KR101257900B1

KR101257900B1 - 대류 흐름을 유도하는 방열판

Info

Publication number: KR101257900B1
Application number: KR1020110132035A
Authority: KR
Inventors: 정해일
Original assignee: (주) 넥스원이노베이션
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2013-04-24

Abstract

본 발명은 대류 흐름을 유도하는 방열판에 관한 것으로서, 점등유닛(1)의 상부에 부착되어 점등유닛으로부터 발산되는 열을 전도 받아 방열시키는 엘이디 조명등용 방열판(10)에 있어서, 상기 방열판(10)은, 사각형의 금속강판(11) 표면에 폴리에스테르 수지 또는 수산화알루미늄Al(OH)3 또는 블랙카본(Black Carbon) 또는 그라파이터분말 혹은 그래핀 중 적어도 하나 이상이 첨가되어 혼합된 방열 코팅제(12)가 0.009mm~0.025mm 두께의 박막 코팅되고, 상기 금속강판(11)의 양측은 점등유닛으로부터 발산되는 열의 방열면적을 넓히고 공기의 대류 흐름을 유도하는 터널형태의 제1공기통로부(13)와 고랑 형태의 제2공기통로부(14)가 요철형태가 되도록 밴딩되어 절곡되며, 상기 제1공기통로부(13)의 상부에는 공기 유동을 위한 통공(13a)이 다수개 천공된 것을 특징으로 하는바, 기존의 세라믹소재인 방열코팅제에 비해 폴리에스테르 수지 또는 수산화알루미늄Al(OH)3 또는 블랙카본(Black Carbon) 또는 그라파이터분말 혹은 그래핀 중 적어도 하나 이상이 첨가되어 혼합된 방열 코팅제를 금속강판 표면에 초 박막으로 코팅실시함으로써, 제1공기순환부 및 제2공기순환부의 밴딩시에도 밴딩부분으로부터 코팅제가 박리되어 방열효과가 떨어지는 것을 방지할 수 있음은 물론, 전반적인 방열판의 무게와 부피 및 원가를 절감할 수 있는 이점이 있고, 원활한 방열효과로서 엘이디 조명등과 같은 전자제품의 사용수명을 대폭 연장할 수 있는 효과를 가진다.

Description

대류 흐름을 유도하는 방열판{Heatsink that motive convection current flowing}

본 발명은 방열판에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 방열판 및 이에 적용되는 방열코팅제를 개선하여 효율적인 방열효과와 함께 방열판의 무게를 경량화와 절곡시 외부코팅제의 훼손을 방지하여 효율적인 방열효과로서 방열판관 관련된 전기제품의 수명을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 대류 흐름을 유도하는 방열판에 관한 것이다.

일반적으로 방열 방식은 열원(발열소자)과 히트싱크와 같은 방열체 사이에 열계면 재료(Thermal Interface Material)인 열전도성 그리스, 열전도성 아크릴폼 테이프, 실리콘 패드, 그라파이트, PCM, 히트파이프(Heat pipe) 등이 내재되는 방식이 있다.

상기한 바와 같은 열계면 재료는 열원과 방열판 사이의 열전달 역할만 할 뿐 방열 즉, 열의 방출은 실질적으로 방열판이 하기 때문에 우수한 방열 시스템의 구축을 위해서는 방열판의 체적을 늘리는 형태인 핀형이 주종을 이루고 있다.

상기 방열판과 관련한 제품으로 일 예로 최근에는 엘이디 조명과 관련한 전기제품이 다양하게 출시되어 사용되고 있다.

참고로 방열기술과 관련되어 있는 엘이디(LED)는 반도체의 p-n 접합구조를 이용하여 주입된 소수캐리어(전자 또는 양공)를 만들어내고, 이들의 재결합(再結合)에 의하여 발광시키는 것으로 다양한 산업분야에서 엘이디를 응용한 다양한 제품이 개발되어 적용되고 있는데, 특히 고휘도의 엘이디 램프는 수명이 반영구적이면서도 소비전력이 매우 낮은 장점이 있어, 기존의 형광등이나 백열등, 나트륨등, 수은등을 비롯한 다양한 전등을 대체하고 있는 실정이다.

