KR101140765B1 - Ｃｍｐ-ｐｌａ 방열소재로 이루어진 ｃｍｐ-ｐｌａ형 방열모듈을 갖는 ｌｅｄ 등기구 - Google Patents

Ｃｍｐ-ｐｌａ 방열소재로 이루어진 ｃｍｐ-ｐｌａ형 방열모듈을 갖는 ｌｅｄ 등기구 Download PDF

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Abstract

본 발명의 기술 구성에 대한 설명에 앞서, 본 명세서 전반에 걸쳐 기재하고 있는 CMP-PLA 방열소재라 함은 탄소나노튜브와 생분해성 나노복합수지조성물소재를 주재로 하고, 여기에 PLA결정화 핵제를 첨가하여 제조된 방열소재를 이용하여 사출성형한 친환경 LED에 관한 것이다.

Description

ＣＭＰ-ＰＬＡ 방열소재로 이루어진 ＣＭＰ-ＰＬＡ형 방열모듈을 갖는 ＬＥＤ 등기구{ICP-HS. INNOCEM CMP PLA HEAT SHINKS}
본 발명은 탄소나노튜브와 생분해성 고분자의 주재에 PLA 결정화 핵제를 첨가하여 제조한 방열소재로 이루어진 CMP-PLA형 방열모듈을 갖는 LED 등기구에 관한것이다.
기존에 개시되어 있는 방열소재인 AL(알루미늄)과 EPS(엔지니어링 플라스틱)에 대해 살펴보면 다음과 같다.
먼저, AL은 지금까지의 LED 방열소재 중 열전도율이 좋고 재료 단가, 경쟁력 차원에서 가장 널리 사용되는 소재이나 압출 및 다이케스팅을 해야함으로 금속물 성형의 한계로 어느 정도 일정 체적이 필요함으로 인해 다양한 디자인 구현이 힘들어 필라멘트형 전구와 같은 모형의 디자인을 모두 구현하기에는 무게 때문에 그 한계가 있다.
그리고, 조명은 주로 천정에 설치해야 하는 구조로 비교적 비중이 낮은 금속성분(AL 2,7)일지라도 LED 전구를 구성했을 때 그 무게가 기존전구에 비해 2~5배의 무게가 더 나감으로써 불안전하게 되므로 인해, 이런 제품을 안전하게 설치하기 위해 부가비용이 매우 커지며 또한, 사출성형대비 높은 금형비 및 양산성이 낮으며, 기본 원재료비가 높고 재료비 상승요인 및 국제적으로 수급이 불안전한 상황으로 단가변동(상승)요인이 많아 비경제적이라는 문제가 있다.
다음으로, 상기 EPS(엔지니어링 플라스틱)은 금속방열소재(AL/MG)의 작업성, 무게 등의 문제점들의 개선을 목적으로 출시되어 일부 LED조명에 적용은 하고 있으나 금속계열방열 소재에 비해 열전도율 및 열 확산계수가 매우 낮으므로 인해 방열효과가 금속성소재보다 30%이상 떨어지며, 비중은 약간 낮지만(AL 2.7→EPS 1.8) 작은 방열효과로 오히려 방열 SIZE가 더 커져야 하는 문제점과 그로 인한 LED조명 무게를 줄이기가 힘들며, 또 SIZE를 줄여 방열효과를 높이기 위해서는 금속성분을 병합(2중사출)하여 사용하여야 하며, EPS의 기본 원자재 값이 금속방열 소재보다 2~3배 비싸기도 하고 또 금속소재와 병합할 경우 원가는 이중으로 가중 상승하며 또한, 이로 인한 가공비 상승요인이 많음으로 방열소재로서는 부적합하다는 문제가 있다. 그리고 이 소재는 표면전기저항이 300~400Ω으로 열전도 및 열확산성의 문제가 생김으로써 LED방열소재로서 부적합하다는 문제가 있다.
