KR102126353B1 - 브릿지로 연결되어 광원을 지지하면서 열을 흡수하여 외부로 발산하는 히트싱크 구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 브릿지로 연결되어 광원을 지지하면서 열을 흡수하여 외부로 발산하는 히트싱크 구조체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 특정 형상의 브릿지로 연결되어 열을 효과적으로 흡수하여 외부로 발산하는 히트싱크 구조체에 관한 것이다.

Description

브릿지로 연결되어 광원을 지지하면서 열을 흡수하여 외부로 발산하는 히트싱크 구조체{Heat sink structure connected by bridge to absorb heat}

본 발명은 브릿지로 연결되어 광원을 지지하면서 열을 흡수하여 외부로 발산하는 히트싱크 구조체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 특정 형상의 브릿지로 연결되어 열을 효과적으로 흡수하여 외부로 발산하는 히트싱크 구조체에 관한 것이다.

현대 조명의 메카로 불리는 LED 가로등 및 보안등은 고효율 조명등으로 자리매김을 하고 있다.

광원의 핵심소자인 발광다이오드는 전자와 정공의 전류흐름으로 LED에는 광원이 나오지만 반대쪽인 써멀(thermal)단자에는 고열이 발생되어 효과적인 방열기술 없이는 고효율 조명등을 제작할 수 없다.

이러한 LED를 이용한 조명 기구는 작동 시 고출력 LED에서 발생하는 열을 효과적으로 냉각시키지 못하는 문제가 있는 바, 이와 같이 LED의 온도가 높아지면 순전압이 떨어져 발광효율이 저하될 뿐만 아니라 수명이 짧아지게 된다.

종래의 방열구조는 LED 램프 유닛의 열을 전도에 의해 방열함이 대부분이었고 외기를 통한 대류과정에서의 방열은 이루어지지 않았다.

상기한 바와 같은 고광도의 LED는 점등 시 매우 높은 열이 발생하므로, 고열의 발열온도에 의해 이를 적용 및 설계하는 데 많은 어려움이 있는 것이다.

그러나 고온의 열은 방열체의 중앙에 위치한 요홈부 내측의 방열팬에 의해 강제 송풍시켜 방열시키는 것에는 한계가 있으며 계속 누적되는 먼지 등에 의해 방열팬의 수명이 단축될 수 있는 문제점이 있다.

또한 기존의 LED 발광 조명등의 방열 대책은 신속한 방열이 불가능하여 점등 시 발생하는 고온으로 인한 점등 효율의 저하 및 사용 수명 저하를 예방할 수 없었다.

한편 등록특허 제1779989호는 강화 수지재 및 자연 대류를 이용한 LED 조명등기구에 관한 것으로, 강화 수지재를 활용하여 종래 금속 철재 다이캐스팅으로 된 LED등 케이스보다 하중을 크게 줄이면서 제품의 경량화를 실현하고 전기 절연성과 부식, 태양광, 풍우, 습도 등 내후성이 있는 발명이다.

그러나 LED 가로등의 평이한 내부 구조로 인한 자연대류 방식만으로는 방열효과를 극대화할 수 없고, 구조상 외부로 오픈된 환경에 의한 빗물이나 황사에 의한 오염에 자유로울 수 없는 문제가 있었다.

한국 등록특허공보 제10-1427119호 한국 등록특허공보 제10-1587873호 한국 공개특허공보 제10-0125072호 미국 공개특허공보 제10-145530호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 절단면이 다각 기둥형태의 터널 공간부를 갖는 방열판의 내부와 외부의 온도 차이를 발생시켜, 유속의 증가에 따른 대류의 증가를 유도하여 자연 대류에 의한 열전달 효과를 최대화한 방열판(히트싱크)을 제공하는 데 목적이 있다.

또한 본 발명은 이중 방열판가 복수개 조립되고, 그 사이에 브릿지 구조를 착탈식으로 부착시켜, 히트 싱크에 의한 열전달 효과를 최대화한 히트싱크를 제공하는 데 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 복수개의 면으로 둘러싸여 양측이 개구된 터널 공간으로 형성되는 터널 공간부의 일면이 복수개의 LED와 밀착되어 부착되는 방열판; 상기 방열판의 복수개의 면의 내측부 또는 외측부의 한면 이상에 반복 패턴 형상으로 일정 간격 이격하여 길이가 동일하거나 다른 방열핀이 연속 형성되는 패턴부; 상기 방열판들 간의 열전달을 위해 상기 터널 공간부의 터널 길이 방향(H)으로 연결 형성되는 브릿지부;를 포함한다.

상기 패턴부는, 복수개의 길이가 서로 다른 방열핀이 상기 터널 길이 방향 또는 터널 폭 방향으로 길게 곡면 패턴 배열된 형태이다.

상기 브릿지부는 양단이 상측으로 수직절곡된 수직판을 구비한다.

상기 방열판을 내부에 포함하기 위해 강화 수지재로 이루어진 내부 공간을 포함하는 본체;를 더 포함한다.

상기 방열판에 유입된 공기는 터널 공간부를 따라 계속 흐르는 동안 사각 기둥 외측면을 통해 방열되며 진행하다가 온도차에 의한 대류현상으로 타측 끝단에서 상승하면서 배출된다.

