KR101934596B1 - Ｌｅｄ 조명 장치 - Google Patents

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KR101934596B1
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로베르트 헨드리크 카타리나 얀센
판 한스 클라스 다이크
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디에스엠 아이피 어셋츠 비.브이.
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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Abstract

본 발명은, 전면 및 후면을 갖는 열 분산기; 상기 열 분산기의 전면 상에 위치한 PCB 상에 장착된 LED; 상기 LED를 덮는 반사기 또는 렌즈; 전기 공급 시스템에 의해 수용되는 소켓; 임의적으로, 기재부; 상기 열 분산기의 후면 상에 또는 상기 소켓 또는 상기 기재부의 내측에 장착된 전자 드라이버 컴포넌트; 상기 소켓, 상기 전자 드라이버 컴포넌트 및 상기 열 분산기를 연결하는 전기 리드 또는 배선 시스템; 및 하우징으로서, 임의적으로 상기 전자 컴포넌트 및 상기 전기 리드 또는 배선 시스템을 둘러싸고, 상기 열 분산기와 열전도성 접촉 상태로 있는 하우징을 포함하는 LED 조명 장치(LLD)에 관한 것이며, 이때 상기 하우징은 열전도성 전기 전도성 플라스틱 물질(TC/EC-물질-A)로 제조되고, 상기 하우징의 외측 상에서, 전기 절연 물질(EI-물질-B)로 이루어진 보호 층으로 피복된다.

Description

ＬＥＤ 조명 장치{LED LIGHTING DEVICE}
본 발명은, LED 조명 장치, 더욱 특히 열 분산기, LED, 반사기 또는 렌즈, 소켓, 전자 드라이버 컴포넌트, 전기 리드 또는 배선 시스템 및 하우징을 포함하는 LED 조명 장치(LLD)에 관한 것이다.
LED 또는 LED 램프로 공지된 발광 다이오드는 고체 상태 조명(SSL)에서 광원으로 사용된다. LED 조명 또는 램프는 일반적으로, 반사기(MR, PAR, R, A) 및 소켓 기재(GU, E, 베이오넷)를 기준으로 분류된다. SSL은 일반적으로, 전자 드라이버 및 광학장치(반사기 포함)를 갖는 적합한 하우징 내의 LED 클러스터를 포함한다. 램프는 전력(W로 나타냄)을 소모하면서 광 출력(일반적으로 루멘으로 나타냄)을 전달한다. 램프의 효율 또는 실제 광 효율은 루멘/W로 나타낼 수 있다. 비효율은 주로, LED 및 전자 드라이버가 열을 생성한다는 사실로부터 기인한다.
LED 조명이 갖는 문제는, LED에 의해 생성된 광 및 LED의 수명이 LED 조명 장치 내의 LED 접합부 및 전자장치에 의해 생성된 열에 부정적인 영향을 받는다는 것이다. 열이 램프의 광 출력뿐만 아니라 수명에도 부정적인 영향을 주기 때문에 LED는 냉각될 필요가 있다. 본원에서 LED의 수명은, LED가 고장나거나 기능장애를 일으키기 시작하는 바로 그 시점이 아니라, 기능 사용 동안 LED의 효율이 감소하는 속도에 대한 것이다. 예를 들어, 수명은, 효율이 원래 효율의 70% 미만으로 감소된 후의 기능 사용 시간으로 나타낼 수 있다. 열 발생 및 과열의 문제는 일반적으로, 열전도성 물질(특히, 금속)의 하우징 및 열 분산기를 사용함으로써 제거되었다. 금속은 적합한 열 관리 해결책을 제공하지만, 설계, 제조 및 안전성을 위한 단리 분야에서는 상당한 단점을 갖는다. 이러한 이유로, LED 램프 제조자는 금속을 대체하는 것을 고려하기 시작했다. 세라믹이 고려되었지만, 여러 경우에서 세라믹이 너무 취성이기 때문에 그의 용도는 여전히 제한적이다. LED 램프의 하우징 부품이 관련된 경우에 플라스틱(특히, 열전도성 등급)이 도입되었다. 예를 들어, 유럽 특허 제 1691130 A1 호 및 국제 특허 출원 공개 제 WO2006/094346 A1 호에서는, 열 분산기, PCB 상에 장착된 LED, 반사기, 소켓 및 하우징을 포함하는 LED 조명 장치가 기술되었다. 이 하우징은 열전도성 플라스틱 물질로 제조되었다. 이러한 플라스틱은 열 전도도 면에서 너무 제한되거나, 높은 열 전도도를 갖는 플라스틱 물질이 사용되는 경우, 금속에서 관찰된 것과 동일한 문제를 제공한다.
