KR20200123317A

KR20200123317A - 방열용 조성물을 포함하는 led 조명용 방열판

Info

Publication number: KR20200123317A
Application number: KR1020190045449A
Authority: KR
Inventors: 장순기; 김인태; 강창규
Original assignee: 주식회사 비츠로
Priority date: 2019-04-18
Filing date: 2019-04-18
Publication date: 2020-10-29

Abstract

본 발명의 방열용 조성물을 포함하는 LED 조명용 방열판은 효율적으로 방열핀을 통해 외부 공기로 열을 방출하거나 열을 전달할 수 있어 방열특성이 우수하고, 이와 동시에 내부식성 및 경량성이 우수한 효과가 있다.

Description

방열용 조성물을 포함하는 LED 조명용 방열판{HEAT SINK FOR LED LIGHTING COMPRISING HEAT RADIATION COMPOSITION}

본 발명은 방열용 조성물을 포함하는 LED 조명용 방열판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 효율적으로 방열핀으로 열을 방출하거나 열을 전달할 수 있어 방열특성이 우수하고, 내부식성이 향상된 방열용 조성물을 포함하는 LED 조명용 방열판에 관한 것이다.

일반적으로 급변하는 현대 사회에서의 전자기기는 기능화, 소형화에 초점을 두고 진화하고 있으며, 이러한 전자기기들이 점점 더 복잡해질수록 기기 내 과도한 열이 발생되고 있다.

통상적으로 일정 범위의 한계 온도 내에서만 효율적으로 작동되는 전자기기는 외부 환경 요건의 범위가 증대되어 과도한 열로 인해 성능이 저하되거나 고장이 야기되고 있다.

이러한 전자기기내에 사용되는 일반적인 부품들의 수명과 신뢰성은 온도에 반비례함으로써 수명과 신뢰성을 확보하기 위해선 방열의 중요성이 무척 중요하며 전자기기의 설계에 있어 방열 관리가 핵심적 요소의 일부가 되었다.

차세대 조명으로 각광받는 엘이디(LED : Light Emitting Diode) 또한 엘이디 광원에서 많은 열이 발생하고 열로 인한 조명 기구의 전체 온도가 상승하여 엘이디 칩의 수명을 다하지 못하거나, 광량이 감소하고 결과적으로 미점등되는 사태가 왕왕 발생하고 있다.

종래의 엘이디 조명등은 알루미늄이나 구리 같은 열 전도성이 우수한 금속을 이용한 히트 싱크(heat sink) 또는 방열판을 조명기구 내 장착하여 엘이디 발광을 통해 발생한 열을 해소하고자 하였으나, 방열 효과를 극대화하기 위해선 히트 싱크 또는 방열판의 크기와 무게가 증가하게 되었다.

특히, 기존의 LED 조명의 히트싱크 재질은 알루미늄이 대부분이었으며, 이는 조명기구의 크기와 무게를 증가시키게 되는 단점이 있으며, 이를 보완하기 위해 마그네슘, 그라파이트 등의 방열 재료가 개발되어 적용 중에 있다. 그러나 그라파이트는 충격에 약하고, 마그네슘은 경량화에는 적합한 반면에 부식에 약한 한계점이 있었다.

한국등록특허공보 10-1790952

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 열특성이 우수함과 동시에 내부식성이 우수한 방열용 조성물을 포함하는 LED 조명용 방열판을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 열원으로부터 방열핀으로 효과적으로 열이 전달될 수 있어 방열 특성이 현저히 향상된 LED 조명용 방열판을 제공하는 것이다.

