KR102066152B1 - 엘이디 클러스터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엘이디 클러스터 및 그에 의한 건물 장식 장치에 관한 것이고, 구체적으로 독립적으로 작동이 가능한 다수 개의 엘이디 패키지로 이루어진 엘이디 클러스터 및 그와 같은 엘이디 클러스터의 발광을 조절하여 건물의 외벽을 장식하는 엘이디 클러스터 및 그에 의한 건물 장식 장치에 관한 것이다. 엘이디 클러스터 및 그에 의한 건물 장식 장치는 베이스 기판(11); 베이스 기판(11)에 배치되면서 서로 전기적으로 연결된 다수 개의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c, 12d); 다수 개의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c, 12d)의 각각에 연결되어 입력 신호 또는 출력 신호가 안정적으로 전송되도록 하는 임피던스 블록(131a 내지 132c); 및 각각의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c, 12d)의 작동을 조절하는 컨트롤러(14)를 포함하고, 상기 다수 개의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c, 12d)에 각각 구동 IC(Integrated Chip)가 배치되어 독립적으로 작동된다.

Description

엘이디 클러스터 및 그에 의한 건물 장식 장치{A LED Cluster and an Apparatus for Decorating a Building}
본 발명은 엘이디 클러스터 및 그에 의한 건물 장식 장치에 관한 것이고, 구체적으로 독립적으로 작동이 가능한 다수 개의 엘이디 패키지로 이루어진 엘이디 클러스터 및 그와 같은 엘이디 클러스터의 발광을 조절하여 건물의 외벽을 장식하는 엘이디 클러스터 및 그에 의한 건물 장식 장치에 관한 것이다.
건물 또는 이와 유사한 구조물의 장식을 위한 다양한 발광 수단이 이 분야에 공지되어 있고, 예를 들어 다수 개의 엘이디 소자의 발광을 조절하여 장식 모양을 표시하는 방법이 이 분야에서 공지되어 있다. 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED), 액정 또는 전구와 같은 소자를 규칙적으로 배열하여 발광을 조절하여 정보를 표시하는 기능을 가지는 전광판이 이 분야에 공지되어 있다. 전광판은 엘이디 모듈 및 컨트롤러를 포함할 수 있고, 컨트롤러를 통하여 표시되어야 하는 데이터가 입력되면 컨트롤러는 엘이디 모듈의 각각의 픽셀의 작동을 제어하여 정보가 표시되도록 한다. 엘이디 모듈을 이용한 전광판 또는 표시 장치는 엘이디 소자가 가지는 다른 표시 소자에 대한 이점으로 인하여 점차로 적용 범위가 확대되고 있다. 정보 또는 영상이 표시되는 엘이디 모듈은 다수 개의 엘이디 패키지 또는 엘이디 칩으로 이루어질 수 있고, 정보 또는 영상은 컨트롤러 또는 서브 컨트롤러가 입력된 데이터에 따라 엘이디 칩의 작동을 제어하는 것에 의하여 표시될 수 있다. 엘이디 모듈에서 이러한 정보의 표시 단위가 되는 픽셀을 형성하는 다양한 구조를 가지는 엘이디 칩이 이 분야에 공지되어 있다.
특허공개번호 제10-2014-0139918호는 엘이디에서 조사되는 빛이 입체감을 갖고 상하 좌우로 움직이는 형상을 구현할 수 있도록 하여 무대 조명이나 인테리어로 사용할 때 장식 효과를 극대화를 있도록 한 장식용 엘이디 조명에 대하여 개시한다. 또한 특허공개번호 제10-2011-0046854호는 건물의 벽면을 장식시키면서도 광고나 간판 기능을 제공하면서도 그 설치가 용이한 구조를 가지는 건물 장식용 엘이디 타일 어셈블리에 대하여 개시한다.
상기 선행기술에서 개시된 광고 또는 장식을 위한 엘이디 소자 배열은 미리 결정된 패턴에 조명을 인가하는 것에 의하여 다양한 패턴 또는 임의의 장식을 표현하기 어렵다는 단점을 가진다. 예를 들어 엘이디 스크린과 같이 프로그램 방식으로 원하는 임의의 패턴 또는 장식이 만들어지도록 하는 것이 유리하지만 선행기술은 이와 같은 기술에 대하여 개시하지 않는다.