이에, 엘이디 램프를 통해 각종 유해물질이 포함되고 수명이 짧은 기존의 전등을 대체함에 따라 환경오염을 줄일 수 있는 효과가 있음과 더불어, 엘이디 램프의 낮은 전력소모를 통해 에너지 절감 효과도 얻을 수가 있는 것이다.

그러나, 상기 조명용으로 사용되는 고휘도의 엘이디는 엘이디의 구동 시에 발생되는 고온의 열이 적절히 방열되지 못하는 경우, 광량의 저하 및 램프 수명이 단축되는 치명적인 문제점을 갖게 된다.

이에, 상기 고휘도의 엘이디 램프에는 다양한 형태의 방열판(히크싱크 등)이 적용되고 있는데, 상기 엘이디 램프는 그 사용 시에 그 설치환경에 따라 다양하게 설치될 수가 있으므로, 상기 엘이디 램프 방열구조는 수직 또는 수평상태에 관계없이 일정한 방열성능이 보장되어야만 한다.

첨부된 도 1에서 도시한 바와 같이 종래의 방열판(100)은 알루미늄소재로 압출성형한 제품으로 판(101)상에 다수개의 방열핀(102)이 다수개 마련된 형태로서 점등유닛(도면에서 생략함)에 부착되어 발산되는 열을 전도 받아 외부로 방열시킬 수 있도록 한 구조이다.

상기와 같은 방열판은, 별도의 후가공 없이 알루미늄소재로 압출 성형된 제품으로 가로 73mm, 세로 73mm, 높이 12mm로 제작된 방열판에 있어 발열되는 점등유닛의 사이즈가 가로 30mm, 세로 30mm의 면적에서 발열이 이루어졌을 때 입력전압은 5W를 주고 기준온도 25℃(상온온도)에서 체크한 결과 최대온도가 63.16℃로 에서 테스트 조건의 실제온도는 62.94℃로 0.5℃의 오차범위에서 온도가 감소함을 알 수 있었다.

한편, 첨부된 도 2는 종래의 또 다른 일 예의 방열판(100')을 도시한 것으로서, 발췌된 확대도에서와 같이 0.5~5mm의 두께를 갖는 금속강판(103)의 표면에는 방열효과를 높이기 위해 무기물 세라믹 코팅제(104)를 0.03mm~0.06mm의 두께로 코팅하고, 방열면적으로 높이기 위해 양측을 절곡시켜 사용하고 있으나, 세라믹 코팅제의 특성상 도포되는 코팅두께가 비교적 두껍기 때문에 금속강판을 절곡하는 과정에서 절곡부위로부터 세라믹 코팅제(104)가 훼손되는 불량이 발생하기 때문에 방열판의 효과가 저하되는 문제점이 있었다.

이 또한 실험결과에 의해 알 수 있는바, 방열판은, 금속강판의 양측은 코팅제의 코팅 이후 밴딩한 제품으로 가로 73mm, 세로 73mm, 높이 12mm, 두께 0.6mm로 제작된 방열판에 있어 발열되는 점등유닛의 사이즈가 가로 30mm, 세로 30mm의 면적에서 발열이 이루어졌을 때 입력전압은 5W를 주고 기준온도 25℃(상온온도)에서 체크한 결과 최대온도가 64.99℃로 에서 테스트 조건의 실제온도는 64.8℃로 0.5℃ 이내의 감소로서 오히려 도 1의 방열판에 비해 1.83도 방열성능이 떨어짐을 알 수 있었다.

이는 방열 코팅제가 실시된 금속강판 양측을 절곡 가공하는 가운데 상술한 바와 같이 코팅제의 파괴(균열 및 박리)현상이 발생하여 그만큼 방열효과가 떨어짐을 알 수 있다.

본 발명은 상기와 같이 제반되는 종래의 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 그 목적은 방열판 및 이에 적용되는 방열코팅제를 개선하여 효율적인 방열효과와 함께 방열판의 무게를 경량화와 절곡시 외부코팅제의 훼손을 방지하여 효율적인 방열효과로서 방열판관 관련된 전기제품의 수명을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 대류 흐름을 유도하는 방열판을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 점등유닛의 상부에 부착되어 점등유닛으로부터 발산되는 열을 전도 받아 방열시키는 방열판에 있어서,

