KR102475370B1 - 방열플라스틱을 이용한 차량용 등화장치 - Google Patents

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Abstract

차량용 등화장치가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 등화장치는 방열성을 갖는 재질로 이루어진 방열부재와, 서로 접촉되지 않도록 서로 간격을 두고 상기 방열부재에 매립되는 복수 개의 메탈 프레임과, 상기 방열부재에 매립된 복수 개의 메탈 프레임 중 적어도 일부의 메탈 프레임의 단부측이 외부로 노출될 수 있도록 상기 방열부재에 소정의 면적으로 형성되는 노출부를 포함하는 방열부; 상기 방열부재에 매립되지 않고 상기 노출부를 통해 외부로 노출된 메탈 프레임의 노출부분에 직접 본딩되는 적어도 하나의 엘이디; 및 상기 엘이디가 내부에 배치되어 상기 노출부분과 직접 본딩될 수 있도록 높이방향을 따라 관통형성되는 중공부를 포함하여, 상기 노출부에 배치되는 리플렉터;를 포함하고, 상기 리플렉터는 상기 메탈 프레임과 마주하는 일면으로부터 상기 중공부를 가로지르도록 돌출형성되는 돌출부를 포함하되, 상기 돌출부는 상기 노출부에서 서로 이웃하는 메탈 프레임들 사이에 형성된 간극에 삽입배치될 수 있다.

Description

방열플라스틱을 이용한 차량용 등화장치{A lighting apparatus for a car}
본 발명은 차량용 등화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 방열플라스틱을 이용한 차량용 등화장치에 관한 것이다.
차량용 등화장치는 크게 조명등, 신호등, 표시등으로 구분할 수 있다. 이와 같은 등화장치는 관련 법규를 만족시키는 장치만을 사용할 수 있도록 규정하고 있다. 즉, 형식승인을 받은 제품만을 장착할 수 있고, 법규에 맞게 설치되어야 하며, 항상 허용범위 내의 성능을 유지하도록 규정하고 있다.
한편, 차량용 등화장치는 저전력을 사용하면서도 고휘도를 구현할 수 있는 엘이디가 광원으로 사용된다.
이와 같은 엘이디는 작동시 많은 열을 발생시키기 때문에 방열이 매우 중요한 요소이다.
그 일환으로, 종래의 차량용 등화장치는 기판의 일면에 광원인 엘이디를 실장한 후 기판과 접촉되는 히트싱크를 설치함으로써 방열문제를 해결하고 있다. 또한, 더욱 우수한 방열성능을 구현하기 위하여 히트싱크가 방열성을 갖는 플라스틱 재질로 이루어진 구조물과 접촉되는 형태가 제안되었다.
그러나 전술한 구조는 엘이디에서 발생된 열이 기판을 통해 히트싱크 측으로 전달되어 분산되고, 분산된 열이 다시 방열성을 갖는 플라스틱 재질로 이루어진 구조물 측으로 전달되어 대기중으로 열이 방출된다.
이에 따라, 열이 전달되는 과정에서 열저항이 높이지는 구조이므로 방열효과가 저하되는 문제가 있다.
KR 10-0961104 B1
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 엘이디에서 발생된 열이 방열부 측으로 직접 전달되도록 함으로써 방열성능을 개선할 수 있는 차량용 등화장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 방열성을 갖는 재질로 이루어진 방열부재와, 서로 접촉되지 않도록 서로 간격을 두고 상기 방열부재에 매립되는 복수 개의 메탈 프레임과, 상기 방열부재에 매립된 복수 개의 메탈 프레임 중 적어도 일부의 메탈 프레임의 단부측이 외부로 노출될 수 있도록 상기 방열부재에 소정의 면적으로 형성되는 노출부를 포함하는 방열부; 상기 방열부재에 매립되지 않고 상기 노출부를 통해 외부로 노출된 메탈 프레임의 노출부분에 직접 본딩되는 적어도 하나의 엘이디; 및 상기 엘이디가 내부에 배치되어 상기 노출부분과 직접 본딩될 수 있도록 높이방향을 따라 관통형성되는 중공부를 포함하여, 상기 노출부에 배치되는 리플렉터;를 포함하고, 상기 리플렉터는 상기 메탈 프레임과 마주하는 일면으로부터 상기 중공부를 가로지르도록 돌출형성되는 돌출부를 포함하되, 상기 돌출부는 상기 노출부에서 서로 이웃하는 메탈 프레임들 사이에 형성된 간극에 삽입배치되는 차량용 등화장치를 제공한다.
삭제
또한, 상기 방열부는 상기 복수 개의 메탈프레임과 상기 방열부재가 인서트 사출성형을 통하여 일체화된 것일 수 있다. 이때, 상기 방열부는 메탈프레임과 방열부재가 분리되는 것을 방지하기 위하여 소정의 면적으로 관통형성되는 적어도 하나의 통과공이 상기 메탈 프레임에 형성될 수 있다.