그러나, 일반 산업 및 가전 제품의 경우, 안전성 요건이 꾸준히 증가하고 있다. 특히, 금속 및 고도의 전도성 물질로 제조된 컴포넌트의 경우, 전기 합선 안전성의 위험이 도입되는 것이 문제이다. 이러한 이유에서, LED 조명 장치의 제조자는 절연된 드라이버 시스템을 갖는 안전한 전자장치를 사용한다. 그러나, 절연된 드라이버 시스템은, 생성되는 동일한 양의 광에 대해 더 높은 에너지 입력이 필요하며, 따라서 훨씬 더 낮은 드라이버 효율뿐만 아니라 더 높은 열 발생을 제공한다. 가열 효과는 또한, LED 램프의 최대 전력(이는, 현재 약 11 W임)을 제한한다. 다르게는, 이러한 LED 조명 장치는, 전자 컴포넌트가 외부 부품과 접촉하는 것을 보호하는 내부 절연 쉴드를 포함한다. 그러나, 이러한 보호는 또한, 전자장치에 의해 생성된 열의 소산을 복잡하게 하거나 힘들게 한다. 따라서, 에너지 효율적이고, 불안전한(unsafe)(즉, 비-절연된) 전자 드라이버 시스템에 사용될 수 있고, 그럼에도 안전성 규제에 부합되고, 바람직하게는 고 전력 램프로 설계될 수 있는 LED 조명 장치가 필요하다.
본 발명의 목적은, 광 생성에 경제적 및 효율적이고/이거나, LED 광의 긴 수명을 허용하고, 제조하기 용이하며, 또한 안전한 LED 조명 장치를 제공하는 것이다. 또한, 이러한 램프가 가전 분야에서 점점 더 사용될 것이기 때문에, 상기 LED 조명 장치는 바람직하게는 대량 생산이 가능하도록 그의 제조 및 조립에 있어서 단순해야 한다.
상기 목적은, 본 발명에 따른 LED 조명 장치(LLD)에 의해 달성되었으며, 상기 LLD는,
전면 및 후면을 갖는 열 분산기,
상기 열 분산기의 전면 상에 위치한 PCB 상에 장착된 LED,
상기 LED를 덮는 반사기 또는 렌즈,
전기 공급 시스템에 의해 수용되는 소켓,
임의적으로, 기재부(base part),
상기 열 분산기의 후면 상에 또는 상기 소켓 또는 상기 기재부의 내측에 장착된 전자 드라이버 컴포넌트,
상기 소켓, 상기 전자 드라이버 컴포넌트 및 상기 열 분산기를 연결하는 전기 리드 또는 배선 시스템, 및
하우징으로서, 임의적으로 상기 전자 컴포넌트 및 상기 전기 리드 또는 배선 시스템을 둘러싸고, 상기 열 분산기와 열전도성 접촉 상태로 있는, 하우징
을 포함하며, 이때 상기 하우징은 열전도성 전기 전도성 플라스틱 물질(TC/EC-물질-A)로 제조되고, 상기 하우징의 외측 상에서, 전기 절연 물질(EI-물질-B)로 이루어진 보호층으로 피복된다.
