KR102298684B1 - 가요성 led 온열 모듈 - Google Patents

가요성 led 온열 모듈 Download PDF

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KR102298684B1
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Abstract

가요성 LED 온열 모듈에 대해 기술된다. LED 온열 모듈:은
기판에 형성되는 것으로 회로 패턴을 가지는 도전층; 상기 도전층에 장착되는 다수의 LED; 그리고 상기 기판 상의 도전층을 덮는 실링층;을 포함하는 적층 구조를 갖추고; 상기 적층 구조에는, 적층 구조물의 유연성을 제공하는 것으로 적어도 상기 기판과 실리층을 관통하는 유연성 조절공이 다수 형성되어 있는 구조를 가지는다.

Description

가요성 LED 온열 모듈{flexible LED heating module}
본 발명은 가요성 LED 온열 모듈에 관한 것으로 구체적으로 신체 부위에 근적외선과 저온 복사열을 제공하는 패드 형태의 가요성 LED 온열 모듈에 관한 것이다.
LED를 이용하는 다양한 형태의 미용/건강 관련 제품이 존재한다. 이들 대부분은 광파를 이용하고 복사 열에너지는 외부로 방출하는 형식을 가진다. 특허출원번호 10-124238는 피부 미용을 위한 마스크에 관련하여 기술하며, 등록특허 10-1226940 B1는 복대에 대하여 기술한다. 이러한 다양한 형태의 응용제품은 좀더 기능이 복합화되고 그리고 사용용도에 적합하게 보다 최적화되는 것이 필요하다.
본 발명은 건강 관리에 적합하게 구성된 가요성 LED 온열 모듈을 제공한다.
본 발명은 LED로부터의 인체 유익 광파와 함께 복사열도 효과적으로 사용할 수 있는 패드 형태의 가요성 LED 온열 모듈을 제공한다.
또한 본 발명은 신체의 곡면에 잘 대응하게 유연하면서도 LED를 포함하는 회로부의 손상을 효과적으로 억제할 수 있는 가요성 LED 온열 모듈을 제공한다.
모범적 실시 예들에 따른 가요성 LED 온열 모듈:은
기판;
상기 기판에 형성되는 것으로 회로 패턴을 가지는 도전층;
상기 도전층에 장착되는 다수의 LED; 그리고
상기 기판 상의 도전층을 덮는 실링층;을 포함하는 적층 구조를 갖추고;
상기 적층 구조에는, 적층 구조물의 유연성을 제공하는 것으로 적어도 상기 기판과 실링층을 관통하는 유연성 조절공이 다수 형성되어 있다.
모범적인 실시 예에 따르면, 상기 적층 구조의 LED 온열 모듈은 상기 실링층을 덮는 것으로 상기 다수의 LED들에 대응하는 다수의 투광창을 가지는 커버층; 그리고 상기 기판의 저면을 보호하는 바닥층;을 더 구비할 수 있다.
모범적 실시 예에 따르면, 상기 다수의 유연성 조절공 중 적어도 하나는 상기 바닥층으로부터 상기 커버층에 까지 확장 형성되어 통기공으로서의 기능을 가질수도 있다.
모범적 실시 예에 따르면, 상기 도전층은 상기 기판에 대해 접착층에 의해 부착될 수 있다.
모범적 실시 예에 따르면, 상기 유연성 조절공은 회로 패턴부에서 상기 LED가 부착되지 않은 부분에 형성될 수 있다.
모범적 실시 예에 따르면, 상기 기판은 그 표면에 절연성 접착층이 형성되는 금속, 또는 합성 수지 판재로 형성될 수 있다.
모범적 실시 예에 따르면, 상기 바닥층은 상기 기판에 비해 높은 열저항을 가지며, 상기 커버층은 상기 바닥층에 비해 낮은 열저항을 가질 수 있다.
모범적 실시 예에 따르면, 상기 바닥층과 기판의 사이에 기판에 비해 높은 열저항을 가지는 접착층이 개재되어 있을 수 있다.
모범적 실시 예에 따르면, 상기 바닥층은 그 상면에 형성되는 접착층에 비해 높은 열저항을 가질 수 있다.
