KR20160031161A

KR20160031161A - Led 공장등의 제조방법

Info

Publication number: KR20160031161A
Application number: KR1020140120770A
Authority: KR
Inventors: 윤태윤
Original assignee: 대영엔지니어링 주식회사; 주식회사 디와이엘텍
Priority date: 2014-09-12
Filing date: 2014-09-12
Publication date: 2016-03-22

Abstract

본 발명은 LED 공장등의 제조방법에 관한 것으로, 상기 LED 공장등은, 전선이 통과할 수 있는 홀더와; 상기 홀더와 결합하며 상기 홀더의 길이방향을 따라 배치된 복수의 방열핀을 포함하며 적어도 일부의 표면이 카본나노튜브를 포함하는 코팅층으로 코팅된 히트싱크와; 상기 히트싱크의 전방에 위치하며 LED가 장착되는 피씨비를 포함하며, 히트싱크 모재를 화성피막 단계를 포함하는 전처리하는 단계와; 카본나노튜브를 포함하는 코팅액을 마련하는 단계와; 상기 표면조정된 히트싱크에 상기 코팅액을 코팅하여 상기 코팅층을 제조하는 단계를 포함한다.

Description

LED 공장등의 제조방법{Method of manufacturing LED lighting for plant}

본 발명은 방열효율이 우수한 LED 공장등의 제조방법에 관한 것이다.

최근 엘이디가 저전력 소비로 인해 조명으로 각광받고 있다. 엘이디는 광전환효율이 높고 소비전력이 낮고 수명이 반영구적인 특징을 가지고 있다.

이러한 장점을 가진 엘이디는 가정용 뿐 아니라 공장등으로도 활발히 적용되고 있다. 공장등은 공장내부의 조립라인 등에 사용하는 것으로, 대부분 높은 천장에 매달려 있기 때문에 휘도가 매우 높은 특징이 있다.

한편, 엘이디는 사용시 열이 발생하는 문제가 있으며, 발생하는 열을 외부로 신속히 방출하는 것이 중요하다. 특히 공장등은 높은 휘도로 인해 엘이디가 집속되어 있어 방열이 더욱 중요하다.

대한민국 특허등록 제10-1351981호 (2014. 01. 16. 공개)

본 발명은 방열효율이 우수한 엘이디 공장등의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 본 발명의 목적은 LED 공장등의 제조방법에 있어서, 상기 LED 공장등은, 전선이 통과할 수 있는 홀더와; 상기 홀더와 결합하며 상기 홀더의 길이방향을 따라 배치된 복수의 방열핀을 포함하며 적어도 일부의 표면이 카본나노튜브를 포함하는 코팅층으로 코팅된 히트싱크와; 상기 히트싱크의 전방에 위치하며 LED가 장착되는 피씨비를 포함하며, 히트싱크 모재를 화성피막 단계를 포함하는 전처리하는 단계와; 카본나노튜브를 포함하는 코팅액을 마련하는 단계와; 상기 표면조정된 히트싱크에 상기 코팅액을 코팅하여 상기 코팅층을 제조하는 단계를 포함하는 것에 의하여 달성될 수 있다.

상기 전처리 단계는, 상기 히트싱크 모재를 탕세하는 단계와; 탕세 후 상기 히트싱크 모재를 탈지하는 단계와;탈지 후 상기 히트싱크 모재를 표면조정하는 단계와; 표면조정 후 상기 히트싱크 모재를 화성피막하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 화성피막하는 단계에서는, 상기 히트싱크 모재에 지르코늄 피막을 형성시킬 수 있다.

상기 코팅액을 마련하는 단계는, 카본나노튜브, 도료, 분산제 및 희석제를 혼합하고 교반하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 코팅액을 마련하는 단계는, 카본나노튜브 및 희석액을 혼합하여 카본나노튜브 희석액을 마련하는 단계와; 상기 카본나노튜브 희석액에 도료 및 분산제를 추가하여 혼합하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 코팅층 형성 후, 상기 코팅층을 180℃ 내지 220℃에서 30분 내지 2시간 동안 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 코팅층의 두께는 10um 내지 50um일 수 있다.

상기 히트싱크 모재는 마그네슘으로 이루어질 수 있다.

상기 LED는 상기 피씨비에 산점되어 장착되어 있으며, 상기 피씨비 전방에 위치하며 상기 LED에 대응하는 관통공이 형성되어 있으며 폴리카보네이트로 이루어진 반사판을 더 포함할 수 있다.