상술한 한계점을 해결하기 위하여, 본 발명은 LED 조명에 장착되는 LED 조명용 방열판에 있어서, 적어도 하나의 발열 소자가 실장된 인쇄회로기판이 일면에 장착된 기판부; 상기 기판부의 타면에 형성되는 복수의 방열핀; 및 상기 기판부 내에 형성되어 방열용 조성물을 포함하는 열확산부;를 포함하는 LED 조명용 방열판을 제공한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 열확산부는 상기 기판부의 측면을 타공하여 형성된 타공홀 형상이며, 상기 타공홀은 상기 복수의 방열핀에 수직하는 방향으로 형성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 열확산부는 상기 방열용 조성물이 충진되는 바디부; 및 상기 바디부에 충진된 방열용 조성물이 누출되는 것을 차단하는 캡부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 방열용 조성물은 마그네슘을 포함하는 금속 입자; 방열용 그래핀; 및 방열 그리스(thermal grease);를 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 방열용 조성물은 마그네슘을 포함하는 금속 입자 100 중량부에 대하여 그래핀은 1 ~ 48 중량부, 방열 그리스는 60 ~ 180 중량부로 포함될 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 방열용 조성물은 상기 마그네슘을 포함하는 금속 입자 100 중량부에 대하여 그래핀은 10 ~ 40 중량부로, 방열 그리스는 80 ~ 120 중량부로 포함될 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 방열용 조성물의 용매는 헥세인, 헵테인, 사이클로헥세인, 메틸사이클로헥세인, 벤젠, 톨루엔 및 자일렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 방열용 조성물은 상기 마그네슘을 포함하는 금속 입자는 마그네슘 입자이거나 마그네슘 합금 입자일 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 방열용 조성물은 상기 방열용 그래핀이 그래핀 나노플레이트렛(GNP, Graphene Nanoplateltets)일 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 LED 조명용 방열판의 사시도이다.
도 2는 도 1의 LED 조명용 방열판의 X-X' 축을 기준으로 한 단면도이다.
도 3은 도 1의 LED 조명용 방열판의 Y-Y' 축을 기준으로 한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 방열용 조성물 제조 과정의 이미지이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

상술한 바와 같이 엘이디(LED : Light Emitting Diode)는 엘이디 광원에서 많은 열이 발생하고 열로 인한 조명 기구의 전체 온도가 상승하여 엘이디 칩의 수명을 다하지 못하거나, 광량이 감소하고 결과적으로 미점등되는 사태가 왕왕 발생할 수 있다. 이에 알루미늄이나 구리 같은 열 전도성이 우수한 금속을 이용한 히트 싱크(heat sink) 또는 방열판을 조명기구 내 장착하여 엘이디 발광을 통해 발생한 열을 해소하고자 하였으나, 방열 효과를 극대화하기 위해선 히트 싱크 또는 방열판의 크기와 무게가 증가하는 어려움이 있었다.

이를 보완하기 위해 마그네슘, 그라파이트 등의 방열 재료가 개발되어 적용 중에 있다. 그러나 그라파이트는 충격에 약하고, 마그네슘은 경량화에는 적합한 반면에 부식에 약한 한계점이 있었다.

이에 본 발명은 LED 조명에 장착되는 LED 조명용 방열판에 있어서, 적어도 하나의 발열 소자가 실장된 인쇄회로기판이 일면에 장착된 기판부; 상기 기판부의 타면에 형성되는 복수의 방열핀; 및 상기 기판부 내에 형성되어 방열용 조성물을 포함하는 열확산부;를 포함하는 LED 조명용 방열판을 제공하여 상술한 한계점의 해결책을 모색하였다.

이와 같이 본 발명은 방열용 조성물을 활용할 수 있는 열확산부를 기판부 내에 형성함으로써 효과적으로 열을 방출하거나 전달할 수 있어 방열 특성이 우수하다. 뿐만 아니라, 본 발명의 방열용 조성물은 마그네슘을 함유하여 경량화가 가능하며, 복합소재인 그라파이트를 함유함으로써 내부식성이 우수한 효과가 있다.

이에 따라 본 발명은 각종 실내용 LED 조명, 실외용 LED 조명을 비롯하여 차량용 LED 조명 등에 유용하게 활용될 수 있는 장점이 있다.

이와 관련하여, 도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 LED 조명용 방열판의 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 LED 조명용 방열판(1)은 적어도 하나의 발열 소자(40)가 실장된 인쇄회로기판이 일면에 장착되어 있는 기판부(10) 및 상기 기판부(10)의 타면에 형성되는 복수의 방열핀(20)을 포함한다. 또한, 상기 기판부(10) 내에는 방열용 조성물을 포함하는 열확산부(30)를 포함하고 있다.