모범적인 실시 예에 따른 온열 모듈은 유연성 조절공을 적용함으로써 경질의 기판을 사용하면서도 유연하게 변형이 가능한 구조를 가지고 따라서 굴곡진 신체의 외형에 대응하여 적절히 변형될 수 있다. 또한, 특정 위치에 형성되는 유연성 조절공에 따른 인위적 유연성 향상 구조에 기판 상의 도전체에 대한 LED와의 연결성을 안정적으로 보호할 수 있다.
도1은 모범적 실시 예에 따른 LED 온열 모듈의 사용 례를 보인다.
도2는 모범적 실시 예에 따른 LED 온열 모듈의 내면을 보이는 사시도이다.
도3은 모범적 실시 예에 따른 LED 온열 모듈의 내면을 보이는 정면도이다.
도4는 도3의 A-A선을 따르는 개략적 단면도이다.
도5는 모범적 다른 실시 예에 따른 LED 온열 모듈의 개략적 단면도이다.
도6은 모범적 또 다른 실시 예에 따른 LED 온열 모듈의 개략적 단면도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명 개념의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명 개념에 따른 다양한 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명 개념의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들로 인해 한정 되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명 개념의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명 개념을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로 해석되는 것이 바람직하다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명 개념은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명 개념의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 반대로 제 2 구성 요소는 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명 개념을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, “포함한다” 또는 “갖는다” 등의 표현은 명세서에 기재된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용되는 모든 용어들은 기술 용어와 과학 용어를 포함하여 본 발명 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 공통적으로 이해하고 있는 바와 동일한 의미를 지닌다. 또한, 통상적으로 사용되는, 사전에 정의된 바와 같은 용어들은 관련되는 기술의 맥락에서 이들이 의미하는 바와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 여기에 명시적으로 정의하지 않는 한 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 아니 될 것임은 이해될 것이다.
어떤 실시 예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 수행될 수도 있다.
첨부 도면에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조 과정에서 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 여기에 사용되는 모든 용어 "및/또는"은 언급된 구성 요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어 "기판"은 기판 그 자체, 또는 기판과 그 표면에 형성된 소정의 층 또는 막 등을 포함하는 적층 구조체를 의미할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 "기판의 표면"이라 함은 기판 그 자체의 노출 표면, 또는 기판 위에 형성된 소정의 층 또는 막 등의 외측 표면을 의미할 수 있다. 또한 "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.
도1은 모범적 실시 예에 따른 LED 온열 모듈의 사용 례를 보이는 온열 복대를 도시한다.
도1을 참조하면, 사용자의 신체의 부분, 예를 들어 허리에 감아서 사용할 수있는 잘록한 장구형 또는 도그본(dog bone) 형태의 LED 온열 모듈(100)이 마련되고, 이 양단(102)의 고리홈(103)에는 ?覺?(105)의 고리(105a)가 꿰어져 있다. 상기 고리(105a)는 소위 벨크로 타입 또는 기계적 걸고리 구조를 가질 수 있다.
상기 LED 온열 모듈(100)의 중간 부분 또는 허리 부분은, 사용자 복부에 착용하였을 때에 배의 중심 부분에 대한 압박을 감소시키기 위한 것이며, 다른 실시 예에 의하면 장구형이 아닌 전체적으로 일정한 폭을 가질 수 도 있다. 또한, LED 온열 모듈(100)의 중간 부분 또는 허리 부분에는 다수의 유연성 조절공(110)이 형성되어 있다. 이러한 유연성 조절공(110)은 허리 부분뿐 아니라 필요에 따라 전체에 형성될 수 있으며, 이의 구체적인 구조에 대해서는 후에 설명된다.
한편, 상기 LED 온열 모듈(100)의 일 측에는 LED에 전력을 공급하기 위한 전원 입력 소켓(106)이 마련될 수 있다. 전원 입력 소켓(106)은 다양한 형태의 구조를 가질 수 있으며, 본 실시 예에서의 전원 입력 소켓(106)은 5V의 전원을 입력할 수 있는 단자(106a)와 이 부분에 외부 전력 공급 케이블(200)의 터미널(201)을 결합 및 분리가 가능한 고정하는 홀더(106b)를 구비한다. 상기 단자(106a)는 상기 온열 모듈의 표면에 직접 형성될 수 있고 상기 홀더(106b)는 상기 단자(106a) 위에 설치된다.