상기 브릿지부는 체결 장치에 의해 조임 체결되는 착탈식이다.

상기 이중 방열판의 온도센서, 조도센서, 기압센서, 가속도센서들로부터 획득한 데이터에 따라 이들 데이터값과 연계되어 이미 설정된 단계별 PWM 방식으로 디밍 제어하는 마이컴을 포함하는 LED 모듈부;를 더 포함한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 LED의 발열로 부착면의 공기가 가열되고 이로 인한 다른 부분과의 온도차에 의한 대류현상으로 유속이 증가함에 따라 열을 외부로 용이하게 전달시킬 수 있다.

또한 본 발명은 종래 단층의 히트 싱크 구조 대비 외부 공기와 닿아 이에 열을 전달하는 수치를 1.5 배 이상 증가시킬 수 있다.

또한 본 발명은 브릿지 형상으로 열을 외부로 배출할 뿐 아니라, 휘어지거나 비틀려지는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은 터널부를 통해 대류를 발생시킴으로서 종래의 단층 구조에 대비하여 열전달효율이 상승함에 따라 LED 및 다른 전자 장치의 수명을 연장하는 효과가 있다.

또한, 브릿지부를 이용하여 복수개의 방열부를 연속으로 배치하고, 열을 효과적으로 방출하는 효과가 있다.

또한, 중앙지지벽에 구멍을 형성함으로서 LED기판의 중앙에 설치된 LED에서 발생하는 높은 온도의 열이 상부로 빠르게 상승하게 되어 냉각 성능을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 브릿지로 연결되어 광원을 지지하면서 열을 흡수하여 외부로 발산하는 히트싱크 구조체의 전체적인 구조를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 브릿지로 연결되어 광원을 지지하면서 열을 흡수하여 외부로 발산하는 히트싱크 구조체의 중앙 절단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 브릿지로 연결되어 광원을 지지하면서 열을 흡수하여 외부로 발산하는 히트싱크 구조체의 평면 절단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 브릿지로 연결되어 광원을 지지하면서 열을 흡수하여 외부로 발산하는 히트싱크 구조체의 투영 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 방열판을 보여주는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 방열판의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 방열판의 세부적 사시도이다.

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 위하여 제공되는 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. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

본 발명은 방열판(120); 패턴부(131); 브릿지부(160);를 포함한다.

방열판(120)은 복수개의 면으로 둘러싸여 양측이 개구된 터널 공간으로 형성되는 터널 공간부의 일면이 복수개의 LED와 밀착되어 부착되며, 상기 방열판(120)을 내부에 포함하기 위해 강화 수지재로 이루어진 내부 공간을 포함하는 본체(10);를 더 포함할 수 있다.

따라서 상기 방열판(120)에 유입된 공기는 터널 공간부를 따라 계속 흐르는 동안 사각 기둥 외측면을 통해 방열되며 진행하다가 온도차에 의한 대류현상으로 타측 끝단에서 상승하면서 배출된다.

상기 패턴부(131)는 방열판(120)의 복수개의 면의 내측부 또는 외측부의 한면 이상에 반복 패턴 형상으로 일정 간격 이격하여 길이가 동일하거나 다른 방열핀이 연속 형성되는 구성이다.

또한 상기 패턴부(131)는 복수개의 길이가 서로 다른 방열핀이 상기 터널 길이 방향 또는 터널 폭 방향으로 길게 곡면 패턴 배열된 형태이다.

상기 브릿지부(160)는 이중 방열판(120)들 간의 열전달을 위해 상기 터널 공간부의 터널 길이 방향(H)으로 연결 형성되는 구성이다.

이 때 상기 브릿지부(160)는 양단이 상측으로 수직절곡된 수직판을 구비한다.

실시예 1

본 발명의 일실시예로서 방열판(120)은 일면이 복수개의 LED와 밀착되어 부착되고, 방열판(120)은 수직 절단면이 "ㅁ"구조인 사각 기둥 또는 직육면체 형태를 가진다.

상기 사각 기둥 형태는 옆면과 밑면이 사각형으로 된 기둥 형태로서 밑면이 서로 관통된 터널 공간부를 갖는다.

상기 패턴부(131)는 터널 공간부의 사각 기둥 내부의 일면 이상에 복수개의 방열핀이 나열된 일정 패턴 형상으로 형성된다.

여기에서 상기 사각 기둥 내부의 일면은 서로 직각을 이루는 4개의 면일 수 있고 추가적으로 내부에 형성된 면(예 : 평행한 두 개의 면을 수직으로 연결하는 면)일 수도 있다.

또는 상기 패턴부(131)는 터널 공간부의 사각 기둥 외부의 일면 이상에 일정 패턴 형상으로 형성된다.

상기 패턴부(131)는 복수개의 길이가 동일한 방열핀의 일정 방향으로 나열된 형태를 갖는다.

또한 일실시예로서 상기 패턴부는 복수개의 길이가 서로 다른 방열핀과 인접하는 데, 상기 방열핀은 자기와 길이의 차이가 가장 적은 인접 방열핀과 연속되어 나열되며, 그 형태가 측면에서 보았을 때 일정 파형 형태로 나타난다.

