KR20180120630A - 소화 스티커 부착형 조명 - Google Patents

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KR20180120630A
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    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Abstract

본 발명은 조명용 소화 스티커, 그리고 소화 스티커 부착형 조명에 관한 것이다. 본 발명은, 복수의 LED 패키지(120u)로 형성되는 LED 패키지 어레이부(120); 및 LED 패키지 어레이부(120)의 후면에 형성되어 방열 기능을 수행하는 방열판(110); 을 포함하며, 방열판(110)에 의해 방열을 수행할 수 없는 영역에 제 2 방열부로 소화용 단위체(180)가 부착되는 것을 특징으로 한다.
이에 의해 조명에서 화재에 취약하나 방열을 수행할 수 없는 영역에 해당하는 전선 연결 부위 등에 부착 또는 도포함으로써, 방열과 화재시 소화를 동시에 수행하도록 하는 효과를 제공한다.
뿐만 아니라, 테이프 형태로 제공되거나, 마이크로 소화 캡슐을 접착층과 일체로 또는 개별적으로 이단 층으로 형성하여 적용되는 영역에 대해서 선택적으로 사용할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

소화 스티커 부착형 조명{lighting apparatus with fire extinguisher sticker}
본 발명은 조명용 소화 스티커, 그리고 소화 스티커 부착형 조명에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 조명에서 화재에 취약하나 방열을 수행할 수 없는 영역에 해당하는 전선 연결 부위 등에 부착 또는 도포함으로써, 방열과 소화를 동시에 수행하도록 하기 위한 조명용 소화 스티커 부착형 조명에 관한 것이다.
각종 조명장치의 광원으로 LED(발광 다이오드) 소자가 각광을 받고 있으며, 이러한 LED 소자는 백열등, 형광등과 같은 기존의 조명장치의 광원에 비하여 발열량과 소비전력이 적고, 내구성이 우수하며, 수명이 길다는 장점이 있다.
또한, LED 조명등은 형광등과 같은 수은이나 방전용 가스를 사용하지 않으므로 환경오염 문제를 유발시키지 않는 장점들도 있는데, 이 같은 LED 소자는 적절한 전원공급과 방열수단을 제공할 경우에는 약 10만 시간 이상을 사용할 수 있다.
이와 같이, 다른 광원에 비하여 상대적으로 긴 수명을 갖기 때문에 형광등을 대체하여 각종 조명등의 광원으로 널리 사용되고 있으며, 평판 조명뿐만 아니라, 최근에는 어두운 실내에 직접 조사되는 조명등은 물론, 조명에 의한 실내장식 효과를 높이기 위하여 조명등을 구성하는 내측면에 별도의 도광판을 매개로 간접적으로 빛을 조사시킬 수 있도록 하기 위한 조명등 장치인 엣지 조명 등이 개발되어 사용되고 있다.
종래의 조명은 열전달 그리스(Thermal Transfer Grease), 방열시트(Heatresistant Sheet)와 같은 열전달 물질(혹은 열전달 접착제)을 통해 라디에이터(Radiator) 구조인 알루미늄 히트싱크에 부착하여 방열을 수행하고 있으나, 조명에 대한 방열의 한계가 있어서 화재에 취약한 한계점이 있다.
대한민국 특허출원 출원번호 제10-2014-0090969호 "고출력 엘이디 조명의 방열장치(HEAT EMITTING DEVICE IN HIGH POWER LED LIGHTING)"
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 조명에서 화재에 취약하나 방열을 수행할 수 없는 영역에 해당하는 전선 연결 부위 등에 부착 또는 도포함으로써, 방열과 화재시 소화를 동시에 수행하도록 하기 위한 조명용 소화 스티커, 그리고 소화 스티커 부착형 조명을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 테이프 형태로 제공되거나, 마이크로 소화 캡슐을 접착층과 일체로 또는 개별적으로 이단 층으로 형성하여 적용되는 영역에 대해서 선택적으로 사용할 수 있도록 하기 위한 조명용 소화 스티커, 그리고 소화 스티커 부착형 조명을 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 소화 스티커 부착형 조명은, 복수의 LED 패키지(120u)로 형성되는 LED 패키지 어레이부(120); 및 LED 패키지 어레이부(120)의 후면에 형성되어 방열 기능을 수행하는 방열판(110); 을 포함하며, 방열판(110)에 의해 방열을 수행할 수 없는 영역에 제 2 방열부로 소화용 단위체(180)가 부착되는 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 실시예에 따른 소화 스티커 부착형 조명은, 복수의 LED 패키지(120u)로 형성되는 LED 패키지 어레이부(120); 및 LED 패키지 어레이부(120)와 연결된 방열판(110)과 방열판(110)에 부착된 마이크로 소화 캡슐을 포함하는 소화용 단위체(180); 을 포함하며, 마이크로 소화 캡슐을 구성하는 외벽인 폴리머 쉘에는 과불화 화합물 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 마이크로 소화 캡슐(185a)은, 제 1 임계치의 외부의 열에 의하여 발열 작용을 하며, 제 2 임계치(제 2 임계치 ≥ 제 1 임계치)의 외부의 열에 의해 소화 작용을 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 소화용 단위체(180)는, 이형지(181), 제 1 접착층(182), PET 수지층(183), 제 2 접착층(184), 플렉시블 소화시트(185)가 적층되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 소화용 단위체(180)는, 접착층과 플렉시블 소화시트(185)로 형성되거나 접착층에 마이크로 소화 캡슐이 포함되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 소화용 단위체(180)는, 제 1 조명 화재 보호 영역(170a)에 해당하는 AC 컨버터(150)와 외부 연결 단자 사이의 외부 연결 전선의 피복이 벗겨진 영역에 부착되는 것을 특징으로 한다.
