KR101053835B1 - 엘이디 방열처리구조 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 LED 방열처리구조에 관한 것으로, 기판에 LED가 1개 또는 그 이상으로 탑재되며, 기판에 탑재된 LED의 방열을 위해 구비되는 LED 방열처리구조에 있어서,
상기 기판에는 LED가 탑재되어 위치되는 부분으로 기판에 직결관통공을 형성하여 이 직결관통공과 LED가 상하 직결위치에 위치되게 하고, 상기 직결관통공에 삽입 가능하도록 대응되게 돌출 형성시킨 직결접촉돌부를 상단에 갖는 방열판을 구비하되 기판의 직결관통공에 직결접촉돌부를 대응 삽입함으로써 기판 상에 탑재된 LED에 방열판의 직결접촉돌부가 직접적으로 접촉되게 결합되는 구성을 특징으로 하며, 상기 방열판은 흑연, 카본블랙, 탄소나노튜브, 구리, 알루미늄 소재 중에서 선택된 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 LED에서 발생된 열을 직접적이면서도 바로 외부 방출시킬 수 있어 방열효율을 높일 수 있으며 방열수단의 열전도율을 좋게 하면서 무게 또한 절감할 수 있는 등 흑연소결체에 의한 방열판의 장점을 살릴 수 있으며, LED에 의한 광원의 발광효율 저하를 방지 및 LED의 사용수명을 연장시킬 수 있다.
상기 기판에는 LED가 탑재되어 위치되는 부분으로 기판에 직결관통공을 형성하여 이 직결관통공과 LED가 상하 직결위치에 위치되게 하고, 상기 직결관통공에 삽입 가능하도록 대응되게 돌출 형성시킨 직결접촉돌부를 상단에 갖는 방열판을 구비하되 기판의 직결관통공에 직결접촉돌부를 대응 삽입함으로써 기판 상에 탑재된 LED에 방열판의 직결접촉돌부가 직접적으로 접촉되게 결합되는 구성을 특징으로 하며, 상기 방열판은 흑연, 카본블랙, 탄소나노튜브, 구리, 알루미늄 소재 중에서 선택된 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 LED에서 발생된 열을 직접적이면서도 바로 외부 방출시킬 수 있어 방열효율을 높일 수 있으며 방열수단의 열전도율을 좋게 하면서 무게 또한 절감할 수 있는 등 흑연소결체에 의한 방열판의 장점을 살릴 수 있으며, LED에 의한 광원의 발광효율 저하를 방지 및 LED의 사용수명을 연장시킬 수 있다.
Description
본 발명은 LED에서 발생되는 열을 방열시키기 위한 방열처리구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LED가 탑재되는 위치로 에폭시PCB 또는 메탈PCB에 직결관통공을 형성하고 방열판을 직결관통공을 통해 삽입 배치하되 방열판과 LED가 직접 접촉되게 구성함으로써 LED에서 발생된 열을 직접적으로 외부 방출시킬 수 있도록 한 LED 방열처리구조에 관한 것이다.
일반적으로 LED는 형광등을 포함하는 기존 광원에 비해 소형 경량일뿐만 아니라 고효율이면서 장수명의 장점을 갖는 광원으로서, 최근 기존 광원을 대체할 수 있는 광원으로 부각되고 있으나 열이 많이 발생되는 문제점으로 방열처리 등 발열문제의 해결이 매우 중요한 과제로 남겨져 있다.
기존의 LED는 다이오드형 LED타입 또는 LED칩이 탑재된 LED패키지타입이 광원으로 사용되고 있는데, 통상 일반적 LED타입이나 LED패키지타입으로 된 LED가 에폭시PCB 또는 메탈PCB에 실장되고 이 에폭시PCB나 메탈PCB의 하측에 히트싱크나 알루미늄 또는 동재질에 의한 방열판 등의 방열수단을 필수적으로 결합하여 사용함으로써 LED 자체 및 PCB의 기판에서 발생되는 열을 외부로 방열 처리하고 있다.