본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
선행기술 1: 특허공개번호 제10-2014-0139918호(주식회사 인터원, 2014년12월08일 공개) 장식용 엘이디 조명 선행기술 2: 특허공개번호 제10-2011-0046854호(인제대학교 산학협력단, 2011년05월06일 공개) 건물 장식용 엘이디 타일 어셈블리
본 발명의 목적은 건물과 같은 구조물의 외벽에 배치되어 임의의 장식이 가능하면서 정밀한 표현이 가능한 엘이디 클러스터 및 그에 의한 건물 장식 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 엘이디 클러스터 및 그에 의한 건물 장식 장치는 베이스 기판; 베이스 기판에 배치되면서 서로 전기적으로 연결된 다수 개의 엘이디 패키지; 다수 개의 엘이디 패키지의 각각에 연결되어 입력 신호 또는 출력 신호가 안정적으로 전송되도록 하는 임피던스 블록; 및 각각의 엘이디 패키지의 작동을 조절하는 컨트롤러를 포함하고, 상기 다수 개의 엘이디 패키지에 각각 구동 IC(Integrated Chip)가 배치되어 독립적으로 작동된다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 다수 개의 엘이디 패키지는 2 내지 6개가 된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 배치 프레임(41); 서로 전기적으로 연결되고, 각각 독립적으로 작동되는 구동 IC가 배치된 다수 개의 엘이디 패키지로 이루어지면서 배치 프레임에 고정되는 다수 개의 엘이디 클러스터; 서로 다른 다수 개의 엘이디 클러스터는 전기적으로 연결하는 케이블 유닛(CA); 및 다수 개의 엘이디 클러스터의 각각으로 작동 신호를 전송하는 작동 컨트롤러를 포함하고, 상기 다수 개의 엘이디 클러스터는 이차원 매트릭스 형상으로 배치되고, 각각의 엘이디 클러스터는 배치 프레임의 배치 평면으로부터 분리된다.
본 발명에 따른 엘이디 클러스터는 다수 개의 엘이디 패키지가 하나의 모듈을 형성하면서 각각의 엘이디 패키지가 독립적으로 제어되는 것에 의하여 정확한 모양의 표현이 가능하도록 한다. 이와 같은 엘이디 클러스터는 2 내지 6개 또는 3 내지 5개의 엘이디 소자로 이루어지고, 엘이디 클러스터가 이차원 매트릭스 형상으로 배치되어 임의의 형상이 만들어지도록 한다. 또한 각각의 엘이디 소자가 하나의 픽셀을 형성하면서 발광 소자의 작동을 제어하는 구동 IC를 포함하는 것에 의하여 엘이디 소자의 작동이 정밀하게 제어되도록 한다. 이로 인하여 다양한 건물의 외벽 장식을 비롯하여 다양한 구조물의 장식에 적용되어 임의의 형상이 프로그램 방식으로 표시되도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 엘이디 클러스터의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 엘이디 클러스터의 다른 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 엘이디 클러스터의 다른 실시 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 엘이디 클러스터가 적용된 엘이디 장식 장치의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 엘이디 클러스터를 형성하는 엘이디 패키지의 실시 예를 도시한 것이다.
도 6은 도 5의 엘이디 패키지의 작동 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 엘이디 클러스터의 실시 예를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 엘이디 클러스터는 베이스 기판(11); 베이스 기판(11)에 배치되면서 서로 전기적으로 연결된 다수 개의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c, 12d); 다수 개의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c, 12d)의 각각에 연결되어 입력 신호 또는 출력 신호가 안정적으로 전송되도록 하는 임피던스 블록(131a 내지 132c); 및 각각의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c, 12d)의 작동을 조절하는 컨트롤러(14)를 포함하고, 상기 다수 개의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c, 12d)에 각각 구동 IC(Integrated Chip)가 배치되어 독립적으로 작동된다.
엘이디 클러스터는 다수 개의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c)가 배치된 발광 모듈을 말하고, 다수 개의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c)는 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고 이와 같은 엘이디 클러스터는 엘이디 표시 또는 장식 장치를 위한 기본 작동 유닛이 될 수 있다.
베이스 기판(11)은 인쇄회로 기판과 유사한 구조를 가질 수 있고, 예를 들어 페놀 또는 에폭시 수지와 같은 절연 소재의 기판 및 구리와 같은 도체에 의하여 패턴이 형성된 구조를 가질 수 있다. 베이스 기판(11)은 전체적으로 직사각 형상이 될 수 있고, 베이스 기판(11)의 위쪽 면은 보호 필름에 의하여 보호될 수 있다. 예를 들어 베이스 기판(11)의 위쪽 면은 내후성 또는 내식성을 가진 보호 필름에 의하여 보호가 될 수 있고, 보호 필름은 전체 중량의 1 내지 10 wt%의 엘라스토머 소재를 포함하는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리비닐클로라이드, 폴리스티렌 또는 이와 유사한 합성수지 필름이 될 수 있다.
베이스 기판(11)에 다수 개의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c)가 배치될 수 있고, 예를 들어 3개의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c)가 직사각 형상이 베이스 기판(11)에 선형으로 배치될 수 있다. 각각의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c)는 RGB 엘이디 소자를 포함할 수 있고, 각각의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c)에 구동 IC(Integrated Chip)가 배치될 수 있다. 각각의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c)에 배치된 구동 IC에 의하여 각각의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c)가 독립적으로 작동될 수 있고, 컨트롤러(14)로부터 전송된 제어 신호에 기초하여 각각의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c)에 배치된 RGB 엘이디 소자의 작동을 조절할 수 있다. 구체적으로 구동 IC는 각각의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c)로 입력되는 신호에 따라 각각의 RGB 엘이디 소자의 출력을 조절하고, 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c)의 작동 상태를 탐지하고, 출력 신호를 발생시키고, 전력 공급 상태를 감시할 수 있다. 이에 따라 각각의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c)가 독립적으로 작동될 수 있고, 각각의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c)에 배치된 엘이디 소자의 작동이 구동 IC에 의하여 이루어질 수 있다.