방열기술과 관련하여, 종래 대한민국 공개특허 10-2010-0008733호(공개일자 2010년01월26일)의 '공유 결합 탄소나노튜브를 갖는 복합 소재로 구성된 히트싱크', 대한민국 공개특허 10-2011-0110917호(공개일자 2011년10월10일)의 '발광 다이오드 패키지', 대한민국 등록특허 10-1049678호(등록일자 2011년07월08일)의 '방열 인쇄회로기판 및 이를 제조하는 방법'에 탄소나노튜브를 포함하는 방열기술이 개시된 바 있으나, 여기에 열거된 선행기술들의 경우, 내충격성이 약하고 내열 및 완제품 생산성이 떨어진다는 문제가 있다.
대한민국 공개특허 10-2010-0008733호(공개일자 2010년01월26일) 대한민국 공개특허 10-2011-0110917호(공개일자 2011년10월10일) 대한민국 등록특허 10-1049678호(등록일자 2011년07월08일) 대한민국 등록특허 10-0655914호(등록일자 2006년12월03일)
상기의 문제를 해결하고자, 본 발명은 AL이나 EPS의 핵심 단점인 무게의 획기적인 감소, 방열기능 향상과 환경호르몬이 발생하지 않으며, 내충격성, 내열성에 강한 CMP-PLA 방열소재로 이루어진 CMP-PLA형 방열모듈을 갖는 LED 등기구를 제공하고자 하는 것을 발명의 목적으로 한다.
본 발명의 기술 구성에 대한 설명에 앞서, 본 명세서 전반에 걸쳐 기재하고 있는 CMP-PLA(Carbon nano tube Metal addition Polymer-PLA)방열소재라 함은 탄소나노튜브와 생분해성 나노복합 수지조성물을 주재로 하여, 여기에 PLA결정화 핵제를 첨가하여 제조된 소재를 말한다.
이하, 본 발명의 기술 구성을 살펴보면,
본 발명에 따른 CMP-PLA 방열소재로 이루어진 CMP-PLA형 방열모듈을 갖는 LED 등기구는
외압으로부터 각 기기를 보호하고 지지하는 LED 등기구 몸체와, LED 등기구 몸체 일측에 돌출핀이 형성되어 접속 콘센트에 접속되는 LED 등기구 소켓부와,
LED 등기구 소켓부로부터 전원을 인가받아 LED 등기구 커버로 LED 불빛을 발광시키는 LED 모듈과,
LED 모듈과 접촉되면서, LED 모듈에서 나오는 열을 방열시키는 CMP-PLA형 방열모듈과,
LED 등기구용 방열모듈과 접촉되거나 또는 에워싸면서 형성되어, LED 모듈에서 나오는 불빛을 외부로 반사시키는 LED 등기구 커버로 구성됨으로서 달성된다.
또한, 상기 CMP-PLA형 방열모듈은 탄소나노튜브 20 ~ 70wt%;와,
PLA(poly (lactic acid))와 PBS(poly (butylene succinate))를 멜트 블렌딩(melt-blending)한 생분해성 고분자 20 ~ 70wt%;와,
대두유, 옥수수유, 피마자유, 팜유, 코코넛유, 해바라기유, 야자유 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 혼합으로 조성된 오일 10 ~ 20wt%와 흑운모(Biotite) 80 ~ 90wt%의 혼합으로 조성된 PLA 결정화 핵제 5 ~ 10wt%;를 150 ~ 220℃에서 1,000 ~ 1,500rpm으로 교반하여 제조한 CMP-PLA 방열소재를 사출성형하여 제조하되, 사출성형시 필렛화한 CMP-PLA 방열소재의 주입방향을 LED ASSY 접촉면 중앙에서부터 방열부 후면을 향하도록 한 후, 100 ~ 120kg/㎠의 압력으로 분사하여 사출성형한 것임을 주요 기술적 구성으로 한다.
