KR101967438B1

KR101967438B1 - 열전도성유체를 이용한 조명기기용 듀얼 히트싱크 조립체

Info

Publication number: KR101967438B1
Application number: KR1020180080132A
Authority: KR
Inventors: 김경태
Original assignee: (주)비제이라이팅
Priority date: 2018-07-10
Filing date: 2018-07-10
Publication date: 2019-04-10

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면 방사상으로 배치되어 발광부재(20)로부터 전달되는 열을 외부로 배출시키는 복수개의 외부 히트싱크 모듈(130)과; 상기 복수개의 외부 히트싱크 모듈(130)의 내부에 동심원 상으로 배치되어 상기 발광부재(20)로부터 전달되는 열을 외부로 배출시키는 복수개의 내부 히트싱크 모듈(140)을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전도성유체를 이용한 듀얼 히트싱크 조립체가 개시된다.

Description

열전도성유체를 이용한 조명기기용 듀얼 히트싱크 조립체{DUAL HEAT SINK ASSEMBLY FOR LIGHTING EQUIPMENT}

본 발명은 열전도성유체를 이용한 듀얼 히트싱크 조립체에 관한 것으로서, 보다 자세히는 조명기기에 결합되어 발광부재로부터 발생되는 열을 효과적으로 방출할 수 있는 듀얼 히트싱크 조립체에 관한 것이다.

LED를 이용한 조명기기는 복수개의 LED들로 전원이 공급되면 LED들이 발광하여 공간을 밝히는 수단이다. LED를 이용한 조명기기는 수명이 길고 전력소비가 낮으며 조도가 높아 종래의 전구, 형광등과 같은 조명기기를 대체하고 있다.

그러나, LED를 이용한 조명기기는 LED들의 발열량이 높아 방열판 등의 구성이 필수적으로 요구된다.

종래 방열판의 일례가 등록특허 제10-1113292호 "엘이디 조명장치"에 개시된 바 있다. 개시된 바와 같은 종래 방열판은 복수개의 방열판이 직선형태로 나란하게 구비되어 공기와 접촉하며 LED에서 발생되는 열을 외부로 방출하고 있다.

그러나, 1200W 램프와 같은 전력소모가 큰 조명기기의 경우 단순히 평행하게 배치된 복수개의 방열판이 공기와 접촉하는 것만으로는 LED에서 발생되는 열을 충분히 냉각할 수 없는 한계가 있다.

본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 공기와의 접촉면적을 최대한 증가시켜 방열 효율을 높여 전력소모가 큰 조명기기에도 사용할 수 있는 열전도성유체를 이용한 듀얼 히트싱크 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 공기를 이용한 대류 뿐만 아니라 열전도성 유체를 이용한 전도를 함께 이용하여 보다 빠른 방열이 가능한 열전도성유체를 이용한 듀얼 히트싱크 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

본 발명의 목적은 열전도성유체를 이용한 조명기기용 듀얼 히트싱크 조립체에 의해 달성될 수 있다.

본 발명의 열전도성유체를 이용한 조명기기용 듀얼 히트싱크 조립체는, 발광부재(20)가 실장된 기판(21)과 접촉되게 배치되는 조명지지판(110)과; 상기 조명지지판(110)과 나란하게 일정간격 이격되게 배치되는 하부지지판(120)과; 상기 조명지지판(110)과 상기 하부지지판(120) 사이에 방사상으로 배치되어 상기 조명지지판(110)으로부터 전달되는 열을 외부로 배출시키는 복수개의 외부 히트싱크 모듈(130)과; 상기 복수개의 외부 히트싱크 모듈(130)의 내부에 동심원상으로 배치되어 상기 조명지지판(110)으로부터 전달되는 열을 외부로 배출시키는 복수개의 내부 히트싱크 모듈(140)을 포함하되,상기 복수개의 외부 히트싱크 모듈(130)과 상기 내부 히트싱크 모듈(140) 각각은, 수직방향으로 서로 이격되게 배치되는 복수개의 방열판(131,141)과; 상기 복수개의 방열판(131,141)에 수직하게 관통삽입되어 복수개의 방열판(131,141)의 위치를 고정하는 연결관(133,143)과; 복수개의 방열판(131,141)에 수직하게 관통삽입되며, 내부에 열전도성 유체(F)가 수용되는 열전달관(135,145)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 상기 열전달관(135,145)의 상단에는 상기 조명지지판(110)의 중심을 향해 수평방향으로 절곡되어 상기 조명지지판(110)의 하단과 접촉되는 지지판접촉단(135a,145a)이 일체로 구비되며, 상기 복수개의 외부 히트싱크 모듈(130)과 상기 복수개의 내부 히트싱크 모듈(140)에 결합된 복수개의 지지판접촉단(135a,145a)은 서로 방사상으로 배치되어 상기 조명지지판(110)의 열을 내부의 열전도성 유체(F)로 전달한다.

