KR101908218B1 - Light-scattering plate for led light and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
LED 조명용 광확산 플레이트는, 기판, 상기 기판 상에 배치되며, 외부로부터 입사되는 광을 산란시키며 고분자 나노 섬유를 구비하는 제1 광확산층 및 상기 제1 광확산층 상에 배치되며, 광을 산란시키면서 동시에 성애 또는 서리 형성을 억제할 수 있도록 내부에 발열 부재를 구비하는 제2 광확산층을 포함한다. 이로써, 광확산성 및 발열 특성이 개선될 수 있다.A light diffusion plate for LED illumination comprises a substrate, a first light diffusion layer disposed on the substrate, the first light diffusion layer scattering light incident from the outside and comprising polymer nanofibers, and a second light diffusion layer disposed on the first light diffusion layer, And a second light-diffusing layer having a heating member therein so as to suppress erosion or frost formation. As a result, the light diffusing property and the heat generating property can be improved.
Description
본 발명은 LED 조명용 광확산 플레이트 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 성에 제거 및 눈부심 현상 방지가 가능한 LED 조명용 광확산 플레이트 및 상기 LED 조명용 광확산 플레이트의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a light diffusion plate for LED illumination and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a light diffusion plate for LED illumination and a manufacturing method of the light diffusion plate for LED illumination capable of preventing deflagration and glare.
최근, 형광등에 비해 월등히 효율이 높은 LED조명의 보급화가 건물 실내ㅇ외를 통틀어 다양한 용도로 활발하게 이루어지고 있다. 그러나 외부 LED조명기구는 겨울철 혹한 등에 의한 눈 및 성에가 기구 표면에 축적될 경우, 가시성이 큰 폭으로 떨어진다는 문제점을 가지고 있다. 특히, 실제로 폭설이 내렸을 때 신호등의 가시성이 낮아지는 현상, 눈 또는 성에가 야외 조명을 뒤덮어 효율성이 감소하는 현상 등으로 실제로 나타나고 있으며, 특히, 혹한과 폭설이 심한 북유럽, 러시아, 캐나다 등의 남북극에 인접한 국가들에서는 더욱 빈번하게 일어나고 있는 실정이다.In recent years, LED lighting, which is much more efficient than fluorescent lamps, has been actively used for various purposes throughout the buildings. However, the external LED lighting fixture has a problem that visibility is greatly deteriorated when snow and cold due to cold weather in the winter accumulate on the surface of the fixture. In particular, the actual visibility of traffic lights is lowered when the snow falls, and the efficiency is reduced due to snow or snow covering the outdoor lighting. In particular, It is happening more frequently in neighboring countries.
이러한 문제들을 해결하기 위해, LED조명의 눈부심 효과 방지 및 빛의 효율적인 확산성을 증대시키고 나아가, 동시에 서리 또는 성에 등을 제거할 수 있는 광확산 플레이트가 요구되고 있다.In order to solve these problems, there is a demand for a light diffusion plate capable of preventing the glare effect of the LED illumination and increasing the effective diffusibility of light, and simultaneously removing frost or glare.
본 발명의 일 목적은, 효율적인 확산성을 증대시키고 나아가, 동시에 서리 또는 성에 등을 제거할 수 있는 광확산 플레이트를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a light diffusion plate capable of increasing efficient diffusibility and simultaneously removing frost or gender.
본 발명의 일 목적은, 효율적인 확산성을 증대시키고 나아가, 동시에 서리 또는 성에 등을 제거할 수 있는 광확산 플레이트를 제조할 수 있는 광확산 플레이트의 제조 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a light diffusion plate capable of increasing the effective diffusibility and further capable of manufacturing a light diffusion plate capable of removing frost or gender at the same time.
