KR101765857B1 - 엘이디 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

히트 싱크를 복합 재질로 제조하되 엘이디 모듈에 대응되는 영역을 복합 재질보다 높은 열전도율을 갖는 다른 재질로 형성하여 알루미늄 재질의 히트 싱크에 비해 저렴하고 가벼우면서 동등 이상의 방열 성능을 확보하도록 한 엘이디 조명 장치를 제시한다. 제시된 엘이디 조명 장치는 일면에 복수의 엘이디 소자가 실장된 엘이디 모듈, 엘이디 모듈의 타면에 결합된 히트 싱크 및 히트 싱크에 삽입되고, 일단이 엘이디 모듈의 타면에 접촉된 보조 방열 기재를 포함하고, 보조 방열 기재는 히트 싱크보다 높은 열전도율을 갖는다.

Description

엘이디 조명 장치{LED LIGHTING DEVICE}
본 발명은 엘이디 조명 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조명용 엘이디 모듈의 구동시 발생하는 열을 방출하는 히트 싱크를 구비하는 엘이디 조명 장치에 관한 것이다.
엘이디 조명 장치는 엘이디(LED)를 광원으로 하는 조명 장치이다. 엘이디 조명 장치는 광원에서 발생하는 열을 관리하는 방식에 의해 전체적인 광 효율 및 제품 수명이 크게 달라진다.
도 1을 참조하면, 종래의 엘이디 조명 장치는 엘이디 모듈 및 히트 싱크(Heat Sink)를 포함하여 구성된다.
엘이디 모듈은 복수의 엘이디 소자(12)가 실장된 기판이다. 이때, 기판은 인쇄회로기판 또는 연성인쇄회로기판으로 구성될 수 있다.
히트 싱크는 엘이디 모듈과 접촉되어 엘이디 모듈에서 발생하는 열을 외부로 방출한다. 히트 싱크는 알루미늄(Al) 재질로 형성되며, 다이캐스팅(die casting) 또는 압출 방식으로 제조된다.
하지만, 종래의 히트 싱크는 비교적 고가인 알루미늄으로 형성되기 때문에 제조 비용이 증가하고, 무게가 무거운 문제점이 있다.
이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해서, 복합 재질의 히트 싱크를 엘이디 모듈과 결합한 엘이디 조명 장치가 개발되고 있다. 이때, 히트 싱크는 금속, 세라믹, 카본 등의 열전도성 필러와 고분자가 혼합된 복합 재질로 제조된다.
복합 재질로 제조된 히트 싱크는 일반적인 전자제품에서 요구되는 열전도율(예를 들면, 대략 1 내지 30W/mK 정도)을 구현할 수 있지만, 대략 230 W/mK 정도의 열전도율을 갖는 알루미늄을 대체하기 어려운 문제점이 있다.
한편, 엘이디 조명 장치는 엘이디 모듈에서 발생하는 열을 히트 싱크로 전달하기 위한 기판과 히트 싱크 사이에 열전달 접착제가 개재된다. 이때, 열전달 접착제는 서멀(thermal) 테이프, 서멀 구리스 등이 주로 사용되는데, 열전도율, 두께 및 접착 기술 등에 따라 방열 효과의 차이가 발생하여 일정한 방열 성능을 구현하기 어려운 문제점이 있다.
한국공개특허 제10-2016-0131165호(명칭: 분리형 히트싱크를 이용한 LED 조명장치)
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 히트 싱크를 복합 재질로 제조하되 엘이디 모듈에 대응되는 영역을 복합 재질보다 높은 열전도율을 갖는 다른 재질로 형성하여 알루미늄 재질의 히트 싱크에 비해 저렴하고 가벼우면서 동등 이상의 방열 성능을 확보하도록 한 엘이디 조명 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 엘이디 모듈이 실장된 기판을 히트 싱크에 삽입하는 인서트 몰딩 방식으로 제조하여 열전달 접착제를 사용하지 않고, 일정한 방열 성능을 구현하도록 한 엘이디 조명 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 엘이디 조명 장치는 일면에 복수의 엘이디 소자가 실장된 엘이디 모듈, 엘이디 모듈의 타면에 결합된 히트 싱크 및 히트 싱크에 인서트 몰딩되고, 일단이 엘이디 모듈의 타면에 접촉된 보조 방열 기재를 포함하고, 보조 방열 기재는 히트 싱크보다 높은 열전도율을 갖는다.