일 실시예에 따르면, 이웃하게 배치된 한 쌍의 외부 히트싱크 모듈(130)들 사이에 배치되어 한 쌍의 외부 히트싱크 모듈(130)들을 상기 조명지지판(110)과 상기 하부지지판(120) 사이에 고정시키는 연결커넥터(150)를 더 포함하며, 상기 연결커넥터(150)는, 상기 조명지지판(110)과 상기 하부지지판(120) 사이의 길이에 대응되는 길이를 갖는 커넥터본체(151)와; 상기 방열판(131,141)의 외주면에 대응되는 곡률을 가지며 상기 커넥터본체(151)의 후방에서 양측으로 일정 면적 형성되는 외부판(153)과; 상기 커넥터본체(151)의 전방에 양측으로 일정면적 연장 형성되며, 상기 외부판(153)과의 사이에 상기 한 쌍의 외부 히트싱크 모듈(130)이 결합되는 제1삽입레일(156)과 제2삽입레일(157)을 형성하는 내부판(155)을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 듀얼 히트싱크 조립체는 수직방향으로 적층된 복수개의 방열판에 열전도성 유체가 수용된 열전달관이 삽입되어 형성된 히트싱크 모듈이 내부와 외부에 걸쳐 복수개가 방사상으로 이중으로 배치된다.

이에 의해 열전도성 유체가 조명기기에서 발생된 열을 전도에 의해 빠르게 복수개의 방열판으로 전달하고, 복수개의 방열판들은 공기와의 접촉면적을 최대화하여 빠르게 외부로 열을 방출하여 열전도 효율을 높일 수 있다.

또한, 히트싱크 모듈의 개수를 가감하여 대형 조명기기를 비롯한 다양한 크기의 조명기기에 적용될 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 듀얼 히트싱크 조립체가 조명기기에 결합된 상태를 도시한 예시도이고,
도 2는 본 발명에 본 발명에 따른 듀얼 히트싱크 조립체의 구성을 도시한 사시도,
도 3과 도 4는 본 발명에 따른 듀얼 히트싱크 조립체의 구성을 분해하여 도시한 분해사시도,
도 5는 본 발명에 따른 듀얼 히트싱크 조립체의 외부 히트싱크 모듈의 단면구성을 도시한 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 듀얼 히트싱크 조립체의 단면구성을 도시한 단면도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 1은 본 발명에 따른 듀얼 히트싱크 조립체(100)가 조명기기(10)에 결합된 상태를 도시한 예시도이고, 도 2는 듀얼 히트싱크 조립체(100)의 구성을 도시한 사시도이고, 도 3과 도 4는 듀얼 히트싱크 조립체(100)의 구성을 분해하여 도시한 분해사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 듀얼 히트싱크 조립체(100)는 조명기기(10)에 결합되어 발광부재(20)로부터 발생되는 열(H)을 외부로 빠르게 방출시키기 위해 사용된다. 여기서, 발광부재(20)는 LED일 수 있으며, 경우에 따라 다른 종류일 수 있다.

듀얼 히트싱크 조립체(100)는 복수개의 발광부재(20)가 실장된 기판(21)과 접촉되게 배치되는 조명지지판(110)과, 조명지지판(110)과 일정 간격 이격되게 배치되는 하부지지판(120)과, 조명지지판(110)과 하부지지판(120) 사이에 방사상으로 배치되는 복수개의 외부 히트싱크 모듈(130)과, 복수개의 외부 히트싱크 모듈(130)의 내부에 동심원상으로 배치되는 복수개의 내부 히트싱크 모듈(140)을 포함한다.