바람직한 실시예로써, 상기 방열부재는 그라파이트 복합체 및 고분자 수지를 포함하는 방열부재 형성 조성물로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 노출부를 통해 노출된 메탈 프레임의 노출부분은 외부 전원과 연결되는 전원단자의 역할을 수행할 수 있다. 이를 통해, 전기적인 연결을 위한 별도의 단자 조립체가 불필요하다.
삭제
본 발명에 의하면, 방열부를 구성하는 메탈 프레임에 엘이디가 직접 실장됨으로써 방열성능을 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 메탈 프레임의 일부가 전원공급을 위한 단자역할을 수행함으로써 불필요한 조립과정을 생략할 수 있다. 이를 통해, 작업생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 등화장치를 나타낸 도면,
도 2는 도 1에서 리플렉터 및 엘이디를 강제로 분리한 상태를 나타낸 도면,
도 3은 도 1의 A-A 방향 단면도,
도 4는 도 1의 B-B 방향 단면도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 등화장치에 적용되는 메탈프레임과 리플렉터의 배치관계를 나타낸 도면,
도 6은 도 5의 분리도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 등화장치에 적용되는 리플렉터의 저면을 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 등화장치에서 방열부를 구성하는 메탈 프레임의 전개도,
도 9는 본 발명에 따른 차량용 등화장치에 적용되는 방열부재의 세부구성을 나타낸 개략도,
도 10은 본 발명에 적용되는 그라파이트 복합체를 나타낸 모식도로서, (a)는 그라파이트, 나노금속 및 카테콜아민으로 구성되는 경우이고, (b)는 그라파이트, 나노금속, 카테콜아민 및 고분자로 구성되는 경우, 그리고,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 등화장치가 적용될 수 있는 차량의 위치를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 등화장치(100)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 방열부(110), 엘이디(120) 및 리플렉터(130)를 포함한다.
상기 방열부(110)는 전원 인가시 빛을 발생시키는 적어도 하나의 엘이디(120)를 실장할 수 있으며, 상기 엘이디(120)의 발광시 발생된 열을 외부로 방열할 수 있다.
이를 위해, 상기 방열부(110)는 복수 개의 메탈 프레임(112) 및 방열부재(114)를 포함할 수 있으며, 상기 방열부재(114)는 상기 복수 개의 메탈 프레임(112)의 외면을 덮어줌으로써 상기 복수 개의 메탈 프레임(112)이 상기 방열부재(114)의 내부에 매립된 형태일 수 있다. 여기서, 상기 메탈 프레임(112)은 Cu 또는 Cu를 포함하는 합금일 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니며 공지의 금속재질이 모두 사용될 수 있다. 또한, 상기 방열부재(114)는 상기 메탈 프레임(112)으로부터 전달된 열을 외부로 원활하게 방출될 수 있도록 방열성을 갖는 재질일 수 있으며, 방열성을 확보하면서도 경량화를 구현할 수 있도록 방열 플라스틱일 수 있다.
이에 따라, 상기 엘이디(120)에서 발생된 열은 상기 메탈 프레임(112)측으로 전달되어 분산된 후 상기 방열부재(114)를 통해 외부로 방출될 수 있다.
이때, 상기 복수 개의 메탈 프레임(112)은 서로 접촉되지 않도록 서로 간격(d)을 두고 상기 방열부재(114)의 내부에 매립될 수 있다.
이에 따라, 상기 엘이디(120)가 상기 메탈 프레임(112)에 직접 본딩되더라도 전기적인 쇼트가 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 상기 복수 개의 메탈 프레임(112) 중 일부는 외부 전원과 전기적으로 연결되는 전원단자의 역할을 수행할 수 있다.
즉, 상기 방열부(110)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상기 방열부재(114)의 내부에 매립되는 복수 개의 메탈 프레임(112) 중 적어도 일부의 메탈 프레임(112)의 일단부 측이 상기 방열부재(114)의 내부에 매립되지 않고 외부로 노출된 노출부분(113b)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 노출부분(113b)을 포함하는 복수 개의 메탈 프레임(112)은 외부 전원과의 전기적인 연결을 위한 전원단자의 역할을 수행할 수 있다.
일례로, 상기 복수 개의 메탈 프레임(112) 중 서로 나란하게 배열되는 3개의 메탈 프레임(112)은 상기 노출부분(113b)이 포함될 수 있으며, 3개의 노출부분(113b)은 +,- 및 그라운드와 각각 연결되는 커넥터 핀의 역할을 수행할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 등화장치(100)는 상기 방열부(110)를 구성하는 메탈 프레임(112)이 엘이디(120)에서 발생된 열을 분산하는 역할과 함께 외부 전원과의 전기적인 연결을 위한 연결단자의 역할을 모두 수행할 수 있다. 이로 인해, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 등화장치(100)는 상기 엘이디(120)와 외부 전원을 전기적으로 연결하기 위한 터미널 조립체와 같은 별도의 부품이 생략될 수 있으므로 작업 공정을 단순화시키고 생산단가를 줄일 수 있다.
