KR101709742B1 - 엘이디(led)등의 방열유닛 - Google Patents

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김경미
박준희
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주식회사 스타넷
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Abstract

본 발명은 엘이디를 이용한 가로등 또는 터널등의 사용시 엘이디에서 발열되는 열을 효율적으로 방열하고 방열을 위해 설치된 히트싱크를 트이 벌어지지 않도록 견고하게 연결함으로서 방열효율을 우수하게 향상시킨 엘이디(LED)등의 방열유닛에 관한 것이다.
본 발명은, 엘이디가 설치되고, 가압홈(17)과 고정공(16)이 형성된 엘이디 모듈(102)과; 상기 엘이디 모듈(102)의 하부에 고정되고 밀착 설치되어 열을 방출시키기 위한 히트싱크(104)와; 상기 히트싱크(104)와 상기 엘이디 모듈(102)을 가압하여 밀착시키고 열을 전달하여 방출하기 위한 방열 고정구(106)를 포함하되,
상기 방열 고정구(106)는, 상기 엘이디 모듈에 끼워져서 고정되는 락킹볼트(108)와; 상기 락킹볼트(108)의 하부에 끼워져서 탄력적으로 가압하도록 상기 가압홈(17)에 고정되는 가압부재(110)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

엘이디(LED)등의 방열유닛{The heat sink unit of LED}
본 발명은 엘이디(LED)등의 방열유닛에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엘이디를 이용한 가로등 또는 터널등 및 각종 조명등의 사용시 엘이디에서 발열되는 열을 효율적으로 방열하고 방열을 위해 설치된 히트싱크와 락킹볼트의 틈이 벌어지지 않고 열전도가 우수하도록 견고하게 연결함으로써 방열효율을 우수하게 향상시킨 엘이디(LED)등의 방열유닛에 관한 것이다.
일반적으로 터널등이나 가로등 및 각종 조명등은 터널 내로 운행하는 차량 등의 안전을 위해 터널 내의 밝기를 일정수준으로 유지하거나 도로 또는 인도의 주행자 및 보행자를 위해 설치된다. 따라서 터널 내 교통소통을 원활하게 하고, 차량 운전자나 보행자의 불안감을 제고하고 사고를 예방하는 것을 목적으로 하는 조명등이다.
이러한 터널등이나 가로등은 도로변이나 터널 내에 소정간격을 두고 설치되는 것이 일반적인바, 통상 수은등이나 메탈할라이드 램프, 나트륨 램프, 형광램프 등을 주로 사용하고 있다.
그러나 이와 같은 수은등과 형광램프의 경우, 내구수명이 짧아서 교체주기에 따르는 비용이 크게 발생하였고 메탈할라이드 또는 나트륨 램프는 전력의 소모가 커서 유지비용이 많이 들어가는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 최근에는 엘이디(LED)등을 도입하게 되었고, 엘이디(LED;Light Emitting Diode)는 화합물 반도체에 전압을 가할 때 발광 현상이 일어나는 특성을 이용하여 개발되었으며, 종래의 광원에 비해 소형이고, 수명이 길며 전기 에너지를 빛 에너지로 변환시키는 효율이 뛰어나서 다양한 장소에 다양하게 사용하게 되었다.
그리고, 최근에는 반도체 기술의 발전으로 고휘도의 백색 엘이디에 대한 상용화가 이루어짐에 따라 이를 이용한 다양한 조명기기가 등장하고 잇는 추세이다. 특히, 다수의 엘이디 소자를 직렬 또는 병렬로 배열하는 형태의 고밀도로 집적시켜 단위 면적당 광도를 증가시킴으로써 터널 등의 경우에도 기존의 램프를 대체하여 적용하게 되었다.