그리고, 상기 생분해성 고분자는 PLA(poly (lactic acid)) 70 ~ 95wt%와, PBS(poly (butylene succinate)) 5 ~ 30wt%를 175 ~ 180℃에서 80 ~ 120rpm의 교반속도로 30초 ~ 90초 동안 교반하여 멜트 블렌딩(melt-blending)한 것임을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 CMP-PLA 방열소재로 이루어진 CMP-PLA형 방열모듈을 갖는 LED 등기구는 다음의 효과를 갖는다.
첫째. AL(aluminum)이나 EPS(engineering plastics)의 핵심 단점인 무게를 획기적으로 줄일 수 있다.
둘째. 생산성 증대 및 방열효과를 최대한 높일 수 있다.
셋째. 전기나 전자가 빨리 통할 수 있는 CNT(탄소나노튜브)중 단일벽 CNT를 사용하여 전극 촉매제 효과로 열확산도를 AL의 3배 이상으로 개선하고 전자파(EMI)차폐 및 LED 단선에 치명적인 정전기를 차폐하는 기능이 있다.
넷째. AL이나 금속방열의 경우 흡열은 빠르나 방열을 느려서 일정시간이 지나면 방열이 효과적이지 못하나, CMP-PLA의 경우 흡열은 AL 등의 금속방열소재보다 느리나 열확산도 및 방열구조 개선으로 일정시간 이후에는 방열 효과가 훨씬 개선되는 방열소재이다.
다섯째. AL 등의 금속방열소재의 경우 상온에서 1,5%~2%의 팽창계수가 생김으로 변형으로 LED모듈면과 방열부의 접촉면이 틈이 생겨 방열에 치명적이며, 형광등 구조의 LED등의 경우는 프라스틱관(반원통형튜브)과 탈착됨으로 제품으로서 치명적인데 반해 CMP-PLA 방열구조는 팽창계수가 1/1,000로 변형이 거의 없음으로 반영구적인 방열특성이 있으며, 또 형광등 모형의 LED조명구조의 플라스틱 관과 탈착의 염려가 없어진다.
여섯째. 방열소재에 PC, ABS 등의 합성수지를 포함하지 않기 때문에 세계적으로 규제대상인 환경호르몬이 검출되지 않는 친환경소재이다.
일곱째. PLA결정화 핵심핵제를 첨가하여 방열설계시 밀도, 비중, 비열, 열 확산계수를 계산하여 이 소재의 특성으로 사출기계로 할 수 있는 표면적을 최대(최소 두께 1t이상)로 하여 작은 체적으로도 PP와 같은 수준으로 양산성을 획기적으로 개선하고 노즐구를 키워서 사출압력을 PP나 PC보다 2배 이상으로 증가시켜서 열전자 대기 방출성능이 획기적으로 높였으며 디자인 다변화 및 획기적인 원가개선 및 사출조건을 표준화하였다.
도 1은 본 발명에 따른 CMP-PLA 방열소재로 이루어진 CMP-PLA형 방열모듈을 갖는 LED 등기구의 구성요소를 도시한 블럭도.
도 2는 본 발명에 따른 CMP-PLA형 방열모듈의 사출방향을 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 CMP-PLA형 방열모듈의 열공기 흐름을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 사각모자형상으로 이루어진 CMP-PLA형 방열모듈(30)을 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 CMP-PLA형 방열모듈을 적용한 벌브타입(Bulb Type)의 조명기구를 보인 도면.
도 6은 본 발명에 따른 CMP-PLA형 방열모듈을 적용한 스폿라이트(Spot Lights) 조명기구를 보인 도면.
도 7은 본 발명에 따른 CMP-PLA형 방열모듈을 적용한 엘광등을 보인 도면.
도 8은 본 발명에 따른 CMP-PLA형 방열모듈을 적용한 매입형 조명기구를 보인 도면.
도 9는 본 발명에 따른 CMP-PLA형 방열모듈을 적용한 실내용 투광등을 보인 도면.
도 10은 본 발명에 따른 CMP-PLA형 방열모듈을 적용한 보안등을 보인 도면.