본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명용 광확산 플레이트는, 기판, 상기 기판 상에 배치되며, 외부로부터 입사되는 광을 산란시키며 고분자 나노 섬유를 구비하는 제1 광확산층 및 상기 제1 광확산층 상에 배치되며, 광을 산란시키면서 동시에 성애 또는 서리 형성을 억제할 수 있도록 내부에 발열 부재를 구비하는 제2 광확산층을 포함한다.A light diffusion plate for LED illumination according to an embodiment of the present invention includes a substrate, a first light diffusion layer disposed on the substrate, the first light diffusion layer scattering light incident from the outside and comprising polymer nanofibers, And a second light-diffusing layer having a heat generating member therein so as to scatter light while suppressing erosion or frost formation.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 고분자 나노 섬유는 다이메틸폼아마이드 또는 폴리아크릴로나이트릴을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the polymer nanofiber may include dimethylformamide or polyacrylonitrile.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 발열 부재는, 고분자 나노 코어 및 상기 고분자 나노 코어를 감싸도록 구비된 전기도금 박막을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the heating member may include a polymer nanocore and an electroplated thin film provided to surround the polymer nanocore.
여기서, 상기 고분자 나노 코어는 상기 고분자 나노 섬유와 실질적으로 동일한 물질을 포함할 수 있다.Here, the polymer nanocore may include substantially the same material as the polymer nanofiber.
또한, 상기 전기도금 박막은, 구리 또는 니켈로 이루어질 수 있다.The electroplated thin film may be made of copper or nickel.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 광확산층은 PDMS 물질로 이루어질 수 있다.In an embodiment of the present invention, the first light-diffusing layer may be formed of a PDMS material.
본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명용 광확산 플레이트의 제조 방법에 있어서, 기판 상에, 외부로부터 입사되는 광을 산란시키며 고분자 나노 섬유를 구비하는 제1 광확산층을 형성한다. 이후, 상기 제1 광확산층 상에, 성애 또는 서리 형성을 억제할 수 있도록 내부에 발열 부재를 구비하는 제2 광확산층을 형성한다. In the method of manufacturing a light diffusion plate for LED illumination according to an embodiment of the present invention, a first light diffusion layer including polymer nanofibers is formed on a substrate by scattering light incident from the outside. Thereafter, a second light-diffusing layer having a heating member therein is formed on the first light-diffusing layer so as to suppress erosion or frost formation.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 광확산층은, 상기 기판 상에 전기 방사 공정을 통하여 고분자 나노 섬유를 코팅한 후, 상기 고분자 나노 섬유가 코팅된 기판 상에 상기 고분자 나노 섬유를 전체적으로 덮도록 제1 투명 커버층을 형성함으로써 구비될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the first light-diffusing layer may be formed by coating polymer nanofibers through an electrospinning process on the substrate, and then polymerizing the polymer nanofibers on the substrate coated with the polymer nanofibers By forming a first transparent cover layer.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 광확산층은, 몰드 상에 전기 방사 공정을 통하여 고분자 나노 섬유를 코팅한 후, 상기 고분자 나노 섬유를 개별적으로 도금하는 전기도금 공정을 수행하여, 고분자 나노 코어 및 상기 고분자 나노 코어를 감싸도록 구비된 전기도금 박막을 갖는 발열 부재를 형성하고, 상기 발열 부재를 덮도록 제2 투명 커버층을 형성한 후, 상기 발열 부재를 포함하는 제2 투명 커버층을 상기 제1 광확산층 상에 전사시킴으로써 형성될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the second light-diffusing layer is formed by coating the polymer nanofibers through an electrospinning process on a mold, and then performing an electroplating process for individually plating the polymer nanofibers, Forming a second transparent cover layer covering the core and the electrochromic thin film provided to surround the polymer nanocore, covering the heating member, and forming a second transparent cover layer including the heating member, And then transferred onto the first light-diffusing layer.