한편, 단형 엘이디등의 경우, 일반적인 발열량이 많지 않으나 엘이디의 집적 밀도가 증가할 수록 동일면적에서 발생하는 열도 증가하게 되므로 엘이디 소자에서 발생하는 대량의 열로 인해 엘이디 소자에 손상이 발생하는 문제가 있었다.
그리고, 엘이디 조명에는 방열을 위해 연질재료인 알루미늄, 동 등의 재료들을 방열유닛으로 사용하고 있는데 이러한 부품을 조립하기 위해서는 방열유닛에 홀 가공을 하고 탭공정을 거쳐 방열유닛인 히트싱크와 메탈 피씨비와 렌드 등을 구비하는 엘이디 모듈을 볼트로 조립하는데 방열유닛의 특성상 재료가 연질이므로 볼트 조립시 마모로 인하여 방열유닛이 소상되어 부품을 사용하지 못하는 문제점이 있었다.
또한, 이러한 엘이디 소자의 손상을 방지하고 발열성능을 향상시키기 위해 방열판, 히트싱크 등을 설치하였으나 히트싱크와 엘이디 소자간의 연결부위가 들뜨거나 간격이 벌어져서 오히여 엘이디 소자의 발열성능을 저하시킴으로써 제품의 에러와 수명을 단축시키는 문제점이 발생하였다.
대한민국 등록특허공보 제10-1086160호(2011년 111월 16일 등록)
본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 엘이디등의 방열시 방열판과 엘이디모듈 사이의 간격을 최소화함으로써 방열성능을 우수하게 향상시키기 위한 엘이디(LED)등의 방열유닛을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 방열유닛과 엘이디 모듈의 결합을 원터치 락킹 방법을 이용하여 조립하고 칩 솔더 및 방수재를 이용하여 방열 및 방수를 우수하게 향상시키기 위한 엘이디 등의 방열유닛을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은, 엘이디가 설치되고, 가압홈(17)과 고정공(16)이 형성된 엘이디 모듈(102)과; 상기 엘이디 모듈(102)의 하부에 고정되고 밀착 설치되어 열을 방출시키기 위한 히트싱크(104)와; 상기 히트싱크(104)와 상기 엘이디 모듈(102)을 가압하여 밀착시키고 열을 전달하여 방출하기 위한 방열 고정구(106)를 포함하되,
상기 방열 고정구(106)는, 상기 엘이디 모듈에 끼워져서 고정되는 락킹볼트(108)와; 상기 락킹볼트(108)의 하부에 끼워져서 탄력적으로 가압하도록 상기 가압홈(17)에 고정되는 가압부재(110)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 락킹볼트(108)는 원통형상의 몸체(20)와; 상기 몸체(20)의 상부에 형성된 원판형상의 머리부(22)와; 상기 몸체(20)의 하단부에 걸림부(24)가 형성되고 상기 걸림부(24)에 구비된 형성된 걸림턱(26)으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 방열 고정구(106)는 평판형상의 스페이서를 포함할 수 있다.
상기 방열 고정구(106)는 요철형상의 몸체(30)로 이루어지고 내측 중앙부에 가압 수납홈(31)이 형성되고, 상기 가압 수납홈(31)에 전도재(32)가 수납 설치되어 이루어지는 스페이서를 포함할 수 있다.
상기 전도재(32)는 사각형상의 칩 솔더인 것이 바람직하고, 방수재를 포함할 수 있다.
이상과 같은 본 발명은 엘이디등의 방열성능을 우수하게 향상시키고 엘이디 모듈과 방열판의 볼트 홀의 탭 마모로 인하여 틈이 벌어지는 불량을 방지하고 틈을 메꾸어 줌으로써 방열과 방수성을 향상시켜서 제품의 견고성과 내구성을 향상시켜서 수명을 연장하는 효과가 있다.
