KR101181359B1 - 엘이디 조명기구용 마그네슘 히트싱크, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 엘이디 조명기구 - Google Patents

엘이디 조명기구용 마그네슘 히트싱크, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 엘이디 조명기구 Download PDF

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김근하
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Abstract

본 발명은 엘이디 조명기구용 히트싱크 및 이를 포함하는 엘이디 조명기구에 관한 것으로, 보다 자세하게는 마그네슘 소재로 형성되는 방열핀의 표면을 도료 조성물을 이용하여 처리토록 하여 부식 방지와 방열 성능을 향상시킨 엘이디 조명기구용 히트싱크와 이를 포함하는 엘이디 조명기구에 관한 것이다.

Description

엘이디 조명기구용 마그네슘 히트싱크, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 엘이디 조명기구 {MAGNESIUM HEAT SINK FOR LED LAMP, THE METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME AND LED LAMP}
본 발명은 가로등, 공장 작업용 조명등 등으로 사용되는 엘이디 조명기구용 히트싱크 및 이를 포함하는 엘이디 조명기구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엘이디(LED, Light Emitting Diode) 광원의 발광에 수반되는 열을 전도 및 대류 방식에 의해 효과적으로 발산(방열 기능)할 수 있는 부식 방지처리가 된 마그네슘 히트싱크 및 이의 제조방법 및 이를 포함하는 엘이디 조명기구에 관한 것이다
백열등, 형광등 등 기존 조명기구에 대한 전력소비와 환경오염 등의 문제점이 부각됨에 따라, 보다 적은 에너지로 보다 밝은 빛의 구현이 가능한 엘이디 조명이 최근 각광을 받고 있다.
그러나 광효율과 수명 측면에서 친환경적인 것으로 평가 받고 있는 엘이디 조명기구는 열에 취약한 특성이 있어(온도가 상승함에 따라 엘이디 소자의 광효율 및 수명이 급격히 저하되는 문제점), 이의 해결을 위한 히트싱크와 같은 방열부품의 개발이 시급하게 요청되고 있으며, 주로 구리나 알루미늄과 같이 열전도율이 높은 금속부재로 제작된 히트싱크가 주로 이용되고 있다.
또한 최근에는 구리나 알루미늄에 비해 경량화가 가능한 장점을 가진 마그네슘 판재를 히트싱크로 활용하고자 하는 시도가 있으나, 산화되기 쉬운 특성(마그네슘은 실용금속 중 표준전위가 가장 낮음)을 갖는 마그네슘 또는 마그네슘 합금을 히트싱크로 그대로 사용하기에 어려움이 있다.
특히 경량화가 필수적인 가로등, 공장 작업용 조명등, 실외등과 같이 외부 환경에 직접적으로 노출되는 엘이디 조명기구용 히트싱크로 마그네슘 또는 마그네슘 합금을 이용하기에는 제약이 많았다.
본 발명은 엘이디 조명기구 무게를 최소화할 수 있는 마그네슘 판재로 구성된 엘이디 조명기구용 히트싱크 제공을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 엘이디의 효율적인 방열 기능을 수행함과 동시에 외부 환경에 의한 마그네슘 판재의 부식을 방지할 수 있는 엘이디 조명기구용 히트싱크 제공을 목적으로 한다.
전술한 본 발명의 목적들은 엘이디 조명기구용 히트싱크에 있어서, 엘이디 조명기구용 히트싱크에 있어서, 상기 히트싱크는, 평판형 마그네슘 판재로 형성된 하나 이상의 방열핀을 포함하되, 상기 방열핀의 일단에는, 엘이디 조명등이 장착된 인쇄회로기판과 직접 접촉하도록 편평하게 마련된 접촉부가 마련되어 있고, 상기 방열핀은 테트라에톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 및 메타크릴옥시프로필 트라이메톡시실란으로 이루어진 실리카 전구체 혼합물 1 내지 3M와, 물 5 내지 15M와, 산촉매 0.01 내지 0.1M, 용매 5 내지 15M로 이루어진 코팅용액 20 내지 92 중량%, 실리카 나노입자 콜로이드 3 내지 30 중량%, 및 상용 유기도료 5 내지 50 중량%를 포함하는 도료 조성물로 표면처리가 되어 부식 방지 및 방열 성능이 향상되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기구용 히트싱크의 제공을 통해 달성 가능하게 된다.
또한 상기 방열핀은, 평판형 마그네슘 판재로 구성되되, 상기 판재의 일측면에는 구리판이 접합되고, 상기 판재의 타측면에는 상기 도료 조성물로 표면처리되어 부식 방지 및 방열 성능이 향상되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기구용 히트싱크의 제공을 통해서도 달성 가능하다.
또한 전술한 목적 달성을 위해 상기 방열핀은 프레스 가공을 통해 형성되고, 상기 구리판은 클래딩을 통해 상기 방열핀 판재의 일측면에 접합되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기구용 히트싱크의 제공도 고려될 수 있다.
또한, 상기 방열핀은, 평판형 마그네슘 판재로 구성되되, 상기 판재의 일측면에는 탄소섬유강화플라스틱이 접합되고, 상기 판재의 타측면에는 상기 도료 조성물로 표면처리되어 부식 방지 및 방열 성능이 향상되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기구용 히트싱크의 제공을 통해서도 전술한 본 발명의 목적 달성이 가능하다.
또한 상기 방열핀은 프레스 가공을 통해 형성되고, 상기 탄소섬유강화플라스틱은 열융착을 통해 상기 방열핀의 일측면에 접합되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기구용 히트싱크의 제공을 통해서도 목적 달성이 가능하게 된다.
또한 상기 실리카 전구체 혼합물 1 내지 3M은, 0.1 내지 2M의 테트라에톡시실란과, 0.1 내지 2M의 메틸트리에톡시실란, 및 0.1 내지 2M의 메타크릴옥시프로필 트라이메톡시실란으로 형성되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기구용 히트싱크로도 특정될 수 있으며, 상기 산촉매는 질산인 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기구용 히트싱크로도 제공될 수 있다.
