KR101063884B1 - Ｌｅｄ 조명용 히트싱크 - Google Patents

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김광수
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Abstract

본 발명은 LED 조명용 히트싱크에 관한 것으로, 본 발명에 의한 LED 조명용 히트싱크는 기판(1) 상에 다수개의 LED(2)가 일정간격을 두고 배치되는 LED 모듈(10); 상기 LED 모듈(10)의 배면에 설치되어 다수의 홀(21)이 구비된 히트싱크 본체(20); 상기 히트싱크 본체(20)의 홀(21)에 각각 삽입결합되어 입설되는 핀 본체(31)와, 상기 핀 본체(31)의 하단 부위가 접어져 형성되는 폴딩부(32)로 이루어지는 복수개의 핀(30); 을 포함하여 이루어진다.
이에 따라 본 발명은 핀이 열원과 직접 접촉하여 대부분의 열이 핀을 통해 직접방출되도록 함으로써 히트싱크를 거쳐 핀을 통해 열이 방출되는 종래의 결합방식에서 발생될 수 있는 열원과 히트싱크, 히트싱크와 핀 사이의 접촉열저항(contact thermal resistance)을 최소화하므로 냉각 성능을 대폭개선할 수 있으며, 자연 대류 냉각방식에 최적화된 공기 유동구조로 핀 배열이 가능하며, 핀 크기 및 형상을 다양하게 제작가능하고, LED 모듈과 히트싱크의 결합에 의해 핀 고정이 가능하므로 제조원가를 줄일 수 있는 장점이 있다.
LED, 조명, LED 모듈, 히트싱크, 홀, 핀, 직접 방출, 폴딩부

Description

ＬＥＤ 조명용 히트싱크{Heat Sink for LED Lighting}
본 발명은 LED 조명용 히트싱크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LED 모듈로부터 발생되는 열을 효과적으로 방열할 수 있도록 하여 조명효율을 높일 수 있는 LED 조명용 히트싱크에 관한 것이다.
LED(Light Emitting Diode)는 P형과 N형 반도체의 접합구조를 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 LED가 조명등으로 사용되는 경우에는 LED 모듈에서 많은 열을 발생시키게 되어 기판 특성상 반도체 접합구조를 갖는 LED 모듈에서 발생된 열에 의해 조명효율이 저하되므로 LED 모듈에서 발생된 열을 방출하기 위한 수단을 필요로 한다.
열을 방출하기 위한 일반적인 수단으로는 LED 모듈에 부착되어 LED 모듈에서 발생된 열이 전달되는 히트싱크와 상기 히트싱크와 결합되어 전달된 열을 방출하는 핀으로 구성된다.
히트싱크와 핀을 결합시키기 위한 구성으로는 다수의 홈이 형성된 히트싱크에 상기 히트싱크와 별도로 제작된 핀을 삽입하여 고정시키는 핀이 결합된 히트싱크와, 히트싱크에 핀이 일체로 압출되는 압출 히트싱크가 있다.
전자의 경우 일예로는 홈이 히트싱크 전체두께에 대하여 일부분의 두께에 해당되는 두께로 형성된 히트싱크에 핀을 강제 삽입하여 고정하게 된다. 이 경우에는 LED 모듈에서 발생된 열이 히트싱크를 거쳐 핀을 통해 방출되게 되므로 기판 즉 열원과 히트싱크, 히트싱크와 핀 사이의 접촉 열저항이 나타나게 되며 이에 따라 방열효율이 낮아지게 되는 문제점이 있다. 특히, 핀의 고정상태가 견고하지 못하게 되며, 히트싱크와 핀의 접촉상태가 불량하여 두면 사이에서의 접촉 열저항이 매우 크게 나타나게 되는 문제점이 있다. 이러한 접촉 열저항을 줄이기 위해 히트싱크의 홈에 열전도성 접착제를 도포하여 강제압입하는 경우도 있다.
