KR101892864B1 - 방열부와 투광부가 일체로 형성된 튜브형 led 램프 하우징 및 그 제조방법 - Google Patents

방열부와 투광부가 일체로 형성된 튜브형 led 램프 하우징 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 튜브형 LED 램프 하우징은 방열부를 형성하도록 산화마그네슘 미립자를 포함하는 열전도성 폴리카보네이트 수지 조성물, 및 투광부를 형성하도록 투명성 폴리카보네이트 수지 조성물을 공압출하여 방열부와 투광부가 일체로 성형되는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 튜브형 LED 램프 하우징은 제1투입구를 구비한 제1압출기와 제2투입구를 구비한 제2압출기로 이루어진 공압출기의 제1투입구에 산화마그네슘 미립자를 포함하는 열전도성 폴리카보네이트 수지 조성물을 투입하는 단계, 제2투입구에 투명성 폴리카보네이트 수지 조성물을 투입하는 단계, 가열된 제1압출기 및 제2압출기 내에서 각각의 수지 조성물을 용융/혼련시키는 단계, 제1압출기를 통과한 용융/혼련된 수지 조성물은 방열부 형태를 갖는 다이(die)의 일면에 투입되고, 제2압출기를 통과한 용융/혼련된 수지 조성물은 투광부 형태를 갖는 다이의 다른 일면에 투입되는 단계, 및 투입된 각각의 용융/혼련된 수지 조성물이 다이 내에서 방열부와 투광부가 접합되어 일체로 형성되는 단계로 이루어지는 방법에 의해 제조된다.

Description

방열부와 투광부가 일체로 형성된 튜브형 LED 램프 하우징 및 그 제조방법 {Tubular Integrated LED Lamp Housing Formed with Heat Radiation Section and Light Transmission Section and Method for Preparing Same}
본 발명은 튜브형 LED 램프 하우징에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 서로 다른 폴리카보네이트 수지 조성물을 공압출하여 방열부와 투광부가 일체가 되도록 성형한 튜브형 LED 램프 하우징에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)는 전력을 적게 소모하고 수명이 길어 친환경적 제품으로 그 수요가 지속적으로 증가하고 있다. LED가 다양한 전자 제품에 활발하게 사용되면서, 최근에는 가정용 조명램프인 튜브형 형광등에도 광원으로 사용하게 되었다. 그러나, LED는 발열이 심하므로 조명램프의 광원으로 사용되는 경우에는 LED 소자에서 발생하는 열을 효율적으로 외부로 전달할 수 있어야 한다. 　
도 1은 종래의 일반적인 튜브(tube)형 LED 램프를 도시한 것으로서, 하우징(housing)이 반구형의 방열부와 투광부로 조립되어 있으며, 하우징 내부에 광원으로서 LED 소자와 전원이 각각 설치된 것을 알 수 있다. 일반적으로 LED 램프 하우징의 방열부는 알루미늄 등의 열전도성이 우수한 금속소재를 다이캐스팅(die-casting)하여 제조할 수 있으나, 제조비용이 높고 생산성이 낮다는 문제점이 있다. 또한, 금속소재로 방열부를 구성하는 경우 금속소재의 무게로 인하여 LED 램프의 무게가 증가하게 되므로 가정용 조명램프로 사용하기에는 적합하지 않으며, 방열부와 투광부가 기계식 체결방법에 의하여 조립되므로 결합 틈새를 통하여 습기나 물이 침투하여 LED 램프의 오작동이 유발될 가능성이 존재한다. 또한, 방열부와 투광부를 별도로 제조하여 이를 기계식 체결방법에 의하여 조립하게 되므로 제조공정이 복잡하여 공정효율성이 저하되는 문제점이 발생한다. 따라서, 기존의 방열부 소재로서 사용되는 금속소재를 대체할 수 있는 열전도성 수지 조성물에 관심이 높아지고 있다.
일반적으로 열은 포논(phonon)이라고 불리는 일종의 음향입자에 의해서 전달되는 것으로 알려져 있다. 이러한 포논은 음파의 성질을 가지므로 결정성이 우수한 매질에서 잘 전파된다. 따라서 열전도성 수지 조성물의 경우, 결정격자로 이루어지는 열전도성 충진재에서는 포논이 쉽고 빠르게 전달되지만, 결정화도와 열전도도가 낮은 고분자 수지에서는 포논의 전달이 매우 어렵다. 또한 포논의 음파적 성질로 인해 산란이 일어나, 열전도성 충진재와 고분자 수지 사이의 계면에서 상당량의 포논이 손실된다. 이러한 이유로, 일반적인 열전도성 수지 조성물의 경우 열전도도가 낮은 고분자 수지에서는 열이 거의 전달되지 않고, 열전도도가 높은 열전도성 충진재에 의존하여 열전달이 이루어진다. 　