또한 전술한 본 발명의 목적 달성을 위해 엘이디 조명기구용 히트싱크의 제조방법에 있어서, 상기 히트싱크는, (a) 알칼리세정용액으로 프레스 가공을 통해 평판형으로 형성되는 마그네슘 방열핀을 10 내지 20분간 담근 후 증류수로 수세하는 알칼리탈지 단계; (b) 산화물과 이물질을 제거하기 위하여 상기 알칼리탈지 단계를 통과한 상기 방열핀을 산세처리용액에 담근 후 증류수로 수세하여 주고, 수분을 제거하여 건조시키는 산세 단계; (c) 상기 산세 단계를 통과한 상기 방열핀의 표면을 테트라에톡시실란과 메틸트리에톡시실란 및 메타크릴옥시프로필 트라이메톡시실란으로 이루어진 실리카 전구체 혼합물 1 내지 3M, 에탄올 5 내지 15M, 물 5 내지 15M, 및 질산 0.01 내지 0.1M로 이루어진 코팅용액 20 내지 92 중량%와, 실리카 나노입자 콜로이드 3 내지 30 중량%, 및 상용 유기도료 5 내지 50 중량%를 포함하는 도료 조성물로 표면처리하는 코팅 단계; 및 (d) 상기 코팅 단계를 통과한 상기 방열핀을 UV 조사장치를 이용하여 UV 경화시켜 상기 방열핀의 표면에 유무기 하이브리드 코팅 보호막을 형성하는 경화 단계를 포함하는 엘이디 조명기구용 히트싱크의 제조방법이 채용될 수 있다.
또한 상기 실리카 전구체 혼합물 1 내지 3M은, 0.1 내지 2M의 테트라에톡시실란과, 0.1 내지 2M의 메틸트리에톡시실란, 및 0.1 내지 2M의 메타크릴옥시프로필 트라이메톡시실란으로 형성될 수 있으며, 상기 실리카 나노입자 콜로이드는, 에탄올계이거나 수계의 실리카 나노입자 콜로이드로 제공될 수도 있다.
또한 전술한 본 발명의 목적 달성은 베이스, 상기 베이스의 전면에 배치되며 엘이디 조명등이 장착된 인쇄회로기판, 상기 베이스의 후면에 배치되는 히트싱크를 포함하는 엘이디 조명기구에 있어서, 상기 히트싱크는, 평판형 마그네슘 판재로 형성된 하나 이상의 방열핀을 포함하되, 상기 방열핀의 일단에는, 엘이디 조명등이 장착된 인쇄회로기판과 직접 접촉하도록 편평하게 마련된 접촉부가 마련되어 있고, 상기 방열핀은 테트라에톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 및 메타크릴옥시프로필 트라이메톡시실란으로 이루어진 실리카 전구체 혼합물 1 내지 3M와, 물 5 내지 15M와, 산촉매 0.01 내지 0.1M, 용매 5 내지 15M로 이루어진 코팅용액 20 내지 92 중량%, 실리카 나노입자 콜로이드 3 내지 30 중량%, 및 상용 유기도료 5 내지 50 중량%를 포함하는 도료 조성물로 표면처리가 되어 부식 방지 및 방열 성능이 향상되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기구의 제공을 통해서도 가능하다.
또한 상기 방열핀은, 프레스 가공을 통해 형성되는 평판형 마그네슘 판재이되, 상기 판재의 일측면에는 구리판이 클래딩을 통해 접합되고, 상기 판재의 타측면에는 상기 도료 조성물로 표면처리되어 부식 방지 및 방열 성능이 향상되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기구의 제공을 통해 전술한 목적 달성도 가능하게 된다.
또한 상기 방열핀은, 프레스 가공을 통해 형성되는 평판형 마그네슘 판재이되, 상기 판재의 일측면에는 탄소섬유강화플라스틱이 열융착을 통해 접합되고, 상기 판재의 타측면에는 상기 도료 조성물로 표면처리되어 부식 방지 및 방열 성능이 향상되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기구의 제공을 통해서도 전술한 본 발명의 목적 달성이 가능하게 된다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 하나에 의하면, 엘이디 조명기구의 무게를 최소화할 수 있어, 구리나 알루미늄으로 설계된 히트싱크 포함 엘이디 조명기구에 비해 상품 경쟁력을 가질 수 있게 된다.
또한 본 발명의 과제 해결 수단 중 하나에 따르면 마그네슘 판재로 형성되는 히트싱크는 방열 기능과 함께 외부 환경에 의한 부식에 대한 저항성도 함께 지니게 되는 바, 장기간 안전하게 엘이디 조명기구를 사용할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명기구용 히트싱크를 포함하는 엘이디 조명기구의 분해 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명기구(100)의 열전달 해석의 결과를 나타내고 있는 도면이다.
도 3a 및 도 3b은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 방열핀(151)의 부식 방지 및 방열 성능 향상을 위한 표면처리 과정에 대한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 또는 마그네슘 합금 소재의 방열핀(151)의 일측면에 구리판(157)이 접합된 모습을 나타내고 있는 측면도이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 히트싱크(150)의 방열 성능을 시험하기 위한 장면을 나타내고 있는 사진이며, 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 히트싱크(150)의 방열 성능을 나타내고 있는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 소재의 방열핀(151)을 가지는 엘이디 조명기구(100)와 알루미늄 소재의 방열핀(151)을 가지는 엘이디 조명기구(100)의 전체 중량을 비교한 비교표이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명기구용 히트싱크를 포함하는 엘이디 조명기구의 분해 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명기구(100)는 인쇄회로기판(110), 베이스(130) 및 엘이디 조명기구용 히트싱크(150)를 포함한다.
인쇄회로기판(110)은 바닥면에 장착된 하나 또는 하나 이상 엘이디 조명등(111)을 포함하며, 엘이디 조명등(111)이 발광 동작을 수행할 수 있도록 전극이 형성된 기판을 지칭한다.
이러한 인쇄회로기판(110)은 도 1에서와 같이 구리(Cu) 플레이트(110a)와 레진(Resin) 플레이트(110b)와 알루미늄(Al) 플레이트(110c)로 구성될 수 있으며, 각 플레이트(110a,110b,110c)에는 볼트 등 체결수단이 체결 관통할 수 있는 체결 홈(113)이 하나 이상 형성될 수 있다.
엘이디 조명등(111)은 전류 인가에 의해 P-N 반도체 접합(P-N junction)에서 전자와 정공이 만나 빛을 발하는 소자를 지칭한다. 엘이디 조명등(111)은 통상 엘이디 칩(Chip)이 탑재된 패키지(엘이디 패키지) 구조로 제작되며, 인쇄회로기판(110)에 형성된 전극으로부터 전류를 인가 받아 발광 동작을 하도록 구성된다.