상기 방열판은, 사각형의 금속강판 표면에 폴리에스테르 수지 또는 수산화알루미늄Al(OH)3 또는 블랙카본(Black Carbon) 또는 그라파이터분말 혹은 그래핀 중 적어도 하나 이상이 첨가되어 혼합된 방열 코팅제가 0.009mm~0.025mm 두께의 박막 코팅되고, 상기 금속강판의 양측은 점등유닛으로부터 발산되는 열의 방열면적을 넓히고 공기의 대류 흐름을 유도하는 터널형태의 제1공기통로부와 고랑 형태의 제2공기통로부가 요철형태가 되도록 밴딩되어 절곡되며, 상기 제1공기통로부의 상부에는 공기 유동을 위한 통공이 다수개 천공된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 제1공기통로부는 그 단면이 공기의 대류가 용이한 형상인 사다리꼴 형태로 밴딩된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 금속강판은 0.5mm~3mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 방열판은, 기존의 세라믹소재인 방열코팅제에 비해 폴리에스테르 수지 또는 수산화알루미늄Al(OH)3 또는 블랙카본(Black Carbon) 또는 그라파이터분말 혹은 그래핀 중 적어도 하나 이상이 첨가되어 혼합된 방열 코팅제를 금속강판 표면에 초 박막으로 코팅실시함으로써, 제1공기순환부 및 제2공기순환부의 밴딩시에도 밴딩부분으로부터 코팅제가 박리되어 방열효과가 떨어지는 것을 방지할 수 있음은 물론, 전반적인 방열판의 무게와 부피 및 원가를 절감할 수 있는 이점이 있고, 원활한 방열효과로서 방열판과 관련된 전자제품의 사용수명을 대폭 연장할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 종래 방열판을 도시한 사시도,
도 2는 종래 일 예의 방열판이 점등유닛에 적용된 상태를 보여주는 단면도,
도 3은 본 발명인 방열판을 도시한 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 방열판을 도시한 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 방열판이 점등유닛에 적용되어 방열되는 상태를 보여주는 단면도이다.

이하, 본 발명을 첨부된 도 3 내지 도 5를 참조하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은, 점등유닛(1)의 상부에 부착되어 점등유닛으로부터 발산되는 열을 전도 받아 방열시키는 방열판(10)에 있어서,

상기 방열판(10)은, 사각형의 금속강판(11) 표면에 폴리에스테르 수지 또는 수산화알루미늄Al(OH)3 또는 블랙카본(Black Carbon) 또는 그라파이터분말 혹은 그래핀 중 적어도 하나 이상이 첨가되어 혼합된 방열 코팅제(12)가 0.009mm~0.025mm 두께의 박막 코팅되고, 상기 금속강판(11)의 양측은 점등유닛으로부터 발산되는 열의 방열면적을 넓히고 공기의 대류 흐름을 유도하는 터널형태의 제1공기통로부(13)와 고랑 형태의 제2공기통로부(14)가 요철형태가 되도록 밴딩되어 절곡되며, 상기 제1공기통로부(13)의 상부에는 공기 유동을 위한 통공(13a)이 다수개 천공된다.

상기 통공(13a)은 다양한 형태로도 천공할 수 있으며, 상기 통공(13a)이 형성되는 제1공기통로부(13)는 그 단면이 사다리꼴 형상으로 밴딩되고, 제2공기통로부(14)는 제1공기통로부(13)에 연이어 상부가 개방되는 형태로 밴딩이 이루어진다.

상기 금속강판(11)은 0.5mm~3mm의 두께를 갖는다.

이와 같이 구성된 본 발명인 방열판을 점등유닛의 후방에 부착 사용함으로써 다음과 같은 방열작용이 이루어진다.

본 발명에 따른 방열판(10)을 이루는 금속강판(11) 표면에 코팅처리된 방열 코팅제(12)는 점등유닛(1)의 인쇄회로기판(PCB) 온도를 떨어뜨리는 효과를 볼 수 있으며, 방열판(10)의 구조상 초박막으로 방열 코팅제(12)가 금속강판(11) 표면에 코팅됨으로써, 방열판(10)의 중량을 줄일 수 있는 이점이 있다.