도 11은 본 발명에 따른 CMP-PLA형 방열모듈을 적용한 원형가로등을 보인 도면.
도 12는 본 발명에 따른 CMP-PLA형 방열모듈을 적용한 투광등모듈을 보인 도면.
도 13은 본 발명에 따른 CMP-PLA형 방열모듈의 사출과정을 도시한 도면.((a)금형을 닫는 형패, (b) 형체-노즐터치, (c) 사출-보압, (d) 가소화, (e) 노즐 후퇴)
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 첨부하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 CMP-PLA 방열소재로 이루어진 CMP-PLA형 방열모듈을 갖는 LED 등기구의 구성요소를 도시한 블럭도에 관한 것으로, 이는 LED 등기구 소켓부(10), LED 모듈(20), CMP-PLA형 방열모듈(30), LED 등기구 커버(40)로 구성된다.
상기 LED 등기구 소켓부(10)는 외압으로부터 각 기기를 보호하고 지지하는 LED 등기구 몸체와, LED 등기구 몸체 일측에 돌출핀이 형성되어 접속 콘센트에 접속된다.
상기 LED 모듈(20)은 LED 등기구 소켓부로부터 전원을 인가받아 LED 등기구 커버로 LED 불빛을 발광시키는 역할을 한다.
상기 CMP-PLA형 방열모듈(30)은 LED 모듈과 접촉되면서, LED 모듈에서 나오는 열을 방열시키는 역할을 한다.
이는 도 2에서 도시한 바와 같이, CMP-PLA 방열소재를 이용하여 사출성형시 LED 모듈의 접촉면(31) 중앙에서부터 강한압력으로 주입시켜 LED 모듈로부터 전달받은 열전자 분자방향을 위에서 아래로 유도시켜 방열시키는 구조로 형성된다.
이러한 구조로 이루어진 CMP-PLA형 방열모듈(30)은 열전자 분자 방향이 위에서 아래로 고르게 정열됨으로 전위가 빨리 움직일 수 있어, 방열 효과를 높일 수가 있다.
또한, 본 발명에 따른 CMP-PLA형 방열모듈(30)은 도 4에서 도시한 바와 같이, CMP-PLA 방열소재를 이용하여 사출성형시 LED 모듈과 접촉되어 지지하는 지지판(32)을 사각판넬형상으로 형성시키고, 지지판 하단에 복수개의 에어벤트(Airvent)를 갖는 방열핀(33)으로 형성시켜 사각모자형상으로 형성된다.
이로 인해, LED 모듈에서 발생되는 열을 에어벤트를 통해 효율적으로 방열시킬 수가 있다.
또한, 본 발명에 따른 CMP-PLA형 방열모듈(30)은 도 3에서 도시한 바와 같이, LED 모듈과 접촉되는 중앙에 원형의 접촉면(34)이 형성되고, 원형의 접촉면 둘레를 따라 LED 모듈로부터 전달받은 열을 방열핀으로 유도시키는 에어벤트홀(35)이 복수개로 형성되고, 원형의 접촉면 상단에서 방열핀의 하단까지 원통형 AL 인서트(36)가 삽입되어 형성된다.
여기서, 원통형 AL 인서트가 구성되는 이유는 CMP-PLA형 방열모듈(30)의 소재 특성상 열 확산성이 자체적으로 방열효과가 뛰어나지만 열전도성이 조금 떨어지는 특성이 있기 때문에 최적의 방열솔루션을 열원부에서부터 끝단까지 원통형 AL 인서트를 통해 열전도성을 획기적으로 개선시켜 최대 방열효과를 구현하기 위함이다.
상기 LED 등기구 커버(40)는 LED 등기구용 방열모듈과 접촉되거나 또는 에워싸면서 형성되어, LED 모듈에서 나오는 불빛을 외부로 반사시키는 역할을 한다.