이 때, 외부 히트싱크 모듈(130)과 내부 히트싱크 모듈(140)은 각각 열전도성 유체(F)를 수용한 외부열전달관(135)과 내부열전달관(145)이 수직방향으로 관통삽입된다. 이에 의해 복수개의 외부열전달관(135)과 내부열전달관(145)이 기판(21)과 접촉되면서 기판(21)의 열을 흡수하게 되고, 열전도성 유체(F)가 전도에 의해 열을 외부 히트싱크 모듈(130)과 내부 히트싱크 모듈(140) 내부로 이동시킨다.

그리고, 복수개의 외부 히트싱크 모듈(130)과 내부 히트싱크 모듈(140)은 내부를 따라 이동되는 열을 공기와의 대류현상을 통해 빠르게 외부로 방출시킨다.

전도성 유체를 수용하는 외부열전달관(135)과 내부열전달관(145)에 의해서, 기판(21)의 열이 외부 히트싱크 모듈(130)의 하부와 내부 히트싱크 모듈(140)의 하부로 빠르게 전달될 수 있다. 한편, 설명의 목적을 위해서, 조명지지판(110)에 인접한 부분이 외부 히트싱크 모듈(130)의 상부와 내부 히트싱크 모듈(140)의 상부이고, 하부지지판(120)에 인접한 부분을 외부 히트싱크 모듈(130)의 하부와 내부 히트싱크 모듈(140)의 하부라고 언급하기로 한다.

후술하겠지만, 외부 히트싱크 모듈(130)은 수직방향으로 적층되게 배치된 복수개의 외부방열판(131)으로 구성되므로, 외부열전달관(135)이 존재함으로써, 기판(21)의 열이 외부 히트싱크 모듈(130)의 하부로 빠르게 전달될 수 있게 된다. 동일한 이유로, 내부 히트싱크 모듈(140)도 복수개의 방열판이 적층되어 구성되어 있으므로, 내부열전달관(145)에 의해 기판(21)의 열이 내부 히트싱크 모듈(140)의 하부로 빠르게 전달될 수 있게 된다. 이렇게 외부 히트싱크 모듈(130)의 하부와 내부 히트싱크 모듈(140)의 하부로 열이 전달됨으로써, 외부 히트싱크 모듈(130)의 모든 부분과 내부 히트싱크 모듈(140)의 모든 부분이 거의 동시에 열 방출에 기여할 수 있게 된다.

본 발명의 듀얼 히트싱크 조립체(100)는 복수개의 외부 히트싱크 모듈(130)과 복수개의 내부 히트싱크 모듈(140)이 동심원 형태로 중첩되게 배치되므로 좁은 공간에 복수개의 방열판(131,141)이 수직방향 및 수평방향으로 배치된다. 이에 의해 공기와의 접촉면적이 최대화되어 열 방출 효율을 최대화할 수 있게 된다.

조명지지판(110)은 조명기기(10)의 기판(21)와 맞닿게 배치되어 발광부재(20)의 발열에 의해 온도가 상승된 기판(21)의 열을 전달받는다. 조명지지판(110)은 열전도도가 높은 금속소재로 형성되며, 바람직하게는 무게가 가벼운 알루미늄으로 형성된다.

조명지지판(110)의 외주면에는 연결커넥터(150)의 배치간격에 대응되게 상부체결부재결합공(111)이 관통형성된다. 상부체결부재결합공(111)은 연결커넥터(150)와 조명지지판(110)을 결합시키는 상부체결부재(미도시)가 결합된다. 상부체결부재(미도시)는 상부체결부재결합공(111)을 통해 연결커넥터(150)의 상부체결부재삽입공(151a)에 삽입된다.

상부체결부재결합공(111)의 내측에는 연결관삽입공(113)이 형성된다. 연결관삽입공(113)에는 각 외부 히트싱크 모듈(130)에 결합된 외부연결관(133)의 상단이 끼워진다. 이에 의해 외부연결관(133)이 조명지지판(110)에 위치가 고정될 수 있다.