또한, 소화용 단위체(180)는, 제 2 조명 화재 보호 영역(170b)에 해당하는 AC 컨버터(150)와 DC 입력단(160) 사이의 직류(DC)용 전선의 영역 전체나, 피복이 벗겨진 영역에 부착되는 것을 특징으로 한다.
또한, 소화용 단위체(180)는, 제 3 조명 화재 보호 영역(170c)에 해당하는 DC 입력단(160)과 LED 패키지 어레이부(120) 사이에 직류용 전원선의 전체나, 피복이 벗겨진 영역에 부착되는 것을 특징으로 한다.
또한, 소화용 단위체(180)는, 제 1 타입 폴리머 쉘 및 제 2 타입 폴리머 쉘 중 하나를 포함하는 것으로 구분되며, 제 1 타입 폴리머 쉘은 열전달 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 열전달 물질은, 철, 알루미늄, 니켈, 은, 금, 질화알루미늄, 산화아연, 질화붕소, 탄화규소, 질화규소 산화알루미늄, 산화규소(실리카), 수산화알루미늄, 산화마그네슘, 다이아몬드, 탄소섬유, 탄소나노튜브, 그래핀 중에서 적어도 하나 이상을 선택해서 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 조명용 소화 스티커, 그리고 소화 스티커 부착형 조명은, 조명에서 화재에 취약하나 방열을 수행할 수 없는 영역에 해당하는 전선 연결 부위 등에 부착 또는 도포함으로써, 방열과 화재시 소화를 동시에 수행하도록 하는 효과를 제공한다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명용 소화 스티커, 그리고 소화 스티커 부착형 조명은, 테이프 형태로 제공되거나, 마이크로 소화 캡슐을 접착층과 일체로 또는 개별적으로 이단 층으로 형성하여 적용되는 영역에 대해서 선택적으로 사용할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 소화 스티커 부착형 조명(100)과 대비되는 종래의 소화 스티커가 부착되지 않은 조명(1)을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 소화 스티커 부착형 조명(100)을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 소화 스티커 부착형 조명(100)을 구성하는 제 1 소화 스티커(180a) 및 제 2 소화 스티커(180b)의 공통적인 구조에 해당하는 소화용 단위체(180)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3의 소화용 단위체의 마이크로 소화 캡슐을 구성하는 폴리머 쉘에서의 과불화 화합물의 분자구조 및 화학식을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 소화 스티커 부착형 조명(100)이 평판 조명으로 구성시의 구성요소를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5의 평판 조명으로 구성된 소화 스티커 부착형 조명(100)의 테두리 프레임(140)의 체결 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 소화 스티커 부착형 조명(100)에서 제 3 소화 스티커(180c)가 부착된 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 소화 스티커 부착형 조명(100)에서 LED 패키지 어레이부(120)를 구성하는 LED 패키지(120u)의 구성요소를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하여 상세하게 설명한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석 되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 조명용 소화 스티커, 그리고 소화 스티커 부착형 조명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 소화 스티커 부착형 조명(100)과 대비되는 종래의 소화 스티커가 부착되지 않은 조명(1)을 나타내는 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 소화 스티커 부착형 조명(100)을 나타내는 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 소화 스티커 부착형 조명(100)을 구성하는 제 1 소화 스티커(180a) 및 제 2 소화 스티커(180b)의 공통적인 구조에 해당하는 소화용 단위체(180)의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 도 3의 마이크로 소화 캡슐을 구성하는 폴리머 쉘의 과불화 화합물의 분자구조 및 화학식을 나타낸다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 소화 스티커 부착형 조명(100)이 평판 조명으로 구성시의 구성요소를 나타내는 도면이다. 도 6은 도 5의 평판 조명으로 구성된 소화 스티커 부착형 조명(100)의 테두리 프레임(140)의 체결 관계를 설명하기 위한 도면이다. 도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 소화 스티커 부착형 조명(100)에서 제 3 소화 스티커(180c)가 부착된 상태를 설명하기 위한 도면이다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 소화 스티커 부착형 조명(100)에서 LED 패키지 어레이부(120)를 구성하는 LED 패키지(120u)의 구성요소를 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 2를 참조하여 소화 스티커 부착형 조명(100)에서 후면을 구성하는 주요 구성요소에 대해서 살펴보면, 소화 스티커 부착형 조명(100)은 방열판(110), 테두리 프레임(140), AC 컨버터(150), DC 입력단(160), 제 1 소화 스티커(180a), 제 2 소화 스티커(180b)를 포함할 수 있다.