도2는 상기 LED 온열 모듈(100)의 내면을 보이는 사시도이며, 도3은 그 정면도이다.
도2 및 3에 도시된 바와 같이, LED 온열 모듈(100)의 내면에는 장구형 또는 아령형의 발광/발열 영역(104)이 정의되어 있고, 이 영역(104)에 LED로 부터의 광이 통과하는 투광영역(104a)이 다수 형성될 수 있다. 상기 투광영역(104a)의 안쪽에는 인체에 유익한 파장의 광과 복사열을 제공하는 LED가 대응하여 배치된다. 상기 LED는 온열 모듈의 사용 용도에 따라 선택된 파장, 예를 들어 600nm 대역, 구체적으로 660nm의 LED(Light Emitting Diode)와 800nm 대역, 구체적으로 880nm의 LED를 포함할 수 있다.
도4는 도3의 A-A선을 따른 개략적 단면도이다.
도4를 참조하면, LED 온열 모듈(100)은 다중 적층 구조를 가진다.
다중 적층 구조의 LED 온열 모듈(100)은 피부를 향하는 실링층(112)과 반대의 기판(115)을 갖춘다.
상기 기판(115) 상에는 회로 패턴을 가지는 도전층(113)이 마련되고 이 도전층(113)에는 다수의 LED (119)가 장착되어 있다.
상기 도전층(113)은 고전도성을 가지는 금속 예를 들어 구리(Cu)로 제조될 수 있다. 상기와 같은 도전층(113)은 그 하부의 기판(115)에 의해 지지된다. 이러한 도전층(113)은 접착층(114)에 의해 기판(115)에 설치될 수 있다.
상기 기판(115)은 도전층(113)을 안정적으로 지지하기 위한 기계적 강도를 가지는 것이 바람직하며, 다른 실시 예 따르면, 높은 열저항을 가지는 것이 바람직하다. 높은 열저항의 기판(115)은 LED(119)로부터 발생하는 복사열 및 전도열의 통과를 억제하고 그 상방의 실링층(112)으로 대부분의 열이 전달되도록 한다. 이러한 기판(115)은 PET, PI, 폴리에스터, 나일론, 면 등이 재료로 사용될 수 있다.
상기와 같은 적층 구조를 가지는 LED 온열 모듈(100)에는 전체 적층을 관통하는 유연성 조절공(110)이 형성되어 있다. 이 유연성 조절홈(110)은 LED(119)가 장착된 부위를 벗어나게 형성되어, LED(119)가 장착된 부분의 변형이 없이 유연성 조절공(110)에서의 변형을 통해 LED 온열 모듈(100)의 자유로운 굽힘을 허락한다. 즉, 유연성 조절공(110)이 없는 경우, LED 온열 모듈(100)에 굽힘 외력이 작용했을 때, 전체적으로 만곡된 변형이 일어 나게 되는데, 이러한 변형은 LED(119)가 장착된 부분에서도 발생하게 된다. 이 경우 LED(119)의 본딩 부분에 응력이 발생되어 LED(119)의 본딩 상태를 불안정되게 하거나 심한 경우 박리되게 한다. 그러나, 본 실시 예에 따르면, 유연성 조절공(110)이 형성된 부분이 LED(119)가 장착된 부분에 비해 유연하기 때문에 유연성 조절공(110)이 필요한 만큼 충분히 변형되더라도 LED 장착 부분에서의 변형이 없거나 이를 최소화할 수 있게 된다.
도5는 도4에 도시된 실시 예의 변형 례를 도시하는데, 실링층(112) 위에 표피층(111)이 형성되고, 상기 기판(115)의 하부에는 상기 기판(115)을 보호하는 바닥층(117)이 형성되어 있는데, 이하에서 전체적인 구조를 살펴본다.
도5를 참조하면, LED 온열 모듈(100)은 전술한 실시 예와 마찬가지로 다중 적층 구조를 가진다. 다중 적층 구조의 LED 온열 모듈(100)은 피부를 향하는 내피층으로서의 커버층(111) 그리고 그 반대의 외피층에 해당하는 바닥층(117)을 갖춘다.