한편, 조명지지판(110)의 판면에는 다수의 공기유입공이 관통 형성되어 기판(21)과 공기가 접촉될 수 있게 한다.

하부지지판(120)은 조명지지판(110)과 일정 높이 이격되게 배치된다. 하부지지판(120)은 조명지지판(110)과 함께 복수개의 외부 히트싱크 모듈(130)과 내부 히트싱크 모듈(140)을 지지한다.

하부지지판(120)의 중심영역에는 복수개의 내부 히트싱크 모듈(140) 내부로 공기를 유입시키는 내부공기유입공(121)이 관통형성되고, 하부지지판(120)의 원주방향을 따라 복수개의 외부 히트싱크 모듈(130) 사이로 공기를 유입시키는 외부공기유입공(123)이 복수개 관통 형성된다.

하부지지판(120)의 외주면에는 하부체결부재(미도시)가 삽입되는 하부체결부재결합공(125)이 연결커넥터(150)의 위치에 대응되게 관통형성된다. 하부체결부재(미도시)는 하부체결부재결합공(125)을 관통하여 연결커넥터(150)의 하단에 결합된다.

복수개의 외부 히트싱크 모듈(130)은 조명지지판(110)과 하부지지판(120) 사이에 방사상으로 배치되어 조명지지판(110)을 통해 전달된 열을 공기중으로 방출시켜 기판(21)의 열을 냉각시킨다.

도 4에 도시된 바와 같이 각 외부 히트싱크 모듈(130)은 수직방향으로 적층되게 배치된 복수개의 외부방열판(131)과, 복수개의 외부방열판(131)에 수직하게 삽입되어 복수개의 외부방열판(131)의 위치를 고정시키는 외부연결관(133)과, 복수개의 외부방열판(131)에 수직하게 삽입되며 내부에 열전도성 유체(F)를 수용하여 조명지지판(110)의 열을 흡수한 후 복수개의 외부방열판(131)으로 전달하는 외부열전달관(135)을 포함한다.

외부방열판(131)은 얇은 판상 재질로 형성된다. 외부방열판(131)은 열전도도가 높으며 무게가 가벼운 알루미늄과 같은 경량 금속재질로 형성된다. 외부방열판(131)은 외주면(132)과 내주면(132a)이 일정 곡률을 갖는 원호 형태로 형성된다. 이 때, 내주면(132a)의 원호 길이가 외주면(132)의 원호 길이보다 짧게 형성된다.

외부방열판(131)의 양측은 한 쌍의 연결커넥터(150)에 끼움결합된다. 외부방열판(131)의 판면에는 외부연결관삽입공(131a)과 외부열전달관삽입공(131b) 및 외부공기이동공(131c)이 관통형성된다. 외부연결관삽입공(131a)에는 외부연결관(133)이 수직하게 삽입된다.

외부열전달관삽입공(131b)은 외부연결관삽입공(131a)을 중심으로 외부방열판(131)의 양쪽에 배치되어 외부연결관(133)이 삽입된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 외부 히트싱크 모듈(130)은 외부방열판(131)에 두 개의 외부열전달관(135)이 결합되나, 경우에 따라 세 개 이상의 외부열전달관(135)이 결합될 수도 있다.

외부공기이동공(131c)은 외부방열판(131)의 표면에 관통형성되어 공기가 유출입될 수 있게 한다.

레일끼움홈(131d)은 외부방열판(131)의 양측면에 내측으로 일정 깊이 함몰 형성되어 커넥터본체(151)와 결합된다. 레일끼움홈(131d)은 도 4에 도시된 바와 같이 커넥터본체(151)의 내부판(155)의 단부가 끼워져 연결커넥터(150)에 외부방열판(131)의 위치가 고정되도록 한다.