다음으로, 도 3을 참조하면, 소화용 단위체(180)는 이형지(181), 제 1 접착층(182), PET 수지층(183), 제 2 접착층(184), 그리고 플렉시블 소화시트(185)가 적층되어 형성될 수 있다.
이형지(181)는 제 1 접착층(182)을 통해 PET 수지층(183)과 부착되며, 소화용 단위체(180)의 사용시 분리되어 제 1 접착층(182)을 통해 소화용 단위체(180)가 제 1 조명 화재 보호 영역(170a) 및 제 2 조명 화재 보호 영역(170b)에 부착됨으로써, 최상부에 형성되는 플렉시블 소화시트(185)가 외부로 노출될 수 있도록 한다.
제 2 접착층(184)은 PET 수지층(183)과 플렉시블 소화시트(185) 사이에 형성되어, PET 수지층(183)에 의한 소화용 단위체(180)의 면 형상의 형체가 유지되면서 플렉시블 소화시트(185)에 의한 미리 설정된 임계 온도 이하에서는 방열 작용을 하고, 미리 설정된 임계 온도를 초과하는 경우 플렉시블 소화시트(185)에 포함된 마이크로 소화 캡슐에서 폴리머 쉘(polymer shell)이 터지면서 코어 액티브 소화 입자에 의한 소화 작용이 수행되도록 한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예로, 이형지(181), 제 1 접착층(182), PET 수지층(183), 제 2 접착층(184), 플렉시블 소화시트(185)의 적층 구조가 아닌, 제 2 접착층(184), 플렉시블 소화시트(185)만의 구조를 통해서도 형성될 수 있다.
플렉시블 소화시트(185)에 포함된 마이크로 소화 캡슐은 폴리머 쉘(polymer shell), 코어 액티브 소화 입자로 이루어지는데, 폴리머 쉘은 하기의 화학식 1과 같은 과불화 화합물, 젤라틴, 이산화규소를 함유하는 조성물을 염기성 용매에 혼합하여 용해하고, 혼합한 용액을 가열하면서 염기성 용매 중에 캡슐 조성물을 기계적으로 분산시켜서 균일한 에멀젼을 얻기 위해 교반하여 캡슐의 외벽을 형성하여 획득할 수 있다.
즉, 폴리머 쉘을 구성하는 과불화 화합물의 분자구조는 도 4a와 같을 수 있으며, 화학식은 도 4b 및 하기의 화학식 1에 의해 표현될 수 있다.
Figure pat00001
본원발명의 폴리머 쉘의 제조단계는 다양한 형태에 의하여 제조될 수 있으며, 폴리머 쉘의 외벽을 형성하기 위해서 수지 조성물을 분산액에 투입하고 유화기로 교반하고, 경화제를 투입하고 숙성될 때까지 유화기에서 교반하여 제조할 수 있다.
그리고, 코어 액티브 소화 입자는 직경 3 내지 5㎛의 마이크로 파우더 물질을 Microencapsulation, 즉, 마이크로 캡슐에 해당하는 폴리머 쉘에 액체, 기체, 고체를 삽입하는 기술을 적용함으로써, 폴리머 쉘 내부에 삽입시킨다. 여기서 폴리머 쉘은 이물질 침투에 강하며, 온도에 자동 반응하여 안정성 및 유연성이 향상된 바인드 물질로 고분자 쉘이다.
소화 약제에 해당하는 코어 액티브 소화 입자는 할로겐 화합물로부터 제조된 수소화불화탄소(hydrofluorocarbon, 이하, 'HFC')를 사용함으로써, 억제 냉각에 의해 화제를 소화시킬 수 있다. 본 발명의 일실시예로, 코어 액티브 소화 입자는 HFC-227ea(CH3CHFCF3)를 사용할 수 있다.
CFC 대체물질인 불화탄화수소(HFC)는 유기 반응원료로서 두 가지 이상의 할로겐화탄소 또는 할로겐화탄화수소 화합물에서 염소를 불소로 치환함으로써, 제조될 수 있다. 이때 사용된 할로겐화탄소 또는 할로겐화탄화수소 화합물은 CHaXb(X=Cl 또는 F a=1 또는 2이고, b=4-a, 적어도 한 개의 Cl을 포함) 및 CX3CHa'Xb'(X=Cl 또는 F, a'=1,2 또는 3이고 b'=3-a', 적어도 1개 이상의 Cl을 포함) 및 C2HaClb(a=0, 1, 2 또는 3이고, b=4-a)중에서 선택된다.