본 발명의 실시예들에 따른 발열 광확산판 및 그 제조 방법에 따르면, 광확산성 및 발열성을 개선할 수 있다. 즉, LED조명기구 등에 사용되는 일반 유리 기판에 광확산층을 도입하여, LED조명의 빛 확산성을 증대시키고, 동시에 발열멀티 구조로 도입하여 눈 및 성에를 효과적으로 제거할 수 있는 새로운 개념의 유연 발열 광확산판을 제조하는 기술을 제공하는데 있다.According to the heat generating optical diffusing plate and the method of manufacturing the same according to the embodiments of the present invention, light diffusibility and heat generation can be improved. In other words, by introducing a light diffusion layer on a general glass substrate used for LED lighting equipment and the like, it is possible to increase the light diffusing property of the LED illumination and to introduce it into the heat generating multi structure, And to provide a technique for manufacturing a diffusion plate.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광확산 플레이트를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 도 1의 발열 부재를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광확산 플레이트의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광확산 플레이트의 제조 공정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 도 2의 제조 공정 중 형성되는 부재를 나타낸 사진들이다.
도 6은 전기방사 시에 전기방사 용액에 노랑/파랑/빨강 염료를 넣어서, 각각의 색깔을 띤 광확산 플레이트의 사진들이다.
도 7은 광확산 플레이트에 대한 눈부심 효과(빛 확산정도)에 관한 실험을 진행한 사진들이다.
도 8은 광확산 플레이트의 발열 성능에 관한 그래프들 및 사진들이다.1 is a cross-sectional view illustrating a light diffusion plate according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view illustrating the heating member of FIG.
3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a light diffusion plate according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a manufacturing process of a light diffusion plate according to an embodiment of the present invention.
Fig. 5 is a photograph showing a member formed in the manufacturing process of Fig.
FIG. 6 is a photograph of the light diffusing plate of each color obtained by adding yellow / blue / red dye to the electrospinning solution during electrospinning.
Fig. 7 is a photograph of the experiment on the glare effect (degree of light diffusion) on the light diffusion plate.
8 is a graph and photographs relating to heat generation performance of the light diffusion plate.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 있어서, 대상물들의 크기와 양은 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대 또는 축소하여 도시한 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. In the accompanying drawings, the sizes and the quantities of objects are shown enlarged or reduced from the actual size for the sake of clarity of the present invention.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 다른 특징들이나 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprise", "comprising", and the like are intended to specify that there is a feature, step, function, element, or combination of features disclosed in the specification, Quot; or " an " or < / RTI > combinations thereof.
한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.On the other hand, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광확산 플레이트를 설명하기 위한 단면도이다. 도 2는 도 1의 발열 부재를 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a light diffusion plate according to an embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view illustrating the heating member of FIG.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광확산 플레이트는 기판(101), 제1 광확산층(110) 및 제2 광확산층(120)을 포함한다. Referring to FIGS. 1 and 2, a light diffusion plate according to an exemplary embodiment of the present invention includes a