외부연결관(133)은 복수개의 외부방열판(131)에 수직하게 삽입되어 복수개의 외부방열판(131)이 일정 간격 이격되게 위치가 고정되도록 한다. 도 5에 도시된 바와 같이 복수개의 외부방열판(131)은 서로 수직방향으로 일정 간격(d)으로 이격되게 외부연결관(133)에 결합된다. 복수개의 외부방열판(131)은 외부연결관(133)에 일반 용접 또는 마찰용접에 의해 고정된다. 복수개의 외부방열판(131)이 서로 이격되게 배치되므로, 이격 간격을 통해 공기가 유출입될 수 있어 하나의 외부 히트싱크 모듈(130)이 공기와 닿는 전체 면적이 증가될 수 있고, 열방출 효율도 증가될 수 있다.

외부연결관(133)의 상단은 조명지지판(110)의 연결관삽입공(113)에 끼워져 위치가 고정될 수 있다.

외부열전달관(135)은 복수개의 외부방열판(131)의 외부열전달관삽입공(131b)에 관통 결합된다. 외부열전달관(135)은 열전도도가 높으며 내부에 수용되는 열전도성 유체(F)의 압력을 견딜 수 있는 내구성을 갖는 금속 재질로 형성되며, 바람직하게는 구리로 형성될 수 있다.

외부열전달관(135)의 상단에는 조명지지판(110)의 중심방향을 향해 수평방향으로 절곡된 지지판접촉단(135a)이 연장형성된다. 지지판접촉단(135a)의 길이는 조명지지판(110)의 중심영역에 이를 수 있게 형성된다.

한편, 도 3과 도 4를 참조하면, 듀얼 히트싱크 조립체의 중심을 향해 수평방향으로 절곡된 외부지지판접촉단(135a)이 위치되어 있고, 내부지지판접촉단(145a)도 듀얼 히트싱크 조립체의 중심을 향해 수평방향으로 절곡되어 위치하여 있음을 알수 있다. 본 실시예에서, 듀얼 히트싱크 조립체의 중심과, 외부 히트싱크 모듈(140)의 중심과, 내부 히트싱크 모듈(130)의 중심은 대략 동일하며, 따라서 외부 지지판접촉단(135a)은 듀얼 히트싱크 조립체의 중심이자 외부 히트싱크 모듈(130)의 중심으로 절곡되어 있고, 내부지지판접촉단(145a)은 듀얼 히트싱크 조립체의 중심이자 내부 히트싱크 모듈(140)의 중심으로 절곡되어 있다.

지지판접촉단(135a)은 도 6에 도시된 바와 같이 조명지지판(110)의 하단면과 맞닿게 배치된다. 이에 의해 지지판접촉단(135a)은 조명지지판(110)의 열을 직접 흡수하여 외부열전달관(135)으로 전달한다. 이렇게 전달된 열은 외부열전달관(135) 내부의 열전도성 유체(F)로 전달된다.

외부열전달관(135)은 외부방열판(131)에 일반 용접 또는 마찰 용접되어 외부방열판(131)과 접촉된 상태로 위치가 고정된다. 이에 의해 외부열전달관(135)을 따라 이동하는 열은 길이방향을 따라 결합된 복수개의 외부방열판(131)으로 전달되고, 외부방열판(131)은 공기와 접촉하며 열을 방출하게 된다.

여기서, 열전도성 유체(F)는 열전도성을 갖는 유체로 지지판접촉단(135a)에서 흡수한 열을 외부열전달관(135)을 따라 이동하며 전도에 의해 빠르게 복수개의 외부방열판(131)으로 전달한다.

열전도성유체는 수성화학물(water-based chemicals), 에틸렌(ethylene), 프로판 글리콜 용액(propylene glycol solution), 정제 석유제품(refined petroleum products), 합성 유기 화합물(synthetic organic compounds) 및 실리콘 중 어느 하나 일 수 있다.

일반적으로 공기의 열전도도는 0.025[W/(mK)]이고, 알루미늄의 열전도도는 238[W/(mK)]이고 구리의 열전도도는 397[W/(mK)]일 때, 열전도성유체의 열전도도는 0.9[W/(mK)]~1.5[W/(mK)]이다.