본 발명은 방열판과 엘이디 모듈을 원터치로 신속하게 결합시킴으로써 작업 공정을 개선하여 원가를 절감하고 생산성 향상과 방열유닛
본 발명의 다양한 실시예들은, 구체적으로 언급되지 않은 다양한 효과를 제공할 수 있다는 것이 충분히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 엘이디(LED)등의 방열유닛의 구조를 보여주는 사시도
도 2는 본 발명의 엘이디(LED)등의 방열유닛의 구조를 보여주는 분해 사시도
도 3은 본 발명의 엘이디(LED)등의 방열유닛의 구조를 보여주는 측단면도
도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 방열 고정구에 의해 고정되는 상태를 보여주는 단면도
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 방열 고정구의 일실시에의 구조를 보여주는 도면
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
상단, 하단, 상면, 하면, 또는 상부, 하부 등의 용어는 구성요소에 있어 상대적인 위치를 구별하기 위해 사용되는 것이다. 예를 들어, 편의상 도면상의 위쪽을 상부, 도면상의 아래쪽을 하부로 명명하는 경우, 실제에 있어서는 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 상부는 하부로 명명될 수 있고, 하부는 상부로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
하기의 본 발명에 대한 설명은, 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명하지만 이러한 실시예는 이에 한정되지 않고, 다양하게 실시될 수 있으며, 또한 다양한 용도와 목적에 적용될 수 있는 것임을 미리 밝힌다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 엘이디(LED)등의 방열유닛의 구조를 보여주는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 엘이디(LED)등의 방열유닛의 구조를 보여주는 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 엘이디(LED)등의 방열유닛의 구조를 보여주는 측단면도이다.
그리고, 도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 방열 고정구에 의해 고정되는 상태를 보여주는 단면도이고, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 방열 고정구의 일실시에의 구조를 보여주는 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하여 설명하여 보면, 우선, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 엘이디 방열유닛은, 엘이디(200)가 설치된 엘이디 모듈(102)과, 히트싱크(104)와, 방열고정구(106)를 포함할 수 있다.
상기 엘이디 모듈(102)은 통상의 메탈 피씨비(PCB)기판을 포함할 수 있다.
상기 엘이디 모듈(102)은 하부에 열을 방열하기 위한 히트싱크(104)가 고정되어 있다.
상기 엘이디 모듈(102)과 히트싱크(104)는 방열 고정구(106)에 의해 연결 고정되어 있다.
상기 엘이디 모듈(102)에는 다수개의 엘이디(led)(200)가 설치되어 있다.
상기 방열 고정구(106)는 상기 엘이디 모듈(102)과 히트싱크(104)가 들뜨지 않도록 탄력적을 가압하고 틈사이를 견고하게 밀착시킨다.
상기 엘이디 모듈(102)과 히트싱크(106)는 탄력성과 용융 접착성을 이용하여 밀착시킬 수 있다. 즉, 탄성 스프링을 이용하여 가압 밀착하거나 솔더 칩 등을 용융하여 밀착시킬 수 있다.
상기 히트싱크(104)는 박스 형상으로 이루어진 다수 개의 방열부(18)를 구비할 수 있다.
상기 히트싱크(104)는 사출로 형성하고 알루미늄, 마그네슘 등을 이용한 합금으로 성형 가능하다.
도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면, 상기 엘이디 모듈(102)은 먼저, 평판형상으로 엘이디 베이스(10)가 형성되어 있고, 상기 엘이디 베이스(10)의 상부에는 다수 개의 엘이디(200)가 설치되어 있고, 상기 엘이디 베이스(10)에는 상하방향으로 관통되는 다수 개의 고정공(12)이 형성되어 있다.
상기 고정공(12)에는 전술된 방열 고정구(106)가 끼워져서 고정됨이 바람직하다.
상기 고정공(12)은 가압홈(17)과 결합공(16)으로 형성됨이 바람직하다.
상기 엘이디 베이스(10)의 하부에는 히트싱크(104)가 밀착 고정되는바, 상기 히트싱크(104)는 평판형상의 방열판 몸체(14)가 형성되어 있고, 상기 방열판 몸체( 14)의 하부에는 박스형상으로 이루어진 다수 개의 방열부(18)가 형성되어 있다.
