KR101007920B1 - Ceiling panel with aspherical lens for LED - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 건축용 패널과 발광다이오드를 접목시켜 천장 패널의 설치 및 발광다이오드의 교체가 용이하고 다양한 분위기의 조명을 연출할 수 있으며 에너지 소비를 획기적으로 감소시키고 친환경적이며 방열효율이 크게 향상되는 발광다이오드용 비구면렌즈를 구비한 천장 패널에 관한 것으로서,The present invention is a light emitting diode that is easy to install the ceiling panel and replace the light emitting diode by combining the building panel and the light emitting diode, can produce a variety of lighting, significantly reduce energy consumption, environmentally friendly and greatly improve heat dissipation efficiency A ceiling panel provided with an aspherical lens,
개구부가 형성되는 건축용 패널; 상기 개구부에 삽입되고, 적어도 1개의 비구면렌즈가 형성되는 렌즈 패널; 및 상기 비구면렌즈에 설치되는 발광다이오드를 포함한다.Building panels in which openings are formed; A lens panel inserted into the opening and having at least one aspherical lens formed thereon; And a light emitting diode installed in the aspheric lens.
건축용 패널, 렌즈 패널, 비구면렌즈, 발광다이오드, 금속 기판 Architectural panels, lens panels, aspheric lenses, light emitting diodes, metal substrates
Description
본 발명은 건축물에 설치되는 친환경적인 천장 패널에 관한 것으로서, 건축물의 천장 또는 벽면에 설치 및 분해가 용이하고 다양한 분위기의 조명을 연출할 수 있으며 에너지 소비를 획기적으로 감소시키는 발광다이오드용 비구면렌즈를 구비한 천장 패널에 관한 것이다.The present invention relates to an eco-friendly ceiling panel installed in a building, which is easy to install and disassemble on a ceiling or a wall of a building, can produce illumination of various atmospheres, and has an aspherical lens for a light emitting diode that dramatically reduces energy consumption. Relates to the ceiling panel.
최근에는 전력 소비가 획기적으로 감소하고 수명은 훨씬 연장되며 크기도 상당히 작은 발광다이오드가 여러 분야에서 활용되고 있다.In recent years, power consumption has been drastically reduced, the lifespan is much extended, and the size of the light emitting diodes is quite small.
그러나 아직까지는 크기가 상당히 작은 발광다이오드를 천장에 설치하는데 상당한 어려움이 있어 형광등 및 기존 조명등을 그대로 사용하고 있는 실정이다. 부피가 큰 기존 조명등은 케이스에 장착되어 상기 케이스가 천장에 설치되므로 큰 부피와 무게로 인해 취급이 어려워 시공시에 상당한 불편함이 있었다However, there is still a considerable difficulty in installing a light emitting diode, which is quite small, on the ceiling, so that fluorescent lights and existing lights are used as they are. Existing bulky lighting is mounted on the case, and the case is installed on the ceiling, which makes it difficult to handle due to its large volume and weight.
또한, 형광등과 같은 기존 조명등에는 수은이 다량 함유되어 있어 최근에는 기존 조명등의 사용중 또는 폐기시에 발생하는 환경문제가 크게 부각되고 있으며, 발광다이오드를 천장에 설치할 경우에 기존 조명등에서 연출할 수 있는 다양한 분위기의 조명을 연출하는데 어려움도 있었다.In addition, the existing lighting such as fluorescent lamps contain a large amount of mercury, so the environmental problems that occur during the use or disposal of the existing lighting has been highlighted in recent years, and various atmospheres that can be produced in the existing lighting when the LED is installed on the ceiling There was also difficulty in directing the lighting.
고휘도의 발광다이오드가 사용되는 경우 발광다이오드에서 큰 발열량이 발생하므로 종래에는 발광다이오드가 장착되는 기판에 별도의 방열판 또는 핀을 설치하여 방열하였다.When a high brightness light emitting diode is used, a large amount of heat is generated in the light emitting diode. Thus, in the related art, a separate heat sink or fin is installed on a substrate on which the light emitting diode is mounted to radiate heat.
