KR20220020491A

KR20220020491A - 엘이디 모듈 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR20220020491A
Application number: KR1020200100832A
Authority: KR
Inventors: 안효인
Original assignee: 안효인
Priority date: 2020-08-12
Filing date: 2020-08-12
Publication date: 2022-02-21

Abstract

본 발명은 엘이디 모듈 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 종래 엘이디 모듈에 비하여 적은 부피를 차지할 뿐 아니라, 수밀성이 크게 향상되어 보다 긴 수명이 보장되는 것을 특징으로 하는 발명이다.

Description

엘이디 모듈 및 이의 제조 방법 {LED module and the manufacturing method thereof}

본 발명은 종래 엘이디(LED, Light Emitting Diode) 모듈(module)에 비하여 적은 부피를 차지할 뿐 아니라, 수밀성이 향상된 엘이디 모듈 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

발광 다이오드(diode) 소자라고도 호칭되는 엘이디는 갈륨인(GaP), 갈륨비소(GaAs) 등의 화합물 반도체의 피엔(PN) 접합에 전류가 흐를 때 빛이 발생하는 현상을 이용한 소자를 지칭하는 것으로서, 낮은 소비 전력과 함께 다양한 색상 구현이 가능한 장점으로 인하여 기존의 광원을 빠르게 대체하고 있다. 그리고, 이러한 엘이디를 활용한 광원 중에서 한 쌍의 전선을 이용하여 다수의 엘이디에 전원을 공급할 수 있는 엘이디부를 구비한 전선이 간판, 인테리어(interior) 분야 등에서 널리 활용되고 있으며, 특히, 옥외에서 다양한 광원을 제공하는데 많이 사용되고 있다.

그런데, 옥외, 야외 환경은 실내 환경에 비하여 가혹한 조건이고, 특히 비나 이슬에 의한 합선 등의 영향으로 전선에 구비된 엘이디부의 수명이 충분히 보장되고 있지 않다. 따라서, 엘이디부를 구비한 전선에 있어서, 특히, 엘이디부 부분에, 높은 방수 성능이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 기존의 엘이디부 또는 엘이디 모듈에 비하여 수밀성이 향상된 엘이디 모듈 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.

또한, 수밀성이 향상되면서도 그 크기가 더욱 슬림(slim)한 엘이디 모듈 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 하부 케이스(case); 상기 하부 케이스에 결합되는 상부 케이스; 상기 상부 케이스에서 상기 하부 케이스와 맞닿는 면에 형성되는 에너지(energy) 다이렉터(director);을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디(LED, Light Emitting Diode) 모듈(module)을 제공한다.

또한, 상기 에너지 다이렉터는 맞닿는 면의 전 둘레를 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈을 제공한다.

또한, 상기 에너지 다이렉터는 계단 웰딩(welding), 면 웰딩, 홈 웰딩 또는 편단 웰딩 방식으로 설계되어 있는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈을 제공한다.

또한, 상기 에너지 다이렉터의 높이 길이는 상기 상부 케이스에서 상기 하부 케이스에 맞닿는 면의 너비 길이의 1/8 내지 1/12인 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈을 제공한다.

또한, 상기 에너지 다이렉터의 너비 길이는 상기 에너지 다이렉터의 높이 길이의 1.5 내지 2.5 배인 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈을 제공한다.

또한, 상기 에너지 다이렉터의 너비 길이는 상기 에너지 다이렉터의 높이 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈을 제공한다.

또한, 상기 에너지 다이렉터의 단면의 모양은 삼각형인 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈을 제공한다.

또한, 상기 상부 케이스는 열가소성 수지로 제작되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈을 제공한다.

또한, 상기 상부 케이스는 열경화성 수지로 제작되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈을 제공한다.

또한, 상기 하부 케이스는 열가소성 수지로 제작되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈을 제공한다.

또한, 상기 하부 케이스는 열경화성 수지로 제작되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈을 제공한다.

또한, 상기 상부 케이스는 결정성 수지로 제작되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈을 제공한다.

또한, 상기 상부 케이스는 비결정성 수지로 제작되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈을 제공한다.

또한, 상기 하부 케이스는 결정성 수지로 제작되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈을 제공한다.

또한, 상기 하부 케이스는 비결정성 수비로 제작되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈을 제공한다.

또한, 상기 결정성 수지에는 폴리프로필렌(PP, Polypropylene), 폴리아미드(PA, Polyamide), 열가소성 엘라스토머(TPE, Thermoplastic Elastomer) 중의 어느 하나 이상이 포함되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈을 제공한다.

또한, 상기 비결정성 수지에는 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS, Acrylonitrile Butadiene Styrene), 폴리카보네이트(PC, Polycarbonate), 폴리스티렌(PS, Polystyrene), 폴리염화비닐(PVC, Polyvinyl chloride) 중의 어느 하나 이상이 포함되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈을 제공한다.

또한, 상기 상부 케이스는 상기 하부 케이스의 상단을 덮는 방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈을 제공한다.

또한, 상기 상부 케이스의 내부에는 턱이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈을 제공한다.

또한, 상기 에너지 다이렉터는 상기 턱에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈을 제공한다.

