KR100974358B1 - 발광다이오드 모듈용 히트싱크 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광다이오드 모듈용 히트싱크 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게, 핀이 베이스부의 하면 및 양측 면에 밀착되도록 형성되어 방열성능을 보다 높일 수 있으며, 핀 및 베이스와 일체로 형성되는 고정수단에 의해 고정되어 체결력을 높여 내구성을 향상할 수 있고, 특히, 자동차용 헤드램프로 용이하게 이용할 수 있는 발광다이오드 모듈용 히트싱크 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

Description

발광다이오드 모듈용 히트싱크 및 그 제조 방법{HEAT SINK FOR LED MODULE AND MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 발광다이오드 모듈용 히트싱크 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게, 핀이 베이스부의 하면 및 양측 면에 밀착되도록 형성되어 방열성능을 보다 높일 수 있으며, 핀 및 베이스와 일체로 형성되는 고정수단에 의해 고정되어 체결력을 높여 내구성을 향상할 수 있고, 특히, 자동차용 헤드램프로 용이하게 이용할 수 있는 발광다이오드 모듈용 히트싱크 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
발광다이오드(LED, Light Emitting Diode)는 P형과 N형 반도체의 접합 구조를 가지고, 전력을 인가하면 전자와 정공의 결합으로 반도체의 밴드갭(bandgap)에 해당하는 에너지의 빛을 방출하는 광전자 소자이며, 반응 시간이 일반 전구에 비하여 빠르고, 소비전력이 일반전구에 비해 20%수준으로 낮아 고효율의 조명수단으로 널리 사용되고 있다.
특히, 고출력 발광다이오드가 조명등으로 사용되는 경우에는 발광다이오드 모듈에서 많은 열을 발생시키게 되어 기판 특성상 반도체 접합 구조를 갖는 발광다이오드 모듈에서 발생된 열에 의해 조명효율이 저하되므로 발광다이오드 모듈에서 발생된 열을 방출하기 위한 수단을 필요로 한다.
도 1은 일반적인 발광다이오드 조명을 나타낸 것으로서, 종래의 발광다이오드 조명(10)은 기판(1); 상기 기판(1)의 일측 면에 구비되는 발광다이오드 모듈(2); 상기 기판(2)의 타측 면에 구비되어 상기 발광다이오드 모듈(2)로부터 발생된 열을 방출하는 히트싱크(3)를 포함하여 형성된다.
이 때, 상기 히트싱크(3)는 베이스부(3-1)와, 상기 베이스부(3-1) 일측에 부착되는 복수개의 핀(3-2)을 포함하여 형성된다.
그런데, 상기 발광다이오드 조명이 특정 장소에 고정되는 것이 아니라, 자동차와 같이 진동이 작용되는 유동체에 고정되는 경우에는 상기 히트싱크의 베이스부와 핀의 결합이 해체될 수 있으며, 이에 따라 방열 성능이 저하되는 문제점이 발생된다.
특히, 자동차는 외부의 다양한 온ㆍ습도 조건에 노출됨에 따라 상기 히트싱크의 베이스부와 핀의 결합이 해체될 수 있는 문제점이 더욱 커지며, 자동차용 헤드램프 내부에서 베이스부와 핀의 결합이 해체될 경우에는 모듈화된 전체 헤드램프를 교체해야하므로 사용자의 부담이 높아지는 문제점이 있다.
