KR101034449B1 - Ｌｅｄ 조명용 방열체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LED 조명용 방열체(히트싱크)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 방열효율을 한 차원 높여 반영구적인 수명을 갖는 LED의 수명이 단축되는 것을 방지하고, 심플한 구조로 이루어져 경제성을 높인 LED 조명용 방열체에 관한 것이다.

본 발명의 LED 조명용 방열체는 LED가 실장된 PCB가 전면에 접촉 부착되는 접촉부;와 상기 접촉부 후면에 수직으로 돌출된 다수의 방열편;과 상기 방열편 양면에서 수직으로 돌출된 다수의 방열날개;를 포함하여 이루어진다.

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Description

ＬＥＤ 조명용 방열체{Heat-Sink for LED lighting unit}

본 발명은 LED 조명용 방열체(히트싱크)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 방열효율을 한 차원 높여 반영구적인 수명을 갖는 LED의 수명이 단축되는 것을 방지하고, 심플한 구조로 이루어져 경제성을 높인 LED 조명용 방열체에 관한 것이다.

조명기구는 백열전구나 형광등과 같은 전통적인 광원에서 LED(발광다이오드; Light Emitted Diode)를 광원으로 사용하는 것으로 발전되고 있다. LED를 광원으로 사용하는 조명기구는 환경오염 유발 요인이 적고 수명이 오래간다는 장점이 있다는 이유로 전통적인 조명기구를 대체할 수 있는 조명기구로 기대를 받고 있으며, 근래 이에 관한 많은 연구 및 개발이 이루어지고 있다.

LED 조명기구 분야에서는 개발 아이템이 크게 3가지 부분으로 집중되는데, 그 첫째는 광원 즉, LED가 실장되는 PCB에 관한 연구이고, 둘째는 LED의 발광에 수반되는 발열을 방열하기 위한 방열체에 관한 연구이고, 셋째는 LED의 발광을 위한 전원에 관한 연구이다.

본 발명은 LED 조명기구 분야의 두 번째 개발 아이템인 방열체에 관한 것이다.

LED 조명용 방열체에 관한 것으로는 다양한 것이 이미 개시되어 있다. 그 대표적인 것으로 등록특허 제754405호 "조명기구", 공개특허 제2008-71812호 "히트파이프를 이용한 냉각장치를 구비한 LED조명 조립체", 등록특허 제891433호 "LED 전구의 방열장치" 등이 있다.

방열체는 기본적으로 LED가 실장되어 있는 PCB가 접촉되어 부착되는 몸체와, 상기 몸체에 구비되어 있으며 외부 공기와 접촉하는 면적을 늘려 열을 외부로 방출시키는 방열핀을 구비한다.

위에서 언급한 등록특허 및 공개특허 또한 방열핀을 구비하고 있는데, 표면이 편평한 방열핀이 단순히 몸체 외주연에 수직 또는 수평방향으로 돌출되어 형성되어 있을 뿐이어서 방열면적을 늘리는데 한계가 있다. 방열핀의 돌출길이만을 늘려 방열면적을 늘리는 것은 방열효율이 증가하는 것에 비해 방열체의 크기(부피)를 늘리고 원자재의 소비를 늘려 원가를 상승시키게 되어 비효율적이다.

또한, 방열체는 열전달율이 높고 가벼운 알루미늄이 주로 사용되고, 생산원가 절감을 위하여 금형을 이용한 사출보다는 프레스를 이용한 압출 방식으로 생산 되는데,

상기 등록특허 및 공개특허의 방열체는 그 구조가 복잡하여 한 번의 압출 공정으로 생산하기 어렵고, 여러 번의 압출 공정을 통해 생산하거나 금형을 이용한 사출방식으로 생산하여야 한다. 즉, 상기 등록특허 및 공개특허는 제조원가가 높아 경제성이 떨어진다.