또한, 상기 상부 케이스는 투명한 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈을 제공한다.

또한, 상기 상부 케이스의 광 투과율은 80% 이상인 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈을 제공한다.

또한, 상기 상부 케이스의 상면으로부터 상기 하부 케이스의 바닥면까지 연장되도록 상기 상부 케이스에 형성되는 상측 홈부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈을 제공한다.

또한, 상기 상측 홈부는 나사의 몸통이 수용되는 내측 홈; 상기 나사의 머리가 안착되는 외측 홈;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈을 제공한다.

또한, 상기 상부 케이스에는 렌즈부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈을 제공한다.

또한, 상기 상측 홈부는 복수개 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈을 제공한다.

또한, 상기 상측 홈부를 수용토록 상기 하부 케이스에 형성되는 하측 홈부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈을 제공한다.

또한, 상기 하부 케이스에 장착되는 엘이디(LED) 칩(chip)이 실장된 기판;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈을 제공한다.

또한, 상기 하부 케이스는 페어(pair) 전선에 사출 성형 방식으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈을 제공한다.

또한, 상기 기판은 제1 나사, 제2 나사를 이용하여 상기 하부 케이스에 장착되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈을 제공한다.

또한, 상기 제1 나사는 상기 페어 전선에서 어느 한 가닥과 전기적으로 도통되고, 상기 제2 나사는 상기 페어 전선에서 다른 한 가닥과 전기적으로 도통되며, 상기 기판의 상기 엘이디 칩은 상기 제1 나사, 상기 제2 나사를 이용하여 전원을 공급받는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈을 제공한다.

또한, 본 발명은 하부 케이스가 초음파 융착기의 지그(zig)에 위치되는 단계; 상기 하부 케이스에 상부 케이스가 안착되는 단계; 상기 초음파 융착기의 혼을 통하여 초음파가 상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스에 인가되는 단계; 상기 상부 케이스의 에너지 다이렉터가 용융되며 상기 상부 케이스와 상기 하부 케이스가 결합되는 단계;가 포함되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈의 제조 방법을 제공한다.

또한, 하부 케이스가 초음파 융착기의 지그에 위치되는 단계 이전에, 상기 하부 케이스와 맞닿는 면에 상기 에너지 다이렉터를 구비한 상기 상부 케이스가 사출 성형되어 준비되는 단계;가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈의 제조 방법을 제공한다.

또한, 하부 케이스가 초음파 융착기의 지그에 위치되는 단계 이전에, 페어 전선에 상기 하부 케이스가 사출 성형 방식으로 형성되는 단계;가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈의 제조 방법을 제공한다.

또한, 하부 케이스가 초음파 융착기의 지그에 위치되는 단계 이전에, 상기 하부 케이스에 엘이디 칩이 실장된 기판이 안착되는 단계; 제1 나사, 제2 나사를 이용하여 상기 기판이 상기 하부 케이스에 장착되는 단계;가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈의 제조 방법을 제공한다.

또한, 상기 에너지 다이렉터는 맞닿는 면의 전 둘레를 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈의 제조 방법을 제공한다.

또한, 상기 에너지 다이렉터는 계단 웰딩, 면 웰딩, 홈 웰딩 또는 편단 웰딩 방식으로 설계되어 있는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈의 제조 방법을 제공한다.

또한, 상기 에너지 다이렉터의 높이 길이는 상기 상부 케이스에서 상기 하부 케이스에 맞닿는 면의 너비의 1/8 내지 1/12인 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈의 제조 방법을 제공한다.

또한, 상기 에너지 다이렉터의 너비 길이는 상기 에너지 다이렉터의 높이 길이의 1.5 내지 2.5 배인 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈의 제조 방법을 제공한다.

또한, 상기 에너지 다이렉터의 너비 길이는 상기 에너지 다이렉터의 높이 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈의 제조 방법을 제공한다.

또한, 상기 에너지 다이렉터의 단면의 모양은 삼각형인 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈의 제조 방법을 제공한다.

또한, 상기 상부 케이스는 열가소성 수지로 제작되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈의 제조 방법을 제공한다.

또한, 상기 상부 케이스는 열경화성 수지로 제작되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈의 제조 방법을 제공한다.

또한, 상기 하부 케이스는 열가소성 수지로 제작되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈의 제조 방법을 제공한다.

또한, 상기 하부 케이스는 열경화성 수지로 제작되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈의 제조 방법을 제공한다.

또한, 상기 상부 케이스는 결정성 수지로 제작되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈의 제조 방법을 제공한다.

또한, 상기 상부 케이스는 비결정성 수지로 제작되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈의 제조 방법을 제공한다.

또한, 상기 하부 케이스는 결정성 수지로 제작되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈의 제조 방법을 제공한다.

또한, 상기 하부 케이스는 비결정성 수비로 제작되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈의 제조 방법을 제공한다.

또한, 상기 결정성 수지에는 폴리프로필렌(PP, Polypropylene), 폴리아미드(PA, Polyamide), 열가소성 엘라스토머(TPE, Thermoplastic Elastomer) 중의 어느 하나 이상이 포함되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈의 제조 방법을 제공한다.