상기와 같이 형성된 히트싱크(104)는 상기 엘이디 베이스(10)의 하부면에 상기 방열판 몸체(14)의 상부면이 밀착되어 진다.
상기와 같이 밀착된 엘이디 베이스(10)와 방열판 몸체(14)에 의하여 상기 엘이디(200)에서 발생되는 열이 상기 히트싱크(104)를 통해 방출된다.
이때, 상기 엘이디 베이스(10)와 상기 방열판 몸체(14)는 상기 방열 고정구(106)에 의해 고정되어 진다.
상기 방열판 몸체(14)에는 상하 방향으로 관통되는 다수 개의 고정공(19)이 형성되어 있고, 상기 고정공(19)은 상기 고정공(12)와 동일 중심선상에 대치되도록 형성되어 있다.
상기 방열 고정구(106)는 락킹볼트(108)와, 가압부재(110)와, 스페이서(112)를 포함할 수 있다.
상기 락킹볼트(108)는 원통형의 몸체(20)로 이루어지고, 상기 몸체(20)의 상단부에는 머리부(22)가 형성되어 있고, 상기 몸체(20)의 하단부에는 중앙부에 절개부를 갖는 락킹부(24)가 형성되어 있다.
상기 락킹부(24)는 상기 절개부를 중심으로 좌우로 탄력적으로 유동가능하게 형성되고, 상기 하단부에는 쐐기형상의 걸림턱(26)이 형성되어 있다.
상기 가압부재(110)는 상기 락킹볼트(108)에 끼워져서 설치되고, 상기 가압홈(17)에 삽입되도록 설치되되, 상기 락킹볼트(108)에 의해 가압되어 탄력적으로 작용한다.
즉, 상기 락킹볼트(108)에 의해 가압됨과 동시에 탄력이 하향 작용하여 엘이디 베이스(10)와 방열판 몸체(14)를 미락시키도록 설치됨이 바람직하다.
상기 가압부재(110)는 평판형상의 스프링을 사용함이 바람직하다.
계속해서, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하여 보면, 우선, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 히트싱크(104)의 방열판 몸체(14)의 상부면에 엘이디 모듈(102)의 엘이디 베이스(10)가 얹혀져서 설치되어 있다.
상기 엘이디 베이스(10)의 고정공(12)과 상기 방열판 몸체(14)의 고정공(19)이 일치하도록 설치됨이 바람직하다.
상기 고정공(12)과 고정공(19)을 일치시킨 후, 상기 락킹볼트(108)를 결합시킨다.
상기 고정공(12)은 가압홈(17)과 고정공(16)으로 이루어지는바, 상기 가압홈(17)에 상기 가압부재(110)가 삽입고정되고 탄력적으로 상부에서 가해지는 외력에 의해 가압된다. 즉, 상기 락킹볼트(108)의 머리부(22)에 의해 상기 가압부재(110)가 가압홈(17)에 결합됨과 동시에 가압 고정된다.
그리고, 상기 락킹볼트(108)의 하단부에 형성된 락킹부(24)의 걸림턱(26)이 상기 방열판 몸체(14)의 고정공(19)의 하부면에 걸려서 상방향으로 이탈되지 않도록 고정된다.
한편, 도 5a 내지 도5c는 본 발명의 일실시예를 보여주는 도면으로서, 상기 락킹볼트(108)는 원통형의 몸체(20)로 이루어지고, 상기 몸체(20)의 상단부에는 머리부(22)가 형성되어 있고, 상기 몸체(20)의 하단부에는 중앙부에 절개부를 갖는 락킹부(24)가 형성되어 있다.
상기 락킹부(24)는 상기 절개부를 중심으로 좌우로 탄력적으로 유동가능하게 형성되고, 상기 하단부에는 쐐기형상의 걸림턱(26)이 형성되어 있다.