그런데, 상술한 바와 같은 구성을 포함하는 기존의 LED 방열처리구조는 LED에서 발생된 열을 직접적으로 방열처리하지 못하고 PCB와 방열판 또는 히트싱크를 통하여 열전달시키는 방열처리구조로 LED의 열이 열전달될 때마다 층간에서 열저항이 형성되고 이로 인하여 방열효과가 저하되는 문제점 및, LED의 발광효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 기존 LED 광원에 대한 방열처리의 효율성을 위해 많이 사용되는 알루미늄이나 동재질에 의한 방열판 등의 방열수단은 무게가 많이 나가는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점 등을 감안하여 안출된 것으로서, LED에서 발생된 열을 직접적으로 외부 방출시킬 수 있도록 함으로써 방열효율을 높일 수 있도록 한 LED 방열처리구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 LED가 탑재되는 위치로 에폭시PCB 또는 메탈PCB에 직결관통공을 형성하고 방열판을 직결관통공을 통해 삽입 배치하되 방열판과 LED가 직접 접촉되게 구성함으로써 LED에서 발생된 열을 직접적으로 외부 방출시킬 수 있도록 한 LED 방열처리구조를 제공하는데 있다.
본 발명은 방열수단의 열전도율을 좋게 하면서 무게 또한 절감할 수 있도록 한 LED 방열처리구조를 제공하는데 있다.
본 발명은 기판에 LED가 1개 또는 그 이상으로 탑재되며, 기판에 탑재된 LED의 방열을 위해 구비되는 LED 방열처리구조에 있어서,
상기 기판에는 LED가 탑재되어 위치되는 부분으로 기판에 직결관통공을 형성하여 이 직결관통공과 LED가 상하 직결위치에 위치되게 하고, 상기 직결관통공에 삽입 가능하도록 대응되게 돌출 형성시킨 직결접촉돌부를 상단에 갖는 방열판을 구비하되 기판의 직결관통공에 직결접촉돌부를 대응 삽입함으로써 기판 상에 탑재된 LED에 방열판의 직결접촉돌부가 직접적으로 접촉되게 결합되는 구성을 특징으로 한다.
이때, 상기 직결접촉돌부를 갖는 방열판은 흑연, 카본블랙, 탄소나노튜브, 구리, 알루미늄 소재 중에서 선택된 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방열판의 외면에는 방열효과의 증진을 위한 방열핀이 돌출되어 배열되는 것을 특징으로 한다.
나아가, 상기 방열판의 직결접촉돌부를 기판의 직결관통공에 삽입 배치함에 있어 조립공차가 발생되는 경우, 방열판의 직결접촉돌부와 LED와의 사이를 연결할 수 있도록 서멀그리스나 방열패드에 의한 방열매개수단을 부가할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 열이 발생되는 LED 및 기판에 방열기능을 갖는 방열판을 직접 접촉되게 하는 구조로 LED 및 기판에서 발생되는 열을 방열판에서 바로 흡수하여 외부로 바로 방열 처리하게 되므로 기존 열전달방식을 이용하여 LED 및 기판에서 발생되는 열을 방열 처리하는 열전달구조에 비해 방열효율을 높일 수 있다.
특히, LED에 직접 접촉되는 구조를 갖는 방열판을 탄소계열(흑연, 카본블랙, 탄소나노튜브) 소재로 구성하게 되면, 금속성 방열판에 비해 고온이나 약품에 대한 내성을 키울 수 있고 성형가공의 용이함을 제공하면서도 마찰마모가 잘 발생하지 않는 특성을 부여할 수 있으며 금속과 동등수준 이상의 열전도성과 강도를 갖게 하는 특성 및 방열판의 무게를 크게 경량화하고 내구성 또한 유지되게 하는 유용함을 제공할 수 있다.
본 발명은 우수한 방열효과로 LED에 의한 광원의 발광효율 저하를 방지할 수 있어 LED의 사용수명을 연장시켜줄 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 LED 방열처리구조를 설명하기 위한 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 LED 방열처리구조를 설명하기 위한 분해 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 LED 방열처리구조의 요부 단면도.
도 4는 본 발명에 의한 LED 방열처리구조의 다른 실시예를 설명하기 위한 요부 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 LED 방열처리구조를 설명하기 위한 분해 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 LED 방열처리구조의 요부 단면도.
도 4는 본 발명에 의한 LED 방열처리구조의 다른 실시예를 설명하기 위한 요부 단면도.