열전도성유체의 열전도도는 공기 보다 크다. 구리로 형성된 지지판접촉단(135a)이 기판(21)으로부터 열을 흡수하면, 외부열전달관(135)의 내부에 수용된 열전도성 유체(F)는 이동하며 공기 보다 큰 열전도도를 이용하여 열을 외부열전달관(135)에 결합된 복수개의 외부방열판(131)으로 전도한다. 그리고, 외부방열판(131)은 공기와 접촉하며 대류에 의해 열을 방출하게 된다.

이에 따라 종래 히트싱크와 비교할 때, 열전도성유체의 전도 성능을 함께 이용하므로 열의 방출 시간이 보다 짧아질 수 있다. 즉, 외부열전달관(135)과 내부열전달관(145)이 존재함으로써, 기판(21)의 열이 외부 히트싱크 모듈(130)의 하부와 내부 히트싱크 모듈(140)의 하부까지 빠르게 전달될 수 있게 된다. 이렇게 외부 히트싱크 모듈(130)의 하부와 내부 히트싱크 모듈(140)의 하부로 열이 전달됨으로써, 외부 히트싱크 모듈(130)의 모든 부분과 내부 히트싱크 모듈(140)의 모든 부분이 거의 동시에 열 방출에 기여할 수 있게 된다.

복수개의 내부 히트싱크 모듈(140)은 복수개의 외부 히트싱크 모듈(130) 내부에 동심원 형태로 배치되어 복수개의 외부 히트싱크 모듈(130)과 함께 기판(21)으로부터 전달된 열을 외부로 방출시킨다.

여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 듀얼 히트싱크 조립체(100)는 6개의 외부 히트싱크 모듈(130)과 3개의 내부 히트싱크 모듈(140)을 갖는 형태로 구비되었다. 그러나, 이는 일례일 뿐이며 조명기기(10)의 크기와 발광부재(20)의 면적 등에 따라 가감될 수 있다.

각 내부 히트싱크 모듈(140)의 구성은 앞서 설명한 외부 히트싱크 모듈(130)과 동일하다. 다만, 내부열전달관(145)의 내부지지판접촉단(145a)은 외부지지판접촉단(135a) 보다 길이가 짧게 형성된다.

연결커넥터(150)는 이웃하는 한 쌍의 외부 히트싱크 모듈(130) 사이에 배치되어 이들을 조명지지판(110)과 하부지지판(120) 사이에 고정하는 역할을 한다.

도 4에 도시된 바와 같이 연결커넥터(150)는 조명지지판(110)과 하부지지판(120) 사이의 간격에 대응되는 길이를 갖는 막대 형상의 커넥터본체(151)와, 커넥터본체(151)의 후단에 결합되는 외부판(153)과, 커넥터본체(151)의 내측에 결합되는 외부판(153)을 포함한다.

커넥터본체(151)의 상면에는 상부체결부재삽입공(151a)이 형성되어 조명지지판(110)과 결합된다. 도면에는 도시되지 않았지만 커넥터본체(151)의 하면에는 하부체결부재삽입공(미도시)이 구비된다.

외부판(153)은 외부방열판(131)의 외주면(132)의 곡률에 대응되는 곡률을 갖는 곡면으로 형성된다. 외부판(153)과 내부판(155)은 각각 커넥터본체(151)의 폭 보다 넓은 폭을 갖도록 형성된다. 이에 의해 외부판(153)과 내부판(155) 사이에 제1삽입레일(156)과 제2삽입레일(157)이 형성된다.

외부 히트싱크 모듈(130)은 양측에 위치한 한 쌍의 연결커넥터(150)의 삽입레일에 슬라이딩 결합되어 위치가 고정된다. 동일한 방식으로 6개의 외부 히트싱크 모듈(130)은 6개의 연결커넥터(150) 사이에 삽입되어 위치가 고정된다.

외부판(153)은 이웃하게 배치된 한 쌍의 외부 히트싱크 모듈(130)의 외주면을 감싸게 배치되고, 내부판(155)은 단부가 외부방열판(131)의 레일끼움홈(131d)에 삽입된다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 듀얼 히트싱크 조립체(100)의 조립구조와 이를 이용한 조명기기(10)의 방열구조를 도 1 내지 도 6을 참조로 설명한다.