한편, 상기 엘이디(120)는 상기 방열부(110)의 일면에 별도의 기판을 사용하지 않고 상기 복수 개의 메탈 프레임(112)에 직접 본딩될 수 있다. 일례로, 상기 엘이디(120)는 접착부재(122)를 매개로 상기 복수 개의 메탈 프레임(112)에 본딩될 수 있다. 여기서, 상기 접착부재(122)는 상기 메탈 프레임(112)과 엘이디(120)가 서로 도통될 수 있도록 전도성을 가질 수 있다.
이를 위해, 상기 방열부(110)는 상기 복수 개의 메탈 프레임(112)의 일단부측이 동시에 외부로 노출되는 노출부(116)가 형성될 수 있다.
즉, 상기 방열부(110)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 엘이디(120) 및 리플렉터(130)가 배치되는 부분에 소정의 면적을 갖는 노출부(116)가 형성됨으로써 상기 엘이디(120)가 상기 노출부(116)를 통해 외부로 노출된 메탈 프레임(112)에 직접 본딩될 수 있다.
일례로, 상기 노출부(116)는 상기 리플렉터(130)의 저면과 대응되는 면적을 가질 수 있으며, 상기 리플렉터(130)의 중공부(132)와 대응되는 영역을 포함하는 면적일 수 있다. 또한, 상기 노출부(116)는 상기 방열부재(114)에 매립되는 복수 개의 메탈 프레임(112)의 일단부 측이 상기 리플렉터(130)의 중공부(132)를 통하여 동시에 외부로 노출되는 위치에 형성될 수 있다.
본 발명에서, 상기 노출부(116)를 통해 외부로 노출되는 복수 개의 메탈 프레임(112)의 일단부측은 도 2에 도시된 바와 같이 상기 엘이디(120)와 원활하게 접촉될 수 있도록 적절한 형상으로 가공될 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 메탈 프레임(112)은 수평부(112a)와 상기 수평부(112a)의 단부로부터 연장되는 길이부(112b)를 포함할 수 있으며, 상기 길이부(112b)는 길이 중간이 1회 이상 절곡된 형태일 수 있다. 이와 같은 경우, 상기 복수 개의 메탈 프레임(112)은 단부측에 형성된 수평부(112a)가 서로 동일 평면상에 배치되도록 상기 방열부재(114)에 매립될 수 있으며, 상기 수평부(112a) 중 일부가 상기 노출부(116)를 통해 외부로 노출될 수 있다.
이에 따라, 상기 노출부(116)를 통해 외부로 노출된 복수 개의 메탈 프레임(112)의 단부 측은 서로 동일 평면을 형성함으로써 상기 엘이디(120)가 원활하게 본딩될 수 있다.
또한, 상기 엘이디(120)가 상기 노출부(116)를 통해 노출된 복수 개의 메탈 프레임(112)과 모두 접촉되도록 전도성을 갖는 접착부재(122)를 매개로 부착되는 경우, 상술한 노출부분(113b)을 포함하는 복수 개의 메탈 프레임(112)을 통해 외부로부터 공급된 전원이 상기 엘이디(120) 측으로 원활하게 공급될 수 있다.
이때, 상기 방열부(110)는 상기 복수 개의 메탈 프레임(112)과 방열부재(114)가 인서트 사출성형을 통하여 일체화된 형태일 수 있다.
일례로, 상기 방열부재(114)는 방열성을 갖는 열경화성 고분사 수지를 포함하는 방열부재 형성 조성물이 사출성형을 통해 형성된 것일 수 있으며, 상기 방열부재(114)는 인서트 사출성형을 통해 상기 복수 개의 메탈 프레임(112)과 일체화될 수 있다.
이에 따라, 상기 리플렉터(130)를 상기 복수 개의 메탈 프레임(112)의 단부측에 동시에 접하도록 배치한 후 상기 방열부재 형성 조성물을 이용하여 인서트 사출성형을 수행하면, 상기 리플렉터(130)는 상기 방열부재 형성 조성물에 의해 형성된 방열부재(114)와 일체화될 수 있으며, 상기 복수 개의 메탈 프레임(112)은 상기 노출부분(113b)을 제외한 나머지 부분이 방열부재(114)의 내부에 매립될 수 있다. 더불어, 상기 방열부(110)는 상기 리플렉터(130)의 중공부(132)를 통해 메탈 프레임(112)의 일부가 외부로 노출될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 등화장치(100)는 인서트 사출 성형을 통하여 상기 방열부재 형성 조성물이 복수 개의 메탈 프레임(112)의 외면을 덮어준 후 경화를 통해 방열부재(114)로 구현됨으로써 상기 복수 개의 메탈 프레임(112)과 방열부재(114)가 일체화된 형태로 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 등화장치(100)는 인서트 사출성형을 통해 상기 복수 개의 메탈 프레임(112)과 일체화되는 방열부재(114)가 상기 메탈 프레임(112)으로부터 박리되는 것을 방지할 수 있도록 상기 메탈 프레임(112)에 적어도 하나의 통과공(113a)이 관통형성될 수 있다.