본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 3에서와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 LED 방열처리구조는 다이오드형 LED타입 또는 LED칩이 탑재된 LED패키지타입의 LED(10)가 기판(20)에 1개 또는 그 이상으로 다수가 탑재되는 것에 있어서,
상기 기판(20)에는 LED(10)가 탑재되어 위치되는 부분으로 기판(20)에 직결관통공(21)을 형성하여 이 직결관통공(21)과 LED(10)가 상하 직결위치에 위치되게 하고, 상기 직결관통공(21)에 삽입 가능하도록 대응되게 돌출 형성시킨 직결접촉돌부(31)를 상단에 갖는 방열판(30)을 구비하는 구성으로 이루어진다.
상기 기판(20)은 에폭시PCB 또는 메탈PCB으로 구성할 수 있으며, 상기 방열판(30)은 열전도율을 우수하게 하고 무게를 절감할 수 있는 등 특성의 많은 장점을 살릴 수 있는 흑연재질로 구성함이 바람직하다 할 수 있으나, 카본블랙이나 탄소나노튜브 등 탄소계열소재로 구성할 수도 있고 알루미늄재질 또는 구리재질로 구성할 수도 있다 할 것이다.
상기 방열판(30)은 흑연재질을 사용하는 경우 흑연을 소결 성형하거나 흑연을 압축성형 후 머시닝 가공을 행하여 직결접촉돌부를 갖는 방열판을 구성할 수 있다 할 것이다.
상기 방열판(30)은 카본블랙을 사용하는 경우 흑연과 같이 카본블랙을 소결 성형하거나 압축성형 후 머시닝 가공을 행하여 직결접촉돌부를 갖는 방열판을 구성할 수 있다 할 것이며, 카본블랙은 흑연보다 규칙성이 작은 결정성 물질로 고온에서 장기간 가열하면 흑연으로 변하는 성질이 있는 것으로 열전도율을 우수하고 무게 절감효과를 제공할 수 있다.
상기 방열판(30)은 탄소나노튜브를 사용하는 경우 열접착 성형하거나 또는 압축성형 후 머시닝 가공을 행하여 직결접촉돌부를 갖는 방열판을 구성할 수 있다 할 것이며, 탄소나노튜브(CNT; Carbon Nano Tube)는 탄소로 이루어진 탄소동소체로서 하나의 탄소원자가 3개의 다른 탄소원자와 육각형 벌집무늬로 결합되어 튜브형태를 이루고 있는 물질로 높은 열전도도의 특성을 갖는 것으로 방열효과가 우수하고 무게 또한 절감할 수 있다.
상기 방열판(30)은 구리를 사용하는 경우 머시닝 가공 또는 스택킹 가공 등을 행하여 직결접촉돌부를 갖는 방열판을 구성할 수 있다 할 것이며, 방열효과를 제공할 수 있다.
상기 방열판(30)은 알루미늄을 사용하는 경우 다이캐스팅 압출 등 주조 성형방식을 이용한 가공을 통해 직결접촉돌부를 갖는 방열판을 구성할 수 있다 할 것이며, 방열효과를 제공할 수 있다.
이와 같이, 직결접촉돌부(31)를 갖는 방열판(30)은 흑연이나 카본블랙 또는 탄소나노튜브 등 탄소계열소재 또는 알루미늄이나 구리 중에서 어느 하나를 선택하여 구성할 수 있는데, 선택된 소재의 물성특성을 살려 상술한 가공방식 이외의 다양한 가공방식으로도 만들 수 있다 할 것이다.
상기 직결접촉돌부(31)를 갖는 방열판(30)은 기판의 직결관통공(21)에 직결접촉돌부(31)를 대응 삽입하여 배치함으로써 기판(20) 상에 탑재된 다수의 LED(10)에 각각 매칭시켜 방열판(30)의 직결접촉돌부(31)가 LED(10)에 직접적으로 접촉되도록 결합되게 한다.
또한, 상기 방열판(30)의 외면에는 방열핀(32) 배열을 돌출 형성시켜 방열효과를 증진시킬 수 있도록 구성함이 바람직하다 할 것이다.
한편, 상기 방열판(30)의 직결접촉돌부(31)를 기판(20)의 직결관통공(21)에 삽입 배치함에 있어 조립공차 때문에 방열판(30)의 직결접촉돌부(31)와 LED(10)가 직접 접촉되지 않을 경우에는 도 4에서 보여주는 예시에서와 같이, 직결접촉돌부(31)와 LED(10)와의 사이를 연결할 수 있도록 서멀그리스의 도포에 의한 서멀그리스층을 형성시키거나 또는 방열패드를 배치하는 등 방열매개수단(40)을 부가할 수 있다 할 것이다.