열전도성 수지 조성물에 함침(impregnation)되는 열전도성 충진재로 사용할 수 있는 물질로는 탄소섬유(carbon fiber), 탄소나노튜브(carbon nanotube), 탄소나노섬유(carbon nanofiber), 그라파이트(graphite) 등과 같은 탄소계 충진재와 금속분말 등이 있다.
그런데 상기 탄소계 충진재와 금속분말은 열전도도뿐만 아니라 전기 전도도가 높기 때문에, 이들을 적용한 열전도성 수지 조성물은 전기전도성을 나타내게 된다. 따라서 상기 탄소계 충진재와 금속 분말은 LED 램프 하우징의 방열부와 같이 전기적으로 절연체이면서 열전도도가 높아야 하는 제품의 소재로 사용하기 어렵다.
한편, 전기를 통하지 않는 열전도성 절연 충진재로는 세라믹계 충진재를 사용할 수 있다. 다만, 세라믹계 충진재는 열전도도가 낮기 때문에 이를 사용하여 열전도도가 높은 절연 수지 조성물을 제조하기 위해서는, 수지 조성물에 포함되는 충진재의 함량이 높아야 한다. 하지만 충진재의 함량이 증가하면 수지 조성물의 점도가 높아지게 되어, 수지 조성물의 압출 및 사출 성형성이 떨어지고 이를 사용해서 제품을 제조하기가 어려우며, 제조된 제품의 기계적 강도가 저하되는 결점이 있다.
따라서 열전도성과 전기 절연성을 가지며 기계적 물성이 우수한 열전도성 절연 수지 조성물을 제조하기 위해서는, 가급적 소량의 열전도성 절연 충진재를 사용해야 하며, 열전도성 절연 충진재 간에 효과적인 열전도 네트워크가 형성될 수 있어야 한다.
본 발명자는 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 서로 다른 폴리카보네이트 수지 조성물을 공압출하여　방열부와 투광부가 일체로 형성되고, 방열부와 투광부의 접합성이 우수하며, 방열부의 열전도성이 우수한 본 발명의 LED 램프 하우징을 개발하기에 이른 것이다.
공개번호 제2007-0025017호, 2007년 3월 8일, 주식회사 엘지화학.
본 발명의 목적은 서로 다른 폴리카보네이트 수지 조성물을 공압출하여　방열부와 투광부가 일체로 형성된 새로운 튜브형 LED 램프 하우징을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 방열부와 투광부가 일체로 형성되어 방열부와 투광부의　접합성이 우수한 튜브형 LED 램프 하우징을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 방습 및 방수효과가 우수한 튜브형 LED 램프 하우징을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 방열부의 열전도성이 우수한 튜브형 LED 램프 하우징을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 제조상의 공정효율성과 경제성이 우수한 LED 램프 하우징을 제공하기 위한 것이다. 　
본　발명의　상기　및　기타의　목적들은　하기　설명되는　본　발명에　의하여　모두　달성될　수　있다.
본 발명에 따른 LED 램프 하우징은 열전도성 폴리카보네이트 수지 조성물로 이루어지는 방열부 및 투명성 폴리카보네이트 수지 조성물로 이루어지는 투광부를 포함한다.
본 발명에 따른 LED 램프 하우징은 방열부 및 투광부가 일체로 성형될 수 있다.
방열부 및 투광부는 열전도성 폴리카보네이트 수지 조성물과 상기 투명성 폴리카보네이트 수지 조성물을 공압출하여 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 LED 램프 하우징은 튜브형인 LED 램프 하우징일 수 있다.
본 발명의 열전도성 폴리카보네이트 수지 조성물은 (A) 폴리카보네이트 수지 30 내지 80 중량% 및 (B) 산화마그네슘 미립자 20 내지 70 중량%을 포함할 수 있다.
산화마그네슘 미립자(B)는 구형의 형상을 가지고, 평균입경이 30 μm 내지 80 μm일 수 있다.
본 발명의 투명성 폴리카보네이트 수지 조성물은 (A) 폴리카보네이트 수지 100 중량부 및 (C) 광확산제 0.1 내지 2 중량부를 포함할 수 있다..
본 발명의 열전도성 폴리카보네이트 수지 조성물 및 투명성 폴리카보네이트 수지 조성물은 (D) 난연제를 더 포함할 수 있다. 난연제(D)는 불소화 폴리올레핀계 수지, 술폰산 금속염계 화합물, 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 방열부는 ASTM E1461 규정에 의거하여 측정한 열전도성이 성형방향에 대하여 수평방향으로는 0.5 W/mK 이상이고, 수직방향으로는 0.4 W/mK 이상일 수 있다.