이와 같은 통과공(113a)은 도 4에 도시된 바와 같이 인서트 사출 성형시 상기 방열부재(114)를 구성하는 방열부재 형성 조성물이 상기 통과공(113a)에 충진됨으로써 상기 메탈 프레임(112)의 상면을 덮는 방열부재 형성 조성물과 메탈 프레임(112)의 하면을 덮는 방열부재 형성 조성물이 서로 연결될 수 있다.
이에 따라, 유동성을 갖는 방열부재 형성 조성물이 상기 메탈 프레임(112)으로부터 쉽게 박리되는 것을 방지함으로써 인서트 사출 성형이 원활하게 이루어질 수 있다.
더불어, 인서트 사출 성형이 완료된 후 상기 메탈 프레임(112)의 양면에 배치된 방열부재(114)는 상기 통과공(113a)에 충진된 방열부재(114)를 통해 서로 일체로 연결된 상태를 유지할 수 있음으로써 외부 충격에 의한 크랙이나 균열이 발생하더라도 상기 방열부재(114)가 메탈 프레임(112)으로부터 완전히 분리되는 것을 방지할 수 있다.
상기 리플렉터(130)는 상술한 바와 같이 상기 방열부(110)의 노출부(116)에 배치될 수 있으며, 인서트 사출 성형시 테두리 측이 상기 방열부재 형성 조성물에 의해 둘러싸임으로써 상기 방열부재(114)와 일체화될 수 있다.
이와 같은 리플렉터(130)는 내부에 수용된 엘이디(120)를 보호할 수 있으며, 외부로부터 유입되는 빛을 반사할 수 있다. 이와 같은 리플렉터(130)는 내열성을 갖는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다. 일례로, 상기 리플렉터(130)는 내열성 엔지니어링 플라스틱 재질이 사용될 수 있고, 에폭시 몰딩 컴파운드가 사용될 수도 있다.
이때, 상기 리플렉터(130)는 상기 엘이디(120)를 수용함과 더불어 상기 엘이디(120)가 상기 노출부(116)를 통해 노출된 메탈 프레임(112)과 직접 접촉할 수 있도록 중공부(132)가 형성될 수 있다. 즉, 상기 리플렉터(130)는 상기 중공부(132)가 높이방향을 따라 관통형성됨으로써 상기 엘이디(120)가 중공부(132)에 배치되는 경우 상기 엘이디(120)의 일면이 상기 메탈 프레임(112)에 직접 접촉할 수 있다.
한편, 상기 리플렉터(130)는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 메탈 프레임(112)과 마주하는 일면에 돌출형성되는 돌출부(134)를 포함할 수 있다. 이와 같은 돌출부(134)는 상기 방열부재(114)의 내부에서 서로 이웃하는 두 개의 메탈 프레임(112) 사이에 형성된 간극(d)에 삽입배치될 수 있다.
즉, 상기 돌출부(134)는 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 상기 노출부(116)에 배치되는 메탈 프레임(112)의 수평부(112a) 사이에 형성된 간극(d)의 패턴과 대응되는 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 리플렉터(130)가 상기 노출부(116)에 배치되는 경우, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 돌출부(134)는 서로 이웃하는 두 개의 메탈 프레임(112) 사이에 형성된 간극(d)에 삽입될 수 있다. 이로 인해, 서로 이웃하는 두 개의 메탈 프레임(112)은 상기 돌출부(134)를 통해 서로 이격된 상태를 유지함으로써 외부 전원 유입시 서로 도통되는 것이 차단될 수 있다. 더불어, 상기 중공부(132) 측에 엘이디(120)를 배치하는 경우 상기 엘이디(120)의 저면은 상기 돌출부(134)와 대응되는 영역을 제외한 나머지 부분이 상기 메탈 프레임(112)의 수평부(112a) 측과 각각 직접 접촉될 수 있다.
이에 따라, 상기 엘이디(120)에서 발생된 열은 상기 메탈 프레임(112)으로 원활하게 전달될 수 있으며, 상기 엘이디(120)와 메탈 프레임(112)은 서로 전기적으로 원활하게 연결될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 등화장치(100)는 방열부(110)를 구성하는 메탈 프레임(112)에 엘이디(120)가 직접 실장됨으로써 엘이디(120)에서 발생된 열이 메탈 프레임(112) 측으로 직접 전달될 수 있다. 이를 통해, 열이 전달되는 경로를 최소화함으로써 방열성능을 높일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 등화장치(100)는 상기 리플렉터(130)의 중공부(132) 측에 보호부재(140)가 충진될 수 있다. 이와 같은 보호부재(140)는 상기 중공부(132)에 배치된 엘이디(120)를 완전히 덮도록 충진됨으로써 상기 엘이디(120)가 외부로 노출되는 것을 방지할 수 있다. 일례로, 상기 보호부재(140)는 내열성을 갖는 고분자 수지일 수 있다.
한편, 상기 방열부재(114)를 구성하는 방열부재 형성 조성물은 도 9에 도시된 바와 같이 그라파이트 복합체(A,A') 및 고분자 수지(B)를 포함할 수 있다.