본 발명의 효과는, 심지어 보호 층이 전기절연성 열-비전도성 물질로 제조된 경우에도, 상기 LED 조명 장치가 매우 우수한 열 소산을 나타내고, 전기 절연 보호 층의 존재가 램프의 열 관리 및 광 효율에 어떠한 영향도 거의 미치지 않는다는 것이다. 한편, 상기 LLD의 안전성은 증가된다. 이는, 본 발명에 따른 LED 조명 장치가, 100 또는 220 V에서 작동하는 비-절연 또는 불안전 드라이버 시스템과 조합되어 사용될 수 있고, 내부 쉴드 없이도 안전한 구조를 제공할 수 있음을 의미한다. 마찬가지로, 본 발명에 따른 LLD 내의 전자 컴포넌트는 "불안전" 전자 컴포넌트이다. 본 발명의 신규한 LLD는 또한, 절연된 드라이버 시스템과 조합되어 사용되어 증가된 안전성을 제공할 수 있다. 본 발명에 따른 해결책은 또한, 다른 해결책(예컨대, 하우징과 열 분산기 사이의 전기 장벽 층, 또는 하우징 내측의 단리 층)에 비해 열 관리 면에서 훨씬 더 효과적이다. 또한, 하우징 외측 상에 전기 절연 보호 층이 제공된 하우징은, 단순한 제조 공정(예컨대, 분말 코팅의 정전기적 페인팅)에 의해 제조될 수 있지만, 이는 내부 층의 경우보다 훨씬 더 복잡할 것이다.
정전기적 페인팅에 의한 분말 코팅으로 금속을 페인팅하는 것은 당분야에 공지되어 있다. 이러한 페인팅은 일반적으로 색상을 제공하거나, 금속을 부식으로부터 보호하는 기능을 한다. 정전기적 페인팅에 의한 분말 코팅으로 전기 전도성 중합체를 페인팅하는 것 역시 당분야에 공지되어 있다. 전도성 중합체는 자동차 부품으로부터 전자 제품, 빌딩 및 건설에 이르는 제품에서의 용도가 확인되었다. 이러한 용도에서, 페인팅은 전형적으로, 플라스틱 부품에 금속 부품의 외형 및 외관을 제공할 수 있도록 사용된다. 상기 코팅은 또한 표면 품질을 개선하기 위해 적용될 수 있다. 예를 들어, 국제 특허 출원 공개 제 WO2004/036114 A1 호는 헤드램프용 반사기를 기술하고 있다. 국제 특허 출원 공개 제 WO2004/036114 A1 호의 반사기는, 정전기적 분말 침착 기술을 사용하여 반사기가 도색될 수 있도록 의도적으로 전기 전도성인 열전도성 물질로 제조되었다. 이후, 도색된 반사기는 박형 반사 층으로 코팅되었다.
LLD 내의 렌즈는 일반적으로 투명 또는 반투명 물질, 예를 들어 유리 또는 투명 플라스틱으로 제조된다. 상기 렌즈는 또한, 다중 렌즈(예컨대, 각각의 개별적인 LED에 대해 하나의 렌즈)를 포함하는 투명 커버로 이루어질 수 있다.
임의적으로, 상기 LLD는 기재부를 포함한다. 기재부는, 소켓과 하우징 사이의 부(part)로서 간주된다. 따라서, 기재부 자체는 하우징의 연장부로 간주될 수 있다. LLD가 별도의 기재부를 포함하지 않는 경우, 하우징은, 기재부과 동일한 기능을 수행하는 통합된 연장부를 포함할 수 있다.
본원에서, 하우징이 제조되는 열전도성 전기 전도성 플라스틱 물질은 또한 TC/EC-물질-A로 나타낼 것이다. TC/EC-물질-A로 사용되는 물질은, 열전도성이고 전기 전도성인 임의의 플라스틱 물질일 수 있다. 이러한 조성물은 전형적으로 중합체 및 일반적으로 비교적 과량의 열전도성 충전제(이 역시 전기 전도성임)를 함유한다. 이러한 충전제의 예는 금속 및 흑연을 포함한다.