그리고 본 발명의 다른 실시예로, 코어 액티브 소화 입자는 HFC-227ea 대신 HFC-23(CF3H), HFC-125(CH3CH2H), HFC-236fa(CF3CH2CF3) 중 하나 또는 이들의 혼합물을 활용할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 코어 액티브 소화 입자를 감싸고 있는 외벽인 폴리머 쉘의 조성물의 혼합 비율은 단계적 온도에 따른 방열 작용 및 소화 작용을 순차적으로 수행하기 위해서는 중요한 요소이다.
본원발명의 폴리머 쉘은 크기가 5㎛ 내지 10㎛를 형성할 수 있으며, 제 1 임계치의 외부의 열에 의하여 발열용 제 1 타입 폴리머 쉘의 외벽에 의한 발열 작용이 수행되고, 제 2 임계치의 외부의 열에 의해 소화용 제 2 타입 폴리머 쉘 뿐만 아니라, 제 1 타입 폴리머 쉘의 외벽이 파괴되어 내부의 코어 액티브 소화 입자이 외부로 유출되어 소화작용을 할 수 있는 것이다.
외부의 열은 75℃(제 1 임계치) 내지 95℃를 기준으로 제 1 타입 폴리머 쉘에 의한 발열작용이 수행되며, 125 ℃(제 2 임계치)를 초과하는 경우 제 2 타입 폴리머 쉘 뿐만 아니라 제 1 타입 폴리머 쉘의 외벽이 파괴되어 소화작용을 할 수 있다.
본 발명에서 제 1 타입 폴리머 쉘의 외벽을 구성하기 위해 열전달의 핵심 물질인 첨가제 혹은 충전재에는 철, 알루미늄, 니켈, 은, 금, 질화알루미늄, 산화아연, 질화붕소, 탄화규소, 질화규소 산화알루미늄, 산화규소(실리카), 수산화알루미늄, 산화마그네슘, 다이아몬드, 탄소섬유, 탄소나노튜브, 그래핀 중에서 적어도 하나 이상을 선택해서 사용할 수 있다.
제 1 타입 폴리머 쉘에 있어서, 화학식 1과 같은 화학식을 갖는 과불화 화합물 100 중량부에 대하여, 후술하는 방열물질과의 관계에서 수축성을 보충하기 위해 이산화규소 5 내지 3 중량부, 또한 방열물질과의 관계에서 외벽의 강성을 유지하기 위해 젤라틴 10 내지 15 중량부, 철, 알루미늄, 니켈, 은, 금, 질화알루미늄, 산화아연, 질화붕소, 탄화규소, 질화규소 산화알루미늄, 산화규소(실리카), 수산화알루미늄, 산화마그네슘, 다이아몬드, 탄소섬유, 탄소나노튜브, 그래핀 중에서 적어도 하나 이상에 해당하는 방열물질 20 내지 30 중량부로 이루어질 수 있다.
한편, 제 2 타입 폴리머 쉘에 있어서, 화학식 1과 같은 화학식을 갖는 과불화 화합물 100 중량부에 대하여, 방열물질이 포함되지 않는 상태에서 수축성을 제공하기 위해 이산화규소 5 내지 3 중량부, 또한 강성을 유지하기 위해 젤라틴 7 내지 13 중량부로 이루어질 수 있다.
그리고, 단위 면적(cm2) 당 제 1 타입 폴리머 쉘과 제 2 타입 폴리머 쉘에서의 밀도는 5.2 내지 6.4g/cm3으로 설정되고, 제 1 타입 폴리머 쉘과 제 2 타입 폴리머 쉘의 중량비율은 2.2 내지 2.3 : 1로 형성되는 것이 바람직하다.
이렇게 형성되는 소화용 단위체(180)는 도 2에서 도시된 바와 같이, 제 1 조명 화재 보호 영역(170a)에 해당하는 AC 컨버터(150)와 외부 연결 단자 사이의 외부 연결 전선의 전체나, 피복이 벗겨진 영역에 제 1 소화 스티커(180a)로 부착될 수 있으며, 제 2 조명 화재 보호 영역(170b)에 해당하는 AC 컨버터(150)와 DC 입력단(160) 사이의 직류(DC)용 전선의 전체나, 피복이 벗겨진 영역에 제 2 소화 스티커(180b)로 부착될 수 있다.
즉, 도 1은 소화용 단위체(180)에 해당하는 제 1 소화 스티커(180a)와 제 2 소화 스티커(180b)가 각각 제 1 조명 화재 보호 영역(170a) 및 제 2 조명 화재 보호 영역(170b)에 부착되기 전에 해당하며, 도 2는 소화용 단위체(180)에 해당하는 제 1 소화 스티커(180a)와 제 2 소화 스티커(180b)가 각각 제 1 조명 화재 보호 영역(170a) 및 제 2 조명 화재 보호 영역(170b)에 부착된 상태를 나타낸다.