이와 같이 기판부(10) 내에 열확산부(30)를 포함함으로써, 기판부(10)의 일면에 형성된 발열 소자(40)로부터 발생하는 열이 열확산부(30)를 통해 빠른 속도로 방열핀(20)으로 전달 및 확산될 수 있게 된다. 이에 따라 방열 특성이 현저히 향상하게 되는 효과가 있다.

먼저, 적어도 하나의 발열 소자(40)가 실장된 인쇄회로기판이 일면에 장착되어 있는 기판부(10)에 대해 설명한다.

상술한 바와 같이 기판부(10)는 일면에 적어도 하나의 발열 소자(40) 즉, LED가 실장된 인쇄회로기판이 장착되어 있고, 타면에는 복수의 방열핀(20)이 형성되어 있다.

기판부(10)와 복수의 방열핀(20)은 일체로 형성될 수도 있고, 분리되어 형성될 수도 있다. 또한 기판부(10)의 재질은 해당 기술 분야에서 통상적으로 사용될 수 있는 재질일 수 있고, 예를 들어 마그네슘 합금, 알루미늄 합금, 실리콘카바이드(SiC) 등등 폭넓게 사용될 수 있으며 이에 제한되는 것은 아니다.

다음으로, 상기 기판부(10)의 타면에 형성되는 복수의 방열핀(20)에 대해 설명한다.

방열핀(20)은 상기 기판부(10)의 타면에 형성되는데, 이는 외부 공기 접촉 면일 수 있다. 즉, 열원으로부터 발생한 열은 방열핀(20)을 통하여 외부 공기로 전달됨으로써 방열 기능이 수행되는 것이다. 이에 따라, 열원으로부터 방열핀(20)으로 열 전달이 효과적으로 수행될 필요성이 있다. 이에 본 발명은 후술하는 바와 같이 방열용 조성물을 포함하는 열전달부(30)를 포함하도록 하여 열원으로부터 방열핀(20)으로 열을 효과적으로 전달할 수 있게 되었고, 방열핀(20)이 외부 공기로 열을 방출함으로써 방열 특성이 향상되는 효과가 있는 것이다.

다음으로, 상기 기판부(10) 내에 포함되는 방열용 조성물을 포함하는 열확산부(30)에 대해 설명한다.

열확산부(30)는 방열용 조성물을 포함하고 있으며, 기판부(10) 내에 형성됨으로써 기판부(10)에 장착된 인쇄회로기판에 실장된 발열 소자(40)로부터 발생하는 열을 효과적으로 방열핀(20)으로 전달할 수 있다.

열확산부(30)는 적어도 하나일 수 있으며, 바람직하게는 복수 개일 수도 있다. 도 1을 참조하면, 열확산부(30)가 복수 개로 기판부(10) 내에 형성되어 있음을 확인할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면 상기 열확산부(30)는 상기 기판부(10)의 측면을 타공하여 형성된 타공홀 형상이며, 상기 타공홀은 상기 복수의 방열핀(20)에 수직하는 방향으로 형성될 수 있다.

이를 통해 열확산부(30)는 기판부(10) 내에 형성되어 공간 효율성을 극대화할 수 있으며, 이와 동시에 방열 특성을 효과적으로 향상시킬 수 있다. 즉, 별도의 공간을 확보하지 않고도 열확산부(30)가 기판부(10) 내에 형성되도록 함으로써 기판부(10)의 일면에 형성된 열원으로부터 발생하는 열을 기판부(10)의 타면에 형성된 방열핀(20)으로 신속하게 전달할 수 있는 효과가 있다.

한편, 이 때 '기판부(10)의 측면'이란 기판부(10)의 네 방향 측면을 모두 의미할 수도 있고, 바람직하게는 방열핀(20)의 좁은 면이 관측되는 방향의 측면을 의미할 수도 있다.

또한, 상기 타공홀은 기판부(10)의 측면을 뚫어 통로를 형성한 것으로 방열용 조성물이 충진 내지 담지될 수 있는 형상, 깊이, 체적으로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 상기 타공홀은 원기둥 형상으로 형성될 수 있고, 상기 타공홀의 깊이는 방열판(1)의 전체 길이의 1/2 미만일 수 있으며, 상기 타공홀의 단면의 길이(지름)는 기판부(10)의 두께보다 작을 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니다.