본 발명은 상기와 같은 종래 LED 조명용 방열체가 갖고 있는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 구조를 단순화시켜 한 번의 압출 공정으로 생산이 가능하도록 하여 경제성을 높이고,

외부 공기와의 접촉면적을 최대한 늘릴 수 있도록 다수의 방열편의 양면에 수직으로 돌출된 다수의 방열날개를 구비하고, 방열날개에는 굴곡부를 형성시켜 방열효율을 극대화시키고,

공기가 방열날개 사이를 요동치며 통과하여 방열효율을 한 차원 더 높일 수 있도록 방열편 양면의 방열날개들이 상호 엇갈려 돌출되도록 한 LED 조명용 방열체S)를 제공함을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 LED 조명용 방열체는

LED가 실장된 PCB가 전면에 접촉 부착되는 접촉부;와

상기 접촉부 후면에 수직으로 돌출된 다수의 방열편;과

상기 방열편 양면에서 수직으로 돌출된 다수의 방열날개;를 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 방열편 일면에 형성되어 있는 방열날개와 타면에 형성되어 있는 방열날개들은 상호 엇갈려 돌출되어 있는 것을 특징으로 하고,

상기 방열날개에는 방열면적을 늘리는 굴곡부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하고,

상기 방열편의 단부에는 방열체를 고정핀으로 지지물에 고정시키기 위한 구정부가 구비되어 있되,

상기 고정부에는 중앙에서 상하로 가면서 길이가 짧아지는 다이아몬드 형상의 고정홈이 형성되어 있고,

상기 고정핀은 헤드부와, 탄성을 가져 상기 고정홈에 억지끼움식으로 삽입된 후 복원되어 고정홈에 체결되는 고정부와, 상기 헤드부와 상기 고정부를 연결하는 연결부를 포함하여 이루어지고,

상기 지지물에는 상기 고정핀이 삽입되는 삽입공과, 상기 삽입공과 연결되고 상기 고정핀의 헤드부 일부가 안착되어 고정되는 안착홈이 형성되어 있는 것을 특 징으로 한다.

위와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 LED 조명용 방열체는 구조가 단순(simple)하여 원자재의 절감과 한 번의 압출 공정으로 생산이 가능하여 경제성이 높고,

접촉부 후면에 수직으로 돌출되어 있는 방열편 양면에 다수의 방열날개가 수직으로 돌출 형성되어 있으며, 방열날개는 굴곡부를 갖고 있어, 외부 공기와의 접촉 면적을 최대한 늘려 방열효율이 높고,

방열편 양면으로 돌출되어 있는 방열날개들이 상호 엇갈려 돌출되어 있어, 방열날개 사이를 흐르는 공기가 요동치며 통과하도록 하여 방열효율이 한 차원 향상된다.

또한, 방열체는 지지물에 원터치식으로 간편하게 체결된다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 LED 조명용 방열체의 사시도이고, 도2는 도1의 단면도이고, 도3은 또 다른 변형례에 따른 방열체의 단면도이고, 도4는 또 다른 변형례에 따른 방열체의 단면도이다.

도1에 도시된 바와 같이 본 발명의 방열체(HS) 접촉부(10) 전면에는 LED(3)가 실장되어 있는 PCB(1)가 접촉 부착되고, 방열체(HS) 후단은 고정핀(7)으로 지지물(9)에 고정된다.

상기 PCB(1)는 일반적인 합성수지 PCB일 수 있고, 열 전달 효율이 좋은 메탈 PCB일 수도 있으며, 방열 접착 테이프(5)를 통해 일면에 방열체(HS)의 접촉부(10) 전면에 접촉 부착되는 것이 바람직할 수 있다.

도면에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 방열체(HS)는 접촉부(10), 방열편(20), 방열날개(30)를 포함하여 이루어진다.

상기 접촉부(10)의 전면에는 LED(3)가 실장된 PCB(1)가 접촉되어 부착되고, 후면에는 다수의 방열편(20)이 수직으로 돌출 형성된다.