다른 실시예로서 상기 방열핀 중 최외각에 배치된 방열핀 길이가 다른 방열핀 특히 중앙의 방열핀 보다 상대적으로 작아 터널 공간부의 측면을 통해 추가적인 방열 효과를 누릴 수 있는 최외각 보다 중앙 부분의 방열핀이 더 길어 방열 효과가 균일하게 발생하도록 한다.

상기 방열판(120)에 유입된 공기는 터널 공간부를 따라 흐르는 동안 사각 기둥 외측면을 통해 방열시키면서 타측 끝단에 강제로 배출시켜 가열 공기의 배출 및 외기의 유입에 의한 공기 순환식 방열이 동시에 이루어지게 한다.

실시예 2

본 발명의 다른 실시예로서 상기 브릿지부는 이중 방열판들 간의 열전달을 위해 상기 터널 공간부의 길이 방향으로 형성된다.

상기 브릿지부는 체결 장치(피스)에 의해 조임 체결되는 착탈식의 "ㅡ" 또는 "ㄷ" 자 형상이다.

상기 브릿지부는 좌/우측 수직판에 서로 대응되게 원형이나 각형(角形) 발열체를 형성하여 자연 대류시킴으로써,방열판로 부터 발생되는 열을 외부로 빠르게 방출시킬 수 있다.

따라서 본 발명은 공기 흐름을 통해 강제로 배출시켜 가열 공기의 배출 및 외기의 유입에 의한 공기 순환식 방열이 동시에 이루어질 수 있도록 함에 따라 기존의 방열 대책에 비하여 우수하고 신속한 방열이 가능하므로 점등 시 발생하는 고온으로 인한 점등 효율의 저하 및 사용 수명 저하를 예방할 수 있는 효과가 있다.

실시예 3

이하 본 발명의 실시를 위해 상술한 방열판을 장착한 하우징 등을 중심으로 자세히 설명한다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명은 하우징의 내부에 방열부와 LED모듈부(121)와 전원부가 포함된다.

상기 하우징은 상기 방열부와 LED모듈부(121)와 전원부와 기타 모든 장치를 둘러싸고 있는 함체를 말한다.

상기 하우징은 하부케이스(101)와 상부케이스(102)와 이를 연결하는 하우징힌지부(103)가 포함된다.

상기 상부케이스(102)는 상기 하부케이스(101)를 덮는 덮개이다.

상기 하우징힌지부(103)는 상기 하부케이스(101)에 상기 상부케이스(102)를 회동시켜서 개폐 동작을 하는 장치이다.

상기 하부케이스(101)는 내부에 전원부, 방열부, LED모듈부(121)를 수용하는 공간이 형성되어 있다.

상기 하부케이스(101)는 하부면의 일부가 개방되어 상기 LED모듈의 광원이 지면을 향해 빛을 발광할 수 있다.

상기 하부케이스(101)의 하부에는 LED모듈을 사용하지 않거나 특정 장소에서 장기간 보관할 시 먼지 또는 이물질에 노출되지 않기 위해 LED모듈커버가 더 포함될 수 있다.

상기 전원부는 전원공급장치(172)와 단자부(173)와 디밍장치(Dimming)(174)와 스위치(175)를 수용하는 전원부케이스(171)와 상기 전원부케이스(171)를 덮는 전원부덮개(176)를 포함한다.

본 발명의 일실시예로서 상기 전원부케이스(171)는 상기 하부케이스(101)의 내부에 위치하고, 상기 방열부의 후방에 설치된다.

상기 전원공급장치(172)는 본 발명에 전기를 사용하는 모든 장치에 스위칭 회로를 이용하여 전원을 공급하는 장치이다.

상기 디밍장치(174)는 본 발명의 실시예로서 상기 LED모듈부(121)에 설치된 LED모듈의 빛의 세기를 변화시켜 원하는 밝기를 설정할 수 있는 장치이다.

그리고 상기 하부케이스(101)의 내부 상면에는 상기 방열부가 설치되는 방열부설치부(105)가 설치된다.

도 3과 같이, 하나의 상기 방열판(120) 및 두개의 브릿지부(160)로만 나타내었다. 여기서 상기 방열부설치부(105)는 본 발명의 일실시예로서 판의 형태가 구비되고, 상기 LED모듈부(121)가 외부에 노출되는 공간이 형성된다. 상기 LED모듈부(121)와 결합되기 위해 상/하부가 개방된 LED모듈부삽입공간(108)이 상면에 형성되며, 상기 LED모듈부삽입공간(108)의 양측에 상기 방열판고정부설치공간(109)이 형성된다. 그리고 상기 LED모듈부삽입공간(108) 및 방열판고정부설치공간(109)은 소정의 간격으로 이격 되어 복수개가 형성된다.

상기 LED모듈부(121)는 적어도 하나 이상의 발광 소자가 포함된 LED모듈 및 고출력LED모듈이 실장 된 인쇄회로기판이 포함된다. 또한, 상기 방열판(120)과 상기 인쇄회로기판 사이에 결합되는 가스켓과 상기 LED모듈의 저면에 장착되는 렌즈가 더 포함될 수 있다. 그리고 후술할 상기 하부방열판(122)의 하부면에서 볼트나사에 의해 체결되어 밀착 고정된다. 여기서 상기 LED모듈부(121)의 중앙에 고출력LED모듈이 더 포함될 수 있다.