다수 개의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c)는 서로 직렬로 연결될 수 있고, 각각의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c)의 작동 안정성을 위한 임피던스 블록(131a 내지 132c)이 각각의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c)에 배치될 수 있다. 그리고 각각의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c)로 전송되는 전기 신호 및 전력 공급은 임피던스 블록(131a 내지 132c)을 통하여 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c)로 전송 또는 공급될 수 있다. 임피던스 블록(131a 내지 132c)은 예를 들어 저항(131a 내지 131c) 또는 커패시터(132a 내지 132c)와 같은 것이 될 수 있다. 전기 신호 및 전력 공급이 임피던스 블록(131a 내지 132c)을 통하여 이루어지는 것에 의하여 전기 신호의 노이즈가 제거되도록 하면서 정해진 전압 조건으로 엘이디 소자가 작동되도록 한다. 또한 임피던스 블록(131a 내지 132c)은 각각의 엘이디 패키지를 보호하는 보호 임피던스 기능을 가질 수 있다. 3개의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c)가 배열된 경우 3개의 임피던스 블록(131a 내지 132c)이 3개의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c)에 연결될 수 있다.
각각의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c)는 적절한 수단에 의하여 베이스 기판(11)에 형성된 회로 패턴에 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고 베이스 기판(11)의 양쪽에 전기 신호의 전송 및 전력 공급을 위한 작동 케이블(C1, C2)이 배치될 수 있다. 그리고 컨트롤러(14)가 작동 케이블(C1, C2)을 통하여 각각의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c)와 전기적으로 연결될 수 있다. 컨트롤러(14)는 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c)의 각각에 배치된 각각의 엘이디 소자의 작동을 위한 제어 신호를 생성하여 각각의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c)에 배치된 구동 IC로 전송할 수 있다. 그리고 구동 IC는 컨트롤러(14)로부터 전송된 제어 신호에 기초하여 각각의 엘이디 소자의 작동을 제어할 수 있다. 컨트롤러(14)는 엘이디 클러스터에 외부에 설치될 수 있고, 엘이디 소자의 발광에 기초하여 다양한 형상 또는 모양을 표현할 수 있는 소프트웨어를 저장할 수 있다. 또한 다양한 소프트웨어가 컨트롤러(14)로 입력될 수 있다. 컨트롤러(14)는 다수 개의 엘이디 클러스터의 작동을 제어하여 엘이디 표시 또는 장식 장치에 다양한 형상 또는 모양이 표시되도록 한다.
도 1에 제시된 실시 예에서 컨트롤러(14)는 하나의 엘이디 클러스터에 연결된 것으로 도시되어 있지만 컨트롤러(14)는 다수 개의 엘이디 클러스터에 연결되어 각각의 엘이디 클러스터의 작동을 제어할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 엘이디 클러스터의 다른 실시 예를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 엘이디 클러스터는 네 개의 엘이디 패키지로 이루어질 수 있다. 구체적으로 베이스 기판(11)은 정사각형 구조가 될 수 있고, 네 개의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c, 12d)가 베이스 기판(11)에 배치될 수 있다. 네 개의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c, 12d)는 화살표로 표시된 전송 방향(TD)을 따라 직렬로 연결될 수 있다. 구체적으로 제어 신호가 작동 케이블(C1)을 통하여 입력이 되어 각각의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c, 12d)에 배치된 구동 IC로 전송이 될 수 있다. 구체적으로 각각의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c, 12d)에 입출력 포트(P1, P2, P3, P4)가 설치될 수 있다. 그리고 제어 신호가 1 작동 케이블(C1)을 통하여 입출력 포트(P1, P2, P3, P4)의 입력 단자로 유입되어 각각의 구동 IC로 전달이 되고, 입력에 따른 출력 신호가 출력 단자를 통하여 2 작동 케이블(C2)을 경유하여 컨트롤러로 전송될 수 있다.
엘이디 클러스터는 용도에 따른 다양한 구조의 베이스 기판(11) 및 베이스 기판(11)에 배치된 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c, 12d)를 포함할 수 있다. 베이스 기판(11)은 예를 들어 직사각 형상, 원형, 오각 형상 또는 육각 형상과 같이 다양한 형상이 될 수 있다. 그리고 베이스 기판(11)에 3 내지 6개, 바람직하게 3 또는 4개의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c, 12d)가 배치될 수 있다. 하나의 베이스 기판(11)에 배치되는 서로 다른 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c, 12d)는 다양한 구조로 연결될 수 있지만 바람직하게 직렬로 연결될 수 있다. 그리고 이와 같이 구조를 가진 각각의 엘이디 클러스터는 다양한 형태의 단위 모듈 구조를 가질 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 엘이디 클러스터의 다른 실시 예를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 엘이디 클러스터는 위쪽 면이 개방된 케이싱(31); 케이싱(31)의 개방된 위쪽 면에 배치되는 베이스 기판(32); 베이스 기판(32)에 배치되는 다수 개의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c, 12d); 베이스 기판(32)에 배치되는 다수 개의 작동 조절 소자(321); 및 케이싱(31)의 측면에 연결된 작동 케이블(C1, C2)을 포함할 수 있다.