베이스(130)의 전면에는 상기의 인쇄회로기판(110)이 배치되고, 베이스(130)의 후면에는 후술할 히트싱크(150)가 배치된다.
이러한 베이스(130)는 엘이디 조명기구(100)의 형태과 재질, 규격 등에 따라 원형, 삼각형, 사각형, 다각형 등 다양한 형태와 아노다이징된 알루미늄, 철, 스테인레스, 마그네슘, 구리 등과 같은 철금속, 비철금속, 탄소섬유(Carbon Fiber) 또는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 등 방열 가능한 다양한 소재로 제조될 수 있다. 만약 히트싱크(150)의 방열기능이 충분하다면, 베이스(130)는 플라스틱으로 제조될 수 있다.
본 실시예에서 인쇄회로기판(110)과 베이스(130)는 원형이며, 상기에서 서술하였듯이 인쇄회로기판(110)과 베이스(130)의 형상은 실시예에 따라 달라질 수 있다.
베이스(130)의 전면에는 인쇄회로기판(110)이 장착될 수 있도록 볼트 등 체결수단이 인쇄회로기판(110)의 체결홈(113)을 관통해 체결될 수 있는 체결부(133)가 마련되어 있다. 또한 베이스(130)는 에폭시(expoy resin) 등의 접착제나 끼워지는 형태(인쇄회로기판(110)의 특정 돌출부위가 베이스(130)의 특정 부위에 삽입되는 등의 구조, 미도시) 등의 구조를 통해 인쇄회로기판(110)과 체결 장착될 수도 있다.
이러한 베이스(130)의 후면에는 이하 후술할 하나 또는 하나 이상의 방열핀(151)이 장착될 수 있는 장착부(131)를 포함한다.
한편, 히트싱크(150)는 엘이디 조명등(111)으로부터 발생되어 전달되는 열을 원활하게 방열시킬 수 있는 하나 또는 하나 이상의 방열핀(151)을 포함하는 방열부재를 지칭한다.
방열핀(151)은 마그네슘 또는 마그네슘 합금(AZ31합금 등) 소재의 판재로, 프레스 가공을 통해 도 1과 같이 후방으로 갈수록 폭이 좁아지는 평판형 판재 형태로 제작될 수 있다.
이러한 방열핀(151)의 일단에는 편평하게 접촉부(153)가 마련되어 있다. 즉, 접촉부(153)는 방열핀(151)과 90도의 각도로 접혀진 상태에서 베이스(130)의 장착부(131)에 장착되어 있어, 접촉부(153)는 인쇄회로기판(110)의 후면과 직접 맞닿아 접촉 함으로써, 엘이디 조명등(111)으로부터 발생되어 전달되는 열을 전도 및 대류를 통해 방열하도록 설계된다.
도 1에서 도시한 도면부호 140은 열전달 촉진부재(Thermal interface material, TIM)로서, 방열그리스 또는 방열테이프 등이 될 수 있다. 인쇄회로기판(110)과 방열핀(151)의 접촉부(153) 사이에 배치되어, 그리스나 탄성을 가진 고무 재질로 열이 방열핀(151)으로 잘 전달될 수 있도록 공간을 메꾸어주는 역할을 한다. 이러한 열전달 촉진부재에도 인쇄회로기판(110)과 마찬가지로 볼트 등 체결수단이 체결 관통할 수 있는 체결 홈(141)이 하나 이상 형성될 수 있다.
방열핀(151)의 일단에 마련된 접촉부(153)는 베이스(130)의 장착부(131)에 수작업을 통해 장착되거나, 기계적 방법에 의해 강제 압입될 수 있다.
방열핀(151)은 이를 포함할 엘이디 조명기구(100)의 형태, 구성, 모양이나 설치 장소의 필요성 등에 따라 원형, 타원형, 다각형, 사각형, 삼각형 등 다양한 형태와 모양을 가지도록 설계(베이스(130) 후면에 형성되는 장착부(131)도 방열핀(151)의 접촉부(153)를 수용할 수 있는 크기와 형태, 구조로 형성)될 수 있다.
또한, 방열 성능 향상을 위해 방열핀(151)에는 관통 구멍(미도시)이 형성될 수도 있으며, 이를 통해 방열핀(151)간 보다 원활한 공기 흐름을 확보할 수도 있다. 다만, 도 1에서는 방열핀(151)들간 상호 체결되는 구조, 형태가 별도로 도시되지는 않았으나, 금속 소재의 띠로 방열핀(151)의 주위를 두르거나 방열핀(151) 각각에 별도의 홈을 생성하고 이들 홈을 관통하는 철사 등 열 전도성이 좋은 소재의 체결 수단이 추가로 구비될 수도 있다.
또한, 히트싱크(150)는 다양한 형태(방사상 형태 등)로 체결된 하나 이상의 방열핀(151)의 조합을 통해 구비될 수도 있으며, 다양한 형태로 준비된 하나 또는 하나 이상의 방열핀(151)의 조합을 통해서도 구비될 수 있다.
나아가, 방열핀(151)은 마그네슘의 부식 방지를 위한 표면처리가 추가될 수 있으며, 이에 대해서는 이하 도 3a 및 도 3b를 참조하여 보다 자세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명기구(100)는 추가적으로 히트싱크 케이싱(170, 도 2a 및 도 2b 참조)을 더 포함할 수도 있는 데, 히트싱크 케이싱(170)은 외부환경으로부터 히트싱크(150)를 보호하는 동시에, 방열을 위해 외부의 공기가 내부로 드나들 수 있는 통기구 등을 포함하여 형성될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명기구(100)의 열전달 해석의 결과를 나타내고 있는 도면이다.
도 2a는 히트싱크(150)의 방열핀(151) 중 일부만을 베이스(130) 후면에 형성된 장착부(131)에 직접 장착된 상태(} A ~로 표시된 부분)에서의 열전달 해석 결과물로 장착부(131)에 장착되지 않은 방열핀(151, } B ~로 표시된 부분)과 다른 결과치를 보이고 있다.
따라서, 엘이디 조명등(111)에서 발생되는 열이 인쇄회로기판(110), 베이스(130) 및 방열핀(151)을 통해 효과적으로 전도되기 위해 방열핀(151)이 직접 인쇄회로기판(110)과 접촉하도록 방열핀(151)의 일단에 접촉부(153)가 형성되어 있는 구조로 히트싱크(150)가 설계되는 것이 바람직하다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따라 히트싱크(150)를 구성하는 방열핀(151)의 접촉부(153)가 인쇄회로기판(110)과 접촉된 상태에서의 열전달 해석결과를 나타내고 있는 도면이다.