그러나 별도의 방열판 또는 핀을 설치하는데 생산원가가 크게 소요되고, 설치시간도 과도하게 소비되며, 부피가 커질 수밖에 없어 작은 발광다이오드가 지닌 장점을 제대로 활용하지 못하는 문제점이 있었다.However, the production cost is required to install a separate heat sink or fin, the installation time is excessively consumed, there is a problem that can not be properly utilized the advantages of the small light emitting diode due to the large volume.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 건축용 패널과 발광다이오드를 접목시켜 천장 패널의 설치 및 발광다이오드의 교체가 용이하고 다양한 분위기의 조명을 연출할 수 있으며 에너지 소비를 획기적으로 감소시키고 친환경적인 발광다이오드용 비구면렌즈를 구비한 천장 패널을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the problems described above, it is easy to install the ceiling panel and replace the light emitting diode by combining the building panel and the light emitting diode, it is possible to produce a variety of lighting, dramatically reduce energy consumption and eco-friendly It is an object of the present invention to provide a ceiling panel having an aspherical lens for a light emitting diode.
또한, 발광다이오드가 장착되는 금속 기판의 일면 또는 양면에 나노 세라믹스 박막을 형성하여 방열효율이 크게 향상되는 발광다이오드용 비구면렌즈를 구비한 천장 패널을 제공하는데 다른 목적이 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a ceiling panel having an aspherical lens for a light emitting diode, in which a nano ceramic thin film is formed on one or both surfaces of a metal substrate on which the light emitting diode is mounted, thereby greatly improving heat dissipation efficiency.
그리하여 건축용 패널과 발광다이오드를 접목시켜 설치가 간편하고 친환경적이며 작은 부피에서 방열효율을 향상시킬 수 있는 기술적 대안이 요구된 것이다.Therefore, there is a need for a technical alternative that can be combined with a building panel and a light emitting diode, which is easy to install, environmentally friendly, and improves heat dissipation efficiency in a small volume.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 발광다이오드용 비구면렌즈를 구비한 천장 패널은, 개구부가 형성되는 건축용 패널; 상기 개구부에 삽입되고, 적어도 1개의 비구면렌즈가 형성되는 렌즈 패널; 및 상기 비구면렌즈에 설치되는 발광다이오드를 포함하며, 상기 비구면렌즈의 상면에는 LED 홈이 형성되고, 상기 비구면렌즈는 글라스 비드(glass bead)를 포함하며, 상기 LED 홈을 제외한 상기 비구면렌즈의 상면에는 반사 코팅층이 형성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a ceiling panel provided with an aspherical lens for a light emitting diode according to the present invention includes a building panel having an opening formed therein; A lens panel inserted into the opening and having at least one aspherical lens formed thereon; And a light emitting diode installed in the aspherical lens, wherein an LED groove is formed on an upper surface of the aspherical lens, and the aspherical lens comprises a glass bead, and an upper surface of the aspherical lens except for the LED groove. It is characterized in that the reflective coating layer is formed.
발광다이오드를 천장에 설치하여 조명등으로 사용하는데 따르는 상당한 제약을 극복하고 간편하게 발광다이오드용 비구면렌즈를 구비한 천장 패널로 설치할 수 있고, 발광다이오드의 교체가 편리하며, 수은 함유량이 많은 형광등 및 기존 조명등을 사용하지 않으므로 친환경적이고 에너지 소비를 획기적으로 감소시키며 광원의 수명을 10배 이상 연장하는 효과가 있다.Overcoming the considerable limitations of using light emitting diodes as ceiling lights, they can be easily installed as ceiling panels with aspherical lenses for light emitting diodes, and easy to replace light emitting diodes, and fluorescent and conventional lightings with high mercury content. Since it is not used, it is environmentally friendly, dramatically reduces energy consumption and extends the lifespan of the light source by more than 10 times.