케이싱(31)은 다양한 합성수지 소재로 만들어질 수 있고, 예를 들어 케이싱(31)은 폴리카보네이트, 폴리비닐클로라이드, 폴리스티렌, 폴리아크릴, 폴리테레프탈레이트 또는 이와 유사한 소재로 만들어질 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 케이싱(31)은 위쪽 부분이 개방된 박스 형상이 될 수 있고, 측면에 선형의 고정 돌기(311a, 311b)가 형성될 수 있다. 고정 돌기(311a, 311b)는 서로 다른 엘이디 클러스터의 배치 위치를 결정하거나, 각각의 엘이디 클러스터가 예를 들어 배치 프레임에 고정될 수 있도록 한다. 또한 케이싱(31)의 서로 마주보는 측면에 연결 포트(312a, 312b)가 형성되어 작동 케이블(C1, C2)이 전기적으로 엘이디 클러스터와 연결되도록 한다. 베이스 기판(32)은 둘레 면을 따라 적어도 하나의 유동 갭(313)이 형성될 수 있고, 유동 갭(313)은 예를 들어 베이스 기판(32)의 둘레 면의 일부가 안쪽으로 C 또는 U자 형상이 되도록 만들어질 수 있다. 베이스 기판(32)은 케이싱(31)의 바닥 면으로부터 분리되어 케이싱(31)에 결합될 수 있고, 예를 들어 케이싱(31)의 위쪽 끝 테두리의 약간 아래쪽에 위치하도록 케이싱(31)의 덮개 형태로 결합될 수 있다. 이에 의하여 외부 공기가 적어도 하나의 유동 갭(313)을 통하여 유입되어 베이스 기판(32)의 아래쪽을 통하여 유동되어 다른 유동 갭(313)으로 배출될 수 있다. 이와 같은 공기의 유동을 위하여 유동 갭(313)은 베이스 기판(32)의 서로 마주보는 위치에 배치될 수 있다.
연결 포트(312a, 312b)는 케이싱(31)의 서로 마주보는 위치에 배치될 수 있고, 외부로 돌출되도록 형성될 수 있고, 연결 포트(312a, 312b)는 작동 케이블(C1, C2)의 가닥에 대응되는 관통 홀을 가질 수 있다. 베이스 기판(32)의 아래쪽에 접속 단자가 형성될 수 있고, 작동 케이블(C1, C2)은 각각의 접속 단자에 연결될 수 있다. 작동 케이블(C1, C2)은 다수 개의 가닥으로 이루어질 수 있고, 베이스 기판(32)에 고정 홀이 형성될 수 있고, 케이싱(31)의 바닥 면으로부터 실린더 형상으로 고정 홀을 관통하여 돌출되는 고정 탭(33)이 형성될 수 있다.
도 3의 오른쪽 부분을 참조하면, 베이스 기판(32)은 절연 소재의 기초 층(323); 기초 층(323)의 위쪽에 형성되는 패턴 층(324); 패턴 층(324)의 위쪽에 형성되는 보호 필름 층(326); 및 기초 층(323)의 아래쪽 면에 형성되는 분리 돌기(327)로 이루어질 수 있다. 패턴 층(324)은 회로 기판의 전도성 패턴과 같은 것이 될 수 있고, 패턴 층(324)에 패키지 단자(325)가 형성되어 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c, 12d)가 패턴 층(324)과 전기적으로 연결되도록 한다. 패키지 단자(325)는 보호 필름 층(326)의 위쪽으로 돌출되는 형상으로 만들어질 수 있고, 예를 들어 임피던스 소자와 같은 작동 조절 소자(321)도 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c, 12d)와 동일 또는 유사한 방법으로 패턴 층(324)에 연결될 수 있다. 보호 필름 층(326)은 위에서 설명된 것처럼 전체 중량의 1 내지 10 wt%의 엘라스토머 소재를 포함하는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리비닐클로라이드, 폴리스티렌 또는 이와 유사한 합성수지 필름이 될 수 있다.
작동 케이블(C1, C2)에 서로 다른 엘이디 클러스터가 연결될 수 있고, 서로 연결된 엘이디 클러스터에 의하여 엘이디 표시 장치가 만들어질 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 엘이디 클러스터가 적용된 엘이디 장식 장치의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 엘이디 장식 장치는 배치 프레임(41); 서로 전기적으로 연결되고, 각각 독립적으로 작동되는 구동 IC가 배치된 다수 개의 엘이디 패키지로 이루어지면서 배치 프레임(41)에 고정되는 다수 개의 엘이디 클러스터(10_11 내지 10_MN); 서로 다른 다수 개의 엘이디 클러스터(10_11 내지 10_MN)는 전기적으로 연결하는 케이블 유닛(CA); 및 다수 개의 엘이디 클러스터(10_11 내지 10_MN)의 각각으로 작동 신호를 전송하는 작동 컨트롤러(43)를 포함하고, 상기 다수 개의 엘이디 클러스터(10_11 내지 10_MN)는 이차원 매트릭스 형상으로 배치되고, 각각의 엘이디 클러스터(10_11 내지 10_MN)는 배치 프레임(41)의 배치 평면으로부터 분리된다.