상기 기판(101)은 광학적으로 투명한 특성을 가진다. 상기 기판(101)은 예를 들면 유리 기판일 수 있다.The
상기 제1 광확산층(110)은 상기 기판(101) 상에 배치된다. 상기 제1 광확산층(110)은 외부로부터 입사되는 광을 산란시키는 고분자 나노 섬유(115)를 구비한다. 상기 고분자 나노 섬유(115)는 전기 방사 공정을 통하여 형성될 수 있다. The first light-diffusing
상기 고분자 나노 섬유(115)는 다이메틸폼아마이드(dimethylformamaide, DMF) 또는 폴리아크릴로나이트릴(polyacrylonitrile, PAN)을 포함할 수 있다.The
상기 제1 광확산층(110)은 PDMS 물질로 이루어진 제1 투명 커버층을 포함할 수 있다. 즉, 상기 제1 광확산층(110)은 상기 고분자 나노 섬유(115)가 내부에 형성된 상태에서 PDMS 물질이 경화된 제1 투명 커버층을 포함할 수 있다. The first light-diffusing
상기 제2 광확산층(120)은 상기 제1 광확산층(110) 상에 배치된다. 상기 제2 광확산층(120)은 광을 산란시키면서 동시에 성애 또는 서리 형성을 억제할 수 있도록 내부에 발열 부재(125)를 구비한다. 이로써, 광확산 플레이트(100)는 제1 및 제2 광확산층들(110, 120)이 적층된 적층 구조를 가짐에 따라 보다 우수한 광확산 특성을 가질 수 있다. The second light-diffusing
한편, 상기 제2 광학산층(120)은 성애 또는 서리 형성을 억제할 수 있도록 내부에 발열 부재(125)를 구비한다. 따라서, 상기 발열 부재(125)는 광확산 특성 및 발열 특성을 동시에 가질 수 있다. On the other hand, the second
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 발열 부재(125)는, 고분자 나노 코어(126) 및 전기 도금 박막(128)을 포함한다.In one embodiment of the present invention, the
상기 고분자 나노 코어(126)는, 상기 제1 광확산층(110)에 포함된 고분자 나노 섬유(115)와 동일할 수 있다. 이로써, 제2 광확산층(120)이 광확산 특성을 개선시킬 수 있다.The
상기 전기 도금 박막(128)은 상기 고분자 코어(126)를 감싸도록 구비된다. 이로써, 고분자 나노 코어(126) 및 전기 도금 박막(128)이 코어셀 구조를 가질 수 있다. 상기 전기도금 박막(128)은, 구리 또는 니켈로 이루어질 수 있다.The electroplated
결과적으로, 고분자 나노 코어(126) 및 전기 도금 박막(128)을 구비한 발열 부재(125)에 전원이 인가될 경우, 상기 발열 부재(125)가 열을 발산할 수 있다. 이로써 상기 광확산 플레이트(100)가 발광 소자에 적용될 경우, 상기 발광 소자의 외부 표면에 성애 또는 서리가 형성되는 것이 억제될 수 있다.As a result, when power is applied to the
또한, 상기 고분자 나노 코어(126)는 상기 고분자 나노 섬유(115)와 실질적으로 동일한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 고분자 나노 섬유(115)가 다이메틸폼아마이드(dimethylformamaide, DMF) 또는 폴리아크릴로나이트릴(polyacrylonitrile, PAN)을 포함할 경우, 상기 고분자 나노 코어(126) 또한, 다이메틸폼아마이드(dimethylformamaide, DMF) 또는 폴리아크릴로나이트릴(polyacrylonitrile, PAN)을 포함할 수 있다.In addition, the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광확산 플레이트의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a light diffusion plate according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광확산 플레이트의 제조 방법에 따르면, 기판 상에, 외부로부터 입사되는 광을 산란시키며 고분자 나노 섬유를 구비하는 제1 광확산층을 형성한다.(S110) Referring to FIG. 3, in the method of manufacturing a light diffusion plate according to an embodiment of the present invention, a first light diffusion layer including polymer nanofibers is formed on a substrate by scattering light incident from the outside. S110)
상기 제1 광확산층을 형성하기 위하여, 상기 기판 상에 전기 방사 공정을 통하여 고분자 나노 섬유를 코팅한다. 이후, 상기 고분자 나노 섬유가 코팅된 기판 상에 상기 고분자 나노 섬유를 전체적으로 덮도록 제1 투명 커버층을 형성함으로써, 상기 제1 광확산층이 형성된다.In order to form the first light-diffusing layer, the polymer nanofibers are coated on the substrate through an electrospinning process. Thereafter, the first transparent cover layer is formed on the substrate coated with the polymer nanofibers so as to cover the polymer nanofibers as a whole, thereby forming the first light diffusion layer.