본 발명의 광확산제(C)는 아크릴계 광확산제(C1), 실리콘계 광확산제(C2), 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
실리콘계 광확산제(C2)는 폴리오르가노실세스퀴옥산을 실리콘계 광확산제 총량에 대해 50 내지 100 중량% 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 LED 램프 하우징의 제조방법은 제1 투입구를 구비한 제1 압출기와 제2 투입구를 구비한 제2 압출기로 이루어진 공압출기의 상기 제1 투입구에 열전도성 폴리카보네이트 수지 조성물을 투입하는 단계; 상기 제2 투입구에 투명성 폴리카보네이트 수지 조성물을 투입하는 단계; 가열된 상기 제1 압출기 및 상기 제2 압출기 내에서 각각의 상기 수지 조성물을 용융/혼련시키는 단계; 상기 제1 압출기를 통과한 용융/혼련된 수지 조성물은 방열부 형태를 갖는 다이(die)의 일면에 투입되고, 상기 제2 압출기를 통과한 용융/혼련된 수지 조성물은 투광부 형태를 갖는 다이의 다른 일면에 투입되는 단계; 및 상기 투입된 각각의 용융/혼련된 수지 조성물이 상기 다이 내에서 방열부와 투광부가 접합되어 일체로 형성되는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 LED 램프 하우징의 제조방법에서, 열전도성 폴리카보네이트 조성물은 (A) 폴리카보네이트 수지 30 내지 80 중량% 및 (B) 산화마그네슘 미립자 20　내지 70 중량%을 포함할 수 있다.
본 발명의 LED 램프 하우징의 제조방법에서, 투명성 폴리카보네이트 수지 조성물은 (A) 폴리카보네이트 수지 100 중량부 및 (C) 광확산제 0.1 내지 2 중량부를 포함할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 구체적인 내용을 하기에 상세히 설명한다.
본 발명은 서로 다른 폴리카보네이트 수지 조성물을 공압출하여　방열부와 투광부가 일체로 성형되어, 방열부와 투광부의 접합성이 우수하고, 방습 및 방수효과가 우수하며, 방열부의 열전도성이 우수하고, 제조상의 공정효율성과 경제성이 우수한 LED 램프 하우징을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
도 1은 종래의 튜브형 LED 램프의 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 공압출된 튜브형 LED 램프 하우징과 종래의 기계식 체결에 의하여 조립된 튜브형 LED 램프 하우징을 비교하기 위한 도면이다.
도 3 (a)는 본 발명의 LED 램프 하우징의 단면도이고, 도 3 (b)은 본 발명의 LED 램프 하우징의 사시도이다.
본 발명은 튜브형 LED 램프 하우징에 관한 것으로, 서로 다른 폴리카보네이트 수지 조성물을 공압출하여 방열부와 투광부가 일체가 되도록 성형한 튜브형 LED 램프 하우징에 관한 것이다.
본 발명의 튜브형 LED 램프 하우징은 방열부를 형성하도록, 산화마그네슘 미립자를 포함하는 열전도성 폴리카보네이트 수지 조성물, 및 투광부를 형성하도록 투명성 폴리카보네이트 수지 조성물을 공압출하여, 방열부와 투광부가 일체가 되도록 성형될 수 있다.
본 발명의 튜브형 LED 램프 하우징은 방열부와 투광부로 구성될 수 있다.　도 3(a)는 본 발명의 LED 램프 하우징의 단면도이고, 도 3(b)는 본 발명의 LED 램프 하우징의 사시도로서, 본 발명의 LED 램프 하우징은 투광부와 방열부가 공압출에 의하여 일체로 성형된다.　투광부는 광원으로부터 조사되는 빛을 잘 투과시키는 동시에 빛을 잘 확산시켜야 하므로 투명성 폴리카보네이트 수지 조성물로 제조될 수 있으며, 방열부는 LED 소자에서 발생하는 열을 외부로 효율적으로 전달하여야 하므로 열전도성 폴리카보네이트 수지 조성물로 제조될 수 있다.
본 발명에서 방열부의 열전도성 폴리카보네이트 수지 조성물은 열전도성을 발현하기 위해 열전도성 절연 충진재로 산화마그네슘 미립자를 포함할 수 있고, 투광부의 투명성 폴리카보네이트 수지 조성물은 광투과성 및 광확산성을 발현하기 위해 광확산제로 아크릴계 광확산제 혹은 실리콘계 광확산제를 포함할 수 있다.
본 발명에서 방열부는 투광부와 함께 공압출에 의하여 일체로 형성될 수 있다. 공압출에 의하여 LED 램프 하우징을 일체로 제조하기 위해서는 투광부인 투명성 폴리카보네이트 수지 조성물과 방열부인 열전도성 폴리카보네이트 수지 조성물의 접합성이 우수하여야 한다. 본 발명은 방열부와 투광부에 모두 폴리카보네이트 수지를 사용함으로써 방열부와 투광부의 충분한 접합성을 확보할 수 있다.