이처럼, 본 발명에 따른 CMP-PLA 방열소재로 이루어진 CMP-PLA형 방열모듈을 갖는 LED 등기구는 도 5의 6W, 8W, 10W용 벌브타입 LED 등기구, 도 6의 스팟 라이트(Spot Light)형 LED 등기구, 도 7의 900mm, 1200mm, 2400mm용 엘광등타입 LED 등기구, ㄷ도 8의 W, 15W용 천장매입형 LED 등기구, 도 9의 30W급 상가용 실내용 투광등타입 LED 등기구, 도 10의 15W~35W용 보안등타입 LED 등기구, 도 11의 60W~150W용 원형가로등타입 LED 등기구, 도 12의 5W~1KW용 투광등타입 LED 등기구, SMPS(전원부)방열기구 중 어느 하나가 선택되어 이루어진다.
이하, 본 발명에 따른 CMP-PLA 방열소재로 이루어진 CMP-PLA형 방열모듈(30)의 형상과 조성물에 관해 구체적으로 설명하기로 한다.
상기 CMP-PLA형 방열모듈(30)은 앞서 살펴본 바와 같이,
탄소나노튜브 20 ~ 70wt%;와,
PLA(poly (lactic acid))와 PBS(poly (butylene succinate))를 멜트 블렌딩(melt-blending)한 생분해성 고분자 20 ~ 70wt%;와,
대두유, 옥수수유, 피마자유, 팜유, 코코넛유, 해바라기유, 야자유 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 혼합으로 조성된 오일 10 ~ 20wt%와 흑운모(Biotite) 80 ~ 90wt%의 혼합으로 조성된 PLA 결정화 핵제 5 ~ 10wt%;를 150 ~ 220℃에서 1,000 ~ 1,500rpm으로 교반하여 제조한 CMP-PLA 방열소재를 사출성형하여 제조하되, 사출성형시 필렛화한 CMP-PLA 방열소재의 주입방향을 LED ASSY 접촉면 중앙에서부터 방열부 후면을 향하도록 한 후, 100 ~ 120kg/㎠의 압력으로 분사하여 사출성형한 것이다.
상기 탄소나노튜브는 구조적 측면에 있어서, 탄소 원자는 1s22s22p2의 전자배열을 갖는데, 공유결합을 이루기 위해서 2s 궤도함수의 전자 한 개가 2p 궤도함수로 전이한다. 흑연결정구조에서 한 개의 탄소 원자는 3개의 인접한 탄소 원자와 평면상에서 sp2으로 표현되는 강한 σ결합을 이룬다. 나머지 p 궤도함수를 갖는 전자는 이 평면과 수직으로 약한 π결합을 이룬다. 이 약한 결합에 의해서 흑연은 semi-metal 특성을 나타낸다. 그리고 평면상에서 인접 원자들 간의 π궤도함수의 중첩으로 인하여 상대적으로 큰 전기 전도도를 가진다.
그리고, 탄소나노튜브는 구조적인 특징에 따라서 금속성과 반도체성을 모두 지니고 있는 물질이다. graphene이 zero-gap 반도체인데 반해서, 탄소나노튜브는 튜브의 직경과 chirality와 helicity에 의해, 즉 chiral 벡터 지수 (n,m)에 따라 에너지 갭이 다른 특성을 보인다. 특히 단일벽 탄소나노튜브의 전기적 특성에 대한 연구들을 살펴보면 튜브의 직경과 chirality에 의해 금속이나 반도체의 특성이 있다.