이에 따라 방열용 조성물이 충진 내지 담지된 상태에서 누출되지 않도록 유지할 수 있어 지속적으로 우수한 방열 특성을 발현할 수 있는 효과가 있다.

상기 바디부는 기판부(10)의 일측면을 타공하여 형성할 수 있으며, 상기 캡부는 바디부에 충진되는 방열용 조성물이 외부에 접촉하지 못하도록 바디부에 끼움 결합을 할 수 있는 구조 또는 재질로 제한없이 형성될 수 있다. 바람직하게는 상기 캡부는 외부로 돌출되지 않는 형상의 나사일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

이와 관련하여, 도 2는 도 1의 LED 조명용 방열판의 X-X' 축을 기준으로 한 단면도이다. 도 2를 참조하면, 방열판(1)의 X-X'축과 평행한 길이 방향의 중간 지점(M)을 기준으로 양 측에 타공홀 형상의 열확산부(30)가 형성되어 있다. 상기 열확산부(30)는 방열용 조성물이 충진되어 있는 바디부(31) 및 상기 방열용 조성물이 누출되는 것을 차단하는 캡부(32)를 포함할 수 있다. 이에 따라 발열 소자(40)로부터 발생하는 열이 기판부(10) 내에 형성된 열확산부(30)에 의하여 효과적으로 방열핀(20)으로 전달될 수 있다.

구체적으로, 도 3은 도 1의 LED 조명용 방열판의 Y-Y' 축을 기준으로 한 단면도이다. 도 3을 참조하면, 발열 소자(40)로부터 발생하는 열은 상기 발열 소자(40)와 대응하는 위치로부터 가까운 열확산부(30)에 의하여 신속하게 방열핀(20)으로 전달된다. 방열핀(20)으로 전달된 열은 외부 공기로 방출됨으로써 우수한 방열 특성을 발현할 수 있는 것이다.

다음으로, 상기 열확산부(30)에 포함되는 방열용 조성물에 대해 설명한다.

본 발명의 방열용 조성물은 상기 방열용 조성물은 마그네슘을 포함하는 금속 입자; 방열용 그래핀;및 방열 그리스(thermal grease);를 포함할 수 있다.

먼저, 방열용 조성물에 포함되는 마그네슘을 포함하는 금속 입자는 마그네슘을 포함하는 미세한 크기의 입자를 의미할 수 있다. 본 발명의 방열용 조성물은 마그네슘을 함유함으로써 향상시키면서 경량화를 도모할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 금속 입자는 마그네슘 입자이거나 마그네슘 합금 입자일 수 있다. 즉, 본 발명의 방열용 조성물은 마그네슘 그 자체를 입자 형태로 포함하거나, 마그네슘을 함유하는 합금을 입자 형태로 포함할 수 있다.

구체적으로, 마그네슘 (magnesium)은 무게가 알루미늄의 65%, 철강의 22%로 현재 사용되는 구조용 금속 중 가장 가벼운 금속으로 경량화 소재로 활용하기에 적합한 특성이 있다. 알루미늄의 비중이 2.69인데 반하여 마그네슘의 비중은 1.74로 알루미늄의 비중보다 0.95 정도 낮다.

또한, 마그네슘은 방열성이 우수하여 장시간 사용에 따른 시스템 내부의 열을 효과적으로 방출해내는데 우수한 소재적 특성을 가지고 있다. 마그네슘의 열전도도(thermal conductivity)는 1.7로 알루미늄의 열전도도인 2.2보다 낮으나, 마그네슘의 체적비열은 0.435로 알루미늄의 체적비열인 0.567보다 더 작아서 방열이 상대적으로 유리하다. 방열 특성은 체적비열, 저항 및 열 전달 계수 등의 다양한 인자들에 의하여 종합적으로 판단되어 지는데, 이를 토대로 마그네슘의 방열성이 우수함을 확인할 수 있다.