또한, 비구면렌즈 형상의 변형으로 다양한 분위기의 조명을 연출할 수 있고, 고휘도의 발광다이오드가 사용되는 경우에도 금속 기판의 일면 또는 양면에 나노 세라믹스 박막을 형성하여 방열효율이 크게 향상되는 효과도 있다.In addition, the deformation of the aspherical lens shape can produce a variety of lighting, even when a high-brightness light emitting diode is used to form a nano-ceramic thin film on one or both sides of the metal substrate has an effect that the heat dissipation efficiency is greatly improved.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.Preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광다이오드용 비구면렌즈를 구비한 천장 패널은, 도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 건축용 패널(10), 렌즈 패널(20) 및 발광다이오드(30)를 포함하는 것으로서, 건축물의 천장 또는 벽면에 설치되어 에너지 소비를 획기적으로 감소시키는 LED를 구비한 친환경적인 건축용 불연 패널이다.Ceiling panel having an aspherical lens for a light emitting diode according to a preferred embodiment of the present invention, as shown in Figures 1 to 4, includes a
건축용 패널(10)에는 개구부(11)가 형성되고, 상기 개구부(11)에 렌즈 패널(20)이 삽입되어 장착된다. 이때, 건축용 패널(10)로는 불연재 패널이 사용될 수 있고, 상기 불연재 패널은 폐기시에 친환경성을 고려하여 팽창성 광물인 버미큘라이트(vermiculite) 및/또는 펄라이트(perlite) 등을 주원료(대략 70∼98중량%)로 하는 것이 바람직하며, 팽창성 광물을 급가열(대략 500∼900℃)하여 6∼20배 팽창시켜 기포성을 갖게 함으로써 경량화하고 이를 가압 성형하여 불연재 패널로 제조한다. 상기 팽창성 광물에 공지된 접착제 및 경화제 등을 첨가하여 공지된 방법으로 불연재 패널을 제조할 수 있고, 요구되는 사양에 따라 불연재 패널의 각 조성물의 중량%는 얼마든지 조절가능하다.An
건축용 패널(10)의 일면 또는 양면에는 대략 50∼200㎛ 두께의 코팅층을 추가로 형성할 수 있고, 상기 코팅층은 불소 코팅, UV 코팅 또는 수지 도장 등에 의해 형성되어 건축용 패널(10)의 광택 향상, 오염 방지 및 표면 강도 향상 등의 효과를 나타낸다.One or both surfaces of the
개구부(11)에 삽입되는 렌즈 패널(20)에는 적어도 1개의 비구면렌즈(21)가 형성되고, 형성되는 비구면렌즈(21)의 개수는 설치되는 발광다이오드(30)에 따라 결정되며, 건축용 패널(10)이 천장에 설치되는 경우에 발광다이오드(30)의 편리한 교체를 위하여 하부에서 상부로 렌즈 패널(20)이 개구부(11)에 삽입되어 장착되는 것이 바람직하고, 렌즈 패널(20)을 건축용 패널(10)에 고정하는 수단으로는 고정볼트 외에도 기존 조명등에 사용되는 다양한 고정 수단이 적용될 수 있을 것이다.At least one
이때, 비구면렌즈(21)의 형상은 발광다이오드(30)에서 발산되는 빛을 산란, 확산, 집속, 직진 또는 집광 등의 다양한 목적에 맞게 변형할 수 있으며, 빛의 산란을 위한 비구면렌즈(21)의 형상으로서 비구면렌즈(21)의 상면에는 LED 홈(22)을 형성하고 LED 홈(22)의 하면은 상부로 굴곡지게 하며 비구면렌즈(21)의 하면 중앙부(23)는 하부로 굴곡지게 하고 구면렌즈(21)의 하면 주위부(24)는 하부로 경사지게 할 수 있고, 아예 비구면렌즈(21)의 하면을 평평하게 할 수도 있으며(도 5), 비구면렌즈(21)의 평면 형상은 원형 또는 다각형 등으로 다양하게 변형할 수 있다.In this case, the shape of the
또한, LED 홈(22)에는 발광다이오드(30)를 삽입할 수 있고, LED 홈(22)을 제외한 비구면렌즈(21)의 상면에는 반사 코팅층을 형성할 수 있으며, 반사 코팅층은 굴절된 빛을 반사시키기 위하여 은, 진주박 또는 니켈-크롬(Ni-Cr) 등을 무전해도금 또는 진공증착을 이용하여 거울과 같이 형성된다.In addition, a
비구면렌즈(21)는 PMMA(Poly Methyl Meta Acrylate) 등의 재료에 대략 3∼8부피%의 글라스 비드(glass bead)를 첨가하여 빛이 굴절되도록 할 수 있고, 글라스 비드의 직경은 40∼150㎛ 정도이나 빛의 산란 또는 반사 등의 목적에 따라 다양한 변형이 가능하다.