상기 LED모듈은 LED 칩(광원)을 인쇄회로기판 위에 탑재한 전자부품을 말한다. 또한, 상기 고출력LED모듈은 상기 LED모듈에 비해 더 밝은 빛을 발광하는 전자부품으로서 상기 LED모듈에 비해 더 많은 열이 발생된다.

상기 LED모듈은 본 발명의 일실시예로서 지면보다 높은 곳에 설치되고 지면을 향하여 설치된다. 그리고 상기 LED모듈은 광원부의 배면에서 주로 열이 발생한다. 또한, 공기는 온도가 높아질수록 위로 상승하려는 성질이 있다. 따라서 상기 방열판(120)은 상기 LED모듈의 배면에 설치하는 것이 바람직하다(이는 일실시예에 따라 방향이 바뀔 수 있다).

상기 서술한 바와 같이, 상기 LED모듈 및 고출력LED모듈에서는 많은 열이 발생하므로 이를 냉각시킬 수 있는 상기 방열판(120)를 필요로 한다.

상기 방열부는 방열부설치부(105)의 상부에 설치되며, 상기 방열판(120)과 브릿지부(160)를 포함한다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 방열판(120)은 본 발명에서 이용되는 상기 LED모듈이 과도하게 온도가 상승되는 것을 방지하기 위하여 상기 LED모듈부(121)가 하부에 설치되고, 주로 직육면체 형태로 설치된다. 상기 LED모듈의 열을 전도 및 흡수함으로써 열을 방열, 방출, 냉각하여 전자 장치의 수명을 연장시킨다. 또한, 도 4는 폭방향(A), 길이방향(B), 높이방향(H)를 나타내었으며, 명확히 나타내기 위해 하나의 상기 방열판(120) 및 두개의 브릿지부(160)로만 나타내었다.

실시예 4

본 발명의 다른 일실시예로서 상기 방열판(120)과 브릿지부(160)는 더 효율적인 열전달을 위해 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn), 텅스텐(W), 철(Fe), 흑연(Graphite) 중에서 하나 또는 둘 이상의 합금으로 제작될 수 있다.

상기 브릿지부(160)는 상기 방열부설치부(105)의 상면에 착탈식으로 결합되고, 상기 방열판결합부(128)의 길이보다 긴 막대 모양으로 형성된다. 본 발명의 일실시예로서 브릿지부재(162), 브릿지힌지부(161), 브릿지체결부재(163), 열전달부재(164)가 포함될 수 있다.

상기 방열판(120)은 상기 LED모듈부(121)와 동일한 면적으로 형성된다. 또한, 상기 방열판(120)의 일면에는 LED모듈부(121)가 밀착 설치되는데, 여기서의 일면은 상기 방열판(120)과 상기 LED모듈부(121)의 동일한 면적의 면을 말하며, 상기 방열판(120)의 상면 또는 저면을 말한다.

실시예 5

도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 방열판(120)은 양쪽 외측면의 하단에 형성되며 길이가 전방부터 후방까지인 직육면체 형태로 형성되는 방열판결합부(128)가 형성된다.

상기 방열판(120)은 상기 방열판(120)의 상부면 및 하부면을 제외한 마주보는 한 쌍의 면이 내부가 빈 터널 형상으로 형성되어 공기가 이동하는 통로를 제공하는 터널부(130)를 더 포함한다.

상기 방열판(120)은 상기 터널부(130)의 내면에서 소정의 폭을 가지며 상기 방열판(120)과 동일한 길이로 형성되어 상기 터널부(130)의 공간이 구획되는 중앙지지벽(126)을 더 포함한다.

상기 중앙지지벽(126) 및 터널부(130)가 형성됨에 따라 상기 방열판(120)의 내부 중앙에 기둥이 형성되고, 폭 방향(A)에서의 절단면이 내부가 빈 터널의 형상인 터널부(130)가 형성되어 공기의 통로가 구비됨에 따라 대류를 발생시킨다. 여기서의 대류는 공기의 온도가 증가하면 부피는 커지고 밀도는 감소하면서 위로 상승하게 되고, 공기의 온도가 감소하면 부피는 작아지고 밀도는 증가하면서 아래로 하강하게 되는 특징을 말한다. 이를 이용하여 공기와 맞닿는 면적을 증가시킴으로써 더 빠르게 공기를 냉각시킬 수 있다.

여기서 상기 중앙지지벽(126)은 중앙에 벽을 형성함에 따라 상기 터널부(130)는 중앙지지벽(126)을 기준으로 좌측/우측에 각각 하나씩 형성된다. 따라서 상기 중앙지지벽(126)의 개수에 따라 상기 터널부(130)는 2배씩 더 형성된다.

상기 방열판(120)의 하나 이상의 면에 요철 형상이 반복 형성된다.