본원에서 사용되는 TC/EC-물질-A는 넓은 범위에 걸쳐 다른 열전도도를 가질 것이다.
적합하게는, TC/EC-물질-A는 1 W/mK 이상, 더욱 바람직하게는 1.5 W/mK 이상, 가장 바람직하게는 2 W/mK 이상의 면-통과(through-plane) 열전도도를 갖는다. 면-통과 열전도도에 대한 실제 최대치는 없지만, 일반적으로 면-통과 열전도도는 6 W/mK 이하이다. 또한 적합하게는, TC/EC-물질-A는 2.5 W/mK 이상, 더욱 바람직하게는 5 W/mK 이상, 가장 바람직하게는 10 W/mK 이상의 평행 면-내(in-plane) 열전도도를 갖는다. 면-내 열전도도에 대한 실제 최대치는 없지만, 일반적으로, 면-내 열전도도는 20 W/mK 이하일 것이다. 상기 열전도성 물질의 전기 전도도는 일반적으로 증가하기 때문에, 이는 열 전도도를 제한하는 이점을 갖는다. 바람직하게, TC/EC-물질-A는 1.5 내지 4 W/mK 범위의 면-통과 열전도도 및/또는 5 내지 15 W/mK 범위의 평행 면-내 열전도도를 갖는다.
본원에서 "열 전도도"는, 하기 추가로 기술되는 방법으로 측정된다. 본원에서 언급된 물질 특성은 모두 실온(즉, 20℃)에서 측정된다.
TC/EC-물질-A는 또한, 넓은 범위에 걸쳐 다른 전기 전도도를 가질 수 있다. 적합하게는, TC/EC-물질-A는, 샘플을 ISO69003에 따른 방법으로 측정시 면-통과 방향으로 106 Ω 이하의 체적 비저항을 갖는다. 이러한 체적 비저항은, 전기 절연 보호 층을 사용하지 않는 불안전 전자장치를 갖는 하우징에 사용하기에 안전한 정도로 높지 않다. 그러나, 상기 체적 비저항은, 분말 코팅을 사용하는 정전기적 분무 공정에 의한 전기 절연 보호 층을 사용하는 하우징을 제공하기에 충분히 낮다. 본 발명의 범주 내에서, TC/EC-물질-A의 체적 비저항의 최소치를 정할 실질적인 필요는 없지만, 일반적으로 안전성 이유에서, 상기 물질의 전기 전도도를 한정하는 것이 바람직하다. 이러한 경우, TC/EC-물질-A는 적합하게는 10-2 Ω 이상, 바람직하게는 1 Ω 이상의 체적 비저항을 갖는다. 더욱 바람직하게, 상기 체적 비저항은 101 내지 105 Ω 범위이다.
TC/EC-물질-A는 적합하게는 160℃ 이상, 바람직하게는 180℃ 이상, 더욱 바람직하게는 200℃ 이상의 열 변형 온도(HDT-A)(ISO 75로 측정시)를 갖는다. 분말 코팅은 정전기적 페인팅에 의해 적용된 후, 전형적으로 상기 코팅을 유동하게 하고 필름을 형성하게 하는 열 적용 하에 경화된다. 더 우수한 경화 공정 및 이에 따른 전기 절연 보호 층과 TC/EC-물질-A(이것으로 하우징의 기본부가 제조됨) 간의 더 우수한 접착성을 수득하기 위해서는 더 높은 HDT가 유리하다.