도 2b를 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명기구(100)는 엘이디 조명등(111)의 발열로 인하여 주위의 온도가 상승하고, 인쇄회로기판(110)의 후면으로 향하는 열의 대류와 전도가 발생한다.
도 2b를 통해 알 수 있는 바와 같이, 마그네슘 또는 마그네슘 합금 소재의 방열핀(151)들로만 히트싱크(150)를 구성할 경우, 인쇄회로기판(110)의 전면과 후면의 온도차가 5℃에서 10℃이상 발생함을 알 수 있었으며, 이의 보완을 위해 방열핀(151)의 표면에 추가적인 처리가 진행될 수 있다(이에 대해서는 이하 도 4를 참조하여 보다 자세히 설명하기로 한다).
한편, 방열핀(151)의 소재를 알루미늄(Al)으로 한 경우와 마그네슘(Mg)으로 한 경우 전체 중량의 차이를 도 6에 도시하였다.
도 6에서도 알 수 있듯이, 방열핀(151)의 소재를 알루미늄으로 한 경우 전체 중량이 2.77kg이며, 방열핀(151)의 소재를 마그네슘으로 한 경우 전체 중량이 1.07로, 방열핀(151)을 마그네슘으로 한 경우가 알루미늄으로 한 경우 보다 전체 중량을 약 1.7kg 가량 줄일 수 있다. 따라서, 마그네슘 소재로 된 방열핀(151)으로 히트싱크(150)를 제조할 경우 엘이디 조명기구의 무게를 최소화할 수 있어, 구리나 알루미늄으로 설계된 히트싱크 포함 엘이디 조명기구에 비해 상품 경쟁력을 가질 수 있게 된다.
이하 도 3a 및 도 3b를 참조하여 마그네슘 방열핀(151)의 부식 방지를 위한 표면처리 과정에 대해 보다 자세히 설명하기로 한다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따라 히트싱크(150)를 구성하는 방열핀(151)의 표면처리에 관한 순서도이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 방열핀(151)의 표면처리 방법은 알칼리 탈지 단계(S100), 산세 단계(S200), 코팅 단계(S300) 및 경화 단계(S400)을 포함한다.
알칼리 탈지 단계(S100)는 마그네슘 소재의 방열핀(151) 표면에 존재하는 유기물을 제거하기 위한 공정이다. 즉, 알칼리 탈지 단계(S100)에서는 방열핀(151)의 표면에서 마그네슘의 부식을 유발하는 물질을 제거하는 과정으로, 물(예를 들면, 증류수) 1L에 수산화나트륨(NaOH) 80 내지 120g과 계면활성제(예를 들면, Triton X-100) 0.7 내지 1.5g을 넣어 90℃ 내지 100? 정도로 가열하여 제조한 알칼리세정용액에 마그네슘 소재를 10 내지 20분간 담근 후 증류수로 수세(바람직하게는 2 내지 5회 수세)하는 과정을 포함한다.
산세 단계(S200)는 마그네슘 소재의 방열핀(151) 표면의 산화물과 이물질을 제거하기 위한 공정이다. 산세 단계(S200)에서는 증류수 1L에 크롬산(CrO3) 150 내지 210g을 넣어 60 내지 90℃로 가열하여 제조한 산세처리용액에 상기 알칼리탈지 단계를 통해 알칼리탈지 처리된 마그네슘 소재를 4분 이상, 바람직하게는 5 내지 10분간 담근 후 증류수로 수세(바람직하게는 2 내지 5회 수세)하여 주고, 수분을 제거하여 약 45℃ 건조장치(dry oven)에서 25 내지 40분간 건조하는 과정을 포함한다.
코팅 단계(S300)는 산세 단계(S200)를 거친 마그네슘 소재의 방열핀(151) 표면에 코팅 보호막 형성을 위한 공정으로, 이하 설명할 순서(도 3b를 참조)에 따라 제조되는 도료 조성물로 코팅 공정이 진행될 수 있다.
코팅 단계(S300)에서는 TEOS(tetraethoxysilane, 테트라에톡시실란) 0.1 내지 2.0M, MTES(methyltriethoxysilane, 메틸트리에톡시실란) 0.1 내지 2.0M, 및 MAPTS(메타크릴옥시프로필 트라이메톡시실란) 0.1 내지 2.0M로 이루어진 실리카 전구체 혼합물, 에탄올 5 내지 15M, 물 5 내지 15M 및 산촉매 0.01 내지 0.1M로 이루어진 코팅용액 20 내지 92 중량%와, 실리카 나노입자 콜로이드 3 내지 30 중량%, 및 상용 유기도료 5 내지 50 중량%를 포함하는 도료 조성물을 스프레이 코팅법 등의 표면처리법을 활용하여 산세 단계(S200)를 거친 방열핀(151)의 표면에 코팅 보호막을 형성하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅 단계(S300)는 TEOS, MTES, 및 MAPTS 으로 이루어진 실리카 전구체 혼합물 1 내지 3M와, 물 5 내지 15M와, 산촉매 0.01 내지 0.1M, 용매 5 내지 15M로 이루어진 코팅용액 20 내지 92 중량%, 실리카 나노입자 콜로이드 3 내지 30 중량%, 및 상용 유기도료 5 내지 50 중량%를 포함하는 도료 조성물을 이용하여 표면처리가 진행될 수도 있다.
경화 단계(S400)는 코팅 단계(S300)를 거친 마그네슘 소재의 방열핀(151) 표면에 보다 치밀한 코팅표면 형성을 위해 진행될 수 있는 추가 공정이다. 경화 단계(S400)에서는 코팅 단계(S300)를 통해 코팅 보호막이 형성된 방열핀(151)을 UV 조사장치를 이용하여 50 내지 70℃에서 수 분 동안 UV 경화시켜, 유무기 하이브리드 코팅 보호막을 정착시키는 과정을 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 코팅용액에 포함되는 용매는 5 내지 15 몰 농도가 포함된다. 이때, 상기 코팅용액에 포함되는 용매의 함량이 5몰 농도 미만이면 실리카 전구체와 물의 불균일한 반응이 진행되어 반응속도가 저하되며, 상기 코팅용액에 포함되는 용매의 함량이 15 몰농도를 초과하면 코팅용액의 점도가 낮아져 코팅용액으로서의 실용성이 저하된다.