예를 들어, 상기 방열판(120)은 공기와 맞닿는 면적에 따라 열을 냉각시키는 효율이 결정되는데, 직육면체의 형상이 구비된 경우 부피에 의해 효율이 결정된다. 그러나 터널부(130)가 형성되면 직육면체의 형상일 때보다 더 많은 공기와 접촉 가능한 면적이 증대됨으로써 열을 냉각시키는 효율이 더 증가하게 된다.

상기 방열판(120)은 하부방열판(122)과 하부방열판(123)으로 영역을 구분할 수 있다.

상기 하부방열판(122)은 상기 LED모듈부(121)의 상부에 밀착된 면이 구비된 영역으로서 상기 LED모듈부(121)에서 발생한 열을 처음으로 전도 받는 영역이다.

상기 하부방열판(123)은 상기 하부방열판(122)의 상부에 위치하고 열을 외부로 방출하는 영역이다.

여기서, 상기 하부방열판(122)과 하부방열판(123)을 연결하는 제1외벽부(124)와 제2외벽부(125)가 더 포함된다.

상기 제1외벽부(124)는 상기 중앙지지벽(126)을 기준으로 폭 방향(A)의 좌측에 위치하는 외벽을 말한다.

상기 제2외벽부(125)는 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 중앙지지벽(126)을 기준으로 폭 방향(A)의 우측에 위치하는 외벽을 말한다.

따라서, 상기 제1외벽부(124)와 제2외벽부(125)는 상기 중앙지지벽(126)과 같이 상기 LED모듈부로부터 열을 전도 받는 동시에 상기 하부방열판(122)의 상부에 형성된 상기 하부방열판(123)을 받치는 외벽으로 이용된다.

본 발명의 일실시예에 따라 하우징 내부의 공기는 상기 LED모듈에서 발생한 열(공기)은 상승하고, 냉각된 공기는 하강하여 다시 LED모듈의 근처로 이동하여 열로 변환되는 대류가 형성된다.

더욱 상세하게는, 상기 하우징 내부에서의 공기의 흐름은 난류 형태로 형성됨에 따라 냉각 효율이 떨어질 수 있다. 따라서 상기 터널부(130)에 형성된 터널을 통해 공기를 일정한 방향으로 대류 시킴에 따라 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.

예를 들어, 상기 LED모듈부(121)에서 열이 발생하여 상기 방열판(120)에 열이 전도된다. 이때 1차적으로 상기 방열판(120)은 일정량의 열을 흡수한 후 남은 열은 다시 상기 터널부(130)로 전도된다. 이때 상기 터널부(130)를 통해 더 넓은 면적을 이용하여 열을 효과적으로 방출한다. 동시에 터널(통로)은 냉각된 상태의 공기가 진입하는 입구를 구비하고, 공기가 지나가면서 냉각되도록 하는 통로가 구비되며, 열을 방출/상승시키는 출구를 구비함에 따라 대류를 이용하여 더욱 효과적으로 열을 냉각시킬 수 있다.

상기 중앙지지벽(126)은 상기 방열판(120)의 폭 방향(A)의 중앙에서 길이 방향으로 길이가 형성되고, 두터운 폭을 가짐에 따라 상기 방열판(120)의 중앙부에서 발생하는 열을 효과적으로 방출시킨다.

더욱 상세하게는, 상기 방열판(120)의 일면에는 상기 LED모듈부(121)가 부착된다. 이때, 상기 방열판(120)의 중앙부는 다른 부위에 비해 공기와 접촉하는 면적이 작으므로 중앙부에 설치된 상기 LED모듈 또는 고출력LED모듈의 열을 충분히 해소시키기가 어렵다. 이를 해결하기 위해서 상기 방열판(120)의 폭 방향(A)의 중앙에서 길이 방향으로 길이가 형성되고, 두터운 폭을 갖는 상기 중앙지지벽(126)을 형성함으로써 기둥 역할을 함과 동시에 넓은 면적을 통해 열을 효과적으로 방출할 수 있도록 한다.

상기 패턴부(131)는 하나 이상의 면에 요철 형상이 반복 형성된다.

여기서, 상기 패턴부(131)는 하측부패턴(132)과 상측부패턴(133)과 외부패턴(134)이 포함된다.

상기 패턴부(131)는 상기 터널부(130) 내부의 상측과 하측 및 외부 상면에 핀이 일정한 패턴으로 형성되어 면적을 증가시킴으로써 효과적으로 열을 방출할 수 있다.

상기 하측부패턴(132)은 상기 터널부(130)의 내부 하측면에서 길이가 길이방향(B)으로 형성되고, 상기 중앙지지벽(126)과 평행한 방향으로 방열핀이 돌출 또는 함몰된 패턴으로 일정하게 반복 형성된다.

상기 상측부패턴(133)은 상기 터널부(130)의 내부 상측면에서 길이가 길이방향(B)으로 형성되고, 상기 중앙지지벽(126)과 평행한 방향으로 방열핀이 돌출 또는 함몰된 패턴으로 일정하게 반복 형성된다.

상기 외부패턴(134)은 상기 방열판(120)의 상부에서 길이가 길이방향(B)으로 형성되고, 상기 중앙지지벽(126)과 평행한 방향으로 방열핀이 돌출 또는 함몰된 패턴으로 일정하게 반복 형성된다.