따라서, 본 발명은 마그네슘 입자를 방열 조성물에 포함하도록 하여 알루미늄 등의 다른 금속 재료들이 가지는 무거움을 해소하여 경량성을 확보할 수 있음과 동시에 우수한 방열 특성을 발현할 수 있는 효과가 있다.

다음으로, 방열용 그래핀은 방열용 조성물에 함유됨으로써 방열성 및 내부식성을 향상시킬 수 있다.

이 때, '그래핀'이란 그라파이트를 이루고 있는 층(layer)를 의미하는 것으로, 층(layer)이 10개 이하로 적층된 구조일 수 있다. 구체적으로, 그래핀은 전기적, 기계적, 화학적 특성이 매우 안정적이고 뛰어나며, 우수한 전도성 물질로서 실리콘보다 빠르게 전자를 이동시키며 구리보다도 큰 전류가 흐를 수 있다. 또한, 그래핀은 열전도 특성이 우수하므로 열을 방출하는 방열 재료에 응용될 수 있다.

통상적으로 방열을 위한 그래핀 시트를 수득하기 위해서는 결정화가 잘 되도록 그래핀을 고온에서 열처리하는 공정을 수행하였다. 이와 같이 고온의 열처리를 수행하는 경우 그래핀의 카본의 일부가 열과 함께 탈출할 수 있어 결함이 발생할 수 있고, 이러한 결함은 열전도도를 저하시켰다.

또한, 이러한 기존의 그래핀 시트는 수평 열전도도는 우수하지만 수직 방향으로 열 확산이 어려운 단점이 있었다. 또한, 그래핀과 그래핀 사이의 미세한 공극이 형성되거나 층간 박리가 쉽게 발생하여 열전도도가 저하되기도 하였다.

이에 본 발명은 상술한 바와 같이, 방열용 그래핀을 마그네슘을 포함하는 금속 입자, 방열 그리스와 혼합하여 방열용 조성물을 기판부(10) 내에 형성된 열확산부(30)에 포함함으로써 상기의 문제점을 해결하였다. 즉, 본 발명은 방열용 그래핀을 시트상으로 제조하는 것이 아니라 방열용 조성물에 함유하도록 한 후에 이러한 조성물을 활용하여 기판부(10) 내에 열확산부(30)를 형성함으로써 전자기기 부품 등에 방열 특성을 부여하는 것인 바, 그래핀과 그래핀 사이의 공극 또는 층간 박리에 의한 열전도도 저하의 문제를 해소할 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명은 그래핀의 시트화를 위한 고온의 결정화 단계를 반드시 수행할 필요가 없어 열처리에 따른 결함을 방지할 수 있는 효과가 있다.

한편, 그래핀의 형상은 입상, 판상, 침상, 무정형 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

바람직하게는 그래핀은 그래핀 나노플레이트렛(GNP, Graphene Nanoplateltets)일 수 있다. 그래핀 나노플레이트렛은 그래핀을 여러 층으로 쌓아 100nm 미만의 두께의 판 형태로 만든 것으로, 그래핀을 나노플레이트렛 형태로 여러가지 물질과 혼합하는 경우에는 그래핀의 성질을 유지하면서 혼합물을 형성할 수 있는 효과가 있다. 또한, 그래핀 나노플레이트렛은 2차원 나노소재로 제조 단가가 낮으면서도 물성이 우수하므로, 이를 이용하여 방열용 조성물을 제조하는 경우 경량화 및 상용화에 적합한 장점이 있다.

또한, 상기 그래핀은 열전도성에 따른 방열성 향상 및 내부식성 향상을 고려하여, 상기 마그네슘을 포함하는 금속 입자 100 중량부에 대하여 1 ~ 48 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 그래핀은 상기 마그네슘을 포함하는 금속 입자 100 중량부에 대하여 10 ~ 40 중량부로 포함될 수 있다.

만일 그래핀이 상기 범위 미만으로 포함되는 경우에는 목적하는 수준의 열전도도를 가지기가 어렵고, 이에 따라서 열저항으로 인하여 방열성능이 현저히 감소될 수 있으며, 마그네슘을 포함하는 금속 입자에 비하여 그래핀이 비교적 소량 함유됨에 따라 내부식성이 감소될 수 있다. 또한, 만일 그래핀이 상기 범위를 초과하여 포함되는 경우에는 혼합이 용이하지 않아 균일한 방열용 조성물을 형성하기가 어려울 수 있다.