또한, 히트싱크에 핀을 고정한 후에는 히트싱크에 LED 모듈을 고정시키는 작업을 별도로 수행하여야 한다. 이에 따라 히트싱크와 핀과의 고정작업 및 히트싱크와 LED 모듈의 고정작업을 거치게 되므로 제조원가가 증가하게 되는 문제점이 있다.
전자의 경우 다른 예로는 히트싱크에 전자의 경우와 같이 형성된 홈에 도브테일 쐐기 또는 노치형상으로 된 돌출부가 구비되도록 하여 상기 돌출부를 삽입된 핀의 양측이 고정되도록 가압하여 고정하게 된다. 이 경우에도 전자와 마찬가지로 LED 모듈에서 발생된 열이 히트싱크를 거쳐 핀을 통해 방출되게 되므로 기판 즉 열 원과 히트싱크, 히트싱크와 핀 사이의 접촉 열저항이 나타나게 되며 이에 따라 방열효율이 낮아지게 되는 문제점이 있다. 아울러 이 경우에도 히트싱크와 핀의 접촉상태가 불량하여 두면 사이에서의 접촉 열저항이 매우 크게 나타나게 되어 히트싱크로 전달된 열이 핀으로 방출되기에 역부족인 문제점이 있다.
이 경우에도 히트싱크와 핀과의 고정작업 및 히트싱크와 LED 모듈의 고정작업을 거치게 되므로 제조원가가 증가하게 되는 문제점이 있다.
히트싱크에 핀이 일체로 압출되는 후자의 경우에는 강도, 변형의 문제로 인하여 핀의 높이에 제약이 따르게 되는 문제점이 있다. 후자의 경우에도 히트싱크와 LED 모듈의 고정작업을 거치게 되므로 제조원가가 증가하게 되는 문제점이 있다.
전술한 히트싱크와 핀의 결합방법들은 모두 LED 모듈에서 발생된 열이 히트싱크를 거쳐 핀을 통해 방출되게 되므로 열 방출효율이 저하되게 되어 특히, 고출력 LED에 적용하기에 역부족인 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 LED 모듈에서 발생된 열의 대부분이 히트싱크를 거치지 않고 핀으로 직접 전달되도록 함으로써 히트싱크를 거쳐 핀을 통해 열을 방출하는 종래의 결합방식에서 발생될 수 있는 열원과 히트싱크, 히트싱크와 핀 사이의 접촉 열저항에 의한 영향을 줄여 방열효율을 높일 수 있는 LED 조명용 히트싱크를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 LED 모듈에서 발생되는 열의 방열효율을 높여줌으로써 조명효율을 높일 수 있도록 하여 고출력 LED에도 적용할 수 있도록 하는 LED 조명용 히트싱크를 제공하는 것이다.
또, 본 발명의 또 다른 목적은 LED 모듈과 히트싱크의 결합만으로 핀 고정이 가능한 LED 조명용 히트싱크를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 LED 조명용 히트싱크는 기판(1) 상에 다수개의 LED(2)가 일정간격을 두고 배치되어 조명하도록 설치되는 LED 모듈(10); 상기 LED 모듈(10)의 배면에 설치되어 상기 LED 모듈(10)에서 발생된 열이 전달되며 다수의 홀(21)이 구비된 히트싱크 본체(20); 상기 히트싱크 본체(20)의 홀(21)에 각각 삽입결합되어 입설되는 핀 본체(31)와, 상기 핀 본체(31)의 하단 부위가 접어져 형성되며 상기 히트싱크 본체(20)의 일면과 상기 LED 모듈(10)의 기판(1) 배면에 각각 접하는 폴딩부(32)로 이루어지는 복수개의 핀(30); 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 하나의 핀(30)의 상기 폴딩부(32)의 단부와 이와 인접한 핀(30)의 폴딩부(32)의 단부가 서로 접하며 상기 폴딩부(32) 들에 의해 상기 히트싱크 본체(20)의 일면 전체를 덮는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 폴딩부(32)는 적어도 하나 이상의 절단선(33)이 형성되어 상기 