더욱이 상기 발광다이오드 조명이 자동차용 헤드램프로 이용되는 경우에는 밀폐된 형태이며, 한정된 공간에 구비되어야 하므로 소형화되면서도 용이하게 방열하기 위한 방안이 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 핀이 베이스부의 하면 및 양측 면에 밀착되도록 형성되어 방열성능을 보다 높일 수 있으며, 핀의 접합부와 베이스부가 접합되되, 베이스부의 양측 면에서 핀과 함께 일체로 고정되는 고정수단이 형성되어 전체 히트싱크의 체결력을 높일 수 있는 발광다이오드 모듈용 히트싱크 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 고정수단이 형성됨으로써 제조 공정 상 각 구성을 고정하기 위한 고정용 지그 없이 간단하게 제조 할 수 있어 생산성을 향상할 수 있으며, 최종적으로 고정수단, 핀, 베이스부가 일체로 제조되어 내구성을 보다 향상할 수 있는 발광다이오드 모듈용 히트싱크 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
특히, 본 발명의 목적은 진동 및 외부 조건의 변동이 심한 자동차용 헤드램프에도 안정적으로 사용가능한 발광다이오드 모듈용 히트싱크 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 발광다이오드 모듈용 히트싱크(100)는 발광다이오드 모듈이 구비되는 베이스부(110); 및 상기 베이스부(110)의 양측 면 및 하면에 수직하게 밀착되는 방열판부(121)와, 상기 방열판부(121)의 상기 베이스부(110) 하면과 접촉되는 부분으로부터 절곡 연장되어 상기 베이스부(110) 하면과 접합되는 접합부(123)를 포함하며, 상기 베이스부(110)의 길이방향으로 복수개 구비되는 핀(120); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 발광다이오드 모듈용 히트싱크(100)는 상기 핀(120)의 접합부(123) 또는 베이스부(110)에 솔더페이스트가 도포된 후, 열을 가해 접합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 핀(120)은 상기 베이스부(110)의 폭방향 길이만큼 이격되도록 절개된 후, 절개된 영역이 절곡되어 상기 방열판부(121)와 접합부(123)가 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 발광다이오드 모듈용 히트싱크(100)는 상기 베이스부(110)의 양측 면에 길이방향으로 길게 제1안착부(111)가 오목하게 형성되고, 상기 방열판부(121)의 상기 베이스부(110)의 양측 면과 밀착되는 측에 상기 제1안착부(111)에 대향하도록 제2안착부(122)가 오목하게 형성되며, 상기 제1안착부(111) 및 제2안착부(122)가 형성하는 영역에 고정부재(130)가 삽입되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발광다이오드 모듈용 히트싱크(100)는 상기 베이스부(110)의 길이방향으로 양측에 돌출된 고정부재(130)가 압착 또는 구부러져 체결되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 발광다이오드 모듈용 히트싱크(100)는 상기 복수개 핀(120)의 각 접합부(123)가 서로 밀착되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 발광다이오드 모듈용 히트싱크(100)의 제조 방법에 있어서, 방열판부(121)에 제2안착부(122)가 형성되며, 접합부(123)가 형성된 핀(120)을 제조하는 핀(120) 형성 단계(S210); 상기 핀(120) 형성 단계에서 제조된 복수개의 핀(120) 접합부(123)가 서로 밀착되도록 형성하는 핀(120) 배열 단계(S220); 상기 배열된 핀(120)의 접합부(123) 또는 베이스부(110)에 솔더페이스트를 도포한 후, 상기 배열된 핀(120)의 접합부(123)에 상기 베이스부(110)를 안착하는 베이스부(110) 안착 단계(S230); 상기 베이스부(110)의 제1안착부(111) 및 방열판부(121)의 제2안착부(122)가 형성하는 공간에 고정부재(130)를 삽입하는 고정부재(130) 삽입 단계(S240); 상기 고정부재(130)의 양 단을 압착하거나 구부려 고정부재(130)를 고정하는 고정 단계(S250); 및 열을 가해 접합하는 용접 단계(S260); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명의 발광다이오드 모듈용 히트싱크 및 그 제조 방법은 핀이 베이스부의 하면 및 양측 면에 밀착되도록 형성되어 방열성능을 보다 높일 수 있으며, 핀의 접합부와 베이스부가 접합되되, 베이스부의 양측 면에서 핀과 함께 일체로 고정되는 고정수단이 형성되어 전체 히트싱크의 체결력을 높일 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 발광다이오드 모듈용 히트싱크 및 그 제조 방법은 고정수단이 형성됨으로써 제조 공정 상 각 구성을 고정하기 위한 고정용 지그 없이 간단하게 제조 할 수 있으며, 핀의 절곡 정도(접합부 형성 영역)를 조절함으로써 핀 피치를 용이하게 조절할 수 있어 생산성을 향상할 수 있으며, 최종적으로 고정수단, 핀, 베이스부가 일체로 제조되어 내구성을 보다 향상할 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명의 발광다이오드 모듈용 히트싱크 및 그 제조 방법은 진동 및 외부 조건의 변동이 심한 자동차용 헤드램프에도 안정적으로 사용가능한 장점이 있다.
도 1은 종래의 발광다이오드 조명을 나타낸 도면.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 발광다이오드 조명용 히트싱크를 나타낸 사시도, 분해사시도, 및 정면도.
도 5는 본 발명에 따른 발광다이오드 조명용 히트싱크의 핀 형성 판재를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 발광다이오드 조명용 히트싱크 제조 방법의 개략도.