이하, LED 램프 하우징의 투광부와 방열부의 각 구성성분에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
방열부의 구성: 열전도성 폴리카보네이트 수지 조성물
본 발명에서 방열부는 열전도성 폴리카보네이트 수지 조성물을 사용할 수 있다.
(A) 폴리카보네이트(PC) 수지
일반적으로 열전도성 수지 조성물의 기초수지로서 폴리페닐렌 설파이드 수지나 폴라아미드 수지를 사용할 수 있으나, 본 발명에서는 투광부의 투명성 열가소성 수지 조성물에 사용되는 폴리카보네이트 수지와 동종의 폴리카보네이트 수지를 사용하는 것이 접합성 확보 면에서 유리하다.
본 발명에서, 폴리카보네이트 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 디페놀류와 포스겐, 할로겐 포르메이트, 카보네이트, 또는 이들의 조합으로 이루어진 화합물을 반응시켜 제조할 수 있다:
　
<화학식 1>
Figure 112017077641030-pat00001
상기 화학식 1에서,
A는 단일 결합, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 5의 알킬리덴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 6의 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 10의 사이클로알킬리덴기, CO, S, 및 SO2로 이루어진 군에서 선택되는 연결기이고,
R1　및 R2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 치환기이고,
n1　및 n2는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이며,
상기 "치환된"이란 수소원자가 할로겐기, 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 1 내지 30의 할로알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 치환기로 치환된 것을 의미한다.
　
상기 화학식 1로 표시되는 디페놀류는 2종 이상이 조합되어 폴리카보네이트 수지의 반복단위를 구성할 수 있다. 상기 디페놀류의 구체예로는 4,4'-디히드록시디페닐, 2,2-비스-(4-히드록시페닐)-프로판('비스페놀-A'라고도 함), 2,4-비스-(4-히드록시페닐)-2-메틸부탄, 1,1-비스-(4-히드록시페닐)-사이클로헥산, 2,2-비스-(3-클로로-4-히드록시페닐)-프로판, 2,2-비스-(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)-프로판 등을 들 수 있다. 상기 디페놀류 중에서, 2,2-비스-(4-히드록시페닐)-프로판, 2,2-비스-(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)-프로판, 또는 1,1-비스-(4-히드록시페닐)-사이클로헥산을 바람직하게 사용할 수 있다. 또한 2,2-비스-(4-히드록시페닐)-프로판을 더욱 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지는 중량평균 분자량이 10,000 내지 200,000 g/mol인 것이 바람직하며, 15,000 내지 80,000 g/mol인 것이 더욱 바람직하다. 상기 중량평균 분자량 범위에서 폴리카보네이트 수지 조성물의 우수한 충격강도를 확보할 수 있으며, 적당한 유동성을 가지게 되어 우수한 가공성을 얻을 수 있다.
상기 폴리카보네이트 수지는 두 종류 이상의 디페놀류로부터 제조된 공중합체의 혼합물일 수도 있다. 또한 상기 폴리카보네이트 수지는 선형 폴리카보네이트 수지, 분지형(branched) 폴리카보네이트 수지, 폴리에스테르-카보네이트 공중합체 수지, 폴리카보네이트-실록산 공중합체 수지 등을 사용할 수 있다.
상기 선형 폴리카보네이트 수지로는 비스페놀-A계 폴리카보네이트 수지 등을 들 수 있다. 상기 분지형 폴리카보네이트 수지로는 트리멜리틱 무수물, 트리멜리틱산 등과 같은 다관능성 방향족 화합물을 디페놀류 및 카보네이트와 반응시켜 제조한 것을 들 수 있다.　상기 다관능성 방향족 화합물은 분지형 폴리카보네이트 수지 총량에 대하여 0.05 내지 2 몰%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 폴리에스테르-카보네이트 공중합체 수지로는 이관능성 카르복실산을 디페놀류 및 카보네이트와 반응시켜 제조한 것을 들 수 있다. 이때 상기 카보네이트로는 디페닐카보네이트와 같은 디아릴카보네이트, 사이클릭 에틸렌 카보네이트(cyclic ethylene carbonate) 등을 사용할 수 있다.　
본 발명의 방열부에 사용되는 열전도성 폴리카보네이트 수지 조성물에 포함되는 폴리카보네이트 수지의 함량은 폴리카보네이트 수지 및 산화마그네슘 미립자 100 중량%에 대하여 30 내지 80 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 범위로 포함되는 경우 열전도성 폴리카보네이트 수지 조성물로부터 제조된 방열부는 투광부와의 접착성이 우수하고, 적절한 유동성 및 점도를 확보하여 공압출시 성형성이 충분히 확보될 수 있다.
(B) 산화마그네슘(MgO) 미립자
본 발명에서 방열부에 사용되는 열전도성 폴리카보네이트 수지 조성물은 LED 소자의 광원에서 배출되는 열을 효과적으로 외부로 전달하기 위하여 산화마그네슘 미립자를 열전도성 절연 충진재로 사용할 수 있다.