다음으로, 방열 그리스(thermal grease)에 대해 설명한다.

방열 그리스는 열을 전달하는 유체 물질로, 기름과 유사한 특성을 지니며, 열 전도성 화합물이다. 본 발명의 방열용 조성물은 방열 그리스를 함유함으로써 방열성을 보다 향상시킬 수 있다.

기존의 방열 그리스는 장기간 사용할 경우 보이드나 크랙이 발생하여 열을 효율적으로 방출할 수 없게 되어 방열 특성이 저하되는 결점이 있었다. 또한, 사용 중에 방열 그리스가 누출되는 등의 문제가 발생되어 방열 특성이 저하되는 단점이 있었다.

그러나, 본 발명은 방열 그리스를 마그네슘을 포함하는 금속 입자 및 그래핀과 함께 혼합하여 방열용 조성물을 포함하도록 열확산부(30)를 형성하고, 이를 통해 전자기기 부품 등에 방열 특성을 부여함으로써, 사용 중 방열 그리스가 누출되거나 장시간 사용하는 경우 보이드나 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있어 방열 특성이 현저히 향상되는 효과가 있다.

한편, 방열 그리스는 열전도성에 따른 방열성 향상 등을 고려하여, 상기 마그네슘을 포함하는 금속 입자 100 중량부에 대하여 60 ~ 180 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 방열 그리스는 상기 마그네슘을 포함하는 금속 입자 100 중량부에 대하여 80 ~ 120 중량부로 포함될 수 있다.

만일 방열 그리스가 상기 범위 미만으로 포함되는 경우에는 목적하는 수준의 열전도도를 가지기가 어렵고, 이에 따라서 열저항으로 인하여 방열성능이 현저히 감소될 수 있다.

용매는 상기 마그네슘을 포함하는 금속 입자 100 중량부에 대하여 50 ~ 200 중량부로 포함됨이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 용매는 상기 마그네슘을 포함하는 금속 입자 100 중량부에 대하여 80 ~ 150 중량부로 포함될 수 있다.

만일 상기 범위 미만으로 용매가 포함되는 경우에는 방열용 조성물의 점도가 지나치게 높아져 도포 또는 코팅 등을 수행하기에 어려움이 있고, 만일 상기 범위를 초과하여 용매가 포함되는 경우에는 점도가 지나치게 낮아져 잘 흘러내리는 현상이 발생할 수 있다.

한편, 경우에 따라서 상기 용매는 최종 방열용 조성물에 포함될 수도 있고, 휘발 또는 증발되어 최종 방열용 조성물에 포함되지 않을 수도 있다.

또한, 본 발명의 방열용 조성물은 상기한 물질들 외에 방열성을 향상시킬 수 있는 방열 도료를 더 포함할 수 있다. 방열 도료는 뛰어난 열방사율과 열전도율을 가진 물질로, 이를 더 포함함으로써 방열용 조성물의 방열성 및 내열성을 향상시킬 수 있다. 방열 도료는 해당 기술 분야에서 통상적으로 사용될 수 있는 것을 제한 없이 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 방열용 조성물은 상기한 물질들 외에 방열성, 내구성 및 내부식성을 향상시킬 수 있으며, 상기한 물질들과 함께 혼합되어 조성물을 형성할 수 있는 첨가제, 안료 등을 더 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 방열용 조성물은 그래핀, 마그네슘을 포함하는 금속 입자 및 방열 그리스를 모두 포함하고 있고, 이러한 방열용 조성물을 통해 열확산부(30)를 형성하는 경우에 알루미늄 등을 사용하는 경우나 그래핀 시트를 사용하는 경우에 비하여 현저히 가벼우면서도 내구성이 우수한 장점이 있다. 또한, 통상적으로 마그네슘을 방열을 위해 활용하는 경우에는 부식성이 문제되었는데, 본 발명은 상기와 같은 조성물을 바로 이용함으로써 내부식성 및 방열성을 모두 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

결국 본 발명은 상술한 방열용 조성물을 통해 열확산부(30)를 형성함으로써 도포의 용이성 및 빠른 경화로 방열판 제조 작업성 및 수율이 우수한 장점이 있다. 또한 우수한 열전도율에 의하여 열을 빠르게 외부로 방출시킬 수 있어 방열성이 우수하며, 크기 및 무게가 감소된 LED 조명용 방열판을 제공할 수 있다.