커버층(111)과 바닥층(117) 사이의 대략 중간에는 회로 패턴을 가지는 도전층(113)이 마련되고 이 도전층(113)에는 다수의 LED (119)가 장착되어 있다.
상기 도전층(113)은 고전도성을 가지는 금속 예를 들어 구리(Cu)로 제조될 수 있다. 상기와 같은 도전층(113)은 그 하부의 기판(115)에 의해 지지된다. 이러한 도전층(113)은 접착층(114)에 의해 기판(115)에 설치될 수 있다.
상기 기판(115)은 도전층(113)을 안정적으로 지지하기 위한 기계적 강도를 가지는 것이 바람직하며, 다른 실시 예 따르면, 높은 열저항을 가지는 것이 바람직하다. 높은 열저항의 기판은 LED(119)로부터 발생하는 복사열 및 전도열의 통과를 억제하고 그 상방의 커버층(111)으로 대부분의 열이 전달되도록 한다.
이러한 기판(115)은 PET, PI, 폴리에스터, 나일론, 면 등이 재료로 사용될 수 있다.
한편, 상기와 같은 기판(115)의 하부에는 기판을 보호하는 표피층으로서의 바닥층(117)이 마련된다. 상기 바닥층(116)의 재료로서는 PET, PU, 라이크라, 폴리에스터, 나일론, 레이온, 면 등이 적용될 수 있다. 이러한 바닥층(117)의 내면에는 접착층(115)이 마련되어 상기 바닥층(117)과 기판(115)을 하나로 결합된다.
한편, 상기 다수의 LED(119) 위에는 실링층(112)가 형성되어 있다. 실링층(112)은 LED를 기계적으로, 전기적으로 보호하는 것으로 PVC, PET, 실리콘, EVA, PU, PIB, PI 에폭시 등에 의해 제조될 수 있다. 이러한 실링층(112)은 다수의 LED(119)로 부터의 열 및 빛이 국부적으로 또는 전체적으로 통과할 수 있는 광통과 구조를 가진다. 이를 위하여 실링층(112) 전체는 열흡수가 적은 고열전도성의 전체적 투명한 투광 구조를 가질 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 상기 실링층(112)에는 LED의 각각에 대응하는 국지적 투광 구조가 마련될 수 있다. 한편, 상기 커버층(111)에도 투광창(111a)가 마련될 수 있다. 이는 커버층(111)이 불투명 또는 반투명이거나, 또는 보다 효율적인 광의 통과가 요구될 때에 선택적으로 적용될 수 있다.
한편, 전술 적층 구조의 LED 온열 모듈(100)에서 커버층(111)과 바닥층(117) 사이의 적층을 가로지르는 유연성 조절공(110)이 형성되어 있다. 이 유연성 조절홈(110)은 LED가 장착된 부위를 벗어나게 형성되어, LED 장착부분의 변형이 없이 유연성 조절공(110)에서의 변형을 통해 LED 온열 모듈(100)의 자유로운 굽힘을 허락한다. 즉, 유연성 조절공(110)이 없는 경우, LED 온열 모듈(100)에 굽힘 외력이 작용했을 때, 전체적으로 굽힘이 일어 나게 되는데, 이 경우 LED가 장착된 부분에서도 발생하게 된다. 이 경우 LED의 본딩 부분에 응력이 발생되어 LED의 본딩 상태를 불안정되게 하거나 심한 경우 박리되게 한다. 그러나, 본 실시 예에 따르면, 유연성 조절공(110)이 형성된 부분이 LED가 장착된 부분에 비해 유연하기 때문에 유연성 조절공(110)이 필요한 만큼 충분히 변형되더라도 LED 장착 부분에서의 변형이 없거나 이를 최소화할 수 있게 된다.
이러한 유연성 조절공(110)은 표피층(111)과 바닥층(117)을 제외한 그 내부 층 전체 또는 일부의 층, 또는 표피층과 바닥층 중의 어느 하나를 제외한 나머지 층 전체 또는 일부의 층에만 우물형태의 유연성 조절공(110)이 형성될 수 있다.