폴딩부(32)가 좌우 교번되게 접어져 형성된 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 히트싱크 본체(20)는 다수의 체결공(22)이 형성되고, 상기 LED 모듈(10)의 기판(1)은 상기 체결공(22)과 상응하는 체결구(3)가 형성되며, 상기 체결공(22)과 상기 체결구(3)에 체결되어 상기 기판(1)을 상기 히트싱크 본체(20)에 고정하는 체결수단(40)이 더 구비된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 핀이 열원과 직접 접촉하여 대부분의 열이 핀을 통해 직접방출되도록 함으로써 히트싱크를 거쳐 핀을 통해 열이 방출되는 종래의 결합방식에서 발생될 수 있는 열원과 히트싱크, 히트싱크와 핀 사이의 접촉열저항(contact thermal resistance)을 최소화하므로 냉각 성능을 대폭개선할 수 있으며, 이에 따라 LED 모듈에서 발생되는 열의 방열효율을 높여 기판 특성상 반도체 접합구조를 가지는 LED 모듈에서 발생된 열에 의해 조명효율이 저하되는 것을 방지하며, 조명효율을 높여 고출력 LED에도 적용할 수 있는 효과가 있다. 아울러, 자연 대류 냉각방식에 최적화된 공기 유동구조로 핀 배열이 가능하며, 핀 크기 및 형상을 다양하 게 제작가능하고, LED 모듈과 히트싱크의 결합에 의해 핀 고정이 가능하므로 제조원가를 줄일 수 있는 장점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 만족하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 LED 조명용 히트싱크를 나타낸 사시도이고, 도 2는 LED 조명용 히트싱크를 나타낸 분해사시도이며, 도 3은 본 발명에 의한 LED 조명용 히트싱크의 핀을 나타낸 사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 LED 조명용 히트싱크는 기판(1) 상에 다수개의 LED(2)가 일정간격을 두고 배치되는 LED 모듈(10); 상기 LED 모듈(10)의 배면에 설치되어 다수의 홀(21)이 구비된 히트싱크 본체(20); 상기 히트싱크 본체(20)의 홀(21)에 각각 삽입결합되어 입설되는 핀 본체(31)와, 상기 핀 본체(31) 의 하단 부위가 접어져 형성되는 폴딩부(32)로 이루어지는 복수개의 핀(30); 을 포함하여 이루어진다.
상기 LED 모듈(10)은 기판(1) 상에 다수개의 LED(2)가 일정간격을 두고 배치되어 조명하도록 설치된다. 이때, 상기 기판(1)은 금속재질로 된 것이 바람직하다. 상기 기판(1)에는 히트싱크 본체(20)가 구비되어 상기 기판(1)에서 발생된 열이 히트싱크 본체(20)로 전달되게 된다.
상기 히트싱크 본체(20)는 상기 LED 모듈(10)의 배면에 설치되어 상기 LED 모듈(10)에서 발생된 열이 전달되며 핀(30)이 삽입결합되는 다수의 홀(21)이 구비된다.
상기 히트싱크 본체(20)는 프레스, 단조, 다이캐스팅에 의해 제작될 수 있으며, 특히, 프레스에 의해 제작되는 경우에는 히트싱크 본체(20)의 두께를 최소화하여 재료비를 절감할 수 있게 된다.
상기 핀(30)은 상기 히트싱크 본체(20)의 홀(21)에 각각 삽입결합되어 입설되는 핀 본체(31)와, 상기 핀 본체(31)의 하단 부위가 접어져 형성되며 상기 히트싱크 본체(20)의 일면과 상기 LED 모듈(10)의 기판(1) 배면에 각각 접하는 폴딩부(32)로 이루어진다.
상기 폴딩부(32)는 상기 히트싱크 본체(20)의 일면과 상기 LED 모듈(10)의 기판(1) 배면에 각각 접하여 상기 LED 모듈(10)로부터 발생되는 열을 방출하는 역할을 한다.