또한, 상기 비결정성 수지에는 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS, Acrylonitrile Butadiene Styrene), 폴리카보네이트(PC, Polycarbonate), 폴리스티렌(PS, Polystyrene), 폴리염화비닐(PVC, Polyvinyl chloride) 중의 어느 하나 이상이 포함되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈의 제조 방법을 제공한다.

또한, 상기 제1 나사는 페어 전선에서 어느 한 가닥과 전기적으로 도통되고,상기 제2 나사는 상기 페어 전선에서 다른 한 가닥과 전기적으로 도통되며, 상기 기판의 상기 엘이디 칩은 상기 제1 나사, 상기 제2 나사를 이용하여 전원을 공급받는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈을 제공한다.

또한, 본 발명은 하부 케이스(case); 상기 하부 케이스에 결합되는 상부 케이스; 상기 상부 케이스에서 상기 하부 케이스와 맞닿는 면에 형성되는 에너지(energy) 다이렉터(director);을 포함하며, 상기 상부 케이스에는 렌즈부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈을 제공하낟.

또한, 본 발명은 하부 케이스와 맞닿는 면에 상기 에너지 다이렉터를 구비한 상부 케이스가 사출 성형되어 준비되는 단계; 상기 하부 케이스에 엘이디 칩이 실장된 기판이 안착되는 단계; 제1 나사, 제2 나사를 이용하여 상기 기판이 상기 하부 케이스에 장착되는 단계; 상기 하부 케이스가 초음파 융착기의 지그(zig)에 위치되는 단계; 상기 하부 케이스에 상부 케이스가 안착되는 단계; 상기 초음파 융착기의 혼을 통하여 초음파가 상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스에 인가되는 단계; 상기 상부 케이스의 에너지 다이렉터가 용융되며 상기 상부 케이스와 상기 하부 케이스가 결합되는 단계;가 포함되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈의 제조 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 상부 케이스는 열경화성 수지로 제작되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈의 제조 방법을 제공한다.

또한, 상기 제1 나사는 페어 전선에서 어느 한 가닥과 전기적으로 도통되고, 상기 제2 나사는 상기 페어 전선에서 다른 한 가닥과 전기적으로 도통되며, 상기 기판의 상기 엘이디 칩은 상기 제1 나사, 상기 제2 나사를 이용하여 전원을 공급받는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈을 제공한다.

본 발명에 따른 엘이디 모듈 및 이의 제조 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 상부 케이스에 에너지(energy) 다이렉터(director)를 형성함으로써, 초음파 융착기에서 발생되는 초음파 에너지가 보다 효율적으로 에너지 다이렉터에 제공되는 효과가 있다. 또한, 에너지 다이렉터가 균일하게 용융되어 엘이디 모듈에 전체적으로 균일하고 높은 결합력을 제공할 수 있는 효과가 있다. 따라서, 상부 케이스와 하부 케이스가 보다 단단히 결합되어, 엘이디 모듈에 높은 수밀성을 제공할 수 있는 효과가 있다. 그 결과, 엘이디 모듈의 수명이 증대되는 효과도 달성할 수 있다.

둘째, 상부 케이스가 하부 케이스의 상단을 완전히 둘러싸는 방식으로 설계됨으로써 추가적으로 방수능력이 더 향상되는 효과도 있다.

셋째, 하부 케이스의 바닥면까지 연장되는 상부 케이스의 상측 홈부에 나사 등을 삽입하는 경우, 나사가 상측 홈부의 내측 홈을 맞물고 들어가면서 상측 홈부와 하측 홈부가 서로 밀착되도록 가압하므로, 엘이디 모듈을 구성하는 케이스 사이가 더 단단히 고정되는 효과가 있다.

넷째, 상부 케이스에 에너지 다이렉터를 형성함으로써, 엘이디 모듈의 전체적인 크기를 줄일 수 있는 효과도 있다.