일례로, 상기 그라파이트 복합체(A,A')는 판상의 그라파이트(A1)의 표면에 나노금속 입자(A2)가 결합된 복합체로 형성될 수 있다(도 8(a)(b) 참조).
여기서, 상기 그라파이트(A1)와 나노금속 입자(A2)의 구체적인 결합방법, 그라파이트(A1) 및 나노금속 입자(A2)의 함량, 나노금속 입자의 종류는 설계조건에 따라 적절하게 선택될 수 있다.
다만, 바람직하게는 상기 나노금속 입자(A2)는 전자파 차폐 효과를 나타낼 수 있도록 도전성 금속일 수 있다. 일례로, 상기 나노금속 입자(A2)는 Ni, Si, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Cu, Sn, In, Pt, Au, 및 Mg으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
한편, 상기 고분자 수지(B)는 열경화성 수지 및 열가소성 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 상기 열경화성 수지는 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 멜라민계 수지 및 폴리이미드계 수지로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 상기 열가소성 수지는 폴리카보네이트계 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리술폰계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리에테르계 수지, 폴리아크릴레이트계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지, 셀롤로오스계 수지, 폴리올레핀계 수지 및 폴리프로필렌계 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
이와 같은 그라파이트 복합체(A,A')는 다양한 방법으로 제조될 수 있다.
일례로, 상기 그라파이트 복합체(A,A')는 판상의 그라파이트(A1) 및 나노금속 입자(A2)를 혼합하여 제조할 수 있다. 이때, 상기 나노금속 입자(A2)와 판상의 그라파이트(A1)의 혼합비율은 사용되는 목적에 따라 임의로 설정할 수 있다.
그런 다음, 상기 그라파이트 복합체(A,A')에 플라즈마를 가하여 상기 나노금속 입자(A2)를 기화시킨다. 이후, 기화된 상기 나노금속 입자(A2)에 ??칭(quenching) 가스를 주입하여 기화된 상기 나노금속 입자(A2)를 응축 또는 급냉시킨다. 이에 따라, 기화된 상기 나노금속 입자(A2)의 성장이 억제되고, 상기 그라파이트(A1) 표면 상에 상기 나노금속 입자(A2)가 결정화된 그라파이트 입자 복합체(A,A')가 형성된다.
여기서, 상기 그라파이트 복합체(A,A')에 포함된 나노금속 입자(A2)는 판상의 그라파이트(A1) 표면에서 고밀도로 존재해야 하므로 그라파이트(A1)의 전체중량에 대하여 20~50wt%로 함유될 수 있고, 평균 입자 입경이 10 ~ 200nm인 결정 형태로 그라파이트(A1) 표면에 결합될 수 있다. 또한, 상기 그라파이트 복합체(A,A')의 단면에 대하여 30 ~ 70면적%의 표면적 범위를 가질 수 있다.
이때, 상기 방열부재 형성 조성물은 상기 그라파이트 복합체(A,A')가 고분자 수지(B)에 분산상을 형성할 수 있다(도 9 참조).
이를 위해, 상기 그라파이트 복합체(A,A')는 상기 나노금속 입자(A2)상에 카테콜아민(Catecholamine)층(A3)을 포함할 수 있다(도 10의 (a)(b) 참조).
이는, 표면에 나노금속 입자(A2)가 결정화되어 있는 판상의 그라파이트(A1)를 폴리도파민 등과 같은 카테콜아민(Catecholamine)으로 코팅시켜 표면을 개질시킴으로써 판상의 그라파이트 자체의 고유한 물성 특성의 저하 없이 카테콜아민의 강한 점착 특성을 이용하여 고분자 수지와의 강한 계면 결합성을 높여줄 수 있기 때문이다.
또한, 상기 나노금속 입자(A2)에 카테콜아민층(A3)이 코팅될 경우 유기용매 내에서 분산성이 향상됨으로써 상기 방열부재 형성 조성물에 유기용매가 포함될 경우 상기 그라파이트 복합체(A,A')는 고분자 수지(B)에 균일하게 분산될 수 있다.
이에 따라, 그라파이트 - 나노금속 입자 - 카테콜아민을 포함하는 그라파이트 복합체(A,A')를 우선적으로 제조함으로써 목적하는 고분자 수지 내에서의 분산성을 현저히 향상시킨 복합재료를 제조할 수 있다.
여기서, 상기 "카테콜아민(Catecholamine)"이란 벤젠 고리의 오쏘(ortho)-그룹으로 하이드록시 그룹 (-OH)을 가지고 파라(para)-그룹으로 다양한 알킬아민을 가지는 단분자를 의미하는 용어로, 이러한 구조체의 다양한 파생물들로서 도파민(dopamine), 도파민퀴논 (dopamine-quinone), 알파-메틸도파민 (alphamethyldopamine), 노르에피네프린 (norepinephrine), 에피네프린(epinephrine), 알파-메틸도파 (alphamethyldopa), 드록시도파 (droxidopa), 인돌아민(indolamine), 세로토닌(serotonin) 또는 5-하이드록시도파민 (5-Hydroxydopamine) 등이 카테콜아민에 포함된다. 가장 바람직하게는 도파민 (dopamine)이 사용될 수 있다.