이와 같이 핀(30)이 기판(1)의 배면과 접하게 되면 기판(1)에서 발생되는 대 부분의 열(90%이상)이 핀(30)을 통해 직접 방출되게 되므로 기판의 배면에 부착되는 히트싱크로 열이 전달되어 핀을 통해 열을 방출하는 종래의 히트싱크와 핀의 결합방식에서 발생할 수 있는 기판, 즉 열원과 히트싱크의 계면, 히트싱크와 핀의 계면에서의 접촉열저항이 없게 되어 열의 방출효율을 높일 수 있게 된다.
이에 따라 LED 모듈에서 발생되는 열의 방열효율을 높여 기판 특성상 반도체 접합구조를 가지는 LED 모듈에서 발생된 열에 의해 조명효율이 저하되는 것을 방지하며, 조명효율을 높여 고출력 LED에도 적용할 수 있게 된다.
상기 핀 본체(31)는 프레스에 의해 제작되며 폴딩부(32)의 형성은 절곡에 의해 형성된다.
상기 히트싱크 본체(20)에 상기 핀(30)을 고정하기 위해서 상기 히트싱크 본체(20)의 홀(21)에 상기 핀(30)을 끼워맞춤결합으로 결합되도록 하여 고정하거나 상기 히트싱크 본체(20)의 일면과 상기 LED 모듈(10)의 기판(1) 배면에 부착하여 고정될 수 있으나, 본 발명에서는 상기 히트싱크 본체(20)에 다수의 체결공(22)이 형성되도록 하고, 상기 LED 모듈(10)의 기판(1)은 상기 체결공(22)과 상응하는 체결구(3)가 형성되도록 하여, 상기 체결공(22)과 상기 체결구(3)에 체결되는 체결수단(40)을 구비하여 상기 기판(1)을 상기 히트싱크 본체(20)에 고정되도록 한다.
이와 같이 상기 LED 모듈(10)의 상기 체결구(3)와 상기 히트싱크 본체(20)의 체결공(22)에 상기 체결수단(40)으로 체결되도록 함으로써 상기 LED 모듈(10)과 상기 히트싱크 본체(20)가 고정되게 되면 상기 폴딩부(32)가 상기 LED 모듈(10)과 상기 히트싱크 본체(20) 사이에 위치되게 되어 고정력을 확보할 수 있게 된다.
따라서, 상기 LED 모듈(10)과 상기 히트싱크 본체(20)를 체결수단(40)에 의한 결합만으로 핀(30)을 고정시키게 되므로 제조원가를 획기적으로 감소시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 LED 모듈(10)과 상기 히트싱크 본체(20)를 체결수단(40)에 의한 결합에 의해 핀 본체(31)의 단부가 접어진 폴딩부(32)가 상기 LED 모듈(10)과 상기 히트싱크 본체(20)에 접한 상태로 고정시키게 되므로 폴딩부(32)를 상기 LED 모듈(10)과 상기 히트싱크 본체(20)에 별도로 부착하지 않고도 고정시킬 수 있게 되며, 핀(30)의 고정력을 향상시킬 수 있게 된다. 핀의 고정력 향상에 따라 핀의 크기 및 형상에 제약을 받는 종래의 방식과는 달리 핀의 크기 및 형상을 다양하게 제작할 수 있게 된다.
자연 대류 냉각방식에 최적화된 공기 유동구조로 핀 배열을 하기 위해서는 핀의 방열면적을 넓도록 한다. 이를 위해서 상기 폴딩부(32)는 하나의 핀(30)의 상기 폴딩부(32)의 단부와 이와 인접한 핀(30)의 폴딩부(32)의 단부가 서로 접하도록 하여 상기 폴딩부(32) 들에 의해 상기 히트싱크 본체(20)의 일면 전체를 덮도록 하는 것이 바람직하다. 이렇게 되면, 상기 폴딩부(32)가 상기 LED 모듈(10)과 접하는 면적, 즉 방열면적을 넓게 확보할 수 있게 되며 방열효율을 향상시킬 수 있게 된다.