이와 같이, 전술한 실리카 전구체 혼합물과 물과 산촉매 및 용매는 코팅용액을 구성하며, 전체 도료 조성물 100 중량%를 기준으로 상기 코팅용액은 20 내지 92 중량%가 포함된다.
상기 상용 유기도료는 코팅 보호막의 핀홀(pinhole)과 크랙을 제거하며 코팅 보호막의 두께를 조절하는 역할을 수행한다. 이러한 상용 유기도료로는 UV 경화형 수지를 사용하는 것이 바람직하며, 특정적으로는 한진사의 UV 7100(상품명) 등을 사용할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 페인트 조성물에 포함되는 상기 유기도료는 전체 페인트 조성물 100 중량%를 기준으로 5 내지 50 중량%가 포함된다. 이때, 100 중량%의 페인트 조성물에 포함되는 상용 유기도료의 함량이 5 중량% 미만이면 코팅 보호막에 핀홀과 크랙이 형성되어 내부식 성능이 저하되며, 상용 유기도료의 함량이 50 중량%를 초과하면 코팅 보호막 내부에 함유된 다량의 유기성분에 의해 수분의 접촉이 지속적으로 이루어져 코팅 보호막이 휴대폰 케이스로부터 박리되는 현상이 발생될 수 있으며 경도도 감소된다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따라 히트싱크(150)를 구성하는 방열핀(151)의 표면처리를 위한 내부식성 및 방열 성능 향상을 위한 도료 조성물의 제조 순서도이다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 방열핀(151) 표면 코팅(코팅 단계(S300) 수행)을 위한 도료 조성물은 혼합용액 생성 단계(S31), 전구체 혼합물 준비 단계(S32) 및 전체 혼합 단계(S33)을 포함한다.
혼합용액 생성 단계(S31)는 용매인 에탄올에 물과 질산을 혼합하고 이를 교반하여 혼합용액을 생성하는 공정이다. 혼합용액 생성 단계(S31)를 통해 합성 시 발생할 수 있는 실리카 나노입자의 성장, 응집, 침전현상 등의 문제를 사전에 방지할 수 있으며, 용액의 안정성도 확보할 수 있게 된다. 혼합용액 생성 단계(S31)에서는 에탄올, 증류수, 질산을 첨가한 후 각 물질이 잘 혼합된 상태를 만들어 주기 위하여 상온 하에서 25분 내지 60분 동안 교반하는 과정이 수행될 수 있으며, 혼합용액의 전체 용량이 많아질수록 교반시간을 증가시키는 것이 바람직하다.
전구체 혼합물 준비 단계(S32)는 실리카 전구체인 TEOS(tetraethoxysilane, 테트라에톡시실란), MTES(methyltriethoxysilane, 메틸트리에톡시실란)와 MAPTS(메타크릴옥시프로필 트라이메톡시실란)를 혼합한 실리카 전구체 혼합물을 준비하는 공정을 지칭한다. 전구체 혼합물 준비 단계(S32)에서는 교반기에 실리카 전구체인 TEOS, MTES와 MAPTS(또는 MSDS)를 순차적으로 투입한 다음, 이를 상온 하에서 충분히 교반시켜 각 실리카 전구체를 모두 원활하게 혼합시키는 과정이 수행된다.
이때, TEOS는 실리카 고분자의 안정된 네트워크 구조를 형성하기 위해 사용되고, MTES는 네트워크의 유연성을 증가시키기 위해 사용되며, MAPTS는 상용 유기도료와의 안정적인 결합을 위해 사용된다. 따라서, TEOS와 MTES만으로 이루어진 실리카 전구체 혼합물을 상용 유기도료와 혼합하여 도료 조성물을 제조하면, 상기 도료 조성물은 시간이 경과됨에 따라 유기도료와 실리카 전구체 혼합물이 서로 분리되는 문제가 발생될 수 있지만, 본 발명은 실리카 전구체 혼합물에 MAPTS가 포함되어 있어 유기도료와 실리카 전구체 혼합물이 원활하게 혼합될 수 있다.
본 발명에 따른 실리카 전구체 혼합물로 TEOS는 0.1 내지 2.0 몰농도(M)가 포함될 수 있다. 이때, 실리카 전구체 혼합물에 포함되는 TEOS의 함량이 0.1 몰농도 미만이면 실리카 전구체의 함량의 저하로 경도가 약화될 수 있으며, TEOS의 함량이 2.0 몰농도를 초과하면 실리카 전구체의 함량이 높아져 마그네슘 소재의 표면에서 경화된 도료 조성물이 부서지기 쉬워지고, 건조되는 과정 중에 크랙이 발생될 수 있다.
본 발명에 따른 실리카 전구체 혼합물로 MTES는 0.1 내지 2.0 몰농도가 포함될 수 있다. 이때, 실리카 전구체 혼합물에 포함되는 MTES의 함량이 0.1 몰농도 미만이면 네트워크의 유연성이 저하되며, MTES의 함량이 2.0 몰농도를 초과하면 네트워크 구조가 느슨하게 변형되어 경화된 코팅 보호막의 경도가 저하된다.
본 발명에 따른 실리카 전구체 혼합물로 MAPTS는 0.1 내지 2.0 몰농도가 포함될 수 있다. 이때, 실리카 전구체 혼합물에 포함되는 MAPTS의 함량이 0.1 몰농도 미만이면 실리카 전구체와 유기도료의 결합비율의 불균형으로 인하여 충분한 결합이 이루어지지 못하게 됨에 따라 안정적인 구조를 형성하지 못한다. 또한, MAPTS의 함량이 2.0 몰농도를 초과하면 실리카 전구체와 유기도료의 결합비율의 불균형으로 인하여 실리카 보호막 내부에 유기성분이 많아지게 되어 경화된 코팅 보호막의 경도가 저하된다.
이러한 실리카 전구체 혼합물은 코팅용액에 전술한 3 종류의 실리카 전구체의 총 몰농도가 1 내지 3이 되도록 포함되는 것이 바람직하다. 이는, 화학적 몰농도의 양으로 실리카 전구체의 총 몰농도가 3몰농도를 초과하게 될 경우, 그에 필요한 에탄올, 물 및 실리카 나노미터 콜로이드의 양이 충분하게 혼합되지 못하기 때문이다. 이와 같이, 실리카 전구체 혼합물 대비 에탄올, 물 및 실리카 나노미터 콜로이드의 혼합용액의 용량이 부족하게 되면 반응이 잘 일어나지 못하게 되어 안정적인 상태의 페인트 조성물을 합성하기 어려워진다.