상기 전기 절연 보호 층은 상당히 넓은 범위에 걸쳐 다양한 두께를 가질 수 있으며, 이러한 범위는 EI-물질-B의 열전도성 및 LLD의 열 성능 요건에 의해 영향을 받을 수 있다. 물론, 두께는 하우징에 의한 열 소산을 막을 정도로 너무 커서는 안되며, 충분한 보호를 방해할 정도로 너무 작아서도 안된다. 상기 보호 층의 두께는 적합하게는 25 내지 250 μm 범위이지만, 상기 층의 전기 절연 특성이 얼마나 좋은가에 따라 상기 두께는 하한치보다 더 낮을 수 있고, 상기 층의 열 전도도 특성이 얼마나 좋은가에 따라 상한치보다 더 높을 수 있다. 바람직하게, 상기 두께는 50 내지 150 μm 범위이다.
상기 보호 층이 제조되는 전기 절연 물질(본원에서 EI-물질-B로 약칭됨)은 넓은 범위에 걸쳐 다른 유전 강도를 가질 수 있으며, 유전 강도가 높을수록, 상기 보호 층의 전기 절연 특성이 더 우수하거나 다르게는 더 박형의 상기 보호 층이 가능함이 분명하다. 적합하게는, 상기 EI-물질-B의 유전 강도는 (ASTM D 149에 따라 측정시) 1 kV/mm 이상이다. 상기 유전 강도는 바람직하게는 5 kV/mm 이상, 더더욱 바람직하게는 10 kV/mm 이상이다.
전기 절연 보호 층의 경우, 분말 코팅으로 가공될 수 있고 상기 유전 특성을 갖는 임의의 물질이 사용될 수 있다. 상기 물질은 열경화성 물질뿐만 아니라 열가소성 물질일 수도 있다. 다르게는, 상기 보호 층의 경우, 전기 절연 성형 조성물이 사용된다. 이러한 목적을 위해, 전형적으로 열가소성 물질이 사용된다. 상기 물질은 열경화성 및/또는 열가소성 중합체성 물질 이외에, 다른 성분, 예를 들어 충전제, 안료, 안정화제, 및 분말 코팅에 사용되는 기타 부가적인 첨가제뿐만 아니라 난연제 및 열전도성 충전제를 포함할 수 있되, 단, 상기 물질에 사용되는 성분(들)은 높은 유전 강도를 갖는다. 당업자는 통상의 일반적인 지식을 이용하여, 상기 EI-물질-B에 적합하게 사용될 수 있는 성분을 선택할 수 있다.
상기 EI-물질-B는, 열전도성 충전제를 포함하는 열전도성 전기절연성 물질일 수 있다. 이러한 물질은 0.5 내지 1.5 W/mK, 바람직하게는 0.5 내지 1.0 W/mK 범위의 면-통과 열 전도도를 가질 수 있다.
다르게는, 상기 EI-물질-B는 단열 물질일 수 있다. 후자는, 본 발명에 따른 LLD의 열 관리 특성에 영향을 미치지 않거나, 적어도 그다지 크지 않은 정도로 영향을 미치는 것으로 나타났다. 상기 EI-물질-B이 단열 물질인 것의 이점은, 일반적으로 LLD의 안전성 성능이 추가로 개선된다는 점이다. 적합하게는, 상기 EI-물질-B가 0.5 W/mK 미만의 면-통과 열 전도도를 갖는다.
상기 EI-물질-B는 바람직하게는 난연제를 포함한다. 그 이점은, LLD의 안전성 성능이 난연성 면에서 더 우수하게 유지되거나 심지어 추가로 개선된다는 것이다.
하우징과 열 분산기 간의 우수한 열전도성 접촉을 형성하기 위해, 적합하게는, 하나 이상의 금속 부재를 성형 물질로 오버몰딩하여 하우징을 성형함으로써 하우징을 제조한다. 상기 금속 부재(들)는 열 분산기이거나, 또는 LLD 내측에 장착된 상기 열 분산기 상의 금속 요소일 수 있다. 이러한 오버몰딩에 의해, 하우징과 금속 부재(들) 간의 최상의 열전도성 접촉이 달성될 수 있으면서, 서로 직접 접촉하는 상이한 금속들 간의 열 전도성도 전형적으로 우수하다.