또한, 본 발명의 다른 실시예로, 도 7과 같이 제 3 조명 화재 보호 영역(170c)에 해당하는 DC 입력단(160)과 LED 패키지 어레이부(120) 사이에 직류용 전원선의 전체나, 피복이 벗겨진 영역에 도 8과 같이 제 3 소화 스티커(180c)가 부착될 수 있다.
즉, 제 1 내지 제 3 조명 화재 보호 영역(170a 내지 170c)에 해당하는 전선의 피복 영역은 구성요소와의 연결부위에 해당하는 일부 또는 전체일 수 있으며, 제 1 내지 제 3 조명 화재 보호 영역(170a 내지 170c)에 부착된 제 1 내지 제 3 소화 스티커(180a 내지 180c)에 의해 제 1 임계치에 해당하는 방열판(110)으로부터 전달된 열에 의해 소화용 단위체(180)를 구성하는 제 1 타입 폴리머 쉘에 의해 방열 작용을 하며 제 2 임계치에 해당하는 방열판(110)으로부터 전달된 열에 의해서는 제 2 타입 폴리머 쉘 및 제 2 타입 폴리머 쉘이 파괴됨으로써 내부의 코어 액티브 소화 입자가 퍼져서 소화 기능을 수행할 수 있다.
소화용 단위체(180)는 직사각형뿐만 아니라, 원형, 삼각, 그 밖의 다각형 형상으로 제작될 수 있으며, 먼지, 발열, 합선 등에 의해 화재에 따라 고온이 발생한 경우 경우 집중적으로 소화가 일어날 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하여 소화 스티커 부착형 조명(100)의 세부 구성에 대해서 보다 구체적으로 살펴보도록 한다.
방열판(110)은 플레이트 형태로, LED 패키지 어레이부(120)의 후면에 형성되어 LED 패키지 어레이부(120)의 평탄도를 보정할 뿐만 아니라, 방열 기능을 수행할 수 있으며, 테두리 프레임(140)을 구성하는 제 2 측부 프레임(140b)에 얹혀지는 구조로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예로 방열판(110)은 테두리 프레임(140)을 구성하는 제 2 측부 프레임(140b)이 다단으로 형성시 LED 패키지 어레이부(120), 확산판(130)이 적층된 상태에서 테두리 프레임(140)에 의해 고정되는 구조이다.
한편, 방열판(110)은 LED 패키지 어레이부(120)를 형성하는 몸체가 투명의 폴리카보네이트 재질로 형성되는 경우, 상부에 반사시트가 추가로 형성될 수 있다. 여기서 추가로 형성되는 반사시트는 LED 패키지 어레이부(120)의 각 LED 패키지(120u)에 의해 출력된 광원이 확산판(130)에 의한 굴절에 따라 LED 패키지 어레이부(120) 후면으로 향하는 경우 반사시켜 확산판(130)을 향하도록 하여 후면으로 향하여 소실되는 광원을 최소화하는 기능을 수행할 수 있다.
LED 패키지 어레이부(120)는 도 9와 같이 복수의 LED 패키지(120u)가 PCB(121) 상부에 형성되며, 각 LED 패키지(120u)는 LED 베어칩(122), 칩 반사부(123), 형광체층(124)으로 구분되어 형성될 수 있다. 본 발명에서 LED 패키지(120u)의 개수와 간격은 변형되어 적용될 수 있다.
여기서, PCB(121)는 LED 베어칩(122)을 실장할 수 있는 기판이면 어느 것이나 가능하다. PCB(121)는 직선형 플레이트로 이루어질 수 있으며, 칩 반사부(123)는 LED 베어칩(122) 주위를 감싸는 형태로 형성되며, 형광체층(124)은 칩 반사부(123)의 형태에 따라 LED 베어칩(122)으로부터 거리가 멀어질수록 직경이 커지는 사각 형상의 충전층으로 형성될 수 있다. 한편, LED 베어칩(122)이 사각이 아닌 원형인 경우 형광체층(124)은 원추 형상으로 형성되거나 LED 베어칩(122)의 형태에 따라 삼각, 그 밖의 다각 형상의 충전층으로 형성할 수 있다.
그리고 칩 반사부(123)는 LED 베어칩(122)의 광원의 초기 조사 범위를 제한하기 위해 LED 베어칩(122)이 향하는 광원이 빛의 굴절에 의해 LED 베어칩(122)의 전면을 향하도록 하여 광효율을 증가시키는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 칩 반사부(123)는 LED 베어칩(122)과의 거리가 멀어질수록 직경이 커지는 사각 형상의 음각 형태나 원추, 삼각, 그 밖의 다각형의 음각 형태로 형성될 수 있다.
LED 베어칩(122)은 PCB(121)에 실장되는 청색(B) 발광 LED 칩으로서, 430nm 내지 480nm의 파장을 발광하는 반도체 성분으로 이루어질 수 있다. 다만, LED 베어칩(122)은 다른 컬러광을 출사하는 LED 베어칩이 사용될 수 있으며, 본 발명의 범위가 특정 LED 베어칩으로 제한되는 것은 아니다.