통상적으로, 순수한 판상의 그라파이트 표면에는 카테콜아민층이 코팅되기 어려우나, 본 발명에 따른 그라파이트 복합체(A,A')는 표면에 결정화된 나노금속 입자(A2)가 고밀도로 결합을 이루고 있어 상기 결정화된 나노금속 입자(A2)에 폴리도파민 등의 카테콜아민 화합물이 결합됨으로써 카테콜아민층(A3)이 안정적으로 형성될 수 있다.
이러한 카테콜아민층이 도파민으로 구성되는 경우 상기 카테콜아민층은 그라파이트 복합체(A,A')를 도파민 수용액에 디핑(dipping)하여 형성될 수 있다. 이때, 상기 도파민 수용액으로 염기성 도파민 수용액을 사용하게 되면 산화 조건하에서 도파민이 자발적으로 반응함으로써 상기 그라파이트 복합체(A,A')의 나노금속 입자(A2) 상에 고분자화되어 폴리도파민층이 형성된다. 따라서, 별도의 소성 과정이 필요하지 않으며, 산화제의 첨가를 특별히 제한하는 것은 아니나, 산화제의 첨가 없이 공기 중의 산소 기체를 산화제로 이용할 수 있다.
여기서, 상기 폴리도파민층의 두께는 디핑 시간에 의해 결정된다. 이에 따라, pH 8 ~ 14 염기성의 트리스 완충용액에 도파민 농도가 0.1 ~ 5 mg/mL 되도록 도파민을 용해시켜 제조한 도파민 수용액을 이용하는 경우, 5 ~ 100nm 두께로 폴리도파민층을 형성하기 위해서는 약 0.5 ~ 24시간 동안 표면에 나노금속 입자(A2)가 결합된 판상의 그라파이트를 디핑하는 것이 바람직하다.
이와 같이 본 발명에 따른 방열부재 형성 조성물을 구성하는 그라파이트 복합체(A,A')는 그라파이트의 표면에 나노금속 입자(A2)가 결합된 상태이므로 상기 나노금속 입자(A2)에 의해 카테콜아민층이 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 고분자 수지(B) 및 그라파이트 복합체(A,A') 간의 계면 특성이 상기 카테콜아민층을 통해 향상됨으로써 소량의 고분자 수지를 포함하더라도 시트 형태로의 제조가 가능할 수 있다.
한편, 상기 그라파이트 복합체(A')는 상기 카테콜아민층(A3) 상에 결합된 고분자(A4)를 포함할 수 있다(도 10의 (b) 참조). 일례로, 상기 카테콜아민으로 나노금속 입자(A2)가 코팅된 그라파이트 복합체(A)를 고분자 수지 용액에 첨가시켜 카테콜아민층 상에 고분자(A4)가 결합될 수 있다.
여기서, 상기 고분자(A4)는 상기 카테콜아민층(A3)을 완전히 덮도록 형성될 수도 있고, 상기 카테콜아민층(A3)에 고분자(A4)가 입자형태로 결합될 수도 있으며, 그라파이트 복합체(A)의 표면을 완전히 덮도록 형성될 수도 있다.
또한, 상기 고분자(A4)는 그 종류에 특별히 한정된 것은 아니나, 열경화성 수지, 열가소성 수지 및 고무로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 이때, 상기 고분자(A4)는 상기 방열부재 형성 조성물을 구성하는 고분자 수지(B)와 서로 간의 반응성 및 조화성이 있다면 그 종류에는 큰 제한이 없지만, 바람직하게는 상기 고분자 수지(B)의 종류와 동일 유사한 종류의 고분자가 사용될 수 있다.
이를 통해, 그라파이트(A1), 나노금속 입자(A2), 카테콜아민층(A3) 및 고분자(A4)를 포함하는 그라파이트 복합체(A')를 1차적으로 제조한 후 이를 목적하는 고분자 수지(B) 내에 분산시키면 상기 그라파이트 복합체(A')가 상기 고분자 수지(B) 내에 매우 균질하고 고르게 분산될 수 있다(도 9 참조).
즉, 그라파이트 복합체(A')는 표면에 고분자(A4)를 포함하고 있기 때문에 그라파이트 자체의 저분산성 및 뭉침 현상뿐만 아니라 카테콜아민층 자체의 고점착성에 의한 뭉침현상도 일어나지 않으므로 고분자 수지 내에서 균일한 분산을 이룰 수 있게 된다. 이에 따라, 상기 방열부재 형성 조성물을 구성함에 있어 상기 그라파이트 복합체(A')의 전체적인 함량을 증가시킬 수 있음으로써 우수한 방열 성능을 얻을 수 있다.