히트 싱크는 그라파이트 필러 및 탄소나노튜브 필러 중 적어도 하나인 필러와 고분자 물질을 혼합한 복합 재질일 수 있다.
보조 방열 기재는 알루미늄, 구리, 은 및 니켈 중 어느 하나이거나, 알루미늄, 구리, 은 및 니켈 중 둘 이상이 혼합된 혼합 재질일 수 있다.
보조 방열 기재는 엘이디 소자가 형성된 영역에 대향되는 타면에 접촉될 수 있다.
보조 방열 기재는 상부, 하부 및 중앙부로 구분되는 기둥 형상으로 형성되되, 상부 및 하부 중 적어도 하나의 가로 방향의 길이가 중앙부의 길이보다 크게 형성될 수 있다. 이때, 보조 방열 기재는 상부 및 하부 중 적어도 하나의 외주에는 요철이 형성될 수 있다.
보조 방열 기재는 판상으로 형성되고, 일면이 히트 싱크의 표면으로 노출될 수 있다. 이때, 보조 방열 기재는 외주에 적어도 하나의 굴곡 및 홈 중 적어도 하나가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 엘이디 조명 장치는 히트 싱크에 인서트 몰딩되고, 일단이 보조 방열 기재의 타면에 배치된 보조 방열 연장 기재를 더 포함할 수 있다. 이때, 보조 방열 연장 기재는 적어도 일부가 히트 싱크의 돌기부의 외부로 노출될 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘이디 조명 장치는 일면에 복수의 엘이디 소자가 실장된 엘이디 모듈 및 엘이디 모듈의 타면에 결합된 히트 싱크를 포함하고, 엘이디 모듈은 히트 싱크에 인서트 몰딩되고, 히트 싱크보다 높은 열전도율을 갖는다.
엘이디 모듈은 알루미늄 및 구리 중 적어도 하나를 포함한 금속 기재인 베이스 기재를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 엘이디 조명 장치는 히트 싱크보다 높은 열전도율을 갖는 금속 재질로 형성되어 히트 싱크에 인서트 몰딩되고, 일단이 엘이디 모듈의 타면에 접촉된 보조 방열 기재를 더 포함할 수 있다.
보조 방열 기재는 알루미늄, 구리, 은 및 니켈 중 하나이거나, 알루미늄, 구리, 은 및 니켈 중 둘 이상이 혼합된 혼합 재질일 수 있다.
보조 방열 기재는 타단 일부가 히트 싱크의 돌기부 외부로 노출될 수 있다.
보조 방열 기재는 상부, 하부 및 중앙부로 구분되는 기둥 형상으로 형성되되, 상부 및 하부 중 적어도 하나의 가로 방향의 길이가 중앙부의 길이보다 크게 형성될 수 있다. 이때, 보조 방열 기재는 상부 및 하부 중 적어도 하나의 외주에는 요철이 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 엘이디 조명 장치는 히트 싱크를 복합 재질로 제조하되 엘이디 모듈에 대응되는 영역을 복합 재질보다 높은 열전도율을 갖는 다른 재질로 형성함으로써, 전체를 알루미늄 재질로 형성한 히트 싱크에 비해 저렴하고 가벼우면서, 복합 재질로 형성된 히트 싱크보다 높은 방열 성능을 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 엘이디 조명 장치는 일반적으로 전자 부품에서 요구하는 방열 성능을 확보할 수 있고, 열화에 따른 광효율 저하를 방지하고, 조명 제품의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.
또한, 엘이디 조명 장치는 열전달 접착제의 사용 없이도 기판에서 발생하는 열을 히트 싱크로 효율적으로 전달할 수 있는 효과가 있다.
또한, 엘이디 조명 장치는 히트 싱크보다 더 높은 열전도율을 갖는 보조 방열 기재를 히트 싱크에 삽입 실장함으로써, 복합 재질의 히트 싱크보다 높은 열용량을 확보할 수 있고, 열전달 효율을 개선할 수 있는 효과가 있다.
또한, 엘이디 조명 장치는 제조 공정 단순화를 통해 제조 비용, 원자재 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 엘이디 조명 장치를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 엘이디 조명 장치를 설명하기 위한 도면.