본 발명에 따른 LLD의 하나의 바람직한 실시양태에서, 상기 보호 층은 코팅 층이다. 바람직하게, 상기 코팅은 정전기적 분무에 의해 적용된 분무 코팅이다. 충분히 높은 열 변형 온도(HDT)를 갖는 열전도성 전기 전도성 플라스틱 물질을 사용하면, 이러한 정전기적으로 분무된 코팅의 적용뿐만 아니라 분말 코팅의 경화도 허용된다. 바람직하게, 상기 열전도성 전기 전도성 플라스틱 물질의 HDT는 160℃ 이상, 더욱 바람직하게는 180℃ 이상, 더더욱 바람직하게는 200℃ 이상이다.
본 발명에 따른 LLD의 다른 바람직한 실시양태에서, 하우징은 2K 성형 공정으로 제조되고, 이때 제 1 성형은 EC/TC-물질-A로 수행되며, 이어서 이는 EI-물질-B 층으로 오버몰딩된다.
본 발명은 또한, LLD용 하우징을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방법은,
(a) 상기 하우징을 성형하기 위한 공동을 가진 금형을 제공하는 단계,
(b) 열전도성 전기 전도성 플라스틱 물질을 상기 공동 내로 사출 성형하여, 성형된 부품을 형성하는 단계,
(c) 이렇게 형성된 성형된 부품을 상기 공동으로부터 취하는 단계,
(d) 정전기적 분무에 의해 상기 하우징의 외부 표면 상에 분말 코팅을 적용하는 단계, 및
(e) 임의적으로 적용된 분말 코팅을 경화시키는 단계
를 포함한다.
본 발명에 따른 LLD용 하우징을 제조하는 다른 방법은,
(a) 상기 하우징을 성형하기 위한 공동을 가진 금형을 제공하는 단계,
(b) (i) 열전도성 전기 전도성 플라스틱 물질을 상기 공동 내로 사출 성형하여, 성형된 부품을 형성하고,
(ii) 전기 절연성 플라스틱 물질을 상기 공동 내로 사출 성형하여, 상기 성형된 부품의 외부 표면 상에 전기 절연 층을 형성하는 단계, 및
(c) 이렇게 형성된 전기 절연 층을 갖는 성형된 부품을 상기 공동으로부터 취하는 단계
를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 방법은, 상기 단계 (a) 이후 상기 단계 (b) 이전에, 단계 (a-1)로서 하나 이상의 금속 부재를 상기 공동 내에 배치하는 단계를 포함하며, 상기 금속 부재(들)는 상기 단계 (b), 또는 상기 단계 (b)(i) 동안 전기 전도성 플라스틱 물질(TC/EC 물질)로 부분적으로 오버몰딩된다.
금속 열 분산기 또는 다른 금속 부재를 열전도성 플라스틱 물질로 오버몰딩함으로써 제조된 하우징은, 전술된 바와 같은 코팅 층으로 코팅될 수 있다. 임의적으로, 상기 금속 열 분산기 또는 그 부재는 또한, 전기 절연 코팅 층으로 동시에 코팅될 수 있다. 코팅되어서는 안되는 열 분산기 또는 그 부재는 상기 코팅 공정 동안 쉴딩될 수 있다.
본 발명은 하기 실시예 및 비교예로 추가로 예시된다.
실시예 및 비교예를 통한 예시
[방법]
예시를 위해, 금속 열 분산기 및 금속 하우징을 갖는 통상적인 LED 조명 장치를 사용하였으며, 여기서 금속 하우징은, 약 102 Ω의 체적 비저항, 약 15 W/mK의 면-내 열 전도도 및 약 15 W/mK 내지 약 1.75 W/mK의 면-통과 열 전도도를 갖는 열전도성 전기 전도성 플라스틱 물질로 충진된 흑연으로 제조된 유사한 하우징으로 대체되었다.