한편, 상기 방열부재 형성 조성물은 유기용매와 더불어, 그 밖에도 레벨링제, pH 조절제, 이온포착제, 점도조정제, 요변성(搖變性) 부여제, 산화방지제, 열안정제, 광안정제, 자외선흡수제, 착색제, 탈수제, 난연제, 대전방지제, 방미제(防黴劑), 방부제, 등의 각종 첨가제의 1종 또는 2종 이상이 첨가될 수도 있다. 상기 기재된 각종 첨가제는 당업계에 공지된 것을 사용할 수 있어 본 발명에서 특별히 한정하지 않는다.
또한, 상기 카테콜아민층(A3)은 용제를 더 포함할 수 있다. 선택되는 접착성분에 따라 이에 맞는 용제를 선택할 수 있어 본 발명에서는 이를 특별히 한정하는 것은 아니며, 상기 용매로는 각 성분의 적절한 용해를 가능케 하는 임의의 용매를 사용할 수 있고, 예를 들어, 물 등의 수계 용매, 알코올계 용매, 케톤계 용매, 아민계 용매, 에스테르계 용매, 아미드계 용매, 할로겐화 탄화수소계 용매, 에테르계 용매 및 퓨란계 용매로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 차량용 등화장치(100)는 그라파이트 복합체(A,A')가 포함된 방열부재 형성 조성물이 복수 개의 메탈 프레임(112)의 표면을 덮도록 인서트 사출성형되어 메탈 프레임(112)과 방열부재(114)가 일체화된 형태로 방열부(110)를 구성함으로써 우수한 방열성을 구현할 수 있다.
더불어, 상기 방열부(110)는 방열부재(114)에 메탈 프레임(112)이 매립된 형태로 구성됨으로써 상기 메탈 프레임(112)을 통해 기계적인 강도를 보강하면서도 경량화 및 원가절감이라는 부수적인 효과를 얻을 수 있다.
한편, 상기 방열부재(114)는 도 9에 도시된 바와 같이 외부면에 고분자 수지를 포함하는 보호코팅층 형성 조성물로 이루어지는 보호코팅층(115)을 포함할 수 있다.
일례로, 상기 보호코팅층(115)은 상기 방열부재(114)의 표면에 소정의 두께로 도포됨으로써 상기 방열부재(114)를 외부환경으로부터 보호함과 더불어 상기 보호코팅층(115)에 포함된 성분을 통하여 절연성이나 내진성, 방열성 등과 같은 부가적인 성능을 구현할 수 있다.
또한, 상기 방열부재(114)가 상기 보호코팅층(115)을 통해 외부로 직접 노출되는 것이 방지됨으로써 그라파이트 복합체(A,A') 입자가 사용자의 손에 묻는 것을 방지할 수 있으며, 외부 충격에 의해 쉽게 깨지는 것을 방지할 수 있게 된다.
상기 보호코팅층(115)을 구성하는 보호코팅층 형성조성물은 당업계에 공지된 코팅층 형성성분이 모두 사용될 수 있다.
일례로, 상기 보호코팅층 형성조성물은 고분자 수지를 포함할 수 있고, 상기 고분자 수지는 열경화성 수지 및 열가소성 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 열경화성 수지는 에폭시계 수지, 실리콘 수지, 우레탄계 수지, 멜라민계 수지 페놀 수지 및 폴리이미드계 수지로 이루어진 군 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있고, 상기 열가소성 수지는 폴리카보네이트계 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리술폰계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리에테르계 수지, 폴리아크릴레이트계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지, 셀롤로오스계 수지, 폴리올레핀계 수지 및 폴리프로필렌계 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
더불어, 상기 보호코팅층 형성조성물은 사용 목적에 따라 다양한 고분자 수지가 포함될 수 있다. 일례로, 상기 보호코팅층(115)을 통해 절연성을 구현하고자 하는 경우에는 실리콘 수지, 에폭시 수지 및 폴리에스테르 수지 등이 포함될 수 있고, 내진성을 향상시키고자 하는 경우에는 페놀 수지 또는 에폭시 수지 등이 포함될 수 있으며, 방열성을 높이고자 하는 경우에는 에폭시 수지에 카본계 필러가 포함될 수 있다.
다만, 상기 보호코팅층(115)에 방열성을 부가하기 위하여 카본계 필러가 포함되는 경우 상기 방열부재(114)와 카본계필러 및 보호코팅층 형성성분 간에 매우 우수한 접착성능 발현 및 카본계 필러와의 상용성 개선에 따른 방열성능 향상을 동시에 달성할 수 있도록 상기 보호코팅층 형성성분은 에폭시 수지를 포함할 수 있고, 에폭시 수지를 경화시키기 위한 경화제가 보호코팅층 형성성분에 포함될 수 있다. 상기 에폭시 수지는 당업계에 공지된 에폭시 수지를 사용할 수 있어 구체적인 종류에 있어 특별히 한정하지 않으며, 목적에 따라 달리 선택하여 사용할 수 있다.