더욱 상세하게는, 상기 외부패턴(134)으로 열이 전도되는 과정으로는 하부방열판(122)에 열이 전도된 후 상기 제1외벽부(124)와 제2외벽부(125)와 중앙지지벽(126)에 열이 전도되며, 이후 하부방열판(123)으로 열이 전도되고 마지막으로 상기 외부패턴(134)으로 열이 전도된다. 이를 통해, 상기 외부패턴(134)은 상기 방열부에서 가장 높은 위치에 서 열을 공기 중으로 방출한다.

본 발명의 일실시예로서 상기 외부패턴(134)은 중앙에서 양단으로 갈수록 높이가 단계적으로 낮아질 수 있다.

상기 방열판(120)의 중앙에 위치한 영역은 측면에 비해 열을 방출하는 효율이 떨어진다.

이때 상기 외부패턴(134)의 중앙 영역의 핀을 더 높게 형성함으로써 면적의 확보가 가능하므로 열을 방출하는 데 용이하다.

상술한 바와 같이, 상기 패턴부(131)는 상기 방열판(120)의 기본 형태인 직육면체보다 더 넓은 면적을 형성하게 됨으로써 열을 방출하고 냉각시키는 데 도움이 된다.

상기 하측부패턴(132)의 높이 방향(H)으로 면적을 증가시킬 경우 LED모듈부(121)와 결합되는 데 필요한 체결부위로 활용할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따라 도 5에 나타낸 방향을 기준으로 상기 하부방열판(123), 하부방열판(122), 중앙지지벽(126), 패턴부(131)는 각기 서로 다른 이격 거리를 가지게 함으로서 열전달이 용이하게 할 수 있다.

상기 방열판결합부(128)는 상기 방열판(120)이 복수개가 일정 간격으로 이격 되어 배치될 때 상기 브릿지부(160)에 의해 고정되도록 상기 방열판(120)의 양쪽 외부 측면 하단에 상기 방열판(120)의 길이와 동일한 길이인 직육면체 형태로 형성된다. 여기서 상기 방열판결합부(128)는 상기 LED모듈부(121)와 밀착되어 고정되도록 상기 방열판(120)의 양쪽 측면의 하부에 형성되어 하는 것이 바람직하다.

실시예 6

도 6의 (A)는 상기 브릿지부(160)가 없는 도면이고, (B)는 상기 브릿지부(160)가 상기 방열판(120)과 결합된 도면이고, (C)는 상기 브릿지부(160)의 온도 변화를 나타내는 도면이다.

상기 브릿지부(160)는 도 6의 (B)와 같이, 상기 방열판결합부(128)의 상면을 덮도록 위치시킨 후 상기 방열부설치부(105)의 상부면에 설치되어 상기 방열판결합부(128)가 상기 방열부설치부(105)의 상면과 밀착 고정되도록 한다. 이에 따라, 상기 브릿지부(160)는 상기 방열판결합부(128)의 상면을 덮도록 위치한 후 상기 방열부설치부(105)와 결합되어 상기 방열판결합부(128)가 고정되도록 한다.

상기 브릿지부재(162)는 상기 방열판결합부(128)의 상부에 위치하는 바(Bar) 형태, 납작한 막대 형상이 구비된다. 일실시예로서 직육면체형으로 구비되어 높이방향(H)으로는 납작하고, 일정 폭(A)을 가지는 형태로 표현할 수 있다. 그리고 상기 브릿지부재(162)의 저면과 상기 방열판결합부(128)의 상면이 접하도록 하며 일정 압력을 통해 상기 방열판결합부(128)가 상기 방열부설치부(105)와 결합된다.

이 외에도 "ㅁ"형태의 브릿지부(160)가 더 포함될 수 있다.

상기 브릿지힌지부(161)는 일측이 상기 방열부설치부(105)의 상면 일부에 설치되고, 타측이 상기 브릿지부재(162)의 일단에 연결된다. 이를 통해, 상기 브릿지힌지부(161)가 축이 되어 상기 브릿지부재(162)가 일정 각도로 회동할 수 있다(여기서 힌지의 회동 동작에 관해서는 이미 공지된 기술이므로 자세한 내용은 생략한다).

상기 방열부설치부(105)의 상면에는 상기 방열판(120)과 동일한 둘레로 복수개의 돌기가 형성되는 방열판결합돌기(106)가 포함된다.

상기 방열판결합부(128)의 상측부 및 하측부를 관통하는 상기 방열판결합돌기(106)와 동일한 개수의 구멍이 형성되어 상기 방열판결합돌기(106)에 삽입되는 방열판결합구멍(129)이 포함된다.

상기 브릿지체결부재(163)는 상기 브릿지부(160)의 상부 일측에 형성된 구멍에 관통되어 상기 브릿지부(160)의 저면이 상기 방열부설치부(105)의 상측부와 밀착 결합되도록 체결한다. 더욱 상세하게는, 상기 브릿지힌지부(161)와 결합된 상기 브릿지부재(162)의 상부 일측에 형성된 구멍을 관통 후 상기 방열부설치부(105)에 형성된 브릿지부결합구멍(108)에 결합된다. 이를 통해, 상기 브릿지부재(162)는 상기 방열판결합부(128)를 결합 및 고정할 수 있다. 본 발명의 일실시예에서는 볼트로 설명하고 있으나, 키(Key)나 핀(Pin) 등 일반적으로 사용되는 다른 요소로 대체할 수 있다.