상기 반사판의 관통공은 상기 피씨비와 마주하는 면보다 상기 피씨비와 마주하지 않는 면에서 직경이 크게 마련되어 있을 수 있다.

본 발명에 따르면 방열효율이 우수한 엘이디 공장등의 제조방법이 제공된다.

도 1은 본 발명에 따라 제조된 엘이디 공장등의 사시도이고,
도 2는 본 발명에 따라 제조된 엘이디 공장등의 분해 사시도이고,
도 3은 본 발명에 따라 제조된 엘이디 공장등에서 엘이디와 반사판의 관계를 나타낸 것이고,
도 4는 본 발명에 따른 히트싱크의 처리방법을 나타낸 것이고,
도 5는 본 발명에 따른 히트싱크의 코팅방법을 나타낸 것이다.

도 1은 본 발명에 따라 제조된 엘이디 공장등의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따라 제조된 엘이디 공장등의 분해 사시도이다.

엘이디 공장등(1)은 홀더(10), 제1가스켓(11), 히트싱크(20), 피씨비(30), 엘이디(40), 반사판(50), 제2가스켓(60), 보호판(70) 및 프론트 커버(80)를 포함한다.

히트싱크(20)는 엘이디(40)로부터 발생한 열을 외부로 방출하는 역할을 한다. 히트싱크(20)는 피씨비와 결합하는 내부면, 내부면을 둘러싸는 주변 결합부(21) 및 후방에 위치하는 방열핀(22)을 포함하다. 주변 결합부(21)에는 다른 구성과의 결합을 위한 결합공(23)이 형성되어 있다.

방열핀(22)은 전선연장방향, 즉 홀더(10)의 길이방향을 중심으로 방사선으로 배치되어 있다.

엘이디(40)에서 발생한 열은 피씨비(30)와 히트싱크(20)의 본체를 거쳐 방열핀(22)을 통해 외부로 방출된다.

본 발명에 따른 히트싱크(20)는 방열효율이 우수한데, 이는 히트싱크(20)의 재질과 히트싱크(20) 표면의 코팅층 때문이다.

본 발명에 따른 히트싱크(20)는 마그네슘으로 이루어져 다른 재질로 만들어진 경우에 비하여 열전도성이 우수하며, 따라서 방열효율이 우수하다. 또한 전체적인 엘이디 공장등(1)의 무게를 낮출 수 있다.

히트싱크(20)의 적어도 일부 표면은 카본나노튜브를 포함하는 코팅층으로 코팅되어 있다. 코팅층은 히트싱크(20)의 전체에 형성되거나, 방열핀(22) 부분에만 형성될 수 있다.

코팅층의 두께는 10um 내지 50um일 수 있다. 카본나노튜브는 고강도, 고전류용량, 고비표면적 등의 특징이 있으며, 특히 열전도성이 높아 히트싱크(20)의 방열효과를 증대시킨다. 코팅층에는 카본나노튜브 외에 도료와 분산제가 포함되어 있을 수 있다. 도료는 흑색계열로서 실리콘 수지를 포함할 수 있으며 내열성 및 방청성이 우수한 재질을 사용할 수 있다. 분산제는 실리콘계열을 사용할 수 있으며 폴리디메틸실록산으로 변형된 폴리에테르를 사용할 수 있다.

피씨비(30)는 원판 형상으로, 상부면에 엘이디(40)가 장착되어 있다. 엘이디(40)의 장착 분포는 다양하게 변형될 수 있다. 본 도면에서는 엘이디(40)의 작동에 필요한 전선 및 구동회로는 도시하지 않았다.

반사판(50) 역시 원판형상이며, 각 엘이디(40)에 대응하는 엘이디(40)에 대응하는 관통공(51)이 형성되어 있다. 도 3과 같이 관통공(51)은 피씨비(30)를 향하는 면보다 피씨비(30)를 향하지 않는 면에서 직경이 크게 마련되어 있다. 이러한 형상에 의해 엘이디(40)의 빛은 외부로 용이하게 확산된다. 반사판(50)은 폴리카보네이트로 이루어질 수 있다.