상기 가압부재(110)는 상기 락킹볼트(108)에 끼워져서 설치되고, 상기 가압홈(17)에 삽입되도록 설치되되, 상기 락킹볼트(108)에 의해 가압되어 탄력적으로 작용한다.
상기와 같이 이루어진 방열 고정구(106)는 스페이서(112)를 구비할 수 있다.
상기 스페이서(112)는 평판형상으로 이루어지고 중앙부에는 상기 락킹볼트(108)가 끼워지는 결합공(28)이 형성되어 있다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 락킹볼트(108)에는 가압부재(110) 및 스페이서(113)이 결합 설치될 수 있다.
상기 스페이서(113)는 요철형상의 몸체(30)로 중앙 내측부에는 가압 수납홈(31)이 형성되어 있고, 상하로 관통되어 상기 락킹볼트(108)가 결합되는 결합공(28)이 형성되어 있다.
상기 가압 수납홈(31)에는 전도재(32)가 수납 설치됨이 바람직하다.
상기 전도재(32)는 사각형상으로 이루어진 다수 개의 칩솔더임이 바람직하고 열에 의해 융착되어 상기 락킹볼트(108)의 머리부(22)와 가압부재(110)와 몸체(30)를 용융 밀착시켜서 열전도가 우수하게 전달되도록 밀착 설치됨이 바람직하다.
상기 전도재(32)는 50-250도에서 1분 내지 20분 정도 가열하여 용융 융착시킴이 바람직하다.
상기 전도재(32)는 락킹볼트(108)와 방열유닛의 수분침투를 위하여 방수재를 포함할 수 있고, 상기 방수재는 합성고무, 합성수지계의 용액을 사용함이 바람직하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10 : 엘이디 베이스 12 : 고정공
14 : 방열판 16 : 결합공
18 : 방열부 20 : 몸체
22 : 머리부 24 : 락킹부
26 : 걸림턱 28 : 결합공
30 : 스페이서 몸체 31: 가압 수납홈
32 : 전도재
100 : 엘이디등 방열유닛
102 : 엘이디 모듈 104 : 히트싱크
106 : 방열고정구 108 : 락킹볼트
110 : 가압부재 112, 113 : 스페이서

Claims (5)

  1. 엘이디가 설치되고, 가압홈(17)과 고정공(16)이 형성된 엘이디 모듈(102);
    상기 엘이디 모듈(102)의 하부에 고정되고 밀착 설치되어 열을 방출시키기 위한 히트싱크(104); 및
    상기 히트싱크(104)와 상기 엘이디 모듈(102)을 가압하여 밀착시키고 열을 전달하여 방출하기 위한 방열 고정구(106); 를
    포함하는 엘이디 등의 방열유닛에 있어서,
    상기 방열 고정구(106)는,
    상기 엘이디 모듈에 끼워져서 고정되는 락킹볼트(108);
    상기 락킹볼트(108)의 하부에 끼워져서 탄력적으로 가압하도록 상기 가압홈(17)에 고정되는 가압부재(110); 및
    요철형상의 몸체(30)로 이루어지고 내측 중앙부에 가압 수납홈(31)이 형성되고, 상기 가압 수납홈(31)에 사각형상의 칩솔더로 이루어지며 합성고무 및 합성수지계의 용액을 포함하는 전도재(32)가 수납 설치되어 이루어지는 스페이서(113); 를
    포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디(LED)등의 방열유닛.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 락킹볼트(108)는 원통형상의 몸체(20)와;
    상기 몸체(20)의 상부에 형성된 원판형상의 머리부(22)와;
    상기 몸체(20)의 하단부에 걸림부(24)가 형성되고 상기 걸림부(24)에 구비된 형성된 걸림턱(26)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 엘이디(LED)등의 방열유닛.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
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