이후, 상기 제1 광확산층 상에, 성애 또는 서리 형성을 억제할 수 있도록 내부에 발열 부재를 구비하는 제2 광확산층을 형성한다(S120).Thereafter, a second light-diffusing layer having a heating member therein is formed on the first light-diffusing layer so as to suppress erosion or frost formation (S120).
예를 들면, 상기 제2 광확산층은, 몰드 상에 전기 방사 공정을 통하여 고분자 나노 섬유를 코팅한 후, 상기 고분자 나노 섬유를 개별적으로 도금하는 전기도금 공정을 수행하여, 고분자 나노 코어 및 상기 고분자 코어를 감싸도록 구비된 전기도금 박막을 갖는 발열 부재를 형성한다. 이후, 상기 발열 부재를 덮도록 제2 투명 커버층을 형성한 후, 상기 발열 부재를 포함하는 제2 투명 커버층을 상기 제1 광확산층 상에 전사시켜 상기 제2 광확산층을 상기 제1 광확산층 상에 형성할 수 있다.For example, the second light-diffusing layer may be formed by coating the polymer nanofibers through an electrospinning process on a mold, and then performing an electroplating process for individually plating the polymer nanofibers to form a polymer nanocore and the polymer core A heating member having an electroplated thin film provided so as to surround the substrate. Thereafter, after forming a second transparent cover layer to cover the heating member, a second transparent cover layer including the heat generating member is transferred onto the first light-diffusing layer to form the second light- As shown in FIG.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 광확산판의 제조 공정을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 5는 도 4의 제조 공정 중 형성되는 부재를 나타낸 사진들이다.4 is a flowchart illustrating a manufacturing process of an exothermic light diffusion plate according to an embodiment of the present invention. Fig. 5 is a photograph showing a member formed during the manufacturing process of Fig.
도 4 및 도 5를 참조하면, 첫 번째 단계에선 미리 준비한 유리기판(도 4a)에 전기방사(electrospinning) 기술을 이용하여, 고분자 나노섬유를 코팅한다(도 4b 및 도5a 참조). 이 때, 사용되는 고분자 용액은 다이메틸폼아마이드(dimethylformamaide, DMF)에 폴리아크릴로나이트릴(polyacrylonitrile, PAN)을 10 wt%로 녹인 후, 상온에서 하루 정도 교반하여 준비한다. 4 and 5, in the first step, polymer nanofibers are coated on a glass substrate (FIG. 4A) prepared in advance using an electrospinning technique (FIGS. 4B and 5A). The polymer solution is prepared by dissolving 10 wt% of polyacrylonitrile (PAN) in dimethylformamide (DMF), and stirring the mixture at room temperature for one day.
준비된 고분자 용액을 실린지 펌프를 이용하여, 유량 300 μL/h로 공급하고, 8 kV의 전압을 인가하여 전기방사를 진행한다. 사용하는 노즐은 내경 0.84 mm, 외경 1.27 mm 크기의 노즐을 사용하며, 노즐과 기판 간의 거리는 15 cm로 유지시킨다. 이 때, 전기방사 코팅 시간은 120분으로 진행한다.The prepared polymer solution is supplied at a flow rate of 300 μL / h using a syringe pump, and a voltage of 8 kV is applied to conduct electrospinning. The nozzles used are 0.84 mm in inner diameter and 1.27 mm in outer diameter, and the distance between the nozzle and the substrate is maintained at 15 cm. At this time, the electrospinning coating time is 120 minutes.
이어서, 두 번째 단계에서는 고분자 나노섬유가 코팅된 유리기판 위에 PDMS를 붓고 (도 4c) 그 위에 다시 유리를 올린 뒤 경화를 진행시킨다(도 4d). 참고로 경화된 이후에는 '섬유/고분자 구조에 의한 산란 현상'에 의해 전체적인 투과도가 약 20%정도 향상된다 (도2b). 본 일련의 과정을 통해 고분자 나노섬유로 이루어진 제1 광확산층이 형성된다.Next, in the second step, PDMS is poured onto a glass substrate coated with polymer nanofibers (FIG. 4C), the glass is again placed on the PDMS, and curing is performed (FIG. 4D). After curing by reference, the overall transmittance is improved by about 20% by the 'scattering phenomenon due to the fiber / polymer structure' (FIG. 2B). A first light diffusion layer made of polymer nanofibers is formed through this series of processes.