그리고 어느 하나 이상의 방열편(20) 단부에는 방열체(HS)를 천정 타일이나, 고정패널이나, LED 조명기구를 감싸는 케이스 등과 같은 지지물(9)에 고정핀(7)으로 고정시키기 위한 고정부(21)가 형성되어 있다.

상기 고정부(21)와 고정핀(7)은 다양한 것이 적용가능하고, 본 발명은 그 중 하나로 도1에서 보는 바와 같이 고정부(21)는 방열편(20)의 단부에서 양측 고정벽(25)으로 형성되는 일자형태의 고정홈(23)을 이용하였고, 고정핀(7)은 일반적인 볼트를 사용하였다.

고정부(21)로서 상기 고정홈(23)은 방열편(20)의 단부에서 길이방향으로 길게 형성되고, 고정홈(23)의 폭은 고정핀(7)으로서 볼트의 직경 보다 약간 짧다. 그리하여 지지물(9)을 관통한 볼트는 고정홈(23)에 억찌끼움식으로 스크류 결합되어 방열체(HS)를 지지물(9)에 고정시킨다.

도5에는 또 다른 형태의 고정부(21A)와 고정핀(7A)을 도시하였다.

도5에 도시되어 있는 고정부(21A)에는 중앙에서 상하로 가면서 길이가 짧아지는 다이아몬드 형상의 고정홈(23A)이 형성되어 있고,

상기 고정핀(7A)은 헤드부(7a)와, 탄성을 가져 상기 고정홈(23A)에 억지끼움식으로 삽입된 후 복원되어 고정홈에 체결되는 고정부(7b)와, 상기 헤드부와 상기 고정부를 연결하는 연결부(7c)를 포함하여 이루어지고,

상기 지지물(9)에는 상기 고정핀(7A)이 삽입되는 삽입공(9a)과, 상기 삽입공과 연결되고 상기 고정핀의 헤드부(7a) 일부가 안착되어 고정되는 안착홈(9b)이 형성되어 있다.

상기 고정핀(7A)은 탄성을 가져 상기 지지물(9)의 삽입공(9a)에 고정부(7b)가 억지끼움식으로 삽입된 후에 복원되고, 다시 고정홈(23A)에 억지끼움식으로 삽입된 후에 복원되어 체결 고정된다.

상기 방열편(20)은 상기 접촉부(10)의 후면에서 다수 개가 수직으로 돌출된 다.

다수의 방열편(20)은 도면과 같이 접촉부(10)의 후면 일측에서 타측 끝까지 서로 평행하게 돌출 형성될 수 있고, 방열편(20)들은 서로 평행하되 접촉부(10) 후면 일측에서 타측까지 다수 개가 단속적으로 돌출 형성될 수도 있고, 방열편(20)들이 서로 접촉하지 않으면서 상호 평행한 것과 상호 수직인 것이 섞여 있을 수도 있다.

방열편(20)들의 돌출 구조는 이와 같이 다양한 것이 가능한데, 한 번의 압출 공정으로 방열체(HS)를 생산하고, 방열편(20)의 일측에 유입된 공기가 타측으로 신속히 통과하여 배출되도록 하여 방열효율을 높이기 위하여는 도면과 같이 다수의 방열편(20)이 접촉부(10)의 후면 일측에서 타측 끝까지 서로 평행하게 돌출 형성되도록 하는 것이 바람직할 수 있다.

상기 방열날개(30)는 각각의 방열편(20) 양면에서 수직으로 다수 개가 돌출 형성된다.

방열날개(30)는 상기 방열편(20)과 함께 공기와의 접촉면적을 더욱 늘려 LED(3)에서 발산되는 열을 신속히 외부로 방출시키는 역할을 한다.

그리고 상기 방열날개(30)는 도2와 같이 표면이 편평할 수도 있지만, 도3에 도시된 바와 같이 표면에 굴곡부(31)를 형성함으로써 외부 공기와의 접촉 면적을 늘리는 것이 바람직할 수 있다.