도면 1도는 종래의 엘이디부을 구비한 전선의 모습을 보여주는 도면이다.
도면 2도는 도면 1도의 엘이디부를 확대하여 보여주는 도면이다.
도면 3도는 도면 2도의 엘이디부에서 피씨비 부분을 제거한 하측 케이스만을 확대하여 보여주는 도면이다.
도면 4도는 도면 3도의 하측 케이스에 형성된 융착 라인을 표시하여 보여주는 도면이다.
도면 5도는 도면 3도의 하측 케이스에 형성된 또 다른 예의 융착 라인을 표시하여 보여주는 도면이다.
도면 6도는 본 발명에 따른 엘이디 모듈의 전체적인 모습을 보여주는 도면이다.
도면 7도는 본 발명에 따른 엘이디 모듈의 상부 케이스를 위에서 바라본 모습을 보여주는 도면이다.
도면 8도는 도면 7도의 상측 홈부 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.
도면 9도는 본 발명에 따른 엘이디 모듈의 상부 케이스를 옆에서 바라본 모습을 보여주는 도면이다.
도면 10도는 본 발명에 따른 엘이디 모듈의 상부 케이스를 밑에서 바라본 모습을 보여주는 도면이다.
도면 11도는 본 발명에 따른 엘이디 모듈의 상부 케이스를 밑에서 바라본 모습을 보여주는 도면이다.
도면 12도는 에너지 다이렉터를 확인할 수 있도록, 상부 케이스의 일 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.
도면 13도는 상부 케이스에 형성된 에너지 다이렉터를 측면에서 확대하여 보여주는 도면이다.
도면 14도는 본 발명에 따른 엘이디 모듈의 하부 케이스를 위에서 바라본 모습을 보여주는 도면이다.
도면 15도는 본 발명에 따른 엘이디 모듈의 하부 케이스에 페어 전선을 모식적으로 함께 표현하여 보여주는 도면이다.
도면 16도는 본 발명에 따른 엘이디 모듈의 하부 케이스에서 기판을 제거한 모습을 보여주는 도면이다.
도면 17도는 본 발명에 따른 엘이디 모듈의 상부 케이스와 하부 케이스를 함께 위에서 바라본 모습을 보여주는 도면이다.
도면 18도는 본 발명에 따른 엘이디 모듈의 상부 케이스와 하부 케이스를 함께 측면에서 바라본 모습을 보여주는 도면이다.
도면 19도는 본 발명에 따른 엘이디 모듈의 상부 케이스와 하부 케이스가 결합된 모습을 측면에서 바라본 모습을 보여주는 도면이다.
도면 20도는 본 발명에 따른 엘이디 모듈의 제조 방법을 보여주는 순서도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 발명의 설명에서 "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되는 것이며,어떠한 의미를 한정하기 위하여 사용되는 것이 아니다. 그리고, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하며,"포함 하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도면 1도는 종래의 엘이디부를 구비한 전선의 모습을 보여주는 도면이다.

종래의 엘이디부를 구비한 전선(10)은 길게 늘어진 전선(1) 상에 다수의 엘이디부(2)가 형성되어 있다. 앞서 살펴본 바와 같이, 이러한 종래의 엘이디부를 구비한 전선(10)은 주로 간판 등의 광원으로서 야외에 설치되어 사용되므로, 눈, 비, 이슬 등에 반복적으로 노출되게 되어 그 성능 및 수명이 점차 떨어지게 되는 문제점이 있었다.

참고로, 본 발명의 설명에서 엘이디부(2)와 엘이디 모듈(1000)은 동일한 기능을 수행하는 구성을 가르키는 것이나, 발명의 보다 명확한 설명을 위하여 종래 기술에 있어서는 엘이디부(2)로 호칭하고, 본 발명에 대해서는 엘이디 모듈(1000)로 호칭하도록 한다. 이와 유사하게 다른 구성들도 종래 기술과 본 발명 사이에서는 그 명칭을 달리하여 호칭할 수 있다.

도면 2도는 도면 1도의 엘이디부를 확대하여 보여주는 도면이다.

전선(1)에 사출 성형 등의 방식으로 고정된 하측 케이스(case)(3)의 내부에는 복수의 엘이디를 구비한 피씨비(PCB, Printed Circuited Board)(4)가 고정 설치되어 있으며, 전선(1)을 통하여 전원이 공급되면 엘이디부(2)내의 엘이디를 통하여 빛이 외부로 발산되게 된다. 그리고, 하측 케이스(3)와 상측 케이스(미도시)는 외부의 습기, 햇빛, 열 등으로부터 이러한 피씨비(4) 등을 보호하는 역할을 수행하게 된다.

그런데, 종래의 엘이디부는 하측 케이스(3)와 상측 케이스(미도시) 사이의 초음파 융착을 통한 결합력이 다소 부족하여 수밀력이 떨어지는 문제점이 있었다. 그리고, 이는 엘이디부를 구비한 전선의 수명에도 좋지 않은 영향을 미치었다.

도면 3도 내지 도면 5도는 종래의 엘이디부를 구비한 전선에서 하부 케이스만을 확대하여 보여주는 도면으로서, 먼저, 도면 3도는 도면 2도의 엘이디부에서 피씨비 부분을 제거한 하측 케이스만을 확대하여 보여주는 도면이고, 도면 4도와 도면 5도는 융착 라인을 표시하여 보여주는 도면이다.

엘이디부에서 피씨비(4) 부분을 제외하고 살펴보면, 종래의 엘이디부를 구비한 전선(10)의 하측 케이스(3) 부분에는 상측 케이스(미도시)와 맞닿아 융착되는 역할을 수행하는 융착면(5)이 형성되어 있다. 그리고, 이러한 융착면(5)에는 초음파 진동에 의하여 직접 용융되는 융착 라인(line)(6)이 형성되어 있다.

초음파 용접은 혼(horn)을 통하여 제공되는 진동 에너지를 이용하여 이러한 융착 라인(6)을 용융시켜 두 기재가 결합되도록 한다. 참고로, 융착 라인(6)은 에너지 다이렉터라고 호칭할 수도 있다.