도 7 내지 도 10은 발명에 따른 발광다이오드 조명용 히트싱크 제조 방법의 각 단계를 설명한 도면.
이하, 상술한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명의 발광다이오드 모듈용 히트싱크(100) 및 그 제조 방법을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명의 발광다이오드 모듈용 히트싱크(100)는 베이스부(110) 및 핀(120)을 포함하여 일체로 형성된다.
상기 베이스부(110)는 발광다이오드 모듈이 구비되는 부분으로서, 일정 두께를 갖는 판형태로 형성된다.
상기 발광다이오드 모듈은 본 발명의 히트싱크(100)가 제작된 후, 안착된다.
상기 베이스부(110)는 발광다이오드 모듈에서 발생되는 열이 가장 먼저 전달되는 부분으로서, 열전달효율이 높은 재질로 제작될 수 있으며, 그 예로 알루미늄 또는 구리 등을 들 수 있다.
상기 핀(120)은 상기 베이스부(110)의 길이방향으로 복수개 구비되는 부분으로서 베이스부(110)로부터 열을 전달받아 외부로 방열하는 구성으로서, 상기 베이스부(110)와 마찬가지로 열전달효율이 높은 재질로 제작될 수 있으며, 그 예로 알루미늄 또는 구리 등을 들 수 있다.
상기 핀(120)은 방열판부(121)와 접합부(123)로 구성되는데, 상기 방열판부(121)는 상기 베이스부(110)에 수직하게 형성되되, 양측 면 및 하면에 형성된다.
즉, 상기 방열판부(121)는 상기 베이스부(110)가 내측으로 안착되도록 상기 베이스부(110) 안착 영역이 개방된 형태로 형성된다.
상기 접합부(123)는 상기 베이스부(110)의 하면과 접합되는 부분으로서, 상기 방열판부(121)의 상기 베이스부(110) 하면과 접촉되는 부분으로부터 절곡 연장된다.
상기 방열판부(121) 및 접합부(123)는 상기 핀(120)을 형성하는 부분으로서, 하나의 판재를 절개한 후, 절곡함으로써 일체로 형성될 수 있다. (도 7 참조)
더욱 상세하게, 상기 핀(120)을 형성하는 판재는 상기 베이스부(110)의 폭방향 길이만큼 이격되도록 절개된 후, 절개된 영역이 상기 베이스부(110)에 수평하게 절곡되어 형성된다.
도면에서, 상기 베이스부(110)의 높이(H110)와, 상기 접합부(123)의 길이(L123)가 동일하게 형성된 예를 도시하였으나, 상기 핀(120)의 방열판부(121)는 상기 베이스부(110)의 양측 면에 밀착되도록 형성되어야 하므로 상기 접합부(123)가 형성되는 부분의 판재 길이를 다르게 형성하여 핀(120) 피치를 조절할 수 있다.
도 5는 핀(120)을 형성하는 다양한 판재를 나타내는 부분으로서, 상기 도 5 (a)는 직사각형 형태의 판재를 이용하여 상기 접합부(123)의 길이(L123)가 상기 베이스부(110)의 높이(H110)와 동일하게 형성된 예를 나타내었고, 상기 도 5 (b)는 접합부(123)의 길이를 상기 도 5 (a)에 도시한 것에 비해 짧게 형성하여 핀(120) 간 거리를 좁게 형성하는 예를 나타내었으며, 도 5 (c)는 접합부(123)의 길이를 상기 도 5 (a)에 도시한 것에 비해 길게 형성하여 핀(120) 간 거리를 넓게 형성하는 예를 나타내었다.
이 때, 상기 베이스부(110)와 핀(120)은 솔더페이스트가 도포된 후, 열을 가해 접합되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 발광다이오드 모듈용 히트싱크(100)는 내구성을 보다 높일 수 있도록 상기 베이스부(110)에 제1안착부(111)가 형성되고, 상기 핀(120)의 방열판부(121)에 상기 제1안착부(111)와 대응되는 제2안착부(122)가 형성되며, 상기 제1안착부(111) 및 제2안착부(122)가 형성하는 공간에 고정부재(130)가 삽입될 수 있다.
상기 제1안착부(111)는 상기 베이스부(110)의 양측 면에 길이방향으로 길에 오목하게 형성되는 부분이며, 상기 제2안착부(122)는 상기 방열판부(121)의 상기 베이스부(110)의 양측 면과 밀착되는 측에 상기 제1안착부(111)에 대향하도록 오목하게 형성되는 부분이다.