산화마그네슘 미립자는 이를 포함하는 열전도성 폴리카보네이트 수지 조성물의 열확산도 및 유동성의 관점에서 구형 입자인 것이 바람직하다.　구형의 산화마그네슘 미립자는 전기절연성을 가지면서 수지 조성물의 성형방향에 대하여 수평방향(in-plane) 뿐만 아니라, 수직방향(z-direction)으로의 열전도성이 우수하므로 방향성과 관계없이 수지 조성물의 열전도성이 현저히 우수하다. 본 발명에서 상기 구형의 산화마그네슘 미립자는 열전도성 폴리카보네이트 수지 조성물의 유동성 확보 및 다른 물성과의 밸런스를 고려하여 평균입경이 30 내지 80 ㎛인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 40 내지 60 ㎛의 평균입경을 갖는 구형의 산화마그네슘 미립자를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
열전도성이 높은 절연 수지 조성물로 방열부를 제조하기 위해서는, 열전도성 수지 조성물에 포함되는 구형의 산화마그네슘 함량을 높여야 하지만, 충진재의 함량이 증가하면 수지 조성물의 점도가 높아지게 되어, 수지 조성물의 압출 및 사출 성형성이 떨어질 수 있으며, 기계적 강도가 저하될 수 있다.
이러한 관점에서 본 발명의 방열부에 사용되는 열전도성 폴리카보네이트 수지 조성물에 포함되는 산화마그네슘 미립자의 함량은 폴리카보네이트 수지 및 산화마그네슘 미립자 100 중량%에 대하여 20 내지 70 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 범위로 포함되는 경우 열전도성 폴리카보네이트 수지 조성물로부터 제조된 방열부는 투광부와의 접착성이 우수하고, 적절한 유동성 및 점도를 확보하여 공압출시 성형성이 충분히 확보될 수 있다.
투광부의 구성: 투명성 폴리카보네이트 수지 조성물
본 발명에서 투광부는 투명성 폴리카보네이트 수지 조성물을 사용할 수 있다.
(A) 폴리카보네이트(PC) 수지
폴리카보네이트 수지는 본래적으로 투명성과 충격강도가 우수하므로 LED 램프 하우징의 투광부로 사용하기에 적합하다.
본 발명의 투명성 폴리카보네이트 수지 조성물에 포함되는 폴리카보네이트 수지에 대한 설명은 앞서 열전도성 폴리카보네이트 수지 조성물에서 전술한 바와 같으므로 생략하기로 한다.
(C) 광확산제
본 발명에서는 투광부의 광투과성 및 광확산성을 증대시키기 위하여 투명성 폴리카보네이트 수지 조성물에 광확산제로 아크릴계 광확산제, 실리콘계 광확산제, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
(C1) 아크릴계 광확산제　
아크릴계 광확산제는 본 발명의 투광부로 사용되는 투명성 폴리카보네이트 수지 조성물의 광투과성 및 광확산성을 증대시키기 위해 사용될 수 있다.
　상기 아크릴계 광확산제는 1종 이상의 (메타)아크릴계 단량체의 중합체, 공중합체 또는 이들의 혼합물이 바람직하다.
상기 아크릴계 광확산제는 선형 구조로 중량평균　분자량이 5,000　내지 300,000 g/mol의 값을 가지며 굴절률이 1.480 내지 1.495인 것이 바람직하다.
상기 (메타)아크릴계 단량체의 예로는 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, n-프로필 메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, 헥실 메타크릴레이트, 시클로헥실 메타크릴레이트, 페닐 메타크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, 페녹시 메타크릴레이트, 페녹시에틸 메타크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 2-에틸헥실메타 아크릴레이트 등이 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 (메타)아크릴계 단량체는 단독 또는 2종 이상의 혼합물로 사용될 수 있다.
아크릴계 광확산제는 통상적인 괴상, 유화 및 현탁 중합법에 의해 제조될 수 있으며, 이들 방법은 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있다.
본 발명에서 아크릴계 광확산제는 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 2 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 범위로 포함되는 경우 투명성 폴리카보네이트 수지 조성물의 광투과성 및 광확산성이 우수하며, 우수한 충격강도를 유지할 수 있다.
(C2) 실리콘계 광확산제　
실리콘계 광확산제는 본 발명의 투광부로 사용되는 투명성 폴리카보네이트 수지 조성물의 광투과성 및 광확산성을 증대시키기 위해 사용될 수 있다.