배치 프레임(41)은 전체적으로 사각형상이 될 수 있고, 예를 들어 건물의 외부 벽 또는 외부 창에 결합될 수 있는 구조로 만들어질 수 있다. 배치 프레임(41)은 테두리 부재 및 서로 마주보는 테두리 부재를 서로 연결하는 중간 부재로 이루어질 수 있고, 테두리 부재 및 중간 부재는 평면 형상의 배치 평면을 가지는 선형 부재가 될 수 있다. 그리고 테두리 부재와 선형 부재에 의하여 다수 개의 엘이디 클러스터(10_11 내지 10_MN)가 정렬된 형태로 배치될 수 있다. 예를 들어 다수 개의 엘이디 클러스터(10_11 내지 10_1N)가 하나의 열 클러스터 그룹을 형성할 수 있고, 다수 개의 열 클러스터 그룹이 행 방향으로 배열되어 엘이디 클러스터 장식 모듈을 형성할 수 있다.
각각의 엘이디 클러스터는 위에서 설명이 된 구조를 가질 수 있고, 예를 들어 서로 전기적으로 연결되고, 각각 독립적으로 작동되는 구동 IC가 배치된 다수 개의 엘이디 패키지로 이루어질 수 있다. 서로 다른 엘이디 클러스터(10_11 내지 10_MN)는 위에서 설명된 작동 케이블과 동일 또는 유사한 케이블 유닛(CA)에 의하여 전기적으로 서로 연결될 수 있다. 각각의 열 클러스터 그룹을 형성하는 각각의 엘이디 클러스터(10_11 내지 10_1N)는 열 방향으로 서로 인접하도록 연속적으로 배치될 수 있다. 그리고 서로 다른 다수 개의 열 클러스터 그룹은 서로 분리되어 배치될 수 있다.
엘이디 클러스터는 다양한 구조로 배치될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
각각이 엘이디 클러스터(10_11 내지 10_MN)는 배치 프레임(41)의 배치 평면으로부터 분리되어 배치될 수 있고, 이를 위하여 배치 프레임(41)에 분리 탭(42)이 배치될 수 있다. 분리 탭(42)은 예를 들어 실린더 형상의 돌기 구조가 될 수 있고, 다수 개가 테두리 부재 또는 중간 부재의 배치 평면에 배치 프레임(41)과 일체로 또는 독립적으로 작동되어 결합될 수 있다. 분리 탭(42)은 다양한 구조로 만들어져 배치 프레임(41)의 배치 평면으로부터 엘이디 클러스터(10_11 내지 10_MN)를 분리시킬 수 있고, 이에 의하여 엘이디 소자의 발열에 따른 냉각 공간이 형성되도록 한다. 케이블 유닛(CA)에 의하여 서로 다른 엘이디 클러스터(10_11 내지 10_MN)가 서로 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있고, 케이블 유닛(CA)은 작동 컨트롤러(43)에 연결될 수 있다. 작동 컨트롤러(43)는 위에서 설명된 컨트롤러와 동일 또는 유사한 기능을 가질 수 있다.
작동 컨트롤러(43)에 의하여 각각의 엘이디 클러스터(10_11 내지 10_MN)에 배치된 각각의 구동 IC로 작동을 위한 제어 신호가 전송될 수 있다. 구체적으로 작동 컨트롤러(43)로부터 각각의 엘이디 소자의 제어를 위한 신호가 케이블 유닛(CA)을 통하여 각각의 엘이디 패키지에 배치된 구동 IC로 전송될 수 있다. 또한 각각의 엘이디 클러스터의 작동을 위한 전력 공급 제어 신호가 전력 공급 제어 모듈(44)로 전송될 수 있다. 전력 공급 제어 모듈(44)은 각각의 엘이디 클러스터 또는 엘이디 패키지의 작동을 위한 전력 공급을 조절할 수 있다. 작동을 위한 제어 신호와 그에 따라 전력 공급이 이루어지면 각각의 엘이디 패키지가 작동을 하여 정해진 형상을 표시하도록 발광이 될 수 있다. 그리고 각각의 엘이디 패키지의 작동에 따른 출력이 구동 IC에 의하여 탐지되어 케이블 유닛(CA)을 통하여 작동 탐지 모듈(45)로 전송될 수 있다. 작동 탐지 모듈(45)은 작동의 정상 여부를 판단하여 그에 대한 정보를 작동 컨트롤러(43)로 전송할 수 있다.
엘이디 건물 장식 장치는 설치가 되는 구조물의 구조에 적합한 다양한 구조를 가질 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 5는 본 발명에 따른 엘이디 클러스터를 형성하는 엘이디 패키지의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 엘이디 패키지는 입력 측 및 출력 측에 형성되는 연결 패드(53a 내지 54b) 및 연결 패드(53a 내지 54b)가 결합되면서 아래쪽 면이 접착성을 가지도록 형성되는 부착 패드(57a, 57b)를 더 포함한다.
엘이디 패키지는 사파이어 기층, p 또는 n 형태의 질화갈륨 층, p 또는 n 형태의 전극 패드를 포함하는 엘이디 칩 또는 렌즈를 포함할 수 있다. 엘이디 칩을 형성하는 층 또는 소자는 엘이디 프레임(51)의 내부에 배치될 수 있고, 엘이디 프레임(51)의 위쪽 부분에 발광 공간(52)이 형성될 수 있고, 발광 공간(52)은 예를 들어 위쪽 면이 개방된 실린더 형상의 홈이 될 수 있지만 이에 제한되지 않고 다양한 형상으로 만들어질 수 있다. 엘이디 프레임(51)은 예를 들어 에폭시 수지 또는 이와 유사한 합성수지 소재로 만들어질 수 있고, 발광 공간(52)의 내부에 연결 배선이 형성되어 엘이디 소자(D1, D2, D3)가 배치될 수 있다.