종래의 엘이디부를 구비한 전선(10)에 있어서, 초음파 용접을 통하여 용해되는 융착 라인(6)은 하측 케이스(3)에 형성되었는데, 이는 하측 케이스가 상측 케이스에 비하여 보다 넓은 융착면(5)을 제공하여 융착 라인(6)의 설계가 용이하기 때문이다. 그리고, 대다수의 엘이디부는 하측 케이스(3)에 도면 5도와 같은 융착 라인(6)을 구비하고 있다. 참고로, 방수 성능만을 고려하였을 때에는 도면 4도와 같이 융착면(5)의 전 둘레를 따라 융착 라인(6)을 형성하는 것이 바람직하다. 그런데, 이렇게 하측 케이스(3)의 융착면(5)의 전 둘레에 융착 라인(6)을 형성한 경우, 초음파를 제공하는 혼과의 이격 거리로 인하여 충분한 진동 에너지가 융착 라인(6)에 공급되지 못하는 경우가 발생하고, 이는 융착 라인(6) 중의 일부가 부족하게 용융되어 접합되는 면에 미세한 갭(gap)이 형성되는 문제점으로 나타났다. 또한, 모서리 부분에 배치된 융착 라인(6)의 경우 불충분하게 용융된 상태에서, 초음파를 제공하는 혼의 가압력으로 인하여 쉽게 휘어지거나 밀리면서 하측 케이스(3) 전체를 지그(zig)와 마찰되게 함으로써, 하측 케이스(3)에 미세한 크랙(crack)이 발생되게 하는 문제점도 있었다. 그 결과, 엘이디부의 방수 성능이 원래 계획한 바에 못 미치게되는 결과가 발생하게 되었다.

이러한 문제점으로 인하여 융착면(5)의 전 둘레에 융착 라인(6)을 형성하는 것이 수밀성 향상에 뛰어남에도, 종래의 엘이디부를 구비한 전선(10)은 융착 라인(6)을 도면 5도와 같이 일정 간격을 두고 형성하고 있다. 특히, 모서리 부분에서는 융착 라인(6)을 설계하고 있지 않고 있다. 이러한 설계는 하측 케이스(3)가 지그와 마찰되어 깨지는 문제점은 줄일 수 있으나, 하측 케이스(3)와 상측 케이스(미도시)가 접하는 모든 부분에서 용융이 일어나서 밀착되는 것이 아니므로, 달성할 수 있는 방수 성능에는 어느 정도 한계가 있었다.

본 발명에 따른 엘이디 모듈 및 이의 제조 방법은 전 둘레를 따라 에너지 다이렉터(124)를 형성하면서도 기존에 발생된 이러한 문제점을 해결하여 엘이디 모듈에 보다 뛰어난 수밀성을 제공한다.

도면 6도는 본 발명에 따른 엘이디 모듈의 전체적인 모습을 보여주는 도면이다.

본 발명에 따른 엘이디 모듈(1000)은 상부 케이스(100), 하부 케이스(200), 그 사이에 구비되는 기판(400)을 포함하여 형성될 수 있으며, 추가적으로 기판(400)에 실장되는 엘이디 칩(chip)(410)에 전원을 공급하는 페어(pair) 전선(300)을 더 포함할 수 있다. 참고로, 상부 케이스(100) 및/또는 하부 케이스(200)는 초음파 융착에 적합한 결정성 또는 비결정성의 열가소성 수지로 형성될 수 있으며, 예외적으로는 열경화성 수지로도 제작될 수 있다. 결정성 수지로는 폴리프로필렌(PP, Polypropylene), 폴리아미드(PA, Polyamide), 열가소성 엘라스토머(TPE, Thermoplastic Elastomer) 등이 사용될 수 있으며, 비결정성 수지로는 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS, Acrylonitrile Butadiene Styrene), 폴리카보네이트(PC, Polycarbonate), 폴리스티렌(PS, Polystyrene), 폴리염화비닐(PVC, Polyvinyl chloride) 등이 사용될 수 있다.

이후 더 자세히 살펴보겠으나, 본 발명에 따른 엘이디 모듈(1000)은 상부 케이스(100)에 에너지 다이렉터(124)를 형성하여 하부 케이스(200)와 상부 케이스(100) 사이의 더 견고한 결합을 달성하고자 하며, 이에 대해서는 이하 도면을 통하여 하나씩 자세히 살펴보도록 한다.

도면 7도는 본 발명에 따른 엘이디 모듈의 상부 케이스를 위에서 바라본 모습을 보여주는 도면이다.

본 발명에 따른 엘이디 모듈(1000)의 상부 케이스(100)에는 엘이디 모듈(1000)을 벽 등의 외부에 고정할 때 나사 등을 수용하는 역할을 수행하는 상측 홈부(120)가 복수개 형성되어 있을 수 있다. 그리고, 상부 케이스(100)의 외면, 즉 하부 케이스(200)를 바라보는 면의 반대 면에는 광원의 빛을 넓게 퍼트리는 역할을 수행하는 렌즈(lens)부(110)가 형성되어 있을 수 있다. 참고로, 상부 케이스(100)는 엘이디 칩(410)에서 발생되는 빛을 외부로 퍼트리는 역할을 수행하므로, 광 투과율은 적어도 80% 이상이 되는 투명한 수지로 제작될 수 있다.

도면 8도는 도면 7도의 상측 홈부 부분을 확대하여 보여주는 도면이고, 도면 9도는 본 발명에 따른 엘이디 모듈의 상부 케이스를 옆에서 바라본 모습을 보여주는 도면이다.