제2가스켓(60), 보호판(70) 및 프론트 커버(80)는 반사판(50) 전면에 순차적으로 배치된다. 제2가스켓(60), 보호판(70) 및 프론트커버(80)에는 결합을 위한 결합공(61, 71, 81)이 형성되어 있다. 본 도면에서는 결합공을 통해 구성부품들을 결합시키는 결합수단(예를 들어, 나사)은 도시하지 않았다.

제2가스켓(60)은 실리콘 고무로 이루어질 수 있고, 보호판(70)은 폴리카보네이트로 이루어질 수 있다. 프론트 커버(80)는 마그네슘으로 이루어질 수 있다.

도 4를 참조하여 히트싱크(20)의 제조방법을 설명한다. 이하, 코팅층이 형성되지 않은 히트싱크(20)를 "히트싱크 모재"라 하여 설명한다.

히트싱크(20)의 코팅층은 탕세(S100), 예비탈지(S200), 본탈지(S300), 수세(S400), 표면조정(S500), 화성피막(S600), 수세(S700) 및 순수세(S800)를 거친 후 CNT코팅(S900) 공정을 거쳐 제조된다.

히트싱크 모재에 대한 탕세(S100) 내지 순수세(S800)까지는 전착도장의 전처리와 유사한 과정이다. 이들 과정을 통해 히트싱크(20)의 표면에서는 다양한 오염물질이 제거되고 표면이 활성화되며 화학적 성질이 향상되고 경도 및 내마모성이 증가되는 효과가 있다. 이들 과정을 자세히 설명하면 다음과 같다.

탕세는 히트싱크 모재의 이물질을 제거하고 탈지공정에서의 탈지향상을 위한 온수 세척과정이다. 탈지는 히트싱크 모재 표면에 부착된 광물성이나 식물성 등 다양한 종류의 기름(유지분)을 철강 표면으로부터 제거하는 공정이고, 탈지방법에는 용제탈지, 에멀젼탈지, 전해세척법, 알카리 세척법 등이 있다. 수세는 탈지액 등을 제거하는 공정으로 순수를 사용할 수 있으며, 상온에서 이루어질 수 있다.

강 알칼리나 중 알카리 탈지 공정 및 산세공정을 거치는 경우에 히트싱크 모재의 표면은 구조상 활성점을 거의 잃게 되어 피막이 거칠고 조대한 피막을 얻게 된다.

이러한 이유 때문에 금속의 표면에 자유에너지를 부여하여 활성점의 수를 증가시킬 필요가 있고, 활성점의 수가 많아지게 되면 자유에너지의 증가로 화성처리 시에 결정의 핵 수가 증가하게 되고, 그 결과 미세하고 균일한 결정의 피막을 입혀주게 된다. 이러한 작용을 하는 것을 표면조정제라 한다.

이와 같이 상기 표면조정은 철강 표면을 활성화시켜주는 공정이고, 표면조정제로서 수산이나 XQ 등의 약품을 사용한다.

화성피막은 금속표면에 피막제를 투입하여 지르코늄 피막을 형성시키는 공정이고, 방청성, 내식성, 내고온 산화성 등의 화학적 성질을 향상시키고, 동시에 경도 및 내마모성을 증가시키는 효과를 갖는다.

도 5를 참조하여 히트싱크(20)의 코팅방법을 상세히 설명한다.

먼저, CNT를 희석제로 희석한다(S910). CNT와 희석제의 비율은 1:50 내지 1:200일 수 있다. 희석제는 이후 사용될 도료에 적합한 종류를 사용할 수 있으며, 부틸 셀로솔브, n-부틸 알코올, 자일렌의 혼합물을 사용할 수 있다. 구체적으로는 부틸 셀로솔비가 10-30중량%, n-부틸 알코올이 10 내지 30중량%, 자일렌이 55-65중량%가 사용될 수 있다.

다음으로 희석된 CNT를 교반하고 분산하여 CNT를 희석액에 균일하게 분산시킨다(S920, S930).

교반과 분산은 서로를 1회 이상 반복하면서 수행될 수 있다. 교반은 성분의 균일화, 물질 전달 속도의 증대, 열 전달 속도의 전달, 물리적 변화의 촉진, 화학적 변화의 촉진 등을 위하여 진행하며, 분산은 물질의 입자를 매우 작게 만들어 입자와 입자가 서로 안정적으로 균일하게 분포되어 있는 상태로 만드는 것이다. 교반 공정에 비해 분산 공정의 rpm이 높을 수 있으며, 예를 들어 교반시의 rmp은 분산 공정의 rpm보다 2배 내지 10배 클 수 있다. 구체적으로는 교반은 250 내지 350rpm으로 수행하고 분산은 1500 내지 2500rpm으로 수행할 수 있다.