실리콘계 광확산제는 무기 미립자로 이루어지는 광확산제로서, 폴리오르가노실세스퀴옥산(polyorganosilsesquioxane)이　주성분으로 포함될 수 있다. 상기 폴리오르가노실세스퀴옥산은 실리콘계 광확산제 총량에 대하여 50 내지 100　중량%로 포함될 수 있다. 폴리오르가노실세스퀴옥산의　구체적인 예로는 폴리메틸실세스퀴옥산, 폴리에틸실세스퀴옥산, 폴리프로필실세스퀴옥산, 폴리부틸실세스퀴옥산 등을 예시할 수 있으며, 이 중 폴리메틸실세스퀴옥산을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 실리콘계 광확산제는 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 2 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 범위로 포함되는 경우 투명성 폴리카보네이트 수지 조성물의 광투과성 및 광확산성이 우수하며, 우수한 충격강도를 유지할 수 있다.
(D) 난연제
본 발명의 방열부와 투광부에 사용되는 각각의 열전도성 폴리카보네이트 수지 조성물 및 투명성 폴리카보네이트 수지 조성물은 난연성을 개선하기 위하여 선택적으로 난연제를 더 포함할 수 있다. 난연제로는 공지의 난연제를 제한없이 사용할 수 있으나, 불소화 폴리올레핀계 수지, 술폰산 금속염계 화합물, 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 불소화 폴리올레핀계 수지는 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴플루오라이드, 테트라플루오로에틸렌/비닐리덴플루오라이드 공중합체, 테트라플루오로에틸렌/헥사플루오로프로필렌 공중합체, 에틸렌/테트라플루오로에틸렌 공중합체 등을 들 수 있다. 이들은 서로 독립적으로 사용될 수도 있고, 서로 다른 2종 이상이 병용될 수도 있다. 이 중에서 폴리테트라플루오로에틸렌을 사용하는 것이 가장 바람직하다.
상기 술폰산 금속염계 화합물은 방향족 술폰산 금속염, 지방족 술폰산 금속염, 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 이 중에서 퍼플루오로부탄 술폰산 칼륨을 사용하는 것이 가장 바람직하다. 난연제는 열전도성 폴리카보네이트 수지 조성물의 경우, 열전도성 폴리카보네이트 수지 조성물의 기계적 물성을 저해하지 않으며, 투광부와 방열부의 접합성 확보 측면에서 폴리카보네이트 수지 및 산화마그네슘 미립자 100 중량부에 대하여 0.05 내지 3 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 투명성 폴리카보네이트 수지 조성물의 경우, 투명성 폴리카보네이트 수지 조성물의 광 투과성, 광 확산성 및 기계적 물성을 저해하지 않으며, 투광부와 방열부의 접합성 확보 측면에서 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여 0.05 내지 3 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.
(E) 기타 첨가제
본 발명의 방열부와 투광부에 사용되는 각각의 폴리카보네이트 수지 조성물에는 열전도성, 광투과성 및 광확산성을 해하지 않는 범위에서 물성을 향상시키기 위하여 선택적으로 산화방지제, 활제, 난연제, 열안정제, 무기물 첨가제, 안료, 염료, 또는 이들의 혼합물이 첨가제로 더 포함될 수 있다. 첨가제는 본 발명에서 열전도성 폴리카보네이트 수지 조성물의 경우, 폴리카보네이트 수지 및 산화마그네슘 미립자 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 투명성 폴리카보네이트 수지 조성물의 경우, 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.
　
본 발명의 열전도성 폴리카보네이트 수지 조성물로부터 제조된 방열부의 ASTM E1461 규정에 의거하여 측정한 열전도성이 성형방향에 대하여 수평방향으로는 0.5 W/mK 이상이고, 수직방향으로는 0.4 W/mK 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 한 구체예에 따르면, 방열부의 표면적을 증대시켜 방열효과를 개선하기 위하여, 방열부의 내측면 또는 외측면에 방열핀을 형성하거나 홈을 형성하는 등 표면적을 증대시키는 공지기술을 다양하게 응용하여 적용할 수 있다. 본 발명은 튜브형 LED 램프 하우징 내부에 LED 소자를 배치하고, 하우징의 양 말단에 접촉핀이 설치된 베이스를 결합하여 제조된 튜브형 LED 램프를 제공할 수 있다.
튜브형 LED 램프 하우징의 제조방법
본 발명의 한 구체예에 따르면, 튜브형 LED 램프 하우징은 제1투입구를 구비한 제1압출기와 제2투입구를 구비한 제2압출기로 이루어진 공압출기의 제1투입구에 산화마그네슘 미립자를 포함하는 열전도성 폴리카보네이트 수지 조성물을 투입하고, 제2투입구에 투명성 폴리카보네이트 수지 조성물을 투입하여, 240　내지 350℃로 가열된 제1압출기 및 제2압출기 내에서 각각 용융/혼련시킨 후, 제1압출기를 통과한 용융/혼련된 수지 조성물은 방열부 형태를 갖는 다이(die)의 일면에 투입되고, 제2압출기를 통과한 용융/혼련된 수지 조성물은 투광부 형태를 갖는 다이의 다른 일면에 투입되어 다이 내에서 방열부와 투광부가 접합되어 일체로 형성되도록 제조할 수 있다.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 구체화될 것이며, 하기 실시예는 본 발명의 구체적인 예시에 불과하며 본 발명의 보호범위를 한정하거나 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예
본 발명의 실시예 및 비교실시예에서 사용된 각 성분의 사양은 다음과 같다.