세 번째 단계에서는 별도로 제조한 제2 광확산층을 제1 광확산층 상에 전사한 후(도 4e), 그 위에 다시 유리를 올린 후 주위에 PDMS를 고르게 코팅한 후 이를 경화시킨다(도 4f 및 도 5c).In the third step, the separately prepared second light-diffusing layer is transferred onto the first light-diffusing layer (Fig. 4E), and then the glass is again placed thereon, and PDMS is uniformly coated thereon and then cured ).
이 때, 상기 제2 광확산층은 다음과 같은 과정을 통해 제조한다. 우선, 8 중량% PAN용액을 첫 번째 단계에서 언급한 동일한 방법으로 제조한다. 이후 구리 몰드에 유량 300 μL/h 및 8 kV 전압조건으로 2초간 전기방사하여 나노섬유 매트를 제작한다. 이후, 상기 나노섬유 매트에 백금 또는 금을 이용하여 금속 시드를 형성한다. 상기 금속 시드를 형성하기 위하여 스퍼터링 공정이 수행될 수 있다.At this time, the second light diffusion layer is manufactured through the following process. First, an 8 wt% PAN solution is prepared in the same manner as mentioned in the first step. Thereafter, a nanofiber mat is produced by electrospinning the copper mold at a flow rate of 300 μL / h and a voltage of 8 kV for 2 seconds. Thereafter, metal seeds are formed on the nanofiber mat using platinum or gold. A sputtering process may be performed to form the metal seed.
이어서 금속시드가 형성된 나노섬유 매트를 구리도금용액에 담근 후 전기도금을 진행한다. 전기도금 조건은 3V로 약 7초간 진행을 한다. 이 때, 전기도금 용액은 황산(Sulfuric acid) 10g, 염산(Hydrochloric acid) 1g, 황산구리(Copper sulfate) 32g, 포름알데히드(Formaldehyde) 20g을 200 mL의 증류수(Deionized water)에 섞어서 제조한다. 도금 후에 증류수에 1분간 헹군 이후, 산화를 막기 위해 질소분위기에서 건조를 시킨다. 본 일련의 과정을 통해 구리 나노섬유로 이루어진 제2 광확산층이 형성된다.Subsequently, the nanofiber mat having the metal seed formed therein is immersed in the copper plating solution, and the electroplating proceeds. The electroplating condition is 3V for about 7 seconds. The electroplating solution is prepared by mixing 10 g of sulfuric acid, 1 g of hydrochloric acid, 32 g of copper sulfate, and 20 g of formaldehyde in 200 mL of deionized water. After plating, rinse in distilled water for 1 minute and then dry in a nitrogen atmosphere to prevent oxidation. A second light diffusion layer made of copper nanofibers is formed through this series of processes.
한편, 구리 대신에 니켈을 이용한 전기도금 공정에 따르면, 니켈전기도금 용액으로 nickel (II) sulfamate tetrahydrate 80 g, boric acid 6 g, 탈이온수(DI-water) 200 Ml를 혼합하여 니켈 도금 용액을 제조한다. 그리고, sodium hydroxide solution을 pH조절제로 이용하여 상기 니켈 도금 용액의 pH를 4.5로 조절한다. 이후, 전류밀도 0.22 A/cm2를 60초간 가하여 전기 도금을 진행합니다. 다음으로 구리도금과 동일하게 증류수에 헹군 후 산화를 막기 위해 질소 분위기에서 건조시켜, 니켈 나노섬유를 포함하는 제2 확산층을 형성한다.On the other hand, according to the electroplating process using nickel instead of copper, 80 g of nickel (II) sulfamate tetrahydrate, 6 g of boric acid and 200 Ml of deionized water (DI-water) were mixed with a nickel electroplating solution to prepare a nickel plating solution do. The pH of the nickel plating solution is adjusted to 4.5 by using sodium hydroxide solution as a pH adjuster. Then, electroplating proceeds by applying a current density of 0.22 A / cm2 for 60 seconds. Next, it is rinsed with distilled water in the same manner as copper plating, and then dried in a nitrogen atmosphere to prevent oxidation, thereby forming a second diffusion layer containing nickel nanofibers.