교반과 분산은 각각 3회 이상 수행될 수 있다. 교반과 분산을 수회 실시하는 이유는 교반과 분산을 많이 실시할수록 고르게 분포되어, CNT와 도료가 잘 섞여서 장시간 방치하여도 CNT가 가라앉지 않는다.

이후 도료와 분산제를 혼합하고 교반한다(S940, S950). 도료는 내식성, 내후성을 강화하기 위해 사용한다. 도료는 CNT에 비해 입자크기가 커서 잘 가라않는데, 분산제는 도료가 잘 분산될 수 있도록 작용한다. 다른 실시예에서는 분산제를 CNT의 교반 및 분산 단계에서 사용할 수 있다.

마련된 코팅액에는 CNT가 0.1 내지 2중량 %가 포함되어 있을 수 있으며, 분산제는 0.1 내지 5중량% 포함되어 있을 수 있다. 도료는 50 내지 90 중량 %포함되어 있으며, 도료에는 도료자체의 용매성분이 포함되어 있을 수 있다.

이상의 과정을 통해 CNT 코팅액이 마련되면 표면처리된 히트싱크 모재에 CNT를 코팅한다(S960).코팅은 액상 분무코팅 방식으로 수행할 수 있다. 액상 분무코팅 외에 액체정전코팅 방식으로 코팅을 수행할 수 있다. 이후 CNT 코팅액을 건조하여 희석제를 제거한다(S970). 건조과정은 180℃ 내지 220℃에서 30분 내지 2시간 수행한다. 건조온도가 낮으면 도료의 변색 내지 벗겨짐 등의 문제가 발생할 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims

LED 공장등의 제조방법에 있어서,
상기 LED 공장등은,
전선이 통과할 수 있는 홀더와;
상기 홀더와 결합하며 상기 홀더의 길이방향을 따라 배치된 복수의 방열핀을 포함하며 적어도 일부의 표면이 카본나노튜브를 포함하는 코팅층으로 코팅된 히트싱크와;
상기 히트싱크의 전방에 위치하며 LED가 장착되는 피씨비를 포함하며,
히트싱크 모재를 화성피막 단계를 포함하는 전처리하는 단계와;
카본나노튜브를 포함하는 코팅액을 마련하는 단계와;
상기 표면조정된 히트싱크에 상기 코팅액을 코팅하여 상기 코팅층을 제조하는 단계를 포함하는 LED 공장등의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 전처리 단계는,
상기 히트싱크 모재를 탕세하는 단계와;
탕세 후 상기 히트싱크 모재를 탈지하는 단계와;
탈지 후 상기 히트싱크 모재를 표면조정하는 단계와;
표면조정 후 상기 히트싱크 모재를 화성피막하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 공장등의 제조방법.
제2항에 있어서,
상기 화성피막하는 단계에서는,
상기 히트싱크 모재에 지르코늄 피막을 형성시키는 것을 특징으로 하는 LED 공장등의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 코팅액을 마련하는 단계는,
카본나노튜브, 도료, 분산제 및 희석제를 혼합하고 교반하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 공장등의 제조방법.
제4항에 있어서,
상기 코팅액을 마련하는 단계는,
카본나노튜브 및 희석액을 혼합하여 카본나노튜브 희석액을 마련하는 단계와;
상기 카본나노튜브 희석액에 도료 및 분산제를 추가하여 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 공장등의 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 코팅층 형성 후,
상기 코팅층을 180℃ 내지 220℃에서 30분 내지 2시간 동안 건조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 공장등의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 코팅층의 두께는 10um 내지 50um인 것을 특징으로 하는 LED 공장등의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 히트싱크 모재는 마그네슘으로 이루어진 것을 특징으로 하는 LED 공장등의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 LED는 상기 피씨비에 산점되어 장착되어 있으며,
상기 피씨비 전방에 위치하며 상기 LED에 대응하는 관통공이 형성되어 있으며 폴리카보네이트로 이루어진 반사판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 공장등의 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 반사판의 관통공은 상기 피씨비와 마주하는 면보다 상기 피씨비와 마주하지 않는 면에서 직경이 크게 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 공장등의 제조방법.