즉, 상기 제1안착부(111)와 제2안착부(122)는 상기 핀(120)과 베이스부(110)의 간이 결합에 의해 일정 공간을 형성하는 부분으로서, 상기 제1안착부(111)와 제2안착부(122)가 형성하는 내부 공간에 고정부재(130)가 삽입된다.
상기 고정부재(130)는 이후 접합과정에서 상기 베이스부(110) 및 핀(120)과 일체로 형성된다.
상기 고정부재(130)는 상기 제1안착부(111)와 제2안착부(122)가 형성하는 공간에 삽입되어 1차적으로 복수개의 핀(120)을 고정하는 역할을 담당하며, 이후 열을 가하는 용접 공정에 의하여 상기 베이스부(110) 및 핀(120)과 일체로 고정된다.
상기 고정부재(130)는 금속 또는 플라스틱 등 다양한 재질이 이용될 수 있으며, 그 길이는 상기 베이스부(110)의 길이보다 길게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 고정부재(130)는 상기 베이스부(110)의 양측에 각각 하나씩 구비되어 외부에서 어떤 방향으로 힘이 작용한다 할지라도 결합력을 유지하도록 함으로써 전체 히트싱크(100)의 내구성을 보다 높일 수 있도록 한다.
이에 따라, 본 발명의 발광다이오드 모듈용 히트싱크(100)는 베이스부(110)의 하면뿐만 아니라 양측 면부분에서 발생하는 열도 용이하게 전달되어 방열함으로써 밀폐된 상태에서도 방열 성능을 확보할 수 있으며, 상기 고정부재(130)에 의해 고정됨으로써 온도 및 습도 조건과 같이 외부 조건의 변화가 많고, 진동이 가해지는 자동차용 헤드램프에도 안정적으로 이용가능한 장점이 있다.
상기 고정부재(130)는 전ㆍ후측의 돌출된 부분이 압착되거나 구부러져 고정력을 유지하도록 하고, 이 때, 상기 복수개 핀(120)의 각 접합부(123)가 서로 밀착되도록 한다.
특히, 본 발명의 발광다이오드 모듈용 히트싱크(100)는 핀(120)을 형성하는 판재의 형태를 변화하여 접합부(123)의 길이를 조절함으로써 용이하게 핀(120) 간 거리를 조절할 수 있으며, 상기 고정부재(130)가 형성됨으로써 용접 단계에서 별도의 지그가 필요치 않으며, 상기 고정부재(130)가 삽입되어 고정된 상태 그대로 용접가능하여 생산성을 보다 높일 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 발광다이오드 모듈용 히트싱크(100) 제조 방법은 상술한 바와 같은 특징을 가지며, 더욱 상세하게, 핀(120) 형성 단계(S210); 핀(120) 배열 단계(S220); 베이스부(110) 안착 단계(S230); 고정부재(130) 삽입 단계(S240); 고정 단계(S250); 및 용접 단계(S260)를 포함한다.
상기 핀(120) 형성 단계(S210)는 상기 방열판부(121)에 제2안착부(122)가 형성되며, 접합부(123)가 형성된 핀(120)을 제조하는 단계이다.
상기 핀(120) 형성 단계(S210)는 핀(120)을 형성하는 판재를 프레스 가공하여 제작될 수 있으며, 1회의 공정에 의해 접합부(123) 및 제2안착부(122) 형태를 갖도록 제조할 수 있다. (도 7 참조)
상기 핀(120) 배열 단계(S220)는 상기 핀(120) 형성 단계에서 제조된 복수개의 핀(120) 접합부(123)가 서로 밀착되도록 위치하는 단계이다. (도 8 참조)
상기 베이스부(110) 안착 단계(S230)는 상기 배열된 핀(120)의 접합부(123) 또는 베이스부(110)에 솔더페이스트를 도포한 후, 상기 배열된 핀(120)의 접합부(123)에 상기 베이스부(110)를 안착하는 단계이다. (도 9 참조)
상기 고정부재(130) 삽입 단계(S240)는 상기 베이스부(110)의 제1안착부(111) 및 방열판부(121)의 제2안착부(122)가 형성하는 공간에 고정부재(130)를 삽입하는 단계이다. (도 9 참조)
상기 고정 단계(S250)는 상기 고정부재(130)의 양 단을 압착하거나 구부려 고정부재(130)를 고정하는 단계이다.