듀얼 히트싱크 조립체(100)는 도 4에 도시된 바와 같이 복수개의 외부 히트싱크 모듈(130)을 준비한다. 그리고, 각각의 외부 히트싱크 모듈(130)의 양쪽을 연결커넥터(150)의 삽입레일(156,157)에 끼워 복수개의 외부 히트싱크 모듈(130)과 복수개의 연결커넥터(150)를 서로 구속시킨다. 이에 의해 복수개의 외부 히트싱크 모듈(130)이 방사상으로 위치된다.

도 3에 도시된 바와 같이 복수개의 외부 히트싱크 모듈(130)의 내부에 복수개의 내부 히트싱크 모듈(140)을 동심원상으로 배치한다. 복수개의 외부 히트싱크 모듈(130)의 내부공간에 일정 간격 이격되게 내부 히트싱크 모듈(140)을 배치한다.

이 때, 복수개의 외부 히트싱크 모듈(130)에 결합된 지지판접촉단(135a)과 복수개의 내부 히트싱크 모듈(140)에 결합된 내부지지판접촉단(145a)은 서로 교번적으로 배치하여 서로 간섭되지 않게 한다. 복수개의 지지판접촉단(135a)과 내부지지판접촉단(145a)은 방사상으로 배치된다.

외부 히트싱크 모듈(130)과 내부 히트싱크 모듈(140)의 배치가 완료되면, 조명지지판(110)과 하부지지판(120)을 결합시킨다. 조명지지판(110)과 하부지지판(120)은 외부연결관(133)와 내부연결관(143)에 끼움 결합되고, 상부체결부재(미도시)와 하부체결부재(미도시)를 연결커넥터(150)에 체결하여 듀얼 히트싱크 조립체(100)의 조립을 완료한다.

이렇게 조립된 듀얼 히트싱크 조립체(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 조명기기(10)에 결합된다. 이 때, 듀얼 히트싱크 조립체(100)의 상단은 조명기기(10)의 내부에 수용되고, 하부영역은 공기와의 접촉이 용이하도록 외부로 노출되게 구비된다.

전원이 공급되고 발광부재(20)가 광(L)을 조사하면, 발광부재(20)가 실장된 기판(21)은 발광부재(20)의 열에 의해 온도가 상승된다. 기판(21)과 접촉하고 있는 조명지지판(110)은 기판(21)의 열을 전달받아 온도가 상승된다.

복수개의 외부 히트싱크 모듈(130)과 복수개의 내부 히트싱크 모듈(140)은 서로 방사상으로 중첩되게 배치되어 조명지지판(110)의 서로 다른 영역과 접촉된다.

도 6에 도시된 바와 같이 조명지지판(110)의 하단과 접촉하고 있는 복수개의 지지판접촉단(135a)과 내부지지판접촉단(145a)은 조명지지판(110)의 열을 동시에 흡수하여 내부에 수용된 열전도성 유체(F)로 전달한다.

열전도성 유체(F)는 공기보다 빠른 열전도도를 가지므로, 외부열전달관(135)과 내부열전달관(145) 내부를 이동하며 길이방향으로 배치된 복수개의 외부방열판(131)과 내부방열판(141)으로 빠르게 열을 전도한다. 수평방향과 수직방향으로 배치된 복수개의 외부방열판(131)과 내부방열판(141)은 공기와 접촉하며 대류에 의해 전달받은 열을 공기중으로 방출한다.

이에 의해 기판(21)과 하부지지판(120)의 열이 빠르게 냉각될 수 있다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 듀얼 히트싱크 조립체(100)는 조명지지판(110)과 하부지지판(120)이 원판 형태로 형성되고, 복수개의 외부 히트싱크 모듈(130)과 내부 히트싱크 모듈(140)이 방사상 구조로 배치된다. 그러나, 이는 일예일 뿐이며 경우에 따라 조명지지판(110)과 하부지지판(120)은 사각판 형태로 형성되고, 복수개의 외부 히트싱크 모듈(130)과 내부 히트싱크 모듈(140)은 중첩된 사각형 형태로 배치될 수도 있다.