도 3은 도 2의 히트 싱크를 설명하기 위한 도면.
도 4 및 도 5는 도 2의 보조 방열 기재의 일례를 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 엘이디 조명 장치를 설명하기 위한 도면.
도 7 내지 도 9는 도 2의 보조 방열 기재의 다른 일례를 설명하기 위한 도면.
도 10 및 도 11은 도 2의 보조 방열 기재의 또 다른 일례를 설명하기 위한 도면.
도 12 내지 도 14은 본 발명의 제2 실시예에 따른 엘이디 조명 장치를 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 엘이디 조명 장치는 엘이디 모듈(110), 히트 싱크(130), 보조 방열 기재(150), 가스켓(170) 및 반사 부재(190)를 포함하여 구성된다.
엘이디 모듈(110)은 베이스 기재(112)에 복수의 엘이디 소자(114)가 실장되어 구성된다. 이때, 베이스 기재(112)는 회로 패턴이 형성된 인쇄회로기판 또는 연성인쇄회로기판인 것을 일례로 한다.
히트 싱크(130)는 엘이디 모듈(110)에서 발생하는 열을 방출하는 방열 부재로, 엘이디 모듈(110)의 일면에 결합된다. 도 3을 참조하면, 히트 싱크(130)는 본체부(131) 및 돌기부(132)를 포함하여 구성된다.
본체부(131)는 복합 재질의 판상으로 형성되어 엘이디 모듈(110)의 일면에 결합된다. 이때, 본체부(131)는 일면에 엘이디 모듈(110)이 삽입되는 제1 삽입 홈(133)이 형성될 수도 있다. 본체부(131)는 제1 삽입 홈(133)과 소정 간격 이격되고, 제1 삽입 홈(133)의 외주를 권회하여 가스켓(170)이 삽입되는 제2 삽입 홈(134), 일면에 결합되는 가스켓(170) 및 반사 부재(190)를 고정하기 위한 복수의 체결용 홀(135)이 형성될 수 있다.
돌기부(132)는 본체부(131)의 타면에 형성된다. 돌기부(132)는 공기 접촉 면적을 최대화하기 위해 핀 형태로 형성되거나, 본체부(131)와 수직으로 결합된 판상으로 형성될 수 있다. 이때, 돌기부(132)의 형상은 방열 성능, 공간 등의 다양한 요인으로 인해 변경될 수 있다.
여기서, 본체부(131) 및 돌기부(132)는 동일한 복합 재질로 형성될 수 있다. 즉, 본체부(131) 및 돌기부(132)는 금속, 세라믹, 탄소 등의 필러를 고분자(Polymer)에 혼합한 복합 재질로 형성된다.
이때, 복합 재질은 그라파이트(Graphite) 필러 또는 탄소나노튜브(Carbon nanotube) 필러를 고분자와 혼합한 것을 일례로 한다. 여기서, 그라파이트는 흑연에 금속 나노 융합체를 혼합한 재질이다. 필러(즉, 그라파이트, 탄소나노튜브)는 대략 10% 이상 70% 이하로 혼합될 수 있다.
일반적으로, 그라파이트 소재는 비중이 낮기 때문에 고분자(예를 들면, 플라스틱 수지)와 혼합시, 그라파이트의 균일성이 저하로 인해 그라파이트의 뭉침 현상이 발생하여 히트 싱크(130)의 방열 특성이 불균일하게 나타난다.
이에, 복합 재질 형성시 플라즈마 공법과 도파민 적용 공법을 이용함으로써, 그라파이트의 혼합 균일성을 개선하여 히트 싱크(130)의 방열 특성을 균일하게 형성할 수 있다.
도 4를 참조하면, 보조 방열 기재(150)는 인서트 몰딩 공정을 통해 히트 싱크(130) 내부에 삽입 실장된다. 즉, 보조 방열 기재(150)는 인서트 몰딩되어 히트 싱크(130)의 본체부(131)에 삽입 실장된다. 보조 방열 기재(150)의 일단은 히트 싱크(130)의 본체부(131) 표면(즉, 제1 삽입 홈(133)의 바닥면)으로 노출되어 엘이디 모듈(110)과 직접 접촉될 수 있다. 이때, 보조 방열 기재(150)는 엘이디 소자(114)가 형성된 영역에 대향되는 엘이디 모듈(110)의 타면 일부 영역에 접촉된다.