상기 탄소나노튜브 및 생분해성 나노복합소재 수지조성물은 CMP-PLA 방열소재를 구성하는 주재로서, 상기 탄소나노튜브의 사용량이 20wt% 미만인 경우에는 전기저항이 높아짐으로 원활한 전기전자 방출의 문제가 있어 방열의 문제가 있고, 70wt%를 초과하게 되는 경우에는 금속화로 인한 무게가 높아지고 사출성형의 문제가 있으므로, 상기 탄소나노튜브의 사용량은 전체 CMP-PLA 방열소재에 대해 20 ~ 70wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
상기 생분해성 고분자는 PLA(poly (lactic acid))와 PBS(poly (butylene succinate))를 멜트 블렌딩(melt-blending)에 의한 것으로서,
더욱 상세하게는 PLA(poly (lactic acid)) 70 ~ 95wt%와, PBS(poly (butylene succinate)) 5 ~ 30wt%를 175 ~ 180℃에서 80 ~ 120rpm의 교반속도로 30초 ~ 90초 동안 교반하여 멜트 블렌딩(melt-blending)한 것이다.
상기 PLA(poly (lactic acid))는 60℃에서 24시간 동안 건조한 것을 사용하는 것으로, 일반적으로 PLA의 Tm은 155℃ ~ 165℃이다.
그리고, 상기 PBS 수지는 일반적으로 PE와 유사한 기공성을 지니고 있고 PET와 유사한 물리적 성질을 지니고 있다. 일반적인 Tm은 110℃ ~ 120℃이다.
상기 PLA(poly (lactic acid))와 PBS(poly (butylene succinate))를 멜트 블렌딩(melt-blending)에 의해 조성된 생분해성 고분자의 사용량이 20wt% 미만인 경우에는 다른 성분들과의 혼용성이 떨어지고, 70wt%를 초과하게 되는 경우에는 CMP-PLA형 방열모듈(30)의 기계적, 물리적 특성이 떨어질 수 있으므로, 상기 생분해성 고분자의 사용량은 20 ~ 70wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
상기 생분해성 PLA결정화 핵제는 결정화 후 경시변화를 최소화시키는 핵제와 가수분해 방지기술과 상용성 및 가교성이 우수한 지방족 생분해성 소재 자체 중합한 것으로서, 그 사용량이 5wt% 미만인 경우에는 CMP-PLA형 방열모듈(30)의 열적 특성이 떨어질 수 있고, 10wt%를 초과하게 되는 경우에는 다른 성분들과의 혼용성이 떨어질 수 있으므로, 상기 PLA결정화 핵제의 사용량은 5 ~ 10wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
상기 생분해성 PLA결정화 핵제를 구성하고 있는 흑운모는 2:1 층상 규산염광물의 운모족 중 삼팔면체형 운모 아족에 속하며, 층전하는 대부분 1가 양이온 K로 이루어진 층간양이온에 의하여 보상된다. 흑운모는 K(Mg, Fe2 +, Rx3 +)3(Si3-xR1+x 3+)O10(OH,F)2로 나타낼 수 있으며, 사면체 자리에서 R3 +이온의 치환은 주로 Al3 +로 이루어진다. 흑운모는 결정계중 보통 단사정계에 속하며 두 종류의 팔면체 자리인 M1과 M2 자리에 Fe2 +와 Mg2 + 이온 등이 모두 채워져 빈자리가 없고 전하가 이팔면체에 비해 작기 때문에 이팔면체 아족들에 비하여 사면체판의 정점산소들이 이루는 육각환형의 변형이 미약하다.
이상에서와 같이, 본 발명에 따른 CMP-PLA 방열소재를 통한 친환경 LED 등기구는 탄소나노튜브와 생분해성 고분자를 주재로 하고, 여기에 PLA 반응핵제를 첨가하여 만든 CMP-PLA 방열소재를 LED조명 방열에 사용함으로써, 기존의 AL이나 EPS의 핵심 단점인 무게 등을 획기적으로 개선할 수 있으며, 밀도, 비중, 비열, 열 확산계수를 계산하여 본 발명의 CMP-PLA 방열소재의 특성의 한도에서 사출기계로 할 수 있는 표면적 (최소두께 1t~)을 최대로 하여 작은 체적으로도 양산성을 획기적으로 개선하고 열전자 대기 방출성능이 획기적으로 높아 디자인 다변화 및 획기적인 원가절감을 가져오게 된다.