이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기 실시예가 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니다.

실시예 1

마그네슘 입자 1g, 그래핀 나노플레이트렛 0.1g, 방열 그리스(YG6111) 1.2g 및 헥세인 1mL을 교반하여 혼합하였다. 그 후 방열용 조성물을 수득하고, 이를 LED 조명용 방열판의 기판부의 타공홀에 충진함으로써 열확산부를 형성하였다.

실시예 2 ~ 5

하기 표 1과 같은 조성비로 혼합한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

[표 1]

실험예 1

상기 실시예 1 내지 5를 통해 제조한 방열용 조성물을 관찰하고, 조성물의 혼합 정도를 관찰하여 하기 표 2와 같은 기준으로 평가하였다. 이러한 평과 결과를 하기 표 3에 표시하였다.

[표 2]

[표 3]

상기 표 3을 참조하면, 실시예 5의 경우 방열용 조성물이 잘 혼합되지 않은 상태로 수득됨을 알 수 있다.

이와 관련하여, 도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 방열용 조성물 제조 과정의 이미지이다. 구체적으로 도 4(a)는 실시예 1의 제조 과정의 이미지이며, 도 4(b), 도 4(c), 도 4(d)는 각각 실시예 2, 실시예 3, 실시예 4의 제조 과정의 이미지이다. 도 1을 참조하면, 실시예 1 내지 4의 경우는 모두 균일하게 혼합된 방열용 조성물을 수득할 수 있다.

Claims

LED 조명에 장착되는 LED 조명용 방열판에 있어서,
적어도 하나의 발열 소자가 실장된 인쇄회로기판이 일면에 장착된 기판부;
상기 기판부의 타면에 형성되는 복수의 방열핀;및
상기 기판부 내에 형성되어 방열용 조성물을 포함하는 열확산부;를 포함하는 LED 조명용 방열판.
제1항에 있어서,
상기 열확산부는 상기 기판부의 측면을 타공하여 형성된 타공홀 형상이며, 상기 타공홀은 상기 복수의 방열핀에 수직하는 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 조명용 방열판.
제2항에 있어서,
상기 열확산부는,
상기 방열용 조성물이 충진되는 바디부;및
상기 바디부에 충진된 방열용 조성물이 누출되는 것을 차단하는 캡부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명용 방열판.
제1항에 있어서,
상기 방열용 조성물은 마그네슘을 포함하는 금속 입자; 방열용 그래핀;및 방열 그리스(thermal grease);를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명용 방열판.
제4항에 있어서,
상기 방열용 조성물은 마그네슘을 포함하는 금속 입자 100 중량부에 대하여 그래핀은 1 ~ 48 중량부, 방열 그리스는 60 ~ 180 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 LED 조명용 방열판.
제4항에 있어서,
상기 방열용 조성물은 상기 마그네슘을 포함하는 금속 입자 100 중량부에 대하여 그래핀은 10 ~ 40 중량부로, 방열 그리스는 80 ~ 120 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 LED 조명용 방열판.
제4항에 있어서,
상기 방열용 조성물의 용매는 헥세인, 헵테인, 사이클로헥세인, 메틸사이클로헥세인, 벤젠, 톨루엔 및 자일렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 LED 조명용 방열판.
제4항에 있어서,
상기 방열용 조성물은 상기 마그네슘을 포함하는 금속 입자는 마그네슘 입자이거나 마그네슘 합금 입자인 것을 특징으로 하는 LED 조명용 방열판.
제4항에 있어서,
상기 방열용 조성물은 상기 방열용 그래핀이 그래핀 나노플레이트렛(GNP, Graphene Nanoplateltets)인 것을 특징으로 하는 LED 조명용 방열판.