(A) 폴리카보네이트(PC) 수지
제일모직社의 폴리카보네이트 수지(제품명: SC-1080)를 사용하였다.
(A') 폴리페닐렌 설파이드(PPS) 수지
중국 덕양社의 폴리페닐렌 설파이드 수지(제품명: PPS-hb DL)를 사용하였다.
(A'') 폴리아미드(PA) 수지
일본 Asahi Kasei Chemicals社의 폴리아미드 수지(제품명: Leona-1200)를 사용하였다.
(B) 산화마그네슘(MgO) 미립자
평균입경이 50 ㎛인 구형의 산화마그네슘 미립자를 사용하였다.
(B') 알루미나(Al2O3) 미립자
일본 Denka社의 평균입경이 50㎛인 구형의 알루미나 미립자를 사용하였다.
(C) 실리콘계 광확산제
폴리메틸실세스퀴옥산이 80중량% 포함된 실리콘계 광확산제를 사용하였다.
(D) 난연제
(D1) 술폰산 금속염계 화합물
퍼플루오로부탄 술폰산 칼륨(potassium perfluorobutane sulfonate, KPBS)를 사용하였다.
(D2) 불소화 폴리올레핀계 수지
3M社의 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE) 수지인 MM5935 EF를 사용하였다.
물성 평가 방법
(1) 열전도성(W/mK): ASTM E1461에 규정된 방법에 따라 측정하였다.
(2) 난연도(UL94 난연 등급): UL94에 준하여 1.5 mm 두께 시편에 대해 난연도를 평가하였다.
(3) 접합성(외관 점수): 공압출을 통하여 방열부와 투광부가 일체로 형성된 튜브형 LED 램프 하우징 성형품 10개의 외관을 각각 육안으로 평가하여 아래 기준에 따라 점수를 부여한 후 평균을 구하였다.
(매우 우수: 5, 우수: 3, 보통: 2, 나쁨: 1, 아주나쁨: 0)
실시예 1 내지 6 및 비교실시예 1　내지 5
하기 표 1의 함량에 따라 각 구성 성분을 첨가하고 240　내지 350℃로 가열된 이축 용융압출기 내에서 용융/혼련시켜 펠렛(pellet) 상태의 방열부를 제조하기 위한 열전도성 수지 조성물 및 투광부를 제조하기 위한 투명성 수지 조성물을 각각 제조하였다. 이와 같이 얻어진 펠렛을 100 내지 130℃의 온도에서 5 시간 이상 건조시킨 다음, 240　내지 330℃로 가열된 스크류식 사출기를 이용하여 물성 평가용 시편을 제조하였다.
또한, 방열부와 투광부가 일체로 형성된 공압출 성형품을 제조하기 위해 방열부를 제조하기 위한 펠렛 상태의 열전도성 수지 조성물 및 투광부를 제조하기 위한 펠렛 상태의 투명성 수지 조성물을 각각 준비하였다. 제1투입구를 구비한 제1압출기와 제2투입구를 구비한 제2압출기로 이루어진 공압출기의 제1투입구에 펠렛 상태의 열전도성 수지 조성물을 투입하고, 제2투입구에 펠렛 상태의 투명성 수지 조성물을 각각 투입한 후, 240　내지 350℃로 가열된 제1압출기 및 제2압출기 내에서 각각 용융/혼련시켰다. 이후, 제1압출기를 통과한 용융/혼련된 수지 조성물은 방열부 형태를 갖는 다이(die)의 일면에 투입되고, 제2압출기를 통과한 용융/혼련된 수지 조성물은 투광부 형태를 갖는 다이의 다른 일면에 투입되어 다이 내에서 접합 및 일체로 형성되어 방열부와 투광부가 일체로 형성된 튜브형 LED 램프 하우징 성형품을 제조하였다.
하기 표 1에서 (A) 및 (B) 혼합비는 (A) 및 (B)의 전체 100 중량%에 대하여 중량%로 나타낸 것이고, (C) 는 (A) 100 중량부에 대하여 중량부로 나타낸 것이며, (D1) 및 (D2)는 (A) 및 (B)의 전체 100 중량부에 대하여 중량부로 나타낸 것이다. (A') 및 (A'')의 함량 기준은 (A)의 함량 기준과 동일하고, (B')의 함량 기준은 (B)의 함량 기준과 동일하다.