형광체층(124)은 LED 베어칩(122)으로부터 출사된 청색(B) 광원을 1차적으로 백색(W) 광으로 여기 되도록 한다. 이때, 형광체층(124)은 주로 여기 되어 방출되는 파장이 적색(R) 및 녹색(G)인 형광체를 주성분으로 하여 제조될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예는 LED 베어칩(122)이 청색(B)의 광원을 출력하는 경우, 백색(W) 광(W)으로의 1차 여기를 위한 형광체층(124)을 구성하는 경우에 해당하지만, LED 베어칩(122)이 녹색(G) 또는 적색(R) 광원을 출력하는 경우 형광체는 각각 청색(B) 및 적색(R)이거나 청색(B) 및 녹색(R)의 형광체를 사용할 수도 있다.
테두리 프레임(140)은 조명 본체 모듈에 해당하는 적층된 방열판(110), LED 패키지 어레이부(120), 확산판(130)을 중심으로 수평면상 직각 방향(90°)으로 교차하여 순번적으로 형성되는 제 1 측부 프레임(140a) 및 제 2 측부 프레임(140b)으로 구분될 수 있다.
다음으로, 확산판(130)은 LED 패키지 어레이부(120)의 LED 패키지(120u)로부터 조사된 1차 여기된 광원이 직접 산란되어 나오거나 굴절에 의해 반사되어 나오는 1차 여기된 광원이 조사되면, 1차 여기된 광원에 대해 2차 여기를 위해 퀀텀닷 시트(130a), 확산 플레이트(130b), 그리고 실링단(미도시)으로 구성될 수 있다.
퀀텀닷 시트(130a)는 전면과 후면에 형성된 확산 플레이트(130b) 사이에 위치하거나, 하나의 확산 플레이트(130b)에 의해 덮여진 구조로 형성되어 양 측부를 형성하는 실링단에 의해 측면이 밀봉 접합됨으로써, 확산판 내부에 밀봉 배치되는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 구조에 따라, 퀀텀닷 시트(130a)는 하부의 확산 플레이트(130b)에 의해 LED 패키지 어레이부(120)의 LED 패키지(120u)로부터 조사된 1차 여기된 광원(특히, 청색(B) 광원 성분)이 여과됨으로써, 직접적인 LED 패키지(120u)에 의한 광원 조사에 의한 퀀텀닷의 파괴를 방지하는 광원에 의한 파괴 방지 기능을 제공받을 수 있다.
또한, 퀀텀닷 시트(130a)는 확산판(130)과 LED 패키지 어레이부(120)의 수직면상에서 제 2 측부 프레임(140b)의 양 측벽 내부면에 상하로 이격되어 형성되는 제 1 수평 격벽단(미도시) 및 제 2 수평 격벽단(미도시)에 의해 확산판(130)과 LED 패키지 어레이부(120) 사이의 이격 공간이 발생하여 LED 패키지 어레이부(120)의 LED 패키지(120u)의 광원 조사시의 온도에 의한 파괴를 방지하는 온도에 의한 파괴 방지 기능을 제공받을 수 있다. 한편 본 발명의 다른 실시예로, 제 1 측부 프레임(140a)에도 제 2 측부 프레임(140b)과 동일하게 제 1 수평 격벽단 및 제 2 수평 격벽단이 형성될 수 있다.
뿐만 아니라, 퀀텀닷 시트(130a)는 전면과 후면에 형성된 확산 플레이트(130b) 사이에 밀폐된 상태에서, 양 측단이 실링단으로 밀봉시킴으로써, 외부의 대기중의 수분이나 산소에 의한 파괴를 방지하는 수분 및 산소 파괴 방지 기능을 제공받을 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 소화 스티커 부착형 조명(100)은 LED 베어칩(122)에서 출사된 광이 형광체층(124)에서 여기되어 백색(W) 광으로 여기된 이후에 확산판(130)의 퀀텀닷 시트(130a)에 진입하게 된다. 즉, 본 실시예에서는 조명용으로서의 백색(W) 광을 개선하기 위해 퀀텀닷 시트(130a)에 의한 2차 여기 과정을 거치게 되는데, 이 경우 퀀텀시트(QD)의 청색(B) 파장대 광에 의한 파괴를 최소화하기 위해 형광체에 의한 1차 여기시 백색(W) 광을 나오도록 한다.
본 발명의 일 실시예로, 퀀텀닷 시트(130a)는 고분자 수지와, 고분자 수지에 분산된 복수의 퀀텀닷(미도시)을 포함한다. 또한, 퀀텀닷 시트(130a) 수분의 유입을 막도록 밀폐된 시트 형태로 형성하기 위해 상부 및 하부에 접착 형성되는 상단 및 하단 확산 플레이트(130b) 각각의 사이에 제 1 베리어층 및 제 2 베리어층을 더 포함할 수도 있다. 이 경우, 퀀텀닷 시트(130a)의 측면에 코팅층을 추가하고, 실링단을 형성할 수 있다. 이러한 제 1 베리어 또는 제 2 베리어는 수직방향의 수분 침투는 방지할 수 있지만, 조명의 제조 과정에서 필연적으로 퀀텀닷 시트(130a)는 재단되어 이용되어야 하므로, 퀀텀닷 시트(130a)의 측면(예를 들어, 직사각형 형태인 경우에는 4개의 테두리)에는 열융착 또는 레이저 융착 등의 방식을 통해 코팅층이 추가로 형성되는 것이다.