또한, 방열편(20)의 일면과 타면에서 돌출되어 있는 방열날개(30)들은 도2와 같은 서로 같은 위치에서 돌출되어 있을 수도 있지만, 도4와 같이 서로 엇갈려 돌출되는 것이 바람직할 수 있다.

즉, 서로 마주보는 두 방열편(20)에 돌출 형성되어 서로 마주보는 양측의 방열날개(30)들이 교호적으로 배치되는 것이다. 이와 같이 방열날개(30)들의 교호적인 배치구조는 방열편(20)의 일측으로 유입되어 타측으로 유출되는 공기가 방열날개(30) 사이를 통과하면서 요동치도록 한다.

다시 말해, 유입된 공기가 방열편(20)의 일측에서 타측 방향으로 신속하게 흘러 빠져나가되, 와류와 같이 위아래로 흔들리면서 빠져나가게 되고, 위아래로 흔들리면서 빠져나가는 과정에서 방열날개(30)의 전후면에 반복적으로 부딪쳐 방열날개(30)의 열을 보다 많이 빼앗게 된다.

이와 같은 구조의 본 발명에 따른 방열체(HS)는 접촉부(10) 후면에 수직으로 돌출된 다수의 방열편(20) 이외에 방열편(20)에 양면에 수직으로(즉, 접촉부(10)에 수평으로) 돌출된 다수의 방열날개(30)를 더 구비하고, 방열날개(30)에는 굴곡부(31)를 형성하여, 동일 부피의 방열체(HS)에서 공기와의 접촉면적을 최대한으로 늘려 방열 효율이 높고,

서로 마주보는 방열날개(30)들은 교호적으로 배치하여 방열편(20)의 일측에서 유입되어 타측으로 유출되는 공기가 신속하게 흐르되 요동치며 흘러 빠져나가도록 하여 방열효율을 한층 더 높다.

또한, 구조를 단순화하여 한 번의 압출 공정으로 생산이 가능하여 생산성 및 경제성이 뛰어나다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 LED 조명용 방열체에 대해 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

도 1 은 본 발명의 일례에 따른 LED 조명용 방열체의 사시도.

도 2 는 도1의 단면도.

도 3 은 다른 실시례에 따른 LED 조명용 방열체의 단면도.

도 4 는 또 다른 실시례에 따른 LED 조명용 방열체의 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

HS : 방열체 10 : 접촉부

20 : 방열편 21 : 고정부

30 : 방열날개 31 : 굴곡부

Claims (4)

1. LED가 실장된 PCB가 전면에 접촉 부착되는 접촉부;와

   상기 접촉부 후면에 수직으로 돌출된 다수의 방열편;과

   상기 방열편 양면에서 수직으로 돌출된 다수의 방열날개;를 포함하여 이루어되,

   상기 방열날개에는 방열면적을 늘리는 굴곡부가 형성되어 있고,

   상기 방열편의 단부에는 방열체를 고정핀으로 지지물에 고정시키기 위한 고정부가 구비되어 있되,

   상기 고정부에는 중앙에서 상하로 가면서 길이가 짧아지는 다이아몬드 형상의 고정홈이 형성되어 있고,

   상기 고정핀은 헤드부와, 탄성을 가져 상기 고정홈에 억지끼움식으로 삽입된 후 복원되어 고정홈에 체결되는 고정부와, 상기 헤드부와 상기 고정부를 연결하는 연결부를 포함하여 이루어지고,

   상기 지지물에는 상기 고정핀이 삽입되는 삽입공과, 상기 삽입공과 연결되고 상기 고정핀의 헤드부 일부가 안착되어 고정되는 안착홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 조명용 방열체.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 방열편 일면에 형성되어 있는 방열날개와 타면에 형성되어 있는 방열날개들은 상호 엇갈려 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 조명용 방열체.
3. 삭제
4. 삭제

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