이때, 상기 폴딩부(32)는 일방향으로 접어진 폴딩부(32)를 가질 수 있으나, 본 발명에서는 도 2에서와 같이 상기 폴딩부(32)에 절단선(33)이 적어도 하나 이상 형성되도록 하여 상기 폴딩부(32)가 좌우 교번되게 접어져 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 이 경우에는 도 3의 (a) 상태 즉, 절곡되기 전의 상태에서, 절단선을 중심으로 좌측과 우측이 각각 좌우 교번되게 절곡하여 접어 도 3의 (b) 상태가 되도록 하여 상기 히트싱크(20)의 홀(21)에 삽입하여 조립하게 된다.
이때, 하나의 핀에 좌우 교번되게 접어져 형성된 폴딩부(32)의 단부가 인접한 핀에 좌우 교번되게 접어져 형성된 폴딩부(32)의 단부가 서로 접하도록 하여 도 2에서와 같이 상기 폴딩부(32) 들에 의해 상기 히트싱크 본체(20)의 일면 전체를 덮도록 하는 것이 바람직하다. 상기 폴딩부(32) 들에 의해 상기 히트싱크 본체(20)의 일면 전체를 덮는 경우에는 상기 폴딩부(32)에 상기 체결수단(40)이 결합될 수 있도록 결합공(34)이 형성되어 상기 체결수단(40)이 상기 체결구(3), 상기 결합공(34) 및 체결공(22)을 통하여 체결되게 된다.
상기 홀(21)은 평행하게 또는 방사형으로 배치되도록 할 수 있다. 도 2에서는 상기 홀(21)이 방사형으로 배치되며 이에 의해 상기 핀(30)이 방사형으로 배치된 것을 나타낸다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없으며 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 LED 조명용 히트싱크를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 LED 조명용 히트싱크를 나타낸 분해사시도.
도 3은 본 발명에 의한 LED 조명용 히트싱크의 핀을 나타낸 사시도.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
1: 기판 2: LED
3: 체결구 10: LED 모듈
20: 히트싱크 본체 21: 홀
22: 체결공 30: 핀
31: 핀 본체 32: 폴딩부
33: 절단선 40: 체결수단

Claims (4)

  1. 기판(1) 상에 다수개의 LED(2)가 일정간격을 두고 배치되어 조명하도록 설치되는 LED 모듈(10);
    상기 LED 모듈(10)의 배면에 설치되어 상기 LED 모듈(10)에서 발생된 열이 전달되며 다수의 홀(21)이 구비된 히트싱크 본체(20);
    상기 히트싱크 본체(20)의 홀(21)에 각각 삽입결합되어 입설되는 핀 본체(31)와, 상기 핀 본체(31)의 하단 부위가 접어져 형성되며 상기 히트싱크 본체(20)의 일면과 상기 LED 모듈(10)의 기판(1) 배면에 각각 접하는 폴딩부(32)로 이루어지는 복수개의 핀(30);을 포함하여 이루어지되,
    하나의 핀(30)의 상기 폴딩부(32)의 단부와 이와 인접한 핀(30)의 폴딩부(32)의 단부가 서로 접하며 상기 폴딩부(32) 들에 의해 상기 히트싱크 본체(20)의 일면 전체를 덮는 것을 특징으로 하는 LED 조명용 히트싱크.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 폴딩부(32)는 적어도 하나 이상의 절단선(33)이 형성되어 상기 폴딩부(32)가 좌우 교번되게 접어져 형성된 것을 특징으로 하는 LED 조명용 히트싱크.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항 중 선택되는 어느 한 항에 있어서,
    상기 히트싱크 본체(20)는 다수의 체결공(22)이 형성되고, 상기 LED 모듈(10)의 기판(1)은 상기 체결공(22)과 상응하는 체결구(3)가 형성되며,
    상기 체결공(22)과 상기 체결구(3)에 체결되어 상기 기판(1)을 상기 히트싱크 본체(20)에 고정하는 체결수단(40)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 LED 조명용 히트싱크.
KR1020090062332A 2009-01-05 2009-07-08 Ｌｅｄ 조명용 히트싱크 KR101063884B1 (ko)

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