이때 코팅층의 수분전도도는 10-3/day 이상으로 설정되는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시예의 경우에는 LED 패키지 구조를 예시하여 설명하고 있어 수분침투율을 10-3/day 이상으로 설정하였지만, LED 패키지 어레이부(120) 구조에서 복수의 LED 패키지(120u) 전단에 확산판(130)을 이격시켜 배치하는 경우에는 일부 내부로의 수분 침입 시 광효율 및 연색성에 미치는 영향이 미미할 수 있으므로 수분침투율의 다양한 적용이 가능할 수 있다.
퀀텀닷은 나노미터 크기의 반도체 물질로서 양자제한 효과를 나타내며, '나노 형광체'로 지칭될 수 있다. 퀀텀닷은 여기원으로부터 빛을 흡수하여 에너지 여기 상태에 이르면, 자신의 에너지 밴드 갭에 해당하는 에너지를 방출함으로써 여기원의 빛(여기광)을 파장 변환(변조)시킨다. 여기원은 통상적으로 LED칩 또는 자외선 LED칩을 사용하지만 본 발명의 일 실시예에 따른 소화 스티커 부착형 조명(100)은 여기원으로서 전술한 바와 같이 형광체의 의해 1차 여기된 광을 사용한다.
한편, 퀀텀닷 시트(130a)에 해당하는 퀀텀닷 플라즈모닉 필름은 퀀텀닷의 물질 조성과 입자 크기를 변화시킴으로써 퀀텀닷의 에너지 밴드 갭을 조절할 수 있고, 여기원의 파장에 대해 원하는 파장 변조를 실현할 수 있다. 퀀텀닷은 Si계 나노결정, Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체 나노결정, Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 나노결정, 및 이들의 혼합물과 복합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체 나노결정은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, 및 HgZnSTe 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 나노결정은 GaN, GaP, GaAs, AlN, AlP, AlAs, InN, InP, InAs, GaNP, GaNAs, GaPAs, AlNP, AlPAs, InNP, InNAs, InPAs, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlPAs, GaInNP, GaInNAs, GaInPAs, InAlNP, InAlNAs, 및 InAlPAs 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에서 퀀텀닷 시트(130a)에서 사용되는 고분자 수지는 상온에서 단단하지만 열을 가하면 유연해져 쉽게 변형(가공)될 수 있는 열가소성 수지일 수 있다. 예를 들어, 고분자 수지는 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene erephthalate, PET), 폴리메틸 메타크릴레이트(poly(methyl methacrylate), PMMA), 폴리디메틸실록산(poly(dimethylsiloxane), PDMS), 사이클릭 올레핀 코폴리머(cyclic olefin copolymer, COC), 및 폴리에테르술폰(poly ether sulfone, PES) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 이러한 고분자 수지는 실링단의 재료로도 사용될 수 있다.
이때, 퀀텀닷 시트(130a)에 포함되는 퀀텀닷은 LED 베어칩(122)에서 출사된 광이 형광체층(124)에서 1차 여기된 후 태양광 대비 차이가 유발되는 파장 대역에서 적어도 하나 이상의 파장 피크 또는 파장 범위를 구비하도록 설정함이 바람직하다.
다시 말해, LED 베어칩(122)에서 청색(B) 기반의 광이 출사되고, 형광체층(124)이 적색(R) 및 녹색(G) 형광체가 사용되는 경우, 퀀텀닷 시트(130a)의 퀀텀닷이 적색(R)에 해당하는 650 내지 680nm에 포함된 적어도 하나의 피크 또는 대역을 갖도록 설정하고, 나아가 650 내지 680nm에 포함된 적어도 하나의 피크 또는 대역을 갖도록 설정된 경우에, 연색지수(Ra)를 75 이상의 고연색성으로 개선하는 역할을 할 수 있는 구조도 제공할 수 있다.
즉, 퀀텀닷 시트(130a)는 상보적 파장대역 범위 내에서 적어도 하나의 피크를 갖는 퀀텀닷을 가지거나, 적어도 하나의 연속된 파장대역을 갖는 퀀텀닷을 포함하여 이루어질 수 있다. 이에 따라 고연색성의 확보가 가능하면서도 광학 데미지가 최소화되어 단파장 에너지가 분산시키는 구조가 되어 보다 신뢰성 있는 소화 스티커 부착형 조명(100)가 제공될 수 있게 되었다.