상부 케이스(100)에 형성되는 상측 홈부(120)는 나사의 몸통이 수용되는 내측 홈(122)와 나사의 머리가 안착되는 외측 홈(121)을 포함하여 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 상측 홈부(120)는 하부 케이스(200)의 대응되는 위치에 형성되는 하측 홈부(210)에 삽입될 수 있다. 이를 위하여, 상부 케이스(100)의 상측 홈부(120)는 상부 케이스(100)의 상면으로부터 하부 케이스(200)의 바닥면까지 길게 연장되도록 형성될 수 있다.

참고로, 이하 도면을 통하여 더 자세히 살펴 보겠으나, 본 발명에 따른 엘이디 모듈(1000)은 상측 홈부(120)과 하측 홈부(210) 사이의 이러한 결합을 통하여, 상부 케이스(100)와 하부 케이스(200)의 결합에 추가적인 결속력을 제공하는 효과를 달성할 수 있다.

도면 10도 및 도면 11도는 본 발명에 따른 엘이디 모듈의 상부 케이스를 밑에서 바라본 모습을 보여주는 도면이고, 도면 12도는 에너지 다이렉터를 확인할 수 있도록, 상부 케이스의 일 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.

본 발명에 따른 엘이디 모듈(1000)의 상부 케이스(100)의 아래, 보다 구체적으로는 하부 케이스(200)를 바라보는 방향에 하부 케이스(200)와 맞닿는 면인 융착 표면(123)이 형성되어 있을 수 있으며, 이러한 융착 표면(123)에는 에너지 다이렉터(124)가 형성되어 있을 수 있다. 그리고, 상부 케이스(100)에 형성되는 이러한 에너지 다이렉터(124)는 하부 케이스(200)와 맞닿는 면의 전 둘레를 따라 연속적으로 형성되어 있을 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 엘이디 모듈(1000)은 이렇게 연속적으로 전 둘레를 따라 에너지 다이렉터(124)를 구비하기 때문에, 하측 케이스(3)에 단속적인 에너지 다이렉터를 구비한 종래의 발명에 비하여 보다 더 뛰어난 방수 능력을 제공할 수 있다. 그리고, 에너지 다이렉터(124)가 하부 케이스(200)가 아닌 상부 케이스(100)에 형성됨으로써, 초음파 융착기의 혼과의 거리도 가까워서 에너지 다이렉터(124)가 전제척으로 균일하게 용융되어 압착되는 효과도 달성할 수 있다. 참고로, 상부 케이스(100)에 형성되는 에너지 다이렉터(124)는 미세하여 육안으로는 확인하기 어려우나, 이해의 편의를 위하여 도면 11도와 도면 12에 실선으로 표시하였다.

도면 13도는 상부 케이스에 형성된 에너지 다이렉터를 측면에서 확대하여 보여주는 도면이다.

본 발명에 따른 엘이디 모듈(1000)의 상부 케이스(100)에 형성되는 에너지 다이렉터(124)는 계단 웰딩, 면 웰딩, 홈 웰딩 또는 편단 웰딩 방식으로 설계될 수 있으며, 도면의 경우는 계단 웰딩으로 형성된 에너지 다이렉터(124)의 모습을 보여준다. 그리고, 이러한 에너지 다이렉터(124)는 그 단면의 모양이 삼각형을 띌 수 있다.

보다 자세하게, 에너지 다이렉터(124)는 상부 케이스(100)의 구비되는 턱(125)에서 하부 케이스(200)를 맞닿는 면인 융착 표면(123) 상에 형성될 수 있으며, 그 높이 길이(H)는 융착 표면(123)의 너비 길이(L)의 1/8 내지 1/12가 될 수 있다. 또한, 에너지 다이렉터(124)의 너비 길이(C)는 에너지 다이렉터(124)의 높이 길이(H)의 1.5 내지 2.5 배가 될 수 있다.

본 발명에 따른 엘이디 모듈(1000)은 이러한 조건에 따라 상부 케이스(100)에 에너지 다이렉터(124)를 형성함으로써, 초음파 융착기에서 제공되는 진동 에너지를 효율적으로 균일하게 흡수하여 상부 케이스(100)와 하부 케이스(200)가 종래의 발명에 비하여 견고하게 밀착되어 고정되도록 하는 효과가 있다. 따라서, 본 발명에 따른 엘이디 모듈(1000)은 높은 방수 능력을 구비할 수 있다.

도면 14도는 본 발명에 따른 엘이디 모듈의 하부 케이스를 위에서 바라본 모습을 보여주는 도면이고, 도면 15도는 본 발명에 따른 엘이디 모듈의 하부 케이스에 페어 전선을 모식적으로 함께 표현하여 보여주는 도면이다.