이러한 듀얼 히트싱크 조립체(100)의 형상은 조명기기(10)의 디자인과 발광부재(20)의 면적가 소모전력 등을 고려하여 설계될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 듀얼 히트싱크 조립체는 수직방향으로 적층된 복수개의 방열판에 열전도성 유체가 수용된 열전달관이 삽입되어 형성된 히트싱크 모듈이 내부와 외부에 걸쳐 복수개가 이중으로 배치된다.

이에 의해 열전도성 유체에 의해 조명기기에서 발생된 열을 전도에 의해 빠르게 복수개의 방열판으로 전달하고, 공기와의 접촉면적을 최대화하여 열전도 효율을 높일 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 듀얼 히트싱크 조립체의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100 : 듀얼 히트싱크 조립체 110 : 조명지지판
111 : 상부체결부재결합공 113 : 연결관삽입공
120 : 하부지지판 121 : 내부공기유입공
123 : 외부공기유입공 125 : 하부체결부재결합공
130 : 외부 히트싱크 모듈 131 : 외부방열판
131a : 외부연결관삽입공 131b : 외부열전달관삽입공
131c : 외부공기이동공 131d : 레일끼움홈
132 : 외주면 132a : 내주면
133 : 외부연결관 135 : 외부열전달관
135a : 지지판접촉단 140 : 내부 히트싱크 모듈
141 : 내부방열판 141a : 내부연결관삽입공
141b : 내부열전달관삽입공 141c : 내부공기이동공
143 : 내부연결관 145 : 내부열전달관
145a : 내부지지판접촉단 150 : 연결커넥터
151 : 커넥터본체 151a : 상부체결부재삽입공
153 : 외부판 155 : 내부판
156 : 제1삽입레일 157 : 제2삽입레일
A : 공기
L : 광
F : 열전도성 유체

Claims

듀얼 히트싱크 조립체에 있어서,
방사상으로 배치되어 발광부재(20)로부터 전달되는 열을 외부로 배출시키는 복수개의 외부 히트싱크 모듈(130);
상기 복수개의 외부 히트싱크 모듈(130)의 내부에 동심원 상으로 배치되어 상기 발광부재(20)로부터 전달되는 열을 외부로 배출시키는 복수개의 내부 히트싱크 모듈(140); 및
연결커넥터(150);를 포함하되,
상기 복수개의 외부 히트싱크 모듈(130)과 상기 내부 히트싱크 모듈(140) 각각은,
수직방향으로 서로 이격되게 배치되는 복수개의 방열판(131,141)과;
상기 복수개의 방열판(131,141)에 수직하게 관통삽입되어 복수개의 방열판(131,141)의 위치를 고정하는 연결관(133,143)과;
복수개의 방열판(131,141)에 수직하게 관통삽입되며, 내부에 열전도성 유체(F)가 수용되는 열전달관(135,145)를 포함하며,
상기 연결커넥터(150)는, 이웃하게 배치된 한 쌍의 외부 히트싱크 모듈(130)들 사이에 배치되어 한 쌍의 외부 히트싱크 모듈(130)들을 조명지지판(110)과 하부지지판(120) 사이에 고정시키며,
상기 조명지지판(110)은 상기 발광부재(20)가 실장된 기판(21)과 접촉되게 배치되고, 상기 하부지지판(120)은 상기 조명지지판(110)과 나란하게 일정간격 이격되게 배치되며,
상기 연결커넥터(150)는, 또한,
상기 조명지지판(110)과 상기 하부지지판(120) 사이의 길이에 대응되는 길이를 갖는 커넥터본체(151)와;
상기 방열판(131,141)의 외주면에 대응되는 곡률을 가지며 상기 커넥터본체(151)의 후방에서 양측으로 일정 면적 형성되는 외부판(153)과;
상기 커넥터본체(151)의 전방에 양측으로 일정면적 연장 형성되며, 상기 외부판(153)과의 사이에 상기 한 쌍의 외부 히트싱크 모듈(130)들이 결합되는 제1삽입레일(156)과 제2삽입레일(157)을 형성하는 내부판(155)을 포함하는 것인, 듀얼 히트싱크 조립체.
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