본 발명에 따른 코팅용액에 포함되는 물은 실리카 전구체 혼합물의 가수분해 반응을 위해 첨가되는 것으로서, 어떠한 물질도 포함하지 않는 연수, 증류수, 탈이온수 또는 여과된 수돗물을 이용할 수 있으며, 바람직하게는 증류수를 사용하는 것이 좋다. 상기 물은 본 발명의 코팅용액에 5 내지 15 몰 농도로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 실리카 전구체 혼합물 1몰 농도 당 4몰 농도가 포함되는 것이 좋다. 다만, 코팅용액의 합성 시에 양적 소실과 같은 변수가 발생될 수 있기 때문에, 상기 물은 실리카 전구체 혼합물 1몰농도 당 4몰농도 이상이 포함되는 경우에 가수분해 반응이 완벽히 일어난다.
이때, 본 발명의 코팅용액에 포함되는 물의 함량이 5 몰농도 미만이면 실리카 전구체 혼합물의 가수분해율이 낮아 축합반응이 잘 이루어지지 않으므로 실리카 네트워크 형성이 저하된다. 그리고 물의 함량이 15 몰농도를 초과하면 실리카 전구체 혼합물의 가수분해율이 너무 높아져 겔화 현상이 발생하고 용액의 안정성이 저하된다.
본 발명에 따른 코팅용액에 포함되는 산촉매로 질산, 규산, 초산, 아세트산, 황산, 염산, 아스코브르산, 타르타르산, 또는 사과산이 사용될 수 있지만, 도료 조성물의 안정성, 즉 실리카 나노입자 콜로이드의 응집이나 침전현상이 발생되지 않도록 질산을 사용하는 것이 바람직하다. 이는, 질산이 염산과 황산의 비해 약한 산화력을 가지며, 적은 농도의 pH 변화에도 입자표면의 전기장변화에 의해 나노입자들 간의 상호작용의 변화가 발생되어 결국 입자간의 반발력을 향상시켜 용액의 안정성을 향상시키기 때문이다.
상기 산촉매는 상기 코팅용액 중 0.01 내지 0.1 몰농도가 포함된다. 이때, 상기 코팅용액에 포함되는 산촉매의 함량이 0.01 몰농도 미만이면 가수분해율이 저화되고, 도료 조성물의 겔화시간이 빨라지게 되어 도료 조성물의 안정성이 저하되며, 상기 코팅용액에 포함되는 산촉매의 함량이 0.1 몰농도를 초과하면 도료 조성물의 점도가 낮아지게 되어 코팅제로서의 실용성이 저하된다.
본 발명의 도료 조성물에 포함되는 용매는 물과 함께 실리카 전구체에 사용되는 공통용매로서, 졸-겔 합성에서 중요한 반응인 가수분해반응과 축합반응을 잘 일으키기 위해 상기 물과 원활하게 혼합될 수 있는 용매라면 어떠한 용매를 사용하여도 무방하지만, 알코올류 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 알코올류 용매로는 에탄올 또는 이소프로필알코올(IPA)을 사용할 수 있으며, 이중에서는 보다 안정적인 에탄올을 사용하는 것이 좋다. 이러한 에탄올이나 이소프로필알코올은 졸-겔 반응 시 실리카 전구체가 흡수하는 수분을 대체하여 보충하는 역할도 한다. 본 발명에 따른 코팅용액에 포함되는 용매는 5 내지 15 몰농도가 포함된다. 이때, 상기 코팅용액에 포함되는 용매의 함량이 5몰 농도 미만이면 실리카 전구체와 물의 불균일한 반응이 진행되어 반응속도가 저하되며, 상기 코팅용액에 포함되는 용매의 함량이 15 몰농도를 초과하면 코팅용액의 점도가 낮아져 코팅용액으로서의 실용성이 저하된다.
이와 같이, 전술한 실리카 전구체 혼합물과 물과 산촉매 및 용매는 코팅용액을 구성하며, 전체 페인트 조성물 100 중량%를 기준으로 상기 코팅용액은 20 내지 92 중량%가 포함된다.
또한 본 발명의 일실시예에 의한 도료 조성물은 실리카 나노입자를 포함할 수 있다. 실리카 나노입자는 코팅 보호막의 내식성 및 내마모성 향상을 위하여 첨가되는 것으로서, 콜로이드 상태로 혼합될 수 있다. 상기 실리카 나노입자 콜로이드는, 코팅 보호막의 내식성 및 내마모성 향상을 위하여 첨가되는 것으로서, 콜로이드 상태로 혼합될 수 있으며, 에탄올계이거나 수계의 실리카 나노입자 콜로이드가 될 수 있다. 이러한 실리카 나노입자 콜로이드는 상기 실리카 전구체 혼합물과 졸-겔 반응으로 유기질에 가까운 유?무기 혼성 복합재를 합성하며, 수성 또는 기타 용매 매질 중의 나노미터 크기의 실리카 분산물로 이루어진다. 이때, 실리카 나노입자 콜로이드는 약 85중량% 이하의 실리콘 다이옥사이드, 전형적으로는 약 80중량% 이하의 실리콘 다이옥사이드를 함유하는 것이 바람직하다. 한편, 실리카의 입자는 1 내지 약 250㎚인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5 내지 약 150㎚의 범위의 입자를 갖는 실리카 콜로이드를 사용하는 것이 좋다. 여기서, 본 발명의 도료 조성물에 사용되는 실리카 나노입자 콜로이드는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 어떠한 실리카 콜로이드를 사용하여도 무방하다.
상기 실리카 나노입자 콜로이드는 전체 도료 조성물 100 중량%를 기준으로 3 내지 30 중량%가 포함된다. 이때, 100 중량%의 도료 조성물에 포함되는 실리카 나노입자 콜로이드의 함량이 3 중량% 미만이면 저온 열처리 경화시간이 길어지고 그에 따라 경도가 저하된다. 또한, 100 중량%의 도료 조성물에 포함되는 실리카 나노입자 콜로이드의 함량이 30 중량%를 초과하면 실리카 나노입자의 함량이 높아져 마그네슘 소재의 방열핀(151) 표면에서 경화된 코팅용액이 부서지기 쉬워지고, 건조되는 과정에서 크랙이 발생되어 접착력이 저하될 수 있다.