엘이디 프레임(51)의 아래쪽에 연결 패드(53a 내지 54b)는 회로 패턴과 연결되는 리드(lead)의 기능을 가질 수 있고, 이와 함께 엘이디 프레임(51)을 베이스 기판에 결합시키는 결합 수단의 기능을 가질 수 있다. 연결 패드(53a 내지 54b)는 납땜(soldering), 고주파 용접 또는 초음파 용접 방식으로 베이스 기판에 고정될 수 있고, L자로 꺾인 형상이 되면서 베이스 기판의 바닥 면으로부터 엘이디 프레임(51)을 분리시키는 두께를 가지는 패드 형상이 될 수 있다. 이와 같은 구조로 인하여 엘이디 패키지(12)에서 발생되는 열이 신속하게 외부로 배출될 수 있다.
엘이디 프레임(51)의 바닥 면에 배출 홈(55a, 55b)이 형성될 수 있고, 바닥 면의 중앙 부분에 완충 홈(56)이 형성될 수 있다. 배출 홈(55a 55b)은 바닥 면의 가장자리 부분으로부터 안쪽으로 일정 길이만큼 연장되는 다각형 구조로 만들어질 수 있고, 적어도 두 개의 배출 홈(55a, 55b)이 바닥 면에 형성될 수 있다. 엘이디 소자 모듈의 작동 과정에서 발생되는 열은 배출 홈(55a, 55b)을 통하여 외부로 배출되어 바닥 면과 베이스 부재의 사이에 형성된 간격을 통하여 유동되는 기체에 흡수되어 외부로 배출될 수 있다. 또는 위에서 설명된 것처럼 베이스 기판의 아래쪽에 형성된 유도 공간으로 유도되어 외부로 배출될 수 있다. 추가로 완충 홈(56)은 엘이디 프레임(51)의 변형을 방지하는 기능을 가질 수 있다.
엘이디 패키지는 베이스 기판에 결합 및 고정될 수 있고, 부착 패드(57a, 57b)는 베이스 기판에 미리 결합되거나, 엘이디 패키지의 바닥 면에 결합될 수 있다. 부착 패드(57a, 57b)는 사각 띠 형상이 될 수 있고, 바닥 면의 일부로부터 외부로 벗어나는 형태로 배치될 수 있다. 각각의 부착 패드(57a, 57b)의 양쪽 끝에 부분에 연결 패드(53a, 53b, 54a, 54b)가 결합될 수 있고, 이를 위하여 부착 패드(57a, 57b)에 결합 부위가 형성될 수 있다. 부착 패드(57a, 57b)는 전체적으로 합성수지 접착제와 같은 절연성 소재로 만들어지지만 결합 부위는 전도성 소재로 형성될 수 있다. 또는 결합 부위에 전도성 배선 패턴이 형성될 수 있다. 엘이디 패키지의 설계 구조에 따라 두 개의 서로 마주보는 부착 패드(57a, 57b) 사이에 고정 패드(58a, 58b)가 배치될 수 있지만 반드시 요구되는 것은 아니다. 이와 같은 엘이디 패키지와 베이스 기판의 구조에서 엘이디 패키지에서 발생된 열은 엘이디 패키지의 내부로부터 아래쪽으로 전달되어 양쪽 측면으로 배출될 수 있다. 그리고 이와 같은 열 배출 구조로 인하여 빠르게 방열이 이루어질 수 있다.
엘이디 패키지는 신호 및 전력 공급을 위한 다양한 커넥터, 단자 또는 핀을 포함할 수 있고, 하나의 엘이디 패키지에 배치된 엘이디 소자(D1, D2, D3)는 작동은 구동 IC(C)에 의하여 제어될 수 있다. 구동 IC(C)는 칩 또는 회로 기판의 형태로 만들어질 수 있고, 각각의 엘이디 소자(D1, D2, D3)는 구동 IC(C)에 연결될 수 있고, 각각의 엘이디 소자(D1, D2, D3)의 작동을 조절하기 위한 보조 작동 회로 유닛(CT1 내지 PH3)이 배치될 수 있고, 보조 작동 회로 유닛(CT1 내지 PH3)은 입출력 단자 핀 또는 이의 작동을 위한 수단을 포함할 수 있다. 단자 핀은 예를 들어 전원 공급 단자(VDD), 제어 데이터 신호 출력 단자(DOUT), 접지(VSS) 및 제어 데이터 신호 입력 단자(DIN)를 포함하고, 추가로 제어 신호 입력 클록 데이터 단자 및 제어 신호 출력 클록 데이터 단자를 포함할 수 있고, 각각의 단자의 연결을 위한 연결 패드(53a 내지 54c)가 배치될 수 있다. 엘이디 패키지는 다양한 수의 단자를 포함할 수 있고, 연결 패드(53a 내지 54c)는 단자의 수에 따라 적절하게 설정될 수 있다. 각각의 엘이디 소자(D1, D2, D3)는 다양한 방법으로 구동 IC(C)에 연결될 수 있다.