열 전도도
레이저 플래시 및 프로브 방법을 이용하여 면-통과 열 전도도 측정을 수행하였다. 네쯔쉬(Nettzsch) TM 나노플래시 장치를 사용하여, ASTM 표준 E1461에 따라 레이저 플래시 시험을 수행하였다. 레이저 플래시용 시험 시편의 치수는 2 mm 두께×12.5 mm 직경이었다. 엘머 피리스(Elmer Pyris) 열 전도도 프로브를 사용하여 열 전도도를 측정하고, 결과를 W/mK으로 보고하였다. 모든 측정은 사출 성형된 플래이크에 대해 실온에서 수행하였다.
실시예 I
투명한 단열 물질로 제조되고 100 μm의 두께를 갖는 코팅 층(λ-코팅 = 0.2 W/mK)을 갖는 플라스틱 하우징을 제공하였다. 조명 장치 내부의 전자 컴포넌트의 온도에 대한 효과는 약 1℃의 온도 증가였다.
실시예 II
열 전도도를 나타내는 충진된 코팅 층(λ-코팅 = 1.0 W/mK)을 갖는 플라스틱 하우징을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 I를 반복하였다. 조명 장치 내부의 전자 컴포넌트의 온도에 대한 효과는 단지 0.2℃의 온도 증가로 감소하였다.
실시예 III
상기 실시예에서 사용된 물질로부터 시험 샘플을 제조하였다. 먼저, 열전도성 전기 전도성 플라스틱 물질로 충진된 흑연을 80 mm×80 mm의 크기 및 2 mm의 두께를 갖는 플레이트 내로 사출 성형하였다. 금형 분리 및 냉각 후, 투명한 단열 물질을 적용하여, 약 100 μm의 두께를 갖는 코팅 층을 제공하였다. 시험 플레이트는 10 kV 초과의 브레이크쓰루(breakthrough) 전압을 갖는 것으로 나타났다.
비교예 A
열 분산기와 하우징 사이의 접촉 지점에서 상기 열 분산기에, 투명한 단열 물질로 제조되고 100 μm의 두께를 갖는 코팅 층(λ-코팅 = 0.2 W/mK)을 제공하였다. 조명 장치 내부의 전자 컴포넌트의 온도에 대한 효과는 약 10℃의 온도 증가였다.
비교예 B
상기 실시예 II에서와 같은 열전도성 코팅 층(λ-코팅 = 1.0 W/mK)을 갖는 열 분산기를 사용한 것을 제외하고는, 상기 비교예 A를 반복하였다. 조명 장치 내부의 전자 컴포넌트의 온도에 대한 효과는 약 2℃의 온도 증가였다.
놀랍게도, 절연 코팅 층의 사용은, 조명 장치의 열 관리에 단지 제한된 영향만 미쳤다. 하우징에 대한 코팅의 효과는, 열 분산기와 하우징 사이에 유사한 절연 층을 사용한 경우보다 훨씬 적었다. 또한, 하우징 상의 상기 층은, 전기적 파괴에 대해서, 특히 하우징을 통한 전기 컴포넌트로부터 전기적 파괴가 직접 발생할 경우, 열 분산기 상의 절연 층보다 우수한 보호를 제공하였다.