보조 방열 기재(150)는 히트 싱크(130)보다 높은 열전도율을 갖는 금속 재질로 형성된다. 이때, 보조 방열 기재(150)는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag) 및 니켈(Ni) 중 하나이거나, 둘 이상이 혼합된 혼합 재질로 형성되는 것을 일례로 한다.
보조 방열 기재(150)는 인서트 몰딩 공정을 통해 히트 싱크(130)에 삽입 실장된다. 이때 보조 방열 기재(150)의 일단은 히트 싱크(130)의 본체부(131) 표면(즉, 제1 삽입 홈(133)의 바닥면)으로 노출되어 엘이디 모듈(110)과 직접 접촉될 수 있다.
보조 방열 기재(150)는 히트 싱크(130)와의 결합력을 높이기 위해 중앙에 오목부가 형성된 아령 형상으로 형성된다. 이때, 보조 방열 기재(150)는 히트 싱크(130)와의 결합력 및 접촉 면적을 넓히기 위해 굴곡이 외주에 형성되고, 내부에 슬릿이 형성될 수 있다.
일례로, 도 5를 참조하면, 보조 방열 기재(150)는 상부(151), 하부(152) 및 중앙부(153)로 구분되는 기둥 형상으로 형성된다. 이때, 상부(151), 하부(152) 및 중앙부(153)로 일체로 형성되거나, 분리 제조된 후 결합될 수 있다.
보조 방열 기재(150)의 상부(151) 및 하부(152)의 폭(직경)은 중앙부(153)의 폭(직경)보다 크게 형성됨에 따라 중앙부(153)의 외주에 홈이 형성된 아령 형상으로 형성된다. 여기서, 보조 방열 기재(150)의 상부(151) 및 하부(152)의 외주에는 톱니 형태 등의 요철이 형성될 수 있다.
보조 방열 기재(150)는 히트 싱크(130)와의 결합력을 높이기 위해 상부(151), 하부(152) 및 중앙부(153) 중 적어도 하나를 관통하는 슬릿(154; 또는 홀)이 형성될 수 있다.
보조 방열 기재(150)는 상부(151) 및 하부(152) 중 적어도 하나의 일면이 히트 싱크(130)의 본체부(131) 표면(즉, 제1 삽입 홈(133)의 바닥면)으로 노출되어 엘이디 모듈(110)과 직접 접촉될 수 있다.
이를 통해, 히트 싱크(130)는 엘이디 모듈(110)이 직접 접촉되는 보조 방열 기재(150)를 형성함으로써, 열확산 면적이 증가하여 엘이디 소자(114)들의 온도를 낮출 수 있는 효과가 있다.
전체가 알루미늄(Al)으로 형성된 히트 싱크(130), 전체가 복합 재질(예를 들면, 그라파이트)로 형성된 히트 싱크(130) 및 복합 재질로 형성되고 보조 방열 기재(150)가 인서트 몰딩된 히트 싱크(130)의 방열 특성 및 무게를 측정하였으며, 그 결과는 도 6에 도시한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 엘이디 조명 장치에 적용된 히트 싱크(130)는 알루미늄만으로 제조된 히트 싱크(130)에 비해 무게에 있어 대략 81그램 정도 가벼워지면서, 복합 재질로만 형성된 히트 싱크(130)에 비해 방열 특성이 대략 5℃ 정도 향상된다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 엘이디 조명 장치에 적용된 히트 싱크(130)는 경량화와 함께 방열특성이 향상되는 효과가 있다.
다른 일례로, 도 7 및 도 8을 참조하면, 보조 방열 기재(150)는 소정 면적을 갖는 판상으로 형성될 수 있다. 즉, 보조 방열 기재(150)는 히트 싱크(130)와 접촉되는 면적을 증가시켜 열용량을 확보하기 위해 판상으로 형성된다. 이때, 보조 방열 기재(150)는 인서트 몰딩 공정을 통해 히트 싱크(130)의 내부에 삽입 실장된다.