본 발명에 따른 CMP-PLA형 방열모듈(30)은 상기 CMP-PLA 방열소재를 사출성형하에 제조하는 것으로서, PP, PC와의 사출조건에 대한 비교 내용은 다음의 표 1에 제시된 바와 같다.
구분
 CMP-PLA 방열소재
 PP
 PC
용융온도
 170~180℃
 180~200℃
 250~280℃
금형온도
 70℃전후
 90℃
 90℃
수축율
 1/1000
-		 1/1000
제습,건조
 필요 없음
 필요
 필요
사출압력
 100~120Kg/㎠
 40~50Kg/㎠
 50~60Kg/㎠
노즐SIZE
 5mm이상
 3.5mm
 3.5mm
생산시간/개
 5초
 5초
 5초
PLA결정화 핵심핵제를 첨가하여 방열설계시 밀도, 비중, 비열, 열 확산계수를 계산하여 이 소재의 특성으로 사출기계로 할 수 있는 표면적을 최대(최소 두께 1t이상)로 하여 작은 체적으로도 PP와 같은 수준으로 양산성을 획기적으로 개선하고 노즐구를 키워서 사출압력을 PP나 PC보다 2배 이상으로 증가시켜서 열전자 대기 방출성능이 획기적으로 높였으며 디자인 다변화 및 획기적인 원가개선 및 사출조건을 표준화 조건은 게이트 노즐을 5mm 이상으로 제작하고 사출성형시 주입방향을 도 2 및 도 13에 도시된 바와 같이, LED ASSY 접촉면 중앙에서 방열부 후면으로 100 ~ 120kg/㎠의 압력으로 분사함으로써, 열전자 분자 방향이 고르게 정렬됨으로 전위가 빨리 움직여지는 CMP의 특성상 열 확산계수가 AL보다 3배가량 높아지는 효과가 발생 되어 방열성능이 매우 좋아지며(역방향일 경우 열확산도가 2배가량 떨어짐), 표면저항이 CMP-PLA 기본특성보다 훨씬 더(0.25Ω이하, EPS의 경우 300~400Ω) 떨어짐으로 전자파(EMI)차폐는 물론 LED 단선에 치명적인 정전기를 차폐하는 기능이 있다.
또한 PLA로 사출성형시 최대 단점인 수축율 1/1,000임으로 사출성형시 금형접촉면에 달라붙을 수밖에 없는 상황에서 방열체면적을 높이기 위한 도 5의 1t 두께의 면을 구성하는 것과 led 형광등 형체와 같은 도 6의 긴 막대기형을 성형할 시 사출원료의 분사되는 기점과 끝나는 지점의 성형완료시점의 금형 내의 사출성형품 온도차이가 0.5℃ 이상(pp의 경우 20℃ 내외 가능) 벗어나지 않도록 하기 위해 금형 표면을 디지털 방식으로 가열하고 냉각 제어하는 DMTC(Digital Mold Temperature Control System) 시스템을 이용하여야 함은 물론 원료주입 게이트를 방열체적에 따라 멀티로 구성함을 원칙으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 방열 소재를 통한 친환경 LED 등기구는 CMP-PLA 방열소재를 사용함에 있어, AL이나 EPS의 핵심 단점인 무게 등을 획기적으로 개선하고, 방열기능이 매우 뛰어나며, 환경호르몬이 발생하지 않는 CMP-PLA 방열소재를 이용함으로써 산업상 이용가능성이 크다.