Claims (11)

  1. 전면 및 후면을 갖는 열 분산기(heat spreader),
    상기 열 분산기의 전면 상에 위치한 PCB 상에 장착된 LED,
    상기 LED를 덮는 반사기 또는 렌즈,
    전기 공급 시스템에 의해 수용되는 소켓,
    상기 열 분산기의 후면 상에 또는 상기 소켓 또는 기재부(base part)의 내측에 장착된 전자 드라이버 컴포넌트,
    상기 소켓, 상기 전자 드라이버 컴포넌트 및 상기 열 분산기를 연결하는 전기 리드(lead) 또는 배선 시스템, 및
    상기 전자 드라이버 컴포넌트 및 상기 전기 리드 또는 배선 시스템을 둘러싸거나 둘러싸지 않는 하우징으로서, 상기 열 분산기와 열전도성 접촉 상태로 있는, 하우징을 포함하되,
    상기 하우징은 열전도성 및 전기 전도성 플라스틱 물질(TC/EC-물질-A)로 제조되고, 상기 하우징의 외측 상에서, 전기 절연 물질(EI-물질-B)로 이루어진 보호 층으로 피복되며,
    상기 TC/EC-물질-A는 20℃에서 ASTM 표준 E1461에 따른 방법으로 측정시 1 내지 6 W/mK 범위의 면-통과(through-plane) 열 전도도를 가지고, ISO69003에 따른 방법으로 측정시 면-통과 방향으로 10-2 내지 106 Ω 범위의 체적 비저항(volume resistivity)을 가지며,
    상기 EI-물질-B는 ASTM D 149에 따른 방법으로 측정시 1 kV/mm 이상의 유전 강도를 가지고,
    기재부를 포함하거나 포함하지 않는
    LED 조명 장치(LLD).
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 TC/EC-물질-A가, ISO 75로 측정시 160℃ 이상의 열 변형 온도(HDT-A)를 갖는, LED 조명 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호 층이, 정전기적 분무 공정에 의해 적용된 코팅 층인, LED 조명 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호 층이 25 내지 250 μm의 두께를 갖는, LED 조명 장치.
  7. 제 1 항 및 제 4항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 LED 조명 장치를 위한 하우징의 제조 방법으로서,
    (a) 상기 하우징을 성형하기 위한 공동을 가진 금형을 제공하는 단계,
    (b) 열전도성 및 전기 전도성 플라스틱 물질을 상기 공동 내로 사출 성형하여, 성형된 부품을 형성하는 단계,
    (c) 이렇게 형성된 성형된 부품을 상기 공동으로부터 취하는 단계,
    (d) 정전기적 분무에 의해 상기 하우징의 외부 표면 상에 분말 코팅을 적용하고 적용된 분말 코팅을 경화시키거나 분말 코팅을 적용하지 않는 단계
    를 포함하는, 제조 방법.
  8. 제 1 항 및 제 4항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 LED 조명 장치를 위한 하우징의 제조 방법으로서,
    (a) 상기 하우징을 성형하기 위한 공동을 가진 금형을 제공하는 단계,
    (b) (i) 열전도성 및 전기 전도성 플라스틱 물질을 상기 공동 내로 사출 성형하여, 성형된 부품을 형성하고,
    (ii) 전기 절연성 플라스틱 물질을 상기 공동 내로 사출 성형하여, 상기 성형된 부품의 외부 표면 상에 전기 절연 층을 형성하는 단계, 및
    (c) 이렇게 형성된 전기 절연 층을 갖는 성형된 부품을 상기 공동으로부터 취하는 단계
    를 포함하는, 제조 방법.
  9. 열전도성 및 전기 전도성인 플라스틱 물질(TC/EC-물질-A)로 제조되고, 하우징의 외측이 전기 절연 물질(EI-물질-B)로 이루어진 보호층으로 피복되며,
    상기 TC/EC-물질-A는 20℃에서 ASTM 표준 E1461에 따른 방법으로 측정시 1 내지 6 W/mK 범위의 면-통과(through-plane) 열 전도도를 가지고, ISO69003에 따른 방법으로 측정시 면-통과 방향으로 10-2 내지 106 Ω 범위의 체적 비저항(volume resistivity)을 가지며,
    상기 EI-물질-B는 ASTM D 149에 따른 방법으로 측정시 1 kV/mm 이상의 유전 강도를 갖는,
    LED 조명 장치용 하우징.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 TC/EC-물질-A가 ISO 75로 측정시 160℃ 이상의 열 변형 온도(HDT-A)를 갖는, 하우징.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 보호 층이 정전기적 분무 공정에 의해 적용된 코팅 층이거나, 25 내지 250 μm의 두께를 갖는, 하우징.
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