보조 방열 기재(150)는 인서트 몰딩 공정을 통해 본체부(131)에 삽입 실장된다. 이때, 도 9를 참조하면, 보조 방열 기재(150)는 인서트 몰딩시 히트 싱크(130)와의 결합력을 높이기 위해서 복수의 굴곡부(155) 및 결합용 홀(156)들이 형성될 수 있다. 보조 방열 기재(150)의 일면은 히트 싱크(130)의 본체부(131) 표면(즉, 제1 삽입 홈(133)의 바닥면)으로 노출되어 엘이디 모듈(110)과 직접 접촉된다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 엘이디 조명 장치는 보조 방열 기재(150)와 히트 싱크(130)의 결합력 및 접촉 면적을 넓히기 위해서, 아령 형상인 복수의 보조 방열 연장 기재(160)를 더 포함할 수 있다.
보조 방열 연장 기재(160)는 다이케이스팅 공정을 통해 보조 방열 기재(150)와 일체로 형성되거나, 리벳팅 공정을 통해 보조 방열 기재(150)에 결합될 수 있다.
보조 방열 연장 기재(160)는 히트 싱크(130)에 인서트 몰딩되고, 일단이 보조 방열 기재(150)의 하면에 배치되어 보조 방열 기재(150)의 타면과 접촉된다. 이때, 보조 방열 연장 기재(160)는 타단 일부가 히트 싱크(130)의 돌기부(132)를 통해 외부로 노출될 수 있다.
보조 방열 연장 기재(160)는 일단이 히트 싱크(130)의 본체부(131)에 삽입 실장되고 타단이 히트 싱크(130)의 돌기부(132)에 삽입 실장된다. 이때, 보조 방열 기재(150)의 일단은 본체부(131)의 표면(즉, 제1 삽입 홈(133)의 바닥면)으로 노출되어 엘이디 모듈(110)과 직접 접촉되고, 보조 방열 연장 기재(160)의 타단 일부는 히트 싱크(130)의 돌기부(132) 외부로 노출될 수 있다.
이를 통해, 히트 싱크(130)는 보조 방열 기재(150)와 엘이디 모듈(110)이 결합되는 면적을 증가시킴으로써, 열확산 면적이 증가하여 엘이디 소자(114)의 온도를 낮출 수 있는 효과가 있다.
가스켓(170)은 일면에 결합 돌기가 형성되고, 결합 돌기가 본체부(131)의 제2 삽입 홈(134)에 삽입된다. 이때, 가스켓(170)은 히트 싱크(130)에 실장된 엘이디 모듈(110)로 수분이 유입되는 것을 차단한다.
반사 부재(190)는 가스켓(170)의 상부(151)에 결합되어, 엘이디 모듈(110)에서 발생하는 광을 외부로 반사시킨다.
가스켓(170) 및 반사 부재(190)는 결합 부재(미도시)를 통해 히트 싱크(130)와 결합된다. 이때, 결합 부재는 너트 및 볼트인 것을 일례로 하며, 볼트의 일단이 히트 싱크(130; 즉, 본체부(131)에 형성된 체결용 홀(135)), 가스켓(170) 및 반사 부재(190)를 관통한 후 너트와 체결된다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 엘이디 조명 장치는 엘이디 모듈(210), 히트 싱크(230), 가스켓(250) 및 반사 부재(270)를 포함하여 구성된다. 여기서, 가스켓(250) 및 반사 부재(270)는 상술한 제1 실시예의 가스켓(170) 및 반사 부재(190)와 동일하므로 상세한 설명을 생략한다.
엘이디 모듈(210)은 베이스 기재(212)에 복수의 엘이디 소자(214)가 실장되어 구성된다. 이때, 엘이디 모듈(210)은 회로 패턴이 형성된 금속 재질의 인쇄회로기판으로 구성된다. 엘이디 모듈(210)은 SMT 공정을 통해 복수의 엘이디 소자(214)가 베이스 기재(212)에 실장된다.
베이스 기재(212)는 히트 싱크(230)보다 높은 열전도율을 갖는 금속 재질로 형성된다. 이때, 베이스 기재(212)는 알루미늄(Al), 구리(Cu) 중 적어도 하나를 포함하는 금속 기재인 것을 일례로 한다. 여기서, 베이스 기재(212)는 금속 기재 이외에도 다양한 재질 기재들이 적층될 수 있으며, 엘이디 소자(214)가 실장되는 일면에는 금속 재질의 회로 패턴(미도시)이 형성된다.