전체 혼합 단계(S33)는 혼합용액 생성 단계(S31)를 통해 준비되는 혼합용액과 전구체 혼합물 준비 단계(S32)를 통해 준비되는 실리카 전구체 혼합물이 혼합된 코팅용액에 에탄올계나 수계의 실리카 나노입자 콜로이드 및 상용 유기도료를 투입하고, 전체를 혼합하는 공정이다. 전체 혼합 단계(S33)는 합성된 용액을 3 내지 5시간 동안 상온에서 교반하여 가수분해와 축중합반응이 끝나도록 유도하는 것이 바람직하다.
즉 전체 혼합 단계(S33)에서는 실리카 전구체와 실리카 나노입자에서 일어나는 가수분해반응과 축합반응이 실리카 전구체 물질을 순차적으로 넣을 때보다 부분적 반응이 일어나지 않고 동시에 반응이 일어날 수 있게 하기 위해 수행하는 과정(만약, 실리카 전구체와 실리카 나노입자의 반응이 따로 일어나게 되면 실리카 입자의 응집 및 침전현상이 발생하게 됨)이며, 본 단계에서는 가수분해와 축중합반응을 충분하게 반응시키기 위해 3 내지 5 시간 정도 교반하는 과정을 수행하게 된다. 이를 통해 테트라에톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 및 메타크릴옥시프로필 트라이메톡시실란으로 이루어진 실리카 전구체 혼합물 1 내지 3M와, 물 5 내지 15M와, 산촉매 0.01 내지 0.1M, 용매 5 내지 15M로 이루어진 코팅용액 20 내지 92 중량%, 실리카 나노입자 콜로이드 3 내지 30 중량%, 및 상용 유기도료 5 내지 50 중량%를 포함하는 도료 조성물이 형성될 수 있다. 또한 상기 실리카 전구체 혼합물 1 내지 3M은, 0.1 내지 2M의 테트라에톡시실란과, 0.1 내지 2M의 메틸트리에톡시실란, 및 0.1 내지 2M의 메타크릴옥시프로필 트라이메톡시실란으로 형성될 수 있게 된다.
이상과 같이 도 3a 및 도 3b에서 설명된 도료 조성물을 이용한 표면처리를 통해 마그네슘 소재의 방열핀(151)은 내식성(부식 방지)을 가짐을 물론 기존 마그네슘 방열핀(151)에 비해 향상된 방열 성능을 가지게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 또는 마그네슘 합금 소재의 방열핀(151)의 일측면에 구리판(157)이 접합된 모습을 나타내고 있는 측면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 소재의 방열핀(151)은 일측면에 구리판(157)이 클래딩, 본딩, 나사 체결, 용접 등의 공정을 통해 접합될 수 있다. 또한 도 3a 및 도 3b에서 설명된 도료가 방열핀(151) 전체 또는 일부, 타측면에 도포(표면처리)된 이후, 일측면에 구리판(157)이 접합될 수도 있다. 또한 구리판(157)이 마그네슘 소재의 방열핀(151)에 먼저 접합된 이후, 구리판(157)이 체결되지 않은 나머지 부분(외부로 노출되어 있는 마그네슘 판재 부분)에 도 3a 및 도 3b를 통해 설명된 도료가 도포(표면처리)될 수도 있다. 마그네슘과 구리 소재의 결합된 방열핀(151) 포함 히트싱크(150)의 경우, 히트싱크(150)의 상, 하부의 온도차를 크게 줄일 수 있게 된다(즉, 방열핀(151)의 상, 하부간 빠른 열 전도를 통해 히트싱크(150)의 상, 하부간 발생하는 5℃에서 10℃ 수준의 온도차 발생의 극복이 가능하게 되며, 보다 자세한 설명은 도 5를 참조).
또한 방열핀(151)의 사출 성형, 프레스 가공 등을 통해 제조되는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP, 미도시)를 열융착으로 일측면에 접합하는 것을 통해 일측면에 부가되는 구리판(157)을 대체할 수도 있다. 또한 일측면에는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)이, 타측면에 구리판(157)이 각각 접합되는 것도 고려될 수도 있다.
또한 도 4에 도시된 바와 같이, 베이스(130)의 장착부(133)에 장착되는 접촉부(153) 부분을 제외하고, 외부로 노출되는 방열핀(151)의 부분에 대해서만 도료가 도포되거나, 구리판(157) 또는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)이 접합되도록 할 수도 있다.
이하 도 5a 및 도 5b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 히트싱크(150)의 방열 성능 시험 결과를 설명한다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 히트싱크(150)의 방열 성능을 시험하기 위한 장면을 나타내고 있는 사진이며, 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 히트싱크(150)의 방열 성능을 나타내고 있는 도면이다.
표 1에 제시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 히트싱크(150)의 방열 성능 실험을 위해 총 4가지의 대조군을 준비한 후 방열 성능을 진행하였다.
방열핀(151) 소재 구분 규격 비고
마그네슘 65mm X 150mm X 0.5T
마그네슘 + 구리판 65mm X 150mm X 0.5T
65mm X 150mm X 0.1T		 일측면에 구리판 접합
마그네슘 + 도료 65mm X 150mm X 0.5T
20~25 ㎛ 1회 도포		 전체에 도료 도포
마그네슘 + 구리판 + 도료 65mm X 150mm X 0.5T
65mm X 150mm X 0.1T
20~25 ㎛ 1회 도포		 일측면에 구리판 접합,
이외 노출면에 도료 도포
표 1에 제시된 4가지 대조군을 기초로 본 발명의 일 실시예에 해당하는 히트싱크(150)의 방열 성능을 시험해 본 결과, 마그네슘 판재만으로 방열핀(151)을 구성할 경우 엘이디 조명기구(100)에 전원을 공급한 지 1800초를 지나면서 63℃~66℃로 히트싱크(150) 내부의 온도가 수렴되는 현상을 나타내고 있음을 알 수 있었다.
반면, 마그네슘 소재의 방열핀(151) 일측면에 구리판(157)을 접합(클래딩)한 경우에는 2000초를 지나면서 60℃~61℃의 온도로 수렴하는 현상을 나타내고 있으며, 마그네슘 소재의 방열핀(151) 전체에 도 3a 및 도 3b를 통해 설명한 도료를 도포한 경우에는 2200초를 지나면서 62℃~63℃의 온도로 수렴하는 현상을 나타냈다.