한편, 본 발명에서 기판(20)과 방열판(30)을 사각형상으로 도시하였으나, 원형을 비롯한 다양한 형태의 외형구조로 수정 및 변형될 수 있다 할 것이다.
상술한 구성으로 이루어진 본 발명에 의한 LED 방열처리구조는 기판(20)에 직결관통공(21)을 형성하고 이 직결관통공(21)에 대응하여 삽입 배치가 가능하도록 직결접촉돌부(31)를 형성시킨 방열판(30)을 구비하여 LED(10)가 탑재된 직결관통공(21)을 갖는 기판(20)에 직결접촉돌부(31)를 갖는 방열판(30)을 조립함으로써 열이 발생되는 LED(10)와 기판(20)에 방열기능을 갖는 방열판(30)을 직접 접촉되게 한 구조로서, 기존 열전달방식을 이용하여 LED 및 기판에서 발생되는 열을 방열 처리하는 열전달구조에 비해 LED(10) 및 기판(20)에서 발생되는 열을 직접 접촉구조를 통해 방열판(30)에서 바로 흡수하여 외부로 바로 방열 처리하게 되는 방식으로 방열효율을 크게 높일 수 있게 된다.
이와 같은 방열판(30)의 직접 접촉구조와 함께 방열판(30)을 방열효과가 우수한 흑연이나 카본블랙, 탄소나노튜브 등의 탄소계열물질로 구성함에 의해 고온이나 약품에 대한 내성을 키울 수 있고 성형가공의 용이함을 제공하면서도 마찰마모가 잘 발생하지 않는 특성을 부여할 수 있게 되며, 특히 금속과 동등수준 이상의 열전도성과 강도를 지니므로 방열기능을 향상시킬 수 있으면서도 방열판의 무게를 크게 경량화할 수 있고 내구성 또한 유지할 수 있는 장점을 제공한다.
또한, 방열판(30)의 LED(10)측 직접 접촉구조로 인해 구리 또는 알루미늄재질에 의한 방열판을 사용하더라도 LED(10) 및 기판(20)에서 발생되는 열을 외부로 바로 방열 처리할 수 있어 방열효율을 향상시킬 수 있게 된다.
10: LED 20: 기판
21: 직결관통공 30: 방열판
31: 직결접촉돌부 40: 방열매개수단
21: 직결관통공 30: 방열판
31: 직결접촉돌부 40: 방열매개수단
Claims (4)
- 기판(20)에 LED(10)가 1개 또는 그 이상으로 탑재되며, 기판(20)에 탑재된 LED(10)의 방열을 위해 구비되는 LED 방열처리구조에 있어서,
상기 기판(20)에는 LED(10)가 탑재되어 위치되는 부분으로 기판(20)에 직결관통공(21)을 형성하여 이 직결관통공(21)과 LED(10)가 상하 직결위치에 위치되게 하고,
상기 직결관통공(21)에 삽입 가능하도록 대응되게 돌출 형성시킨 직결접촉돌부(31)를 상단에 갖는 방열판(30)을 구비하되 기판의 직결관통공(21)에 직결접촉돌부(31)를 대응 삽입함으로써 기판(20) 상에 탑재되는 LED(10)에 방열판(30)의 직결접촉돌부(31)가 직접적으로 접촉되게 결합되는 구성을 특징으로 하는 LED 방열처리구조. - 제 1항에 있어서,
상기 직결접촉돌부(31)를 갖는 방열판(30)은 흑연, 카본블랙, 탄소나노튜브, 구리, 알루미늄 소재 중에서 선택된 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 방열처리구조. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 방열판(30)의 외면에는 방열효과의 증진을 위한 방열핀(32)이 돌출되어 배열되는 것을 특징으로 하는 LED 방열처리구조. - 제 1항에 있어서,
상기 방열판(30)의 직결접촉돌부(31)를 기판(20)의 직결관통공(21)에 삽입 배치함에 있어 조립공차가 발생되는 경우, 방열판(30)의 직결접촉돌부(31)와 LED(10)와의 사이를 연결할 수 있도록 서멀그리스나 방열패드에 의한 방열매개수단(40)을 부가할 수 있는 것을 특징으로 하는 LED 방열처리구조.
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