히트 싱크(230)는 엘이디 모듈(210)에서 발생하는 열을 방출하는 역할을 한다. 히트 싱크(230)는 엘이디 모듈(210)이 인서트 몰딩되어 엘이디 모듈(210)과 일체로 형성된다.
히트 싱크(230)는 본체부(231) 및 돌기부(232)를 포함하여 구성된다.
본체부(231)는 복합 재질의 판상으로 형성된다. 본체부(231)는 일면에 엘이디 모듈(210)이 인서트 몰딩되어 일체로 형성된다. 이때, 본체부(231)는 일면에 가스켓(250)이 삽입되는 삽입 홈, 가스켓(250) 및 반사 부재(270)를 고정하기 위한 복수의 체결용 홀(233)이 관통 형성될 수 있다.
본체부(231)는 타면에 복수의 돌기부(232)가 형성된다. 이때, 돌기부(232)는 공기 접촉 면적을 최대화하기 위해 핀 형태로 형성되거나, 본체부(231)와 수직으로 결합된 판상으로 형성될 수 있다. 여기서, 돌기부(232)의 형상은 방열 성능, 공간 등의 다양한 요인으로 인해 변경될 수 있다.
여기서, 본체부(231) 및 돌기부(232)는 동일한 재질로 형성될 수 있다. 즉, 본체부(231) 및 돌기부(232)는 금속, 세라믹, 탄소 등의 필러를 고분자(Polymer)에 혼합한 복합 재질로 형성된다. 이때, 복합 재질은 그라파이트(Graphite) 필러 또는 탄소나노튜브(Carbon nanotube) 필러를 고분자와 혼합한 것을 일례로 한다. 여기서, 그라파이트는 흑연에 금속 나노 융합체를 혼합한 재질이며, 히트 싱크(230)는 필러(즉, 그라파이트, 탄소나노튜브)가 대략 10% 이상 70% 이하로 혼합될 수 있다.
일반적으로, 그라파이트 소재는 비중이 낮기 때문에 고분자(예를 들면, 플라스틱 수지)와 혼합시, 그라파이트의 균일성이 저하로 인해 그라파이트의 뭉침 현상이 발생하여 히트 싱크(230)의 방열 특성이 불균일하게 나타난다.
이에, 복합 재질 형성시 플라즈마 공법과 도파민 적용 공법을 이용함으로써, 그라파이트의 혼합 균일성을 개선하여 히트 싱크(230)의 방열 특성을 균일하게 형성할 수 있다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 엘이디 조명 장치는 히트 싱크(230)에 삽입 실장되는 보조 방열 기재(290)를 더 포함할 수 있다.
보조 방열 기재(290)는 인서트 몰딩 공정을 통해 본체부(231) 내부에 삽입 실장된다. 이때, 보조 방열 기재(290)는 히트 싱크(230)보다 높은 열전도율을 갖는 금속 재질로 형성된다. 이때, 보조 방열 기재(290)는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag) 및 니켈(Ni) 중 하나이거나, 둘 이상이 혼합된 혼합 재질로 형성되는 것을 일례로 한다.
보조 방열 기재(290)의 일단은 히트 싱크(230)의 본체부(231) 외부로 노출되어 엘이디 모듈(210)과 직접 접촉될 수 있다. 이때, 보조 방열 기재(290)의 타단은 히트 싱크(230)의 돌기부(232) 외부로 노출될 수도 있다.
이를 위해, 보조 방열 기재(290)는 상부, 하부 및 중앙부로 구분되는 기둥 형상으로 형성된다. 이때, 상부, 하부 및 중앙부로 일체로 형성되거나, 분리 제조된 후 결합될 수 있다.
보조 방열 기재(290)의 상부 및 하부의 폭(직경)은 중앙부의 폭(직경)보다 크게 형성됨에 따라 중앙부의 외주에 홈이 형성된 아령 형상으로 형성된다. 여기서, 보조 방열 기재(290)의 상부 및 하부의 외주에는 톱니 형태 등의 요철이 형성될 수 있다.