본 발명에 따른 엘이디 모듈(1000)의 하부 케이스(200)의 내부에는 복수의 엘이디 칩(410)이 실장된 기판(400)이 장착되어 있을 수 있으며, 보다 구체적으로 기판(400)은 나사를 이용하여 하부 케이스(200)에 고정 연결되어 있을 수 있다. 기판(400)의 하부 케이스(200)로의 고정은 하나의 나사로도 이루어질 수 있고, 그 이상의 나사로도 이루어질 수 있으나, 본 발명에 있어서 나사는 페어 전선(300)으로부터 공급되는 전원을 기판(400)의 엘이디 칩(410)에 제공하는 역할을 수행하므로 2개의 나사를 이용하여 고정되는 것이 바람직하다. 따라서, 기판(400)은 제1 나사(421)와 제2나사(422)를 이용하여 하부 케이스(200)에 장착된다고 정리할 수 있다. 이를 위하여, 제1 나사(421)는 페어 전선(300)의 어느 한 가닥하고만 전기적으로 연결되고, 제2 나사(422)는 페어 전선(300)의 다른 한 가닥하고만 전기적으로 연결된다.

도면 16도는 본 발명에 따른 엘이디 모듈의 하부 케이스에서 기판을 제거한 모습을 보여주는 도면이고, 도면 17도는 본 발명에 따른 엘이디 모듈의 상부 케이스와 하부 케이스를 함께 위에서 바라본 모습을 보여주는 도면이다.

앞서 살펴본 바와 같이, 하부 케이스(200)에는 상부 케이스(100)의 상측 홈부(120)을 수용할 수 있도록 하측 홈부(210)가 형성되어 있을 수 있다. 그리고, 하부 케이스(200)는 도면 17도와 같이 상부 케이스(100) 보다 약간 작은 크기로 제작되어, 결합과정에서 하부 케이스(200)의 상단이 상부 케이스(100)의 하단에 완전히 포위될 수 있다. 다시 정리하면, 상부 케이스(100)가 하부 케이스(200)의 상단을 완전히 덮을 수 있다.

이러한 설계를 통하여, 본 발명에 따른 엘이디 모듈(1000)은 상부 케이스(100)에 형성된 에너지 다이렉터(124)와 더불어 방수 능력이 보다 향상되는 효과를 달성할 수 있다.

도면 18도는 본 발명에 따른 엘이디 모듈의 상부 케이스와 하부 케이스를 함께 측면에서 바라본 모습을 보여주는 도면이고, 도면 19도는 본 발명에 따른 엘이디 모듈의 상부 케이스와 하부 케이스가 결합된 모습을 측면에서 바라본 모습을 보여주는 도면이다.

도면을 통하여 확인할 수 있듯이, 하부 케이스(200)로 상부 케이스(100)가 안착되게 되면, 상부 케이스(100)의 에너지 다이렉터(124)가 하부 케이스(200)와 맞닿는 동시에, 상부 케이스(100)가 하부 케이스(200)의 상단을 완전히 덮어서 둘러 싸게 된다. 따라서, 이렇게 접한 상태에서 초음파 융착이 진행되면, 상부 케이스(100)와 하부 케이스(200)의 내부에서는 에너지 다이렉터(124)의 용융을 통한 결합이 진행되어 1차 방수 부위가 형성되게 된다. 그리고, 상부 케이스(100)가 하부 케이스(200)의 상단을 둘러싸는 부분에서 2차 방수 부위가 형성되게 된다. 즉, 본 발명에 따르면 다단의 방수 부위가 형성되므로 그 방수 또는 수밀 성능이 종래의 발명에 비하여 월등히 향상되는 효과가 있다.

더 나아가, 본 발명에 따른 엘이디 모듈(1000)을 벽 등에 고정하기 위하여 상부 케이스(100)의 상측 홈부(120)에 나사 등이 결합되면, 상측 홈부(120)의 내측 홈(122)을 압착하여 하부 케이스(200)의 하측 홈부(210)와 밀착되게 하므로, 상부 케이스(100)와 하부 케이스(200) 사이의 수밀력이 더 보강되는 효과도 있다.

도면 20도는 본 발명에 따른 엘이디 모듈의 제조 방법을 보여주는 순서도이다.

먼저, 본 발명에 따른 엘이디 모듈의 제조 방법은 하부 케이스(200)와 맞닿는 면에 에너지 다이렉터(124)를 구비한 상부 케이스(100)가 사출 성형되어 준비되고(S20-1), 페어 전선(300)에 사출 성형 방식으로 형성되는 하부 케이스(200)가 준비되는 과정부터 수행될 수 있다.(S20-2) 이렇게 상부 케이스(100)와 하부 케이스(200)가 준비된 다음에는, 하부 케이스(200)의 내부에 엘이디 칩(410)을 구비한 기판(400)이 안착되고(S20-3), 나사를 이용하여 하부 케이스(200)에 기판(400)이 장착되는 과정이 수행될 수 있다.(S20-4) 참고로, 나사를 이용하여 기판(400)이 하부 케이스(200)에 장착됨으로써, 기판(400), 기판(400)에 구비된 엘이디 칩(410)은 페어 전선(300)과 전기적으로 연결되게 된다.