한편, 상기 보호코팅층 형성성분은 상술한 에폭시 수지 및 경화제 이외에 경화촉진제를 더 포함할 수 있다. 상기 경화촉진제는 경화 속도나 경화물의 물성 등을 조정하기 위한 역할을 하며, 선택되는 경화제의 종류에 맞추어 공지된 경화촉진재를 선택하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 보호코팅층 형성성분은 그 밖에도 레벨링제, pH 조절제, 이온포착제, 점도조정제, 요변성(搖變性) 부여제, 산화방지제, 열안정제, 광안정제, 자외선흡수제, 착색제, 탈수제, 난연제, 대전방지제, 방미제(防黴劑), 방부제 등과 같은 각종 첨가제가 1종 이상이 첨가될 수도 있으며, 상기 보호코팅층 형성성분은 선택되는 접착성분에 따라 이에 맞는 통상적인 용제가 포함될 수 있다.
한편, 상기 보호코팅층(115)에 방열성을 부가시켜 상기 방열부재(114)로부터 방열된 열을 상기 보호코팅층(115)을 통해 원활하게 방출하기 위하여 보호코팅층 형성성분에 카본계 필러가 포함되는 경우 상기 카본계 필러는 그 재질에 있어 카본을 포함하는 경우에는 제한 없이 사용할 수 있고, 당업계에 공지된 카본계 물질을 사용할 수 있다.
여기서, 상기 카본계 필러의 경우 방열부재와 동일하게 카본을 포함하므로 상기 방열부재 및 상기 보호코팅층의 계면특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 카본계 필러의 형상, 크기는 제한이 없으며, 구조에 있어서도 다공질이거나 비다공질일 수 있고, 목적에 따라 달리 선택할 수 있다.
또한, 상기 보호코팅층(115)은 보호코팅층 형성 조성물에 물성증진성분이 포함될 수 있다.
상기 물성증진성분은 보호코팅층 형성 조성물이 상기 방열부재(114)에 코팅되는 경우 더욱 향상된 방열성과 뛰어난 접착성을 발현시켜 내구성을 향상시키기 위한 것이다.
이러한 물성증진성분은 상술한 보호코팅층 형성성분 중 에폭시 수지나 카본블랙과 함께 사용될 경우 목적한 물성의 상승작용을 일으켜 현저한 내구성과 방열성을 발현함에 따라 종래의 방열부재 표면을 개질 또는 코팅시키는 어떠한 방법도 달성하지 못한 물성개선을 가능케 하고, 금속이 아닌 비금속이나 플라스틱과 같은 유기화합물에 의한 성형품에서도 향상된 방열성과 접착성을 발현시킬 수 있다.
또한, 상기 물성증진성분은 공지의 분산제, 분산안정제 등을 더 포함할 수 있다.
상술한 차량용 등화장치(100)는 차량에 설치되어 조명등, 신호등 및 표시등의 역할을 수행할 수 있다. 즉, 상기 차량용 등화장치(100)는 도 11에 도시된 바와 같이 차량의 헤드 램프(12), 사이드 미러의 표시 램프(16), 테일 램프(14) 등에 적용될 수 있다. 이를 통해, 운전자의 전방 시야를 확보하거나 차량의 선회방향을 표시하거나 후방의 차량에 브레이크 조작을 알리는 표시등의 역할을 수행할 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100 : 차량용 등화장치 110 : 방열부
112 : 메탈 프레임 112a : 수평부
112b : 길이부 113a : 통과공
113b : 노출부분 114 : 방열부재
115 : 보호코팅층 116 : 노출부
120 : 엘이디 122 : 접착부재
130 : 리플렉터 132 : 중공부
134 : 돌출부 140 : 보호부재

Claims (11)

  1. 방열성을 갖는 재질로 이루어진 방열부재와, 서로 접촉되지 않도록 서로 간격을 두고 상기 방열부재에 매립되는 복수 개의 메탈 프레임과, 상기 방열부재에 매립된 복수 개의 메탈 프레임 중 적어도 일부의 메탈 프레임의 단부측이 외부로 노출될 수 있도록 상기 방열부재에 소정의 면적으로 형성되는 노출부를 포함하는 방열부;
    상기 방열부재에 매립되지 않고 상기 노출부를 통해 외부로 노출된 메탈 프레임의 노출부분에 직접 본딩되는 적어도 하나의 엘이디; 및
    상기 엘이디가 내부에 배치되어 상기 노출부분과 직접 본딩될 수 있도록 높이방향을 따라 관통형성되는 중공부를 포함하여, 상기 노출부에 배치되는 리플렉터;를 포함하고,
    상기 리플렉터는 상기 메탈 프레임과 마주하는 일면으로부터 상기 중공부를 가로지르도록 돌출형성되는 돌출부를 포함하되,
    상기 돌출부는 상기 노출부에서 서로 이웃하는 메탈 프레임들 사이에 형성된 간극에 삽입배치되는 차량용 등화장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방열부재는 그라파이트 복합체 및 고분자 수지를 포함하는 방열부재 형성 조성물로 이루어진 차량용 등화장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 노출부를 통해 노출된 메탈 프레임의 노출부분은 외부 전원을 상기 엘이디 측으로 공급하기 위한 전원단자의 역할을 수행하는 차량용 등화장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 메탈프레임, 방열부재 및 리플렉터는 인서트 사출성형을 통해 일체화되는 차량용 등화장치.
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