반면, 마그네슘 소재의 방열핀(151)의 일측면에 구리판(157)을 접합(클래딩)한 후 나머지 방열핀(151)의 면들을 상기 도료로 도포한 경우에는, 2500초를 지나면서 58℃~59℃의 온도로 수렴되는 현상을 나타내는 것을 알 수 있었다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 엘이디 조명기구 110 : 엘이디 조명등
130 : 베이스 131 : 장착부
133 : 체결부 150 : 히트싱크
151 : 방열핀 153 : 접촉부
170 : 히트싱크 케이싱

Claims (13)

  1. 엘이디 조명기구용 히트싱크에 있어서,
    상기 히트싱크는, 평판형 마그네슘 판재로 형성된 하나 이상의 방열핀을 포함하되,
    상기 방열핀의 일단에는, 엘이디 조명등이 장착된 인쇄회로기판과 직접 접촉하도록 편평하게 마련된 접촉부가 마련되어 있고,
    상기 방열핀은 테트라에톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 및 메타크릴옥시프로필 트라이메톡시실란으로 이루어진 실리카 전구체 혼합물 1 내지 3M와, 물 5 내지 15M와, 산촉매 0.01 내지 0.1M, 용매 5 내지 15M로 이루어진 코팅용액 20 내지 92 중량%,
    실리카 나노입자 콜로이드 3 내지 30 중량%, 및
    상용 유기도료 5 내지 50 중량%를 포함하는 도료 조성물로 표면처리가 되어 부식 방지 및 방열 성능이 향상되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기구용 히트싱크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 방열핀의 일측면에는 구리판이 접합되고,
    상기 방열핀의 타측면에는 상기 도료 조성물로 표면처리되어 있는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기구용 히트싱크.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 방열핀은 프레스 가공을 통해 형성되고,
    상기 구리판은 클래딩을 통해 상기 방열핀의 일측면에 접합되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기구용 히트싱크.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 방열핀의 일측면에는 탄소섬유강화플라스틱이 접합되고,
    상기 방열핀의 타측면에는 상기 도료 조성물로 표면처리되어 있는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기구용 히트싱크.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 방열핀은 프레스 가공을 통해 형성되고,
    상기 탄소섬유강화플라스틱은 열융착을 통해 상기 방열핀의 일측면에 접합되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기구용 히트싱크.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 실리카 전구체 혼합물 1 내지 3M은,
    0.1 내지 2M의 테트라에톡시실란과, 0.1 내지 2M의 메틸트리에톡시실란, 및 0.1 내지 2M의 메타크릴옥시프로필 트라이메톡시실란으로 형성되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기구용 히트싱크.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 산촉매는
    질산인 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기구용 히트싱크.
  8. 엘이디 조명기구용 히트싱크의 제조방법에 있어서,
    상기 히트싱크는,
    (a) 알칼리세정용액으로 프레스 가공을 통해 평판형으로 형성되는 마그네슘 방열핀을 10 내지 20분간 담근 후 증류수로 수세하는 알칼리탈지 단계;
    (b) 산화물과 이물질을 제거하기 위하여 상기 알칼리탈지 단계를 통과한 상기 방열핀을 산세처리용액에 담근 후 증류수로 수세하여 주고, 수분을 제거하여 건조시키는 산세 단계;
    (c) 상기 산세 단계를 통과한 상기 방열핀의 표면을 테트라에톡시실란과 메틸트리에톡시실란 및 메타크릴옥시프로필 트라이메톡시실란으로 이루어진 실리카 전구체 혼합물 1 내지 3M, 에탄올 5 내지 15M, 물 5 내지 15M, 및 질산 0.01 내지 0.1M로 이루어진 코팅용액 20 내지 92 중량%와,
    실리카 나노입자 콜로이드 3 내지 30 중량%, 및
    상용 유기도료 5 내지 50 중량%를 포함하는 도료 조성물로 표면처리하는 코팅 단계; 및
    (d) 상기 코팅 단계를 통과한 상기 방열핀을 UV 조사장치를 이용하여 UV 경화시켜 상기 방열핀의 표면에 유무기 하이브리드 코팅 보호막을 형성하는 경화 단계;를 포함하는 엘이디 조명기구용 히트싱크의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 실리카 전구체 혼합물 1 내지 3M은,
    0.1 내지 2M의 테트라에톡시실란과, 0.1 내지 2M의 메틸트리에톡시실란, 및 0.1 내지 2M의 메타크릴옥시프로필 트라이메톡시실란으로 형성되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기구용 히트싱크의 제조방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 실리카 나노입자 콜로이드는,
    에탄올계이거나 수계의 실리카 나노입자 콜로이드인 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기구용 히트싱크의 제조방법.
  11. 베이스, 상기 베이스의 전면에 배치되며 엘이디 조명등이 장착된 인쇄회로기판, 상기 베이스의 후면에 배치되는 히트싱크를 포함하는 엘이디 조명기구에 있어서,
    상기 히트싱크는, 평판형 마그네슘 판재로 형성된 하나 이상의 방열핀을 포함하되,
    상기 방열핀의 일단에는, 엘이디 조명등이 장착된 인쇄회로기판과 직접 접촉하도록 편평하게 마련된 접촉부가 마련되어 있고,
    상기 방열핀은 테트라에톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 및 메타크릴옥시프로필 트라이메톡시실란으로 이루어진 실리카 전구체 혼합물 1 내지 3M와, 물 5 내지 15M와, 산촉매 0.01 내지 0.1M, 용매 5 내지 15M로 이루어진 코팅용액 20 내지 92 중량%,
    실리카 나노입자 콜로이드 3 내지 30 중량%, 및
    상용 유기도료 5 내지 50 중량%를 포함하는 도료 조성물로 표면처리가 되어 부식 방지 및 방열 성능이 향상되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기구.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 방열핀은 프레스 가공을 통해 형성되며,
    상기 방열핀의 일측면에는 구리판이 클래딩을 통해 접합되고,
    상기 방열핀의 타측면에는 상기 도료 조성물로 표면처리되어 있는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기구.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 방열핀은 프레스 가공을 통해 형성되며,
    상기 방열핀의 일측면에는 탄소섬유강화플라스틱이 열융착을 통해 접합되고,
    상기 방열핀의 타측면에는 상기 도료 조성물로 표면처리되어 있는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기구.
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JP2009070812A (ja) 2007-08-17 2009-04-02 Sosuke Naito 放熱膜を用いた熱放射加熱調理器

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