도 6은 도 5의 엘이디 패키지의 작동 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 6을 참조하면, 엘이디 클러스터를 형성하는 엘이디 패키지(12)는 엘이디 장식 모듈에 배치되어 하나의 픽셀을 형성하면서 적어도 하나의 RGB 광을 방출하는 엘이디 소자(D1, D2, D3); 각각의 엘이디 소자(D1, D2, D3)의 작동을 위한 신호를 수신하여 각각의 엘이디 소자(D1, D2, D3)의 작동을 조절하는 구동 IC(C); 및 구동 IC(C)의 작동 조건에 따라 각각의 엘이디 소자(D1, D2, D3)를 작동시키기 위한 작동 회로 유닛(61)을 포함한다.
엘이디 패키지(12)는 영상 또는 정보를 시각적으로 디스플레이를 하는 다양한 형태의 표시 장치에 배치되어 하나의 픽셀을 형성할 수 있다. 표시 장치에 배치된 각각의 엘이디 패키지(12)는 전광판의 화소 단위에 해당하는 픽셀을 형성하면서 밝기, 출력, 색상 조건 또는 출력 시간이 독립적으로 설치된 처리 프로세서에 의하여 개별적으로 제어될 수 있다.
엘이디 소자(D1, D2, D3)는 엘이디 패키지에 배치되는 엘이디 소자가 될 수 있고, 엘이디 소자(D1, D2, D3)는 각각 레드, 그린 또는 블루에 해당하는 광을 방출할 수 있다. 각각의 엘이디 소자는 구동 IC(C)에 연결되고, 구동 IC(C)는 각각의 엘이디 소자(D1, D2, D3)에 연결되어 작동을 조절할 수 있다. 구동 IC(C)는 메인 컨트롤러에서 전송된 신호를 처리하고, 처리된 신호에 따라 각각의 엘이디 소자(D1, D2, D3)의 출력 조건을 설정하면서 출력 결과를 메인 컨트롤러로 전송하는 기능을 가질 수 있다. 이와 같은 기능을 위하여 구동 IC(C)는 칩 또는 기판 형태의 프로세서를 포함할 수 있다.
메인 컨트롤러 및 전력 공급원으로 신호 및 전력이 전력 케이블과 유사한 기능을 가지는 배선 패턴(WP1, WP1)으로 전송될 수 있고, 구동 IC(C)는 전송된 신호를 처리하여 공급되는 전력을 조절할 수 있다. 엘이디 소자(D1, D2, D3)는 소자 패키지의 내부에 배치될 수 있고, 구동 IC(C)가 소자 패키지의 내부에 배치될 수 있다. 배선 패턴(WP1, WP2)은 엘이디 패키지(12)가 배치되는 베이스 기판에 형성될 수 있고, 엘이디 패키지(12)는 베이스 기판에 고정되면서 적절한 커넥터에 의하여 배선 패턴(WP1, WP2)과 전기적으로 연결될 수 있다.
엘이디 패키지(12)의 입력 또는 출력 측에 예를 들어 저항 또는 커패시터를 포함하는 임피던스 블록(62a, 62b)이 배치될 수 있다. 임피던스 블록(62a, 62b)은 배선 패턴(WP1, WP2)을 통하여 전달되는 제어 신호로부터 노이즈를 제거하면서 전력 공급이 안정적으로 이루어지도록 한다. 또한 임피던스 블록(62a, 62b)은 누설 전류 또는 전기 충격으로부터 구동 IC(C)를 보호하는 기능을 가질 수 있다. 임피던스 블록(62a, 62b)은 커패시터, 코일 또는 저항과 같은 것이 될 수 있고, 예를 들어 입력 측에 커패시터가 설치되어 입력 신호로부터 노이즈를 제거하고, 출력 측에 저항이 배치되어 인접하여 연결된 엘이디 패키지(12)에 출력 신호 및 전력이 안정적으로 전달되도록 할 수 있다. 구동 IC(C)는 임피던스 블록(62a, 62b)에 연결되어 입력되는 신호 또는 전력과 출력되는 신호를 탐지할 수 있고, 탐지 정보를 메인 컨트롤러로 전송할 수 있다.
구동 IC(C)는 작동 회로 유닛(61)에 의하여 각각의 엘이디 소자(D1, D2, D3)의 작동을 제어할 수 있다. 작동 회로 유닛(61)은 예를 들어 신호 형성 회로(a Signal Shaping Amplification Circuit), 전류 조절 회로(Circuit Controlling Circuit) 또는 RC 오실레이터를 포함할 수 있다. 각각의 엘이디 소자(D1, D2, D3)는 PWM(Pulse Width Modulation) 방식으로 출력이 조절될 수 있다. 신호 형성 회로는 미분기 또는 적분기를 포함할 수 있고, 각각이 엘이디 소자(D1, D2, D3)에 인가되는 출력의 파형을 결정할 수 있다. 전류 조절 회로는 예를 들어 정-전류 회로와 같은 것이 될 수 있고, RC 오실레이터는 전광판에서 표시되는 영상 또는 정보의 형태에 따라 수정 발진기(Crystal Oscillator)가 적용될 수 있다. 작동 회로 유닛(61)은 구동 IC(C)와 일체로 형성될 수 있다.