한편, 본 발명의 다른 실시예로, 확산판(130)을 구성하는 확산 플레이트(130b)가 아닌 내부가 퀀텀닷 시트(130a)가 삽입되는 영역이 빈 육면체 형상의 확산 몸체로 형성되는 경우, 퀀텀닷을 실리콘 또는 에폭시 중에서 선택된 용매에 미리 설정된 밀도로 충진됨으로써, 도 1의 구조와 동일한 연색성 개선 효과를 제공할 수 있다. 여기서 미리 설정된 밀도는 용매 상에서 1.5 내지 3.2g/cm3으로 설정되는 것이 적색광 및 색상 균일성, 증가된 휘도, 적은 청색(B) 누설, 그리고 감소된 색온도가 확인되었다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
110 : 방열판
120 : LED 패키지 어레이부
130 : 확산판
140 : 테두리 프레임
150 : AC 컨버터
160 : DC 입력단
170a : 제 1 조명 화재 보호 영역
170b : 제 2 조명 화재 보호 영역
170c : 제 3 조명 화재 보호 영역
180 : 소화용 단위체
181 : 이형지
182 : 제 1 접착층
183 : PET 수지층
184 : 제 2 접착층
185 : 플렉시블 소화시트
180a : 제 1 소화 스티커
180b : 제 2 소화 스티커
180c : 제 3 소화 스티커

Claims (10)

  1. 복수의 LED 패키지(120u)로 형성되는 LED 패키지 어레이부(120); 및
    LED 패키지 어레이부(120)에 인접하게 형성되어 방열 기능을 수행하는 방열판(110); 을 포함하며,
    방열판(110)에 의해 방열을 수행할 수 없는 영역에 제 2 방열부로 소화용 단위체(180)가 부착되는 것을 특징으로 하는 소화 스티커 부착형 조명.
  2. 복수의 LED 패키지(120u)로 형성되는 LED 패키지 어레이부(120); 및
    LED 패키지 어레이부(120)와 연결된 방열판(110)과 방열판(110)에 부착된 마이크로 소화 캡슐을 포함하는 소화용 단위체(180); 을 포함하며,
    마이크로 소화 캡슐을 구성하는 외벽인 폴리머 쉘에는 과불화 화합물 포함하는 것을 특징으로 하는 소화 스티커 부착형 조명.
  3. 청구항 2에 있어서, 마이크로 소화 캡슐은,
    제 1 임계치의 외부의 열에 의하여 발열 작용을 하며, 제 2 임계치(제 2 임계치 ≥ 제 1 임계치)의 외부의 열에 의해 소화 작용을 하는 것을 특징으로 하는 소화 스티커 부착형 조명.
  4. 청구항 2에 있어서, 소화용 단위체(180)는,
    이형지(181), 제 1 접착층(182), PET 수지층(183), 제 2 접착층(184), 플렉시블 소화시트(185)가 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 소화 스티커 부착형 조명.
  5. 청구항 2에 있어서, 소화용 단위체(180)는,
    접착층과 플렉시블 소화시트(185)로 형성되거나 접착층에 마이크로 소화 캡슐이 포함되어 형성되는 것을 특징으로 하는 소화 스티커 부착형 조명.
  6. 청구항 2에 있어서, 소화용 단위체(180)는,
    제 1 조명 화재 보호 영역(170a)에 해당하는 AC 컨버터(150)와 외부 연결 단자 사이의 외부 연결 전선의 영역에 부착되는 것을 특징으로 하는 소화 스티커 부착형 조명.
  7. 청구항 2에 있어서, 소화용 단위체(180)는,
    제 2 조명 화재 보호 영역(170b)에 해당하는 AC 컨버터(150)와 DC 입력단(160) 사이의 직류(DC)용 전선의 영역에 부착되는 것을 특징으로 하는 소화 스티커 부착형 조명.
  8. 청구항 2에 있어서, 소화용 단위체(180)는,
    제 3 조명 화재 보호 영역(170c)에 해당하는 DC 입력단(160)과 LED 패키지 어레이부(120) 사이에 직류용 전원선의 영역에 부착되는 것을 특징으로 하는 소화 스티커 부착형 조명.
  9. 청구항 2에 있어서, 소화용 단위체(180)는,
    제 1 타입 폴리머 쉘 및 제 2 타입 폴리머 쉘 중 하나를 포함하는 것으로 구분되며, 제 1 타입 폴리머 쉘은 열전달 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소화 스티커 부착형 조명.
  10. 청구항 9에 있어서, 열전달 물질은,
    철, 알루미늄, 니켈, 은, 금, 질화알루미늄, 산화아연, 질화붕소, 탄화규소, 질화규소 산화알루미늄, 산화규소(실리카), 수산화알루미늄, 산화마그네슘, 다이아몬드, 탄소섬유, 탄소나노튜브, 그래핀 중에서 적어도 하나 이상을 선택해서 사용하는 것을 특징으로 하는 소화 스티커 부착형 조명.
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