이를 통해, 상기 브릿지힌지부(161)에 의해 회동하는 상기 브릿지부재(162)는 상기 방열판결합부(128)의 상부를 덮은 후 상기 브릿지체결부재(163)로 체결함에 따라 상기 방열판(120)이 고정 및 결합되도록 하는 특징이 있다.

상기 브릿지부(160)는 다음과 같은 순서로 상기 방열판(120)과 결합할 수 있다.

상기 방열부설치부(105)의 상부 일측에 설치된 상기 브릿지힌지부(161)가 최대 각도로 회동하여 개방한다. 이때 방열판결합구멍(129)은 상기 방열부설치부(105)에 형성된 복수개의 상기 방열판결합돌기(106)에 삽입되어 1차적으로 고정된다.

이후 상기 브릿지힌지부(161)의 상부 일측에 형성된 구멍에 브릿지체결부재(163)가 삽입된다.

따라서 상기 브릿지체결부재(163)는 상기 브릿지부결합구멍(108)에 체결됨에 따라 상기 브릿지부재(162)는 상기 방열판결합부(128)의 상부를 덮는 형태로 상기 방열판결합부(128)를 결합 고정시킨다.

상기 열전달부재(164)는 상기 브릿지부재(162)의 양단에서 상측으로 수직 절곡되어 상기 제1외벽부(124) 및 상기 제2외벽부(125)의 외측면과 매우 근접하게 위치하게 된다. 이에 따라, 상기 제1외벽부(124) 및 상기 제2외벽부(125)에 전도된 열이 열전달에 의해서 상기 열전달부재(164)로 열이 전도된 후 외부로 방출되게 하는 효과가 있다.

상기 브릿지부(160)가 상기 방열판결합부(128)의 상부를 덮은 후 상기 방열부설치부(105)의 상부면에 밀착 결합되어 보다 안정적으로 고정될 수 있다. 또한, 열전달 면적을 확보하여 열전도율이 상승된다.

본 발명의 일실시예로서 상기 열전달부재(164)의 외측면에는 복수개의 요철면을 더 형성하여 면적이 확보됨에 따라 열을 흡수 및 방출하는 데 용이하다.

더욱 상세하게는, 상기 열전달부재(164)가 평면으로 형성될 경우 전도된 열(뜨거운 공기)는 상기 제1외벽부(124) 및 상기 제2외벽부(125)의 특정 아랫부분의 영역에만 전도된 이후 열을 방출하게 될 수 있다. 이때 상기 열전달부재(164)에 요철면이 형성될 경우 상기 제1외벽부(124) 및 상기 제2외벽부(125)와의 전도 가능한 면적이 더 확보됨에 따라 열을 더 효율적으로 방출할 수 있다.

실시예 7

본 발명의 다른 일실시예로서 상기 브릿지부(160)는 일단과 타단이 개방되어 공기의 입구 및 출구가 형성된 막대 형태로 구비되어 열전달 효율을 증가시킬 수 있다.

더욱 상세하게는, 내부가 빈 공간으로 형성되어 공기가 대류 하는 통로로 이용될 수 있다. 이때, 상기 브릿지부(160)는 상기 방열판(120)의 측면에 위치하므로 해당 영역에서 대류하지 않고 떠도는 공기를 내부 빈 공간에 진입하게 함에 따라 대류하면서 공기를 순환시킴과 동시에 상기 브릿지부재(162)에서는 지속적인 열전도 과정이 일어난다.

본 발명의 일실시예에 따라 상기 방열판(120)은 상기 중앙지지벽(126)의 상면 중앙에서 수직으로 관통되는 열배출구(127)를 포함할 수 있다.

더욱 상세하게는, 상기 열배출구(127)가 형성되는 위치에는 상기 인쇄회로기판에 상기 고출력LED모듈이 실장 되어 있다. 이때, 상기 중앙지지벽의 상면과 저면을 관통하는 구멍이 형성되어 상기 LED모듈부(121)의 상부를 개방하게 하여 상기 고출력LED모듈에서 발생한 열이 상기 열배출구(127)를 통해 바로 방출되게 함으로서 보다 빠르게 냉각시킬 수 있는 효과가 있다.

실시예 8

본 발명의 다른 일실시예로서 상기 열배출구(127)의 내부에 히트파이프를 삽입하여 열이 방출되는 것을 더욱 용이하게 할 수 있다.

상기 히트파이프는 증발부, 단열부, 응축부로 구성되어 있다(이에 대한 설명은 이미 공지된 사항이므로 자세한 내용은 생략한다). 여기서, 상기 히트파이프 일측은 상기 고출력LED모듈의 상부와 맞닿고, 타측은 상기 하부방열판(123)과 접하게 설치된다.

이때, 상기 고출력LED모듈에서 발생하는 상당한 열을 즉시 히트파이프가 전도 받아 열을 빠르게 냉각시키고 외부로 방출할 수 있도록 함으로서 고장률을 줄일 수 있다.