각각의 엘이디 소자(D1, D2, D3)의 출력 측에 위상 제어 소자(63)가 배치될 수 있고, 위상 제어 소자(63)에 의하여 인접하여 연결되는 엘이디 패키지(12)에 대한 입력이 안정적으로 이루어지도록 한다. 위상 제어 소자(63)는 각각의 엘이디 소자(D1, D2, D3)의 출력을 탐지하는 탐지 유닛의 기능을 가질 수 있고, 출력 결과를 구동 IC(C)로 피드백을 하도록 설정될 수 있다.
엘이디 패키지(12)의 내부에 배치되는 엘이디 소자(D1, D2, D3)는 각각 구동 IC(C)에 연결될 수 있고, 서로 직렬로 또는 병렬로 연결될 수 있다. 엘이디 소자(D1, D2, D3)는 다양한 방법으로 서로 연결될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 엘이디 클러스터는 다수 개의 엘이디 패키지가 하나의 모듈을 형성하면서 각각의 엘이디 패키지가 독립적으로 제어되는 것에 의하여 정확한 모양의 표현이 가능하도록 한다. 이와 같은 엘이디 클러스터는 2 내지 6개 또는 3 내지 5개의 엘이디 소자로 이루어지고, 엘이디 클러스터가 이차원 매트릭스 형상으로 배치되어 임의의 형상이 만들어지도록 한다. 또한 각각의 엘이디 소자가 하나의 픽셀을 형성하면서 발광 소자의 작동을 제어하는 구동 IC를 포함하는 것에 의하여 엘이디 소자의 작동이 정밀하게 제어되도록 한다. 이로 인하여 다양한 건물의 외벽 장식을 비롯하여 다양한 구조물의 장식에 적용되어 임의의 형상이 프로그램 방식으로 표시되도록 한다.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
10_1N 내지 10_MN: 엘이디 클러스터
11: 베이스 기판 12: 엘이디 패키지
12a, 12b, 12c, 12d: 엘이디 패키지
14: 컨트롤러 31: 케이싱
32: 베이스 기판 33: 고정 탭
41: 배치 프레임 42: 분리 탭
43: 작동 컨트롤러 44: 전력 공급 제어 모듈
45: 작동 탐지 모듈 51: 엘이디 프레임
52: 발광 공간 53a 내지 54c: 연결 패드
55a, 55b: 배출 홈 56: 완충 홈
57a, 57b: 부착 패드 58a, 58b: 고정 패드
61: 작동 회로 유닛 62a, 62b: 임피던스 블록
63: 위상 제어 소자 131a 내지 132c: 임피던스 블록
131a 내지 131c: 저항 132a 내지 132c: 커패시터
311a, 311b: 고정 돌기 312a, 312b: 연결 포트
313: 유동 갭 321: 작동 조절 소자
323: 기초 층 324: 패턴 층
325: 패키지 단자 326: 보호 필름 층
327: 분리 돌기 C: 구동 IC
C1, C2: 작동 케이블 CA: 케이블 유닛
CT1 내지 PH3: 보조 작동 회로 유닛 D1, D2, D3: 엘이디 소자
P1, P2, P3, P4: 입출력 포트 TD: 전송 방향
WP1, WP2: 배선 패턴

Claims (3)

  1. 베이스 기판(11);
    베이스 기판(11)에 배치되면서 서로 전기적으로 직렬 연결되고 각각 하나의 픽셀을 형성하는 다수 개의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c, 12d);
    직렬 연결된 상기 다수 개의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c, 12d)의 각각에 연결되어 입력 신호 또는 출력 신호가 안정적으로 전송되도록 하는 임피던스 블록(131a 내지 132c); 및
    각각의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c, 12d)의 작동을 조절하는 컨트롤러(14)를 포함하고,
    직렬 연결된 상기 다수 개의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c, 12d)에 각각 구동 IC(Integrated Chip)가 배치되어 독립적으로 작동되고,
    상기 베이스 기판이 배치되도록 위쪽 부분이 개방된 박스 형상의 케이싱(31)을 더욱 포함하고, 상기 베이스 기판은 케이싱(31)의 위쪽 끝 테두리의 약간 아래쪽에 위치하도록 상기 케이싱(31)의 덮개 형태로 상기 케이싱(31)의 바닥면으로부터 분리되어 상기 케이싱(31)과 결합되고 상기 베이스 기판(32)의 둘레 면을 따라 적어도 하나의 유동 갭(313)이 형성되고,
    직렬 연결된 상기 다수 개의 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c, 12d)는 2 내지 6개가 되고,
    상기 베이스 기판은 절연 소재의 기초층(323); 기초 층(323)의 위쪽에 형성되는 패턴 층(324); 패턴 층(324)의 위쪽에 형성되는 보호 필름 층(326); 및 기초 층(323)의 아래쪽 면에 형성되는 분리 돌기(327)로 이루어지고, 패턴 층(324)에 패키지 단자(325)가 형성되어 엘이디 패키지(12a, 12b, 12c, 12d)가 패턴 층(324)과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 엘이디 클러스터.
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KR101153272B1 (ko) * 2012-02-27 2012-06-07 주식회사 대한전광 바형 엘이디 조명장치 및 이를 이용한 엘이디 디스플레이장치

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