도 6은 전기방사 시에 전기방사 용액에 노랑/파랑/빨강 염료를 넣어서, 각각의 색깔을 띤 광확산 플레이트의 사진들이다. FIG. 6 is a photograph of the light diffusing plate of each color obtained by adding yellow / blue / red dye to the electrospinning solution during electrospinning.
도 6을 참조하면, 첫번째 스텝의 전기방사 시에 전기방사 용액에 노랑/파랑/빨강 염료를 넣어서, 각각의 색깔이 들어간 광확산 플레이트의 사진을 보여준다. 도 6a는 PDMS를 공급하기 전이고, 도 6b는 PDMS를 공급하고 이를 경화하여 투과도과 향상된 이후의 모습이다.Referring to FIG. 6, a yellow / blue / red dye is added to the electrospinning solution during the electrospinning of the first step, and a photograph of the light diffusion plate containing each color is shown. FIG. 6A shows the state before the PDMS was supplied, and FIG. 6B shows the state after the PDMS was supplied and cured to improve the transmittance.
도 7은 광확산 플레이트에 대한 눈부심 효과(빛 확산정도)에 관한 실험을 진행한 사진들이다.Fig. 7 is a photograph of the experiment on the glare effect (degree of light diffusion) on the light diffusion plate.
도 7을 참조하면, 도7a에서 일반 유리기판을 이용한 빛 확산 실험 결과이다. 빛이 확산되지 못하여, 눈부심 현상이 강하게 나타난다. 도 7b는 '발열 광확산판'을 이용한 빛 확산 실험 결과이다. 빛이 효과적으로 확산됨에 따라 눈부심 현상이 사라졌음이 확인 가능하다. 도 7c, 도 7d, 도 7e는 각각 도 6의 염료가 적용된 광확산 플레이트들을 이용한 빛 확산 실험 결과이다. 염료 적용 이후에도 빛이 효과적으로 확산되어 눈부심 현상이 줄어들었음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 7, FIG. 7A shows results of light diffusion experiments using a general glass substrate. The light is not diffused, and the glare phenomenon appears strongly. FIG. 7B is a result of the light diffusion test using the 'heat generating light diffuser'. It can be confirmed that the glare has disappeared as the light spreads effectively. FIGS. 7C, 7D and 7E show results of light diffusion experiments using the light diffusion plates to which the dyes of FIG. 6 are applied, respectively. It can be seen that after the application of the dye, the light is effectively diffused and the glare phenomenon is reduced.
도 8은 광확산 플레이트의 발열 성능에 관한 그래프들 및 사진들이다.8 is a graph and photographs relating to heat generation performance of the light diffusion plate.
도 8을 참조하면, 광확산 플레이트에 전압을 3.5V 가했을 경우 최대 발열온도가 292도까지 나타남을 확인하였고(도 8a), 반복 실험을 통해 20번이상의 반복에도 발열 성능이 저하되지 않음을 확인하였다(도 8b). 도 8c는 광확산 플레이트 상에 얼음층을 형성시켜, 실제 높은 두께의 얼음층이 완전히 녹는 과정을 보여준다.Referring to FIG. 8, when the voltage was applied to the light diffusion plate of 3.5 V, the maximum exothermic temperature was found to be 292 degrees (FIG. 8a), and it was confirmed through repeated experiments that the exothermic performance was not deteriorated even after 20 or more repetitions (Fig. 8B). 8C shows a process in which an ice layer is formed on the light diffusion plate to completely melt the ice layer of actual high thickness.