10: LED 등기구 소켓부
20: LED 모듈
30: CMP-PLA형 방열모듈
40: LED 등기구 커버

Claims (6)

  1. 외압으로부터 각 기기를 보호하고 지지하는 LED 등기구 몸체와, LED 등기구 몸체 일측에 돌출핀이 형성되어 접속 콘센트에 접속되는 LED 등기구 소켓부(10)와,
    LED 등기구 소켓부로부터 전원을 인가받아 LED 등기구 커버로 LED 불빛을 발광시키는 LED 모듈(20)과,
    LED 모듈과 접촉되면서, LED 모듈에서 나오는 열을 방열시키는 CMP-PLA형 방열모듈(30)과,
    LED 등기구용 방열모듈과 접촉되거나 또는 에워싸면서 형성되어, LED 모듈에서 나오는 불빛을 외부로 반사시키는 LED 등기구 커버(40)로 구성되는 것을 특징으로 하는 CMP-PLA 방열소재로 이루어진 것에 있어서,
    상기 CMP-PLA형 방열모듈(30)은
    탄소나노튜브 20 ~ 70wt%;와,
    PLA(poly (lactic acid))와 PBS(poly (butylene succinate))를 멜트 블렌딩(melt-blending)한 생분해성 고분자 20 ~ 70wt%;와,
    대두유, 옥수수유, 피마자유, 팜유, 코코넛유, 해바라기유, 야자유 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 혼합으로 조성된 오일 10 ~ 20wt%와 흑운모(Biotite) 80 ~ 90wt%의 혼합으로 조성된 PLA 결정화 핵제 5 ~ 10wt%;를 150 ~ 220℃에서 1,000 ~ 1,500rpm으로 교반하여 제조한 CMP-PLA 방열소재를 사출성형하여 제조하되, 사출성형시 필렛화한 CMP-PLA 방열소재의 주입방향을 LED ASSY 접촉면 중앙에서부터 방열부 후면을 향하도록 한 후, 100 ~ 120kg/㎠의 압력으로 분사하여 사출성형한 것임을 특징으로 하는 CMP-PLA 방열소재로 이루어진 CMP-PLA형 방열모듈을 갖는 LED 등기구.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 생분해성 고분자는
    PLA(poly (lactic acid)) 70 ~ 95wt%와, PBS(poly (butylene succinate)) 5 ~ 30wt%를 175 ~ 180℃에서 80 ~ 120rpm의 교반속도로 30초 ~ 90초 동안 교반하여 멜트 블렌딩(melt-blending)한 것임을 특징으로 하는 CMP-PLA 방열소재로 이루어진 CMP-PLA형 방열모듈을 갖는 LED 등기구.
  4. 청구항 1에 있어서, CMP-PLA형 방열모듈(30)은
    CMP-PLA 방열소재를 이용하여 사출성형시 LED 모듈의 접촉면 중앙에서부터 강한압력으로 주입시켜 LED 모듈로부터 전달받은 열전자 분자방향을 위에서 아래로 유도시켜 방열시키는 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 CMP-PLA 방열소재로 이루어진 CMP-PLA형 방열모듈을 갖는 LED 등기구.
  5. 청구항 1에 있어서, CMP-PLA형 방열모듈(30)은
    CMP-PLA 방열소재를 이용하여 사출성형시 LED 모듈과 접촉되어 지지하는 지지판을 사각판넬형상으로 형성시키고, 지지판 하단에 복수개의 에어벤트(Airvent)를 갖는 방열핀으로 형성시켜 사각모자형상으로 형성시키는 것을 특징으로 하는 CMP-PLA 방열소재로 이루어진 CMP-PLA형 방열모듈을 갖는 LED 등기구.
  6. 청구항 5에 있어서, CMP-PLA형 방열모듈(30)은
    LED 모듈과 접촉되는 중앙에 원형의 접촉면이 형성되고, 원형의 접촉면 둘레를 따라 LED 모듈로부터 전달받은 열을 방열핀으로 유도시키는 에어벤트홀이 복수개로 형성되고, 원형의 접촉면 상단에서 방열핀의 하단까지 원통형 AL 인서트가 삽입되어 형성되는 것을 특징으로 하는 CMP-PLA 방열소재로 이루어진 CMP-PLA형 방열모듈을 갖는 LED 등기구.
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KR101054305B1 (ko) * 2010-12-30 2011-08-08 금강전기 (주) Ｌｅｄ 조명장치 및 그 제조방법

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