비구면렌즈(21)에는 발광다이오드(30)가 설치되는데, 비구면렌즈(21)의 상면에는 적어도 3개의 지지대(25)를 형성하고, 발광다이오드(30)가 장착되는 금속 기판(31)에는 지지대(25)에 대응하는 삽입공(32)을 형성하여 발광다이오드(30)를 간편하게 비구면렌즈(21)에 설치 및 분해할 수 있다. 즉, 삽입공(32)을 통해 지지대(25)에 금속 기판(31)을 끼우면 지지대(25)보다 삽입공(32)에 더 여유가 있어 쉽게 끼울 수 있고, 지지대(25)에 여유있게 위치한 금속 기판(31)을 회전시키면 금속 기판(31)의 외주 또는 삽입공(32)의 일측이 지지대(25)에 밀착되어 금속 기판(31)이 비구면렌즈(21)에 고정되는 것이다.The
금속 기판(31)의 일면 또는 양면에는 나노 세라믹스 박막을 형성하여 발광다이오드(30)에서 발생하는 열을 빠르게 방열할 수 있고, 금속 기판(31)으로는 알루미늄 기판을 사용할 수 있으며, 세라믹스 미립자를 가스와 혼합해 에어로졸화하여 200∼400㎧로 상기 알루미늄 기판에 분사하여 상온에서 상기 나노 세라믹스 박막을 형성할 수 있다.A nano ceramic thin film may be formed on one or both surfaces of the
더욱 구체적으로 설명하면, 상온 충격 고화현상을 이용한 것으로 세라믹스 미립자를 고속으로 금속 기판에 분사하여 막 구조를 형성하는 상온 성막공정이고, 이는 미립자의 분해를 거치지 않고 막을 형성하기 때문에 조성의 변화는 일어나지 않으며 원자를 퇴적시키는 성막법과 비교해 성막 속도를 비약적으로 향상시킬 수 있는 효과를 나타낸다. 에어로졸 성막법(Aerosol Deosition Method; ADM)은 미립자 또는 초미립자 원료를 가스와 혼합해 에어로졸화하여 노즐을 통해 금속 기판에 분사하여 막을 형성하는 기술이다. 분사장치는 튜브로 접속된 에어로졸화 챔버와 성막 챔버를 포함하고, 성막 챔버는 진공 펌프로 50∼1㎪로 감압되며, 미립자 또는 초미립자는 에어로졸화 챔버에서 가스와 혼합되어 에어로졸화되고, 상기 챔버의 압력 차이에 의해 생기는 가스의 흐름으로 에어로졸화된 미립자 또는 초미립자는 성막 챔버로 이동하여 노즐을 통해 가속되어 금속 기판에 분사된다. 미립자 또는 초미립자는 에어로졸화되는 것으로 용이하게 가스 속도와 같은 속도로 가속된다. 가스는 건조한 공기도 가능하지만 에어로졸화된 미립자 또는 초미립자를 가속하기 위하여 헬륨(He) 등의 음속의 빠른 가스를 이용하는 것이 유효하다. 미립자로는 기계적으로 분쇄한 입경 0.2∼5㎛의 세라믹스 분말을 이용한다. 에어로졸화된 미립자 또는 초미립자는 미소 통로의 노즐을 통과하면서 대략 200∼400㎧로 용이하게 가속된다. 성막 속도나 막의 밀도는 사용하는 세라믹스 분말의 입경, 응집상태 또는 건조상태 등에 크게 의존한다. 미립자 세라믹스 분말을 ADM을 이용하여 금속 기판에 고속으로 충돌시키면 이론 밀도의 95%이상에 이르는 고밀도로 나노(대략 5∼100㎚) 세라믹스 박막을 상온에서 형성할 수 있고, 상기 나노 세라믹스 박막으로 인해 방열효율이 크게 향상된다.More specifically, it is a room temperature film forming process that uses a room temperature impact solidification phenomenon to form a film structure by spraying ceramic fine particles on a metal substrate at a high speed, and since the film is formed without undergoing decomposition of the fine particles, the composition does not change. Compared with the deposition method for depositing atoms, the film formation speed can be dramatically improved. The Aerosol Deosition Method (ADM) is a technique of forming a film by mixing a particulate or ultrafine raw material with a gas to aerosolize and sprayed onto a metal substrate through a nozzle. The injector comprises an aerosolization chamber and a deposition chamber connected by a tube, the deposition chamber is depressurized to 50 to 1 kPa with a vacuum pump, and particulates or ultrafine particles are aerosolized by mixing with gas in the aerosolization chamber, Particles or ultrafine particles, aerosolized by the flow of gas produced by the pressure difference, move to the deposition chamber, are accelerated through the nozzles, and injected into the metal substrate. Particulates or ultrafine particles are aerosolized and are easily accelerated at the same rate as the gas velocity. The gas may be dry air, but it is effective to use a fast gas at a speed of sound such as helium (He) in order to accelerate aerosolized fine particles or ultra-fine particles. As microparticles | fine-particles, the ceramic powder which mechanically grinds the particle diameter of 0.2-5 micrometers is used. Aerosolized particulates or ultrafine particles are easily accelerated to approximately 200 to 400 kPa while passing through the nozzles of the micro passages. The film formation speed and the film density largely depend on the particle size, agglomerated state or dry state of the ceramic powder to be used. When the particulate ceramic powder is collided with a metal substrate at high speed using ADM, nano (approximately 5 to 100 nm) ceramic thin films can be formed at room temperature at a high density up to 95% or more of theoretical density. Thermal efficiency is greatly improved.