광확산 플레이트는 발광 소자, 특히 야외에 장착되는 발광 소자에 적용될 수 있다.The light diffusion plate can be applied to a light emitting element, in particular, a light emitting element mounted on the outdoors.
Claims (9)
상기 기판 상에 배치되며, 외부로부터 입사되는 광을 산란시키며 고분자 나노 섬유를 구비하는 제1 광확산층; 및
상기 제1 광확산층 상에 배치되며, 광을 산란시키면서 동시에 성애 또는 서리 형성을 억제할 수 있도록 내부에 발열 부재를 구비하는 제2 광확산층을 포함하고,
상기 발열 부재는,
고분자 나노 코어; 및
상기 고분자 나노 코어를 감싸도록 구비된 전기도금 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명용 광확산 플레이트.Board;
A first light-diffusing layer disposed on the substrate, the first light-diffusing layer scattering light incident from the outside and having polymer nanofibers; And
And a second light-diffusing layer disposed on the first light-diffusing layer and having a heating member therein so as to scatter light while suppressing erosion or frost formation,
The heat-
Polymer nanocore; And
And an electroplated thin film provided to surround the polymer nanocores.
상기 제1 광확산층 상에, 성애 또는 서리 형성을 억제할 수 있도록 내부에 발열 부재를 구비하는 제2 광확산층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 발열 부재는,
고분자 나노 코어; 및
상기 고분자 나노 코어를 감싸도록 구비된 전기도금 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명용 광확산 플레이트의 제조 방법.Forming a first light-diffusing layer on the substrate, the first light-diffusing layer including polymer nanofibers scattering light incident from the outside; And
Forming a second light-diffusing layer on the first light-diffusing layer, the second light-diffusing layer having a heating member therein so as to suppress erosion or frost formation,
The heat-
Polymer nanocore; And
And an electroplated thin film provided to surround the polymer nanocores.
상기 기판 상에 전기 방사 공정을 통하여 고분자 나노 섬유를 코팅하는 단계; 및
상기 고분자 나노 섬유가 코팅된 기판 상에 상기 고분자 나노 섬유를 전체적으로 덮도록 제1 투명 커버층을 형성하는 단계를 포함하는 LED 조명용 광확산 플레이트의 제조 방법.The method of claim 7, wherein forming the first light-diffusing layer comprises:
Coating polymer nanofibers on the substrate through an electrospinning process; And
And forming a first transparent cover layer so as to cover the polymer nanofibers as a whole on the substrate coated with the polymer nanofibers.
몰드 상에 전기 방사 공정을 통하여 고분자 나노 섬유를 코팅하는 단계;
상기 고분자 나노 섬유를 개별적으로 도금하는 전기도금 공정을 수행하여, 고분자 나노 코어 및 상기 고분자 나노 코어를 감싸도록 구비된 전기도금 박막을 갖는 발열 부재를 형성하는 단계;
상기 발열 부재를 덮도록 제2 투명 커버층을 형성하는 단계; 및
상기 발열 부재를 포함하는 제2 투명 커버층을 상기 제1 광확산층 상에 전사시키는 단계를 포함하는 LED 조명용 광확산 플레이트의 제조 방법.
The method of claim 7, wherein forming the second light-diffusing layer comprises:
Coating polymer nanofibers on the mold through an electrospinning process;
Performing an electroplating process for individually plating the polymer nanofibers to form a heating member having a polymer nanocore and an electroplated thin film provided to surround the polymer nanocore;
Forming a second transparent cover layer to cover the heating member; And
And transferring the second transparent cover layer including the heat generating member onto the first light diffusion layer.
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