이러한 이점은 방열판과 관련된 전자제품의 전반적인 부피와 무게를 줄일 수 있고, 특히 방열 코팅제(12)는 초 박막에 해당하는 0.009mm~0.025mm로 코팅처리되기 때문에 금속강판을 밴딩하는 과정에서도 방열코팅제가 밴딩 부위로부터 기존 방열판과 같이 세락믹 코팅제가 균열이 발생하여 박리되는 점을 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 방열 코팅제(12)에 의한 복사에 의하여 표면에서 열이 더욱 잘 방출되기도 하지만, 이는 방열판(10)의 형상적인 면에서 방열효과는 방열판 자체가 전반적으로도 열 방출이 이루어지고, 또한 첨부된 도 5에서 도시한 바와 같이 요철형태로 밴딩된 제1공기통로부(13) 및 제2공기통로부(14)의 표면을 따라 공기와의 접촉면적 즉, 대류의 흐름을 자연스럽게 유도함으로써, 방열면적이 더욱 넓힌 형태와 대류의 흐름에서 원활한 방열이 이루어진다.

이는 첨부된 도 1에서 도시된 바와 같은 방열핀 타입의 방열판이 차지하는 면적을 10~20%정도 줄일 수 있는 상태에서 방열효과는 실험을 통해 본 발명에 따른 방열판이 갖는 방열효과를 알 수 있었다.

<실시예 1>

가로 73mm, 세로 73mm, 높이 12mm, 두께 0.6mm로 제작된 방열판에 있어 발열되는 점등유닛의 사이즈가 가로 30mm, 세로 30mm의 면적에서 발열이 이루어졌을 때 입력전압은 5W를 주고 기준온도 25℃(상온온도)에서 체크한 결과 최대온도가 58.42℃로 기존 방열핀의 타입에서 얻어지는 방열온도(63℃)에 비해 5℃의 온도가 감소함을 알 수 있었다.

상기와 같은 방열효과는 특히 방열판(10)의 형상적인 면에 있어서, 상기 제1공기통로부(13)는 그 단면이 금속강판(11)으로부터 밴딩되어 사다리꼴 형태로 되어 있어, 공기의 대류가 원활하게 이루어진다.

이러한 방열작용은 상온의 공기가 터널형태를 이루고 방열면적을 높인 제1공기통로부(13) 및 제2공기통로부(14)에서의 공기의 대류에 의한 방열작용이 효율적으로 이루어져 엘이디 점등유닛(1)의 주요부분 고열을 낮추어 줌으로써 방열판과 관련된 전자제품의 수명을 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 상기와 같은 방열작용은 제1공기통로부(13)의 상부에 천공된 다수개의 통공(13a)을 통해 상온의 공기의 대류현상을 도와 도 5에서 도시한 화살표방향과 같이 방열판에 전도 받은 열이 좀더 효율적으로 방출되는 효과를 갖는다.

1: 엘이디 점등유닛 10: 방열판
11: 금속강판 12: 방열 코팅제
13: 제1공기통로부 13a: 통공
14: 제2공기통로부

Claims

점등유닛(1)의 상부에 부착되어 점등유닛으로부터 발산되는 열을 전도 받아 방열시키는 엘이디 조명등용 방열판(10)에 있어서,
상기 방열판(10)은, 사각형의 금속강판(11) 표면에 폴리에스테르 수지 또는 수산화알루미늄Al(OH)3 또는 블랙카본(Black Carbon) 또는 그라파이터분말 혹은 그래핀 중 적어도 하나 이상이 첨가되어 혼합된 방열 코팅제(12)가 0.009mm~0.025mm 두께의 박막 코팅되고, 상기 금속강판(11)의 양측은 점등유닛으로부터 발산되는 열의 방열면적을 넓히고 공기의 대류 흐름을 유도하는 터널형태의 제1공기통로부(13)와 고랑형태의 제2공기통로부(14)가 요철형태가 되도록 밴딩되어 절곡되며, 상기 제1공기통로부(13)의 상부에는 공기 유동을 위한 통공(13a)이 다수개 천공된 것을 특징으로 하는 대류 흐름을 유도하는 방열판.
제1항에 있어서,
상기 제1공기통로부(13)는 그 단면이 공기의 대류가 용이한 형상인 사다리꼴 형태로 밴딩된 것을 특징으로 하는 대류 흐름을 유도하는 방열판.
제1항에 있어서,
상기 금속강판(11)은 0.5mm~3mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 대류 흐름을 유도하는 방열판.