또한, 적어도 1개의 비구면렌즈(21)가 형성되는 렌즈 패널(20)를 덮는 커버(40)가 추가로 형성될 수 있는데, 커버(40)는 건축용 패널(10) 또는 렌즈 패널(20)에 장착될 수 있고, 커버(40)로는 합성수지, 유리 또는 한지 등의 다양한 재질이 사용될 수 있다.In addition, a
이와 같이 구성된 본 발명의 발광다이오드용 비구면렌즈를 구비한 천장 패널의 조립상태, 기능 및 작용을 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The assembling state, function, and operation of the ceiling panel having the aspherical lens for the light emitting diode of the present invention configured as described above will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
먼저 금속 기판(31)의 양면에 방열효율 향상을 위하여 미립자 세라믹스(예를 들면 알루미나 Al2O3) 분말을 고속으로 분사하여 나노 세라믹스 박막을 형성하고, 금속 기판(31)에 발광다이오드(30)를 장착한다.First, in order to improve heat dissipation efficiency on both sides of the
발광다이오드(30)가 LED 홈(22)에 삽입되도록 삽입공(32)을 통해 지지대(25)에 금속 기판(31)을 끼우고 지지대(25)에 여유있게 끼워진 삽입공(32)을 구비한 금속 기판(31)을 회전시키면, 금속 기판(31)의 외주 또는 삽입공(32)의 일측이 지지 대(25)에 밀착되어 금속 기판(31)이 비구면렌즈(21)에 고정된다.The
발광다이오드(30)가 비구면렌즈(21)에 설치된 렌즈 패널(20)을 건축용 패널(10)의 개구부(11)에 삽입하고, 고정볼트를 체결하여 렌즈 패널(20)을 건축용 패널(10)에 고정하며, 커버(40)로 렌즈 패널(20)을 덮는다. 발광다이오드(30) 교체를 위한 분해는 조립의 역순으로 진행하면 된다.The
상기와 같이 조립된 발광다이오드용 비구면렌즈를 구비한 천장 패널을 건축물의 천장에 설치하게 되면, 설치 및 분해가 아주 간편해지고, 비구면렌즈(21)의 형상 변형을 통해 다양한 분위기의 조명을 연출할 수 있으며, 친환경적인 건축용 패널이 사용되어 환경오염의 염려가 획기적으로 감소하고, 고휘도 발광다이오드가 사용되어 발열량이 크더라도 나노 세라믹스 박막을 통해 방열이 효율적으로 이루어지며, 소비전력이 감소하고 수명이 연장되며 화재의 염려가 감소하는 장점이 있다.When the ceiling panel provided with the aspherical lens for the light emitting diode assembled as described above is installed on the ceiling of the building, the installation and disassembly becomes very simple, and the illumination of various atmospheres can be produced by changing the shape of the
한편, 주택 건축물의 경우에는 반드시 천장 패널이 아니더라도 일반적으로 천장을 형성하는 벽면 또는 천장이 아닌 벽면도 건축용 패널의 균등물로서 적용될 수 있을 것이다.On the other hand, in the case of a house building, although not necessarily a ceiling panel, a wall or a non-ceiling wall that generally forms a ceiling may be applied as an equivalent of the building panel.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical spirit of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the claims below, and all technical ideas within the scope of the claims should be construed as being included in the scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광다이오드용 비구면렌즈를 구비한 천장 패널의 분해 사시도.1 is an exploded perspective view of a ceiling panel having an aspherical lens for a light emitting diode according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광다이오드용 비구면렌즈를 구비한 천장 패널의 결합 사시도.2 is a perspective view of a ceiling panel having an aspherical lens for a light emitting diode according to a preferred embodiment of the present invention.
도 3은 도 2의 A-A선 단면도.3 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광다이오드용 비구면렌즈를 구비한 천장 패널의 설치 사시도.Figure 4 is a perspective view of the ceiling panel provided with an aspherical lens for a light emitting diode according to a preferred embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광다이오드용 비구면렌즈를 구비한 천장 패널의 단면도.5 is a cross-sectional view of a ceiling panel having an aspherical lens for a light emitting diode according to another embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10: 건축용 패널 11: 개구부10: building panel 11: opening
20: 렌즈 패널 21: 비구면렌즈20: lens panel 21: aspherical lens
22: LED 홈 23: 하면 중앙부22: LED groove 23: lower center
24: 하면 주위부 25: 지지대24: peripheral portion 25: support
30: 발광다이오드 31: 금속 기판30: light emitting diode 31: metal substrate
32: 삽입공 40: 커버32: insertion hole 40: cover
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2008
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