형 엘이디 모듈은 금속 재질의 압출바가 임의의 크기로 절단됨으로써 만들어지는 케이스의 내부로 필요에 따라 배열된 발광 소자가 접속된 PCB 기판이 수용되기 때문에 엘이디 모듈이 실제로 구현되는 장소, 환경 및 필요에 따라 다양한 형상의 엘이디 모듈을 제작할 수 있게 되는 것이다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 기초하여 본 발명의 구성 및 기능에 대해서 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 결코 아니며, 오히려 본 발명이 속하는 기술분야의 평균적 전문가라면 상술한 실시예를 토대로 다양한 변형 과 변경을 용이하게 추고할 수 있을 것임은 분명하다. 그러나 본 발명은 그와 같은 변형과 변경을 포함하는 것으로 해석되어야 하는바, 첨부하는 청구의 범위에서 알 수 있는 것처럼 상술한 변형과 변경은 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.

도 1은 종래 엘이디(LED) 모듈을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 모듈의 외관을 개략적으로 도시한 사시도.

도 3은 도 2에 도시된 엘이디 모듈을 이루는 부품 사이의 결합 관계를 보여주는 분해 사시도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘이디 모듈의 외관을 개략적으로 도시한 사시도.

도 5는 도 4에 도시된 엘이디 모듈을 이루는 부품 사이의 결합 관계를 보여주는 분해 사시도.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엘이디 모듈의 외관을 개략적으로 도시한 사시도.

도 7a 내지 도 7h는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 엘이디 모듈의 조립 과정을 각 단계에 따라 개략적으로 도시한 도면.

도 8은 본 발명의 실시예에 따라 조립되는 가변형 엘이디 모듈이 연결된 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100, 200, 300 : 엘이디 모듈 110, 210, 310 : 케이스

116, 284 : 제 1 와이어 돌출부 120, 220, 320 : PCB(기판)

130, 230, 330 : 발광 소자(엘이디) 140, 240, 340 : 전원공급선

150 : 브라켓 170, 270, 370 : 말단 캡

174, 274 : 제 2 와이어 돌출부 176, 276 : 와이어 관통부

190, 290, 390 : 실링 부재(봉지재) 250 : 접착테이프

260, 360 : 말단 부재 280, 380 : 말단 커버

Claims (10)

1. 내부에 수용공간이 형성되어 있으며, 상면 및 대향되는 양 측면이 개방되어 있고, 폐쇄된 양 측면의 외주면을 따라 결합홈이 구비되어 있는 케이스와;

   일면에 다수의 발광 소자가 배열되어 있으며, 타면에 형성된 패턴을 통하여 전원공급선이 접속되고, 상기 케이스 내부에 장착되는 PCB와;

   상기 케이스의 개방된 양 측면으로 결합되는 말단 부재로서, 상기 말단 부재는 상기 결합홈에 끼워지는 방법으로 상기 케이스의 개방된 양 측면의 단면을 따라 결합되며 제 1 와이어 돌출부를 갖는 말단 커버와; 상기 말단 커버의 단면을 따라 밀착되며, 상기 전원공급선이 그 상부를 경유하여 외측으로 연장되어 있는 상기 제 1 와이어 돌출부와 형합하여 와이어 관통부를 이루는 제 2 와이어 돌출부를 갖는 말단 캡을 포함하는 엘이디 모듈.
2. 제 1항에 있어서, 상기 말단 커버는 상기 케이스의 폐쇄된 양 측면의 외주면을 따라 형성된 상기 결합홈으로 끼워지는 고정편을 가지며, 상기 말단 캡은 상기 말단 커버의 단면을 따라 형성된 가이드홈에 끼워지는 돌기를 갖는 엘이디 모듈.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 케이스는 금속 재질인 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 PCB가 장착되어 있는 상기 케이스의 내부를 충진하는 실링 부재와, 상기 케이스를 대상물에 고정시키기 위한 고정부재를 포함하는 엘이디 모듈.
5. 제 4항에 있어서, 상기 실링 부재는 경화성 수지인 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈.
6. 제 4항에 있어서, 상기 고정부재는 상기 케이스의 외측에 형성되는 브라켓 또는 상기 케이스의 저면에 부착되는 양면테이프를 포함하는 엘이디 모듈.
7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 발광 소자는 매트릭스 형태 또는 라인 형태로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈.
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