이를 통해, 히트 싱크(230)는 보조 방열 기재(290)와 엘이디 모듈(210)이 결합되는 면적을 증가시킴으로써, 열확산 면적이 증가하여 엘이디 소자(214)의 온도를 낮출 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
110, 210: 엘이디 모듈
130, 230: 히트 싱크
150, 290: 보조 방열 기재
160: 보조 방열 연장 기재
170, 250: 가스켓
190, 270: 반사 부재

Claims (18)

  1. 일면에 복수의 엘이디 소자가 실장된 엘이디 모듈;
    상기 엘이디 모듈의 타면에 결합된 히트 싱크; 및
    상기 히트 싱크에 인서트 몰딩되고, 일단이 상기 엘이디 모듈의 타면에 접촉된 보조 방열 기재를 포함하고,
    상기 보조 방열 기재는 상기 히트 싱크보다 높은 열전도율을 가지며,
    상기 히트 싱크에 인서트 몰딩되고, 일단이 상기 보조 방열 기재의 타면에 배치된 보조 방열 연장기재를 포함하고,
    상기 히트 싱크는 일면에 엘이디 모듈이 인서트 몰딩되는 본체부와 상기 본체부의 타면에 형성된 돌기부로 구성되며,
    상기 보조 방열 연장기재의 타단의 적어도 일부가 상기 히트 싱크의 돌기부의 외부로 노출된 엘이디 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 히트 싱크는 그라파이트 필러 및 탄소나노튜브 필러 중 적어도 하나인 필러와 고분자 물질을 혼합한 복합 재질인 엘이디 조명 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보조 방열 기재는 알루미늄, 구리, 은 및 니켈 중 어느 하나이거나, 알루미늄, 구리, 은 및 니켈 중 둘 이상이 혼합된 혼합 재질인 엘이디 조명 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보조 방열 기재는 상기 엘이디 소자가 형성된 영역에 대향되는 타면에 접촉된 엘이디 조명 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보조 방열 기재는 상부, 하부 및 중앙부로 구분되는 기둥 형상으로 형성되되, 상기 상부 및 하부 중 적어도 하나의 가로 방향의 길이가 상기 중앙부의 길이보다 크게 형성된 엘이디 조명 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 보조 방열 기재는 상기 상부 및 하부 중 적어도 하나의 외주에는 요철이 형성된 엘이디 조명 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 보조 방열 기재는 판상으로 형성되고, 일면이 상기 히트 싱크의 표면으로 노출된 엘이디 조명 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 보조 방열 기재는 외주에 적어도 하나의 굴곡이 형성된 엘이디 조명 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 보조 방열 기재는 내부에 적어도 하나의 홈이 형성된 엘이디 조명 장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 일면에 복수의 엘이디 소자가 실장된 엘이디 모듈; 및
    상기 엘이디 모듈의 타면에 결합된 히트 싱크를 포함하고,
    상기 엘이디 모듈은 상기 히트 싱크에 인서트 몰딩되고, 상기 히트 싱크보다 높은 열전도율을 가지며,
    상기 히트 싱크에 인서트 몰딩되고, 일단이 상기 엘이디 모듈의 타면에 접촉된 보조 방열 기재를 포함하고,
    상기 히트 싱크는 일면에 엘이디 모듈이 인서트 몰딩되는 본체부와 상기 본체부의 타면에 형성된 돌기부로 구성되며,
    상기 보조 방열 기재의 타단의 적어도 일부가 상기 히트 싱크의 돌기부의 외부로 노출된 엘이디 조명 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 엘이디 모듈은 알루미늄 및 구리 중 적어도 하나를 포함한 금속 기재인 베이스 기재를 포함하는 엘이디 조명 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 보조 방열 기재는 상기 히트 싱크보다 높은 열전도율을 갖는 금속 재질로 형성되는 엘이디 조명 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 보조 방열 기재는 알루미늄, 구리, 은 및 니켈 중 하나이거나, 알루미늄, 구리, 은 및 니켈 중 둘 이상이 혼합된 혼합 재질인 엘이디 조명 장치.
  16. 삭제
  17. 제12항에 있어서,
    상기 보조 방열 기재는 상부, 하부 및 중앙부로 구분되는 기둥 형상으로 형성되되, 상기 상부 및 하부 중 적어도 하나의 가로 방향의 길이가 상기 중앙부의 길이보다 크게 형성된 엘이디 조명 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 보조 방열 기재는 상기 상부 및 하부 중 적어도 하나의 외주에는 요철이 형성된 엘이디 조명 장치.
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