이를 통해, 본 발명의 발광다이오드 모듈용 히트싱크(100) 제조 방법은 간이로 모든 구성이 조립되어 별도의 지그가 필요치 않게 된다.
상기 용접 단계(S260)는 열을 가하여 일체화하는 단계로, 이를 통해 도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같은 본 발명의 발광다이오드 모듈용 히트싱크(100)를 완성하게 된다.
이에 따라, 본 발명의 발광다이오드 모듈용 히트싱크(100) 및 그 제조 방법은 핀(120)이 베이스부(110)의 하면 및 양측 면에 밀착되도록 형성되어 방열성능을 보다 높일 수 있으며, 핀(120)의 접합부(123)와 베이스부(110)가 접합되되, 베이스부(110)의 양측 면에서 핀(120)과 함께 일체로 고정되는 고정부재(130)가 형성되어 전체 히트싱크(100)의 체결력을 높일 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100: 본 발명의 발광다이오드 모듈용 히트싱크
110 : 베이스부 111 : 제1안착부
H110 : 베이스부의 높이
120 : 핀
121 : 방열판부 122 : 제2안착부
123 : 접합부 L123 : 접합부의 길이
130 : 고정부재
S210 내지 S260 : 본 발명에 따른 발광다이오드 모듈용 히트싱크의 제조 방법 각 단계

Claims (7)

  1. 발광다이오드 모듈이 구비되는 베이스부(110); 및
    상기 베이스부(110)의 양측 면 및 하면에 수직하게 밀착되는 방열판부(121)와, 상기 방열판부(121)의 상기 베이스부(110) 하면과 접촉되는 부분으로부터 절곡 연장되어 상기 베이스부(110) 하면과 접합되는 접합부(123)를 포함하며, 상기 베이스부(110)의 길이방향으로 복수개 구비되는 핀(120); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈용 히트싱크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발광다이오드 모듈용 히트싱크(100)는 상기 핀(120)의 접합부(123) 또는 베이스부(110)에 솔더페이스트가 도포된 후, 열을 가해 접합되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈용 히트싱크.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 핀(120)은 상기 베이스부(110)의 폭방향 길이만큼 이격되도록 절개된 후, 절개된 영역이 절곡되어 상기 방열판부(121)와 접합부(123)가 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈용 히트싱크.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 발광다이오드 모듈용 히트싱크(100)는
    상기 베이스부(110)의 양측 면에 길이방향으로 길게 제1안착부(111)가 오목하게 형성되고, 상기 방열판부(121)의 상기 베이스부(110)의 양측 면과 밀착되는 측에 상기 제1안착부(111)에 대향하도록 제2안착부(122)가 오목하게 형성되며, 상기 제1안착부(111) 및 제2안착부(122)가 형성하는 영역에 고정부재(130)가 삽입되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈용 히트싱크.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 발광다이오드 모듈용 히트싱크(100)는 상기 베이스부(110)의 길이방향으로 양측에 돌출된 고정부재(130)가 압착 또는 구부러져 체결되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈용 히트싱크.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 발광다이오드 모듈용 히트싱크(100)는 상기 복수개 핀(120)의 각 접합부(123)가 서로 밀착되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈용 히트싱크.
  7. 제4항 내지 제6항 중 한 항에 의한 발광다이오드 모듈용 히트싱크(100)의 제조 방법에 있어서,
    방열판부(121)에 제2안착부(122)가 형성되며, 접합부(123)가 형성된 핀(120)을 제조하는 핀(120) 형성 단계(S210);
    상기 핀(120) 형성 단계에서 제조된 복수개의 핀(120) 접합부(123)가 서로 밀착되도록 형성하는 핀(120) 배열 단계(S220);
    상기 배열된 핀(120)의 접합부(123) 또는 베이스부(110)에 솔더페이스트를 도포한 후, 상기 배열된 핀(120)의 접합부(123)에 상기 베이스부(110)를 안착하는 베이스부(110) 안착 단계(S230);
    상기 베이스부(110)의 제1안착부(111) 및 방열판부(121)의 제2안착부(122)가 형성하는 공간에 고정부재(130)를 삽입하는 고정부재(130) 삽입 단계(S240);
    상기 고정부재(130)의 양 단을 압착하거나 구부려 고정부재(130)를 고정하는 고정 단계(S250); 및
    열을 가해 접합하는 용접 단계(S260); 를 포함하는 발광다이오드 모듈용 히트싱크(100)의 제조 방법.
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