Figure 112017077641030-pat00002
상기 표 1의 결과에서, 본 발명의 조성에 따른 실시예 1 내지 6의 열전도성 폴리카보네이트 수지 조성물은 난연도, 수직/수평방향의 열전도성 및 투명성 폴리카보네이트 수지 조성물로부터 형성된 투광부와의 접합성 모두 우수한 것을 알 수 있었다. 실시예 3과 같이 방열부를 제조하기 위한 열전도성 수지 조성물의 기초수지가 폴리카보네이트 수지인 경우, 비교실시예 2의 폴리페닐렌 설파이드 수지 또는 비교실시예 4의 폴리아미드 수지에 비하여 방열부와 투광부의 접합성이 우수한 것을 알 수 있었다. 또한, 열전도성 절연 충진재로 산화마그네슘 미립자를 사용한 실시예 3은 알루미나를 사용한 비교실시예 1에 비하여 난연도가 우수하며, 수직/수평방향의 열전도성이 현저히 우수한 것을 알 수 있었다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (15)

  1. 열전도성 폴리카보네이트 수지 조성물로 이루어지는 방열부; 및
    투명성 폴리카보네이트 수지 조성물로 이루어지는 투광부를 포함하고,
    상기 열전도성 폴리카보네이트 수지 조성물은 (A) 폴리카보네이트 수지 30 내지 60 중량%; 및 (B) 산화마그네슘 미립자 40 내지 70 중량%;를 포함하고,
    상기 산화마그네슘 미립자(B)는 구형의 형상을 가지고, 평균입경이 30㎛ 내지 80㎛이며,
    상기 투명성 폴리카보네이트 수지 조성물은 (A) 폴리카보네이트 수지 100 중량부; 및 (C) 광확산제 0.1 내지 2 중량부;를 포함하고,
    상기 방열부는 ASTM E1461 규정에 의거하여 측정한 열전도성이 성형방향에 대하여 수평방향으로는 0.5 W/mK 이상이고, 수직방향으로는 0.4 W/mK 이상인 것을 특징으로 하는 LED 램프 하우징.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방열부 및 상기 투광부는 일체로 성형되는 LED 램프 하우징.
  3. 제1항에 있어서, 상기 방열부 및 상기 투광부는, 상기 열전도성 폴리카보네이트 수지 조성물과 상기 투명성 폴리카보네이트 수지 조성물을 공압출하여 형성하는 LED 램프 하우징.
  4. 제1항에 있어서, 상기 LED 램프 하우징은 튜브형인 LED 램프 하우징.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 열전도성 폴리카보네이트 수지 조성물 및 상기 투명성 폴리카보네이트 수지 조성물은 (D) 난연제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 램프 하우징.
  9. 제8항에 있어서, 상기 난연제(D)는 불소화 폴리올레핀계 수지, 술폰산 금속염계 화합물, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 LED 램프 하우징.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서, 상기 광확산제(C)는 (C1) 아크릴계 광확산제, (C2) 실리콘계 광확산제, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 LED 램프 하우징.
  12. 제11항에 있어서, 상기 실리콘계 광확산제(C2)는 폴리오르가노실세스퀴옥산을 실리콘계 광확산제 총량에 대해 50 내지 100 중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 램프 하우징.
  13. 제1 투입구를 구비한 제1 압출기와, 제2 투입구를 구비한 제2 압출기로 이루어진 공압출기의 상기 제1 투입구에 (A) 폴리카보네이트 수지 30 내지 60 중량%; 및 (B) 구형의 형상을 가지고, 평균입경이 30㎛ 내지 80㎛인 산화마그네슘 미립자 40 내지 70 중량%;를 포함하는 열전도성 폴리카보네이트 수지 조성물을 투입하는 단계;
    상기 제2 투입구에 (A) 폴리카보네이트 수지 100 중량부; 및 (C) 광확산제 0.1 내지 2 중량부;를 포함하는 투명성 폴리카보네이트 수지 조성물을 투입하는 단계;
    가열된 상기 제1 압출기 및 상기 제2 압출기 내에서 각각의 상기 수지 조성물을 용융/혼련시키는 단계;
    상기 제1 압출기를 통과한 용융/혼련된 수지 조성물은 방열부 형태를 갖는 다이(die)의 일면에 투입되고, 상기 제2 압출기를 통과한 용융/혼련된 수지 조성물은 투광부 형태를 갖는 다이의 다른 일면에 투입되는 단계; 및
    상기 투입된 각각의 용융/혼련된 수지 조성물이 상기 다이 내에서 방열부와 투광부가 접합되어 일체로 형성되는 단계;로 이루어지며,
    방열부는 ASTM E1461 규정에 의거하여 측정한 열전도성이 성형방향에 대하여 수평방향으로는 0.5 W/mK 이상이고, 수직방향으로는 0.4 W/mK 이상인 것을 특징으로 하는 LED 램프 하우징의 제조방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
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