그러나, 다른 실시 예에 따르면, 도6에 도시된 바와 같이 상기 유연성 조절공(110)은 커버층(111)과 바닥층(117)이 포함되는 전체 적층을 관통하는 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 유연성 조절공(110)이 통기공으로서의 역할을 하게 된다. 즉, 사용자가 LED 온열 모듈을 사용할 때에 완전 관통한 유연성 조절공(110)을 통해 사용자 피부에 맺히는 땀을 배출할 수 있게 된다.
한편, 모범적 실시 예에 따른 LED 온열 모듈로부터의 복사열 및 전도열을 최대한 사용자의 몸체로 전달할 수 있도록 바닥층(111) 방향으로의 열전달을 최대한 억제하여, 대부분의 열이 커버층(111) 방향으로 진행하도록 한다.
이를 위하여, 모범적 실시 예에 따르면, 상기 기판(115)을 재료를 열저항이 높은 재료로 형성한다. 그 재료에는 전술한 바와 같이 합성수지, 섬유이 있다.
그리고, 기판(115)이 불가피하게 구리 등의 금속으로 제조되는 경우, 그 밑의 접착층과 바닥층의 재료를 고열저항 물질층에서 선택할 수 있다.
한편, LED 위의 실링층 및 커버층은 열저항이 낮은 재료로 형성하는 것이 바람직하다.
모범적인 실시 예에 따르면, 상기 커버층은 상기 바닥층 또는 바닥층 바로 위의 접착의 열저항에 비해 낮은 재료로 형성될 수 있다.
모범적인 실시 예에 따르면, 상기 바닥층은 상기 기판에 비해 높은 열저항을가지는 재료로 형성될 수 있다.
모범적 실시 예에 따르면, 상기 바닥층은 그 상면에 형성되는 접착층에 비해 높은 열저항을 가질 수 있다.
모범적 실시 예에 따르면, 상기 바닥층과 기판의 사이에 기판에 비해 높은 열저항을 가지는 접착층이 개재될 수 있다.
위의 다양한 실시 예를 통해서 설명된 LED 온열 모듈은 다중 적층 구조에의해 LED가 완전 보호되면서도, 유연성 조절공에 의해서 모듈 전체의 벤딩에 의한 LED의 박리를 방지하고 나아가서는 유연성 조절공의 부수적 기능인 통기공의 기능에 의해 사용자의 땀을 용이하게 배출할 수 있게 된다.
본 개시에서 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명 하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀 두고자 한다.
100: LED 온열 모듈
101: 허리 부분
102: 양단
103: 고리홈
104: 투광영역
105: 벨트
105: (벨트의) 고리
111: 커버층 (내피층)
111a: 투광창
112: 실링층
113: 기판
114: 접착층
115: 기판
116: 접착층
117: 바닥층(표피층)
110: 유연성 조절공
119: LED
200: 전력 공급 케이블

Claims (9)

  1. 기판;
    상기 기판에 형성되는 것으로 회로 패턴을 가지는 도전층;
    상기 도전층에 장착되는 다수의 LED; 그리고
    상기 기판 상의 도전층을 덮는 실링층; 그리고
    상기 기판의 저면을 보호하는 것으로 상기 기판에 비해 열저항이 큰 바닥층;
    상기 실링층을 덮는 것으로 상기 다수의 LED들에 대응하는 다수의 투광영역을 가지며, 상기 바닥층에 비해 열저항이 낮은 커버층; 을 포함하는 적층 구조를 갖추고;
    상기 적층 구조에는, 적층 구조물의 유연성을 제공하는 것으로 적어도 상기 기판과 실링층을 관통하는 유연성 조절공이 다수 형성되어 있고,
    상기 유연성 조절공의 일부는 상기 도전층을 관통하되, 상기 LED가 부착되지 않은 부분에 형성되어 있고, 그리고
    상기 다수의 유연성 조절공 중 적어도 하나는 상기 바닥층으로부터 상기 커버층에 까지 확장 형성되어 통기공으로서의 기능을 가지도록 되어 있는, 가요성 LED 온열 모듈.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 도전층은 접착층에 의해 상기 기판에 부착되는, 가요성 LED 온열 모듈.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 바닥층과 기판의 사이에 기판에 비해 높은 열저항을 가지는 접착층이 개재되어 있는, 가요성 LED 온열 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 바닥층은 그 상면에 형성되는 접착층에 비해 높은 열저항을 가지는, 가요성 LED 온열 모듈.
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