하부 케이스(200)에 기판(400)의 장착이 완료되면, 하부 케이스(200)는 초음파 융착기의 지그에 안착되고(S20-6), 하부 케이스(200)의 위로 상부 케이스(100)가 안착되는 과정이 수행될 수 있다.(S20-7) 이렇게 하부 케이스(200)와 상부 케이스(100)가 서로 맞닿은 이후에, 초음파 융착기의 혼을 통하여 초음파가 상부 케이스(100) 및 하부 케이스(200)에 인가되는 과정이 수행되게 되고(S20-7), 초음파의 진동 에너지에 의하여 상부 케이스(100)에 형성된 에너지 다이렉터(124)가 용융되며 상부 케이스(100)와 하부 케이스(200)가 단단히 견고하게 결합되는 과정이 진행될 수 있다. 참고로, 엘이디 모듈의 제조 방법에서, 각 단계는 필수적이 아닌 한, 어떠한 단계에 비하여 반드시 선행하여 먼저 수행될 필요는 없으며, 생략될 수도 있다. 또한, 그 순서가 바뀌어 진행될 수도 있다. 예를 들어, 상부 케이스(100)가 사출 성형되어 준비되는 단계(S20-1)과 페어 전선(300)에 하부 케이스(200)가 사출 성형 방식으로 형성되는 단계(S20-2)는 서로 그 순서를 바꾸어 진행될 수도 있다.

본 발명에 따른 엘이디 모듈의 제조 방법에 따르면, 초음파 융착기에서 전달되는 에너지가 효율적으로 에너지 다이렉터(124)에 제공되어, 에너지 다이렉터(124)가 균일하게 용융될 수 있다. 그 결과, 상부 케이스(100)와 하부 케이스(200) 사이가 단단히 결합되어, 엘이디 모듈(1000)에 높은 수밀성을 제공할 수 있는 효과가 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1 : 전선
2 : 엘이디부
3 : 하측 케이스
4 : 피씨비
5 : 융착면
6 : 융착 라인
10 : 종래의 엘이디부를 구비한 전선
100 : 상부 케이스
110 : 렌즈부
120 : 상측 홈부
121 : 외측 홈
122 : 내측 홈
123 : 융착 표면
124 : 에너지 다이렉터
125 : 턱
200 : 하부 케이스
210 : 하측 홈부
300 : 페어 전선
400 : 기판
410 : 엘이디 칩
421 : 제1 나사
422 : 제2 나사
1000 : 엘이디 모듈

Claims

하부 케이스(case);
상기 하부 케이스에 결합되는 상부 케이스;
상기 상부 케이스에서 상기 하부 케이스와 맞닿는 면에 형성되는 에너지(energy) 다이렉터(director);을 포함하며,
상기 상부 케이스에는 렌즈부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈.
제1항에 있어서,
상기 상부 케이스는 열경화성 수지로 제작되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈.
제1항에 있어서,
상기 하부 케이스는 열경화성 수지로 제작되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈.
제1항에 있어서,
상기 상부 케이스는 투명한 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈.
제1항에 있어서,
상기 상부 케이스의 광 투과율은 80% 이상인 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈.
제1항에 있어서,
상기 하부 케이스에 장착되는 엘이디(LED) 칩(chip)이 실장된 기판;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈.
제1항에 있어서,
상기 하부 케이스는 페어(pair) 전선에 사출 성형 방식으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈.
제6항에 있어서,
상기 기판은 제1 나사, 제2 나사를 이용하여 상기 하부 케이스에 장착되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈.
제8항에 있어서,
상기 제1 나사는 상기 페어 전선에서 어느 한 가닥과 전기적으로 도통되고,
상기 제2 나사는 상기 페어 전선에서 다른 한 가닥과 전기적으로 도통되며,
상기 기판의 상기 엘이디 칩은 상기 제1 나사, 상기 제2 나사를 이용하여 전원을 공급받는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈.
하부 케이스와 맞닿는 면에 상기 에너지 다이렉터를 구비한 상부 케이스가 사출 성형되어 준비되는 단계;
상기 하부 케이스에 엘이디 칩이 실장된 기판이 안착되는 단계;
제1 나사, 제2 나사를 이용하여 상기 기판이 상기 하부 케이스에 장착되는 단계;
상기 하부 케이스가 초음파 용착기의 지그(zig)에 위치되는 단계;
상기 하부 케이스에 상부 케이스가 안착되는 단계;
상기 초음파 용착기의 혼을 통하여 초음파가 상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스에 인가되는 단계;
상기 상부 케이스의 에너지 다이렉터가 용융되며 상기 상부 케이스와 상기 하부 케이스가 결합되는 단계;가 포함되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈의 제조 방법.
제10항에 있어서,
상기 상부 케이스는 열경화성 수지로 제작되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈의 제조 방법.
제10항에 있어서,
상기 하부 케이스는 열경화성 수지로 제작되는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈의 제조 방법.
제10항에 있어서,
상기 상부 케이스는 투명한 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈의 제조 방법.
제10항에 있어서,
상기 상부 케이스의 광 투과율은 80% 이상인 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈의 제조 방법.
제10항에 있어서,
상기 상부 케이스에는 렌즈부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈의 제조 방법.
제10항에 있어서,
상기 제1 나사는 페어 전선에서 어느 한 가닥과 전기적으로 도통되고,
상기 제2 나사는 상기 페어 전선에서 다른 한 가닥과 전기적으로 도통되며,
상기 기판의 상기 엘이디 칩은 상기 제1 나사, 상기 제2 나사를 이용하여 전원을 공급받는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈의 제조 방법.