그리고 상기 히트파이프는 내부에 작동 유체가 포함되거나 포함되지 않은 히트파이프 둘 다 사용이 가능하며, 비용적인 측면을 고려하여 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 또한, 여기서의 작동 유체는 200℃ 이하에서 사용 가능한 물, 프레온계 냉매, 암모니아, 아세톤, 메탄올, 에탄올 등이 될 수 있다.

실시예 9

본 발명의 일실시예로서 도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 방열판(120)이 복수개 이격 배치되어 설치될 때 형성되는 이격공간(150)을 더 포함할 수 있다. 그리고 본 발명의 또다른 일실시예로서 상기 터널부(130)의 내부 하측면이 일정 파형을 연속 형성하는 형태로 형성되는 다양한 실시예가 포함될 수 있다.

상기 제1방열판(120a)과 제2방열판(120b)과 제3방열판(120c)이 길이방향(B)을 따라 소정의 간격이 이격되어 배치된다. 이때의 소정의 간격이 이격공간(150)이며, 상기 이격공간(150)을 통해서 기압 차이를 발생시켜서 대류를 더욱 활성화시키는 것이 가능하다.

예를 들어, 상기 제1방열판(120a)과 제2방열판(120b)과 제3방열판(120c)이 이격되지 않고 일체형으로 형성되어 있을 시 상기 터널부(130)를 통해 대류 하는 공기는 상기 제1방열판(120a)부터 제3방열판(120c)까지 통과하면서 어떠한 기압의 변화가 없으므로 일정한 속도를 유지하며 순환한다.

그러나 상기 이격공간(150)을 통해 일정량의 공기가 외부로 방출됨에 따라 기압의 차이가 발생하여 상기 터널부(130)로 유입되는 공기의 양이 많아짐에 따라 대류를 더욱 용이하게 이루어지도록 할 수 있다.

더욱 상세하게는, 찬 공기는 상기 터널부(130)에 처음 진입한 이후 점차적으로 지나가면서 상기 LED모듈부(121)로부터 열을 전도 받아 점차 뜨거운 공기로 변하게 된다. 이때의 공기는 온도가 높아지면서 밀도가 낮아지게 되고, 위로 상승하려는 성질에 의해 상기 이격공간(150)을 통해 외부로 방출되고, 아직 상기 방열판(120)에 의해 온도의 영향을 덜 받은 소량의 공기는 상기 이격공간(150)의 아래로도 배출되며, 점차적으로 온도가 상승하는 공기는 통로를 지나면서 온도에 따른 밀도의 차이를 이용한 대류가 반복적으로 이루어진다.

도 7의 (A)와 같이, 상기 터널부(130)는 내부 하측면이 일정 파형 형태로 형성될 수 있다. 본 발명의 일실시예로서 일정 파형의 형상으로 형성될 시 요철구간이 연속적으로 반복 형성됨으로써 공기가 상기 터널부(130)의 입구를 지나 출구까지 이동 경로를 형성한 후 빠져나올 때까지 밀도의 차이가 발생하여 대류가 용이하도록 할 수 있다.

이때 상기 상측부패턴(133)이 형성된 상기 터널부(130)의 내부 상면에도 일정 파형 형태를 형성할 수 있으나, 상기 터널부(130)의 내부에 머무르는 공기의 경우에는 온도가 올라가면서 점차적으로 상승하려는 성질을 갖는다. 이때 상기 터널부(130)의 내부 상면에 상기 패턴부(131)가 일정 파형 형태를 형성할 시 함몰된 구간에서는 일정량의 공기가 배출되지 못하고 체류됨에 따라 원활한 대류가 이뤄지지 않으므로 열전도 효율이 떨어진다.

또한, 상기 방열판(120)의 특성상 열을 전도 받는 부위의 두께가 두꺼워 질수록 방열 효과가 더 우수하므로 상기 터널부(130)의 내부 아랫면에 일정 파형 형태를 형성하는 것이 바람직하다.

또 다른 일실시예로서 일정 파형 형태의 상부에 패턴부(131)을 형성하여 대류를 촉진함과 더불어 면적을 확보함으로써 방열 성능을 더 확보할 수 있다.

실시예 10

본 발명의 다른 일실시예로서 상기 브릿지부(160)는 상기 방열판(120)을 고정하는 것뿐만 아니라 상기 방열판(120)으로부터 열을 흡수하는 것 또한 주요 용도로 활용할 수 있다. 이에 따라 상기 방열판(120)과 브릿지부(160)의 표면을 코팅 처리 또는 어두운 색으로 분체도장하여 방열 성능을 더 효과적으로 할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따라 상기 방열판(120)과 브릿지부(160)는 은나노 코팅, (은색, 검정색)분체도장, 아노다이징 처리, 탄소나노입자 코팅 중 어느 하나의 방법으로 코팅함으로서 습기에 따른 부식을 예방하고, 열전달 효율이 상승하도록 한다.

여기서, (은색, 검정색)분체도장은 일반적으로 어두운 색은 빛을 흡수한다는(흑체복사효과) 공지된 사실을 이용함에 따라 선정되었으나 그 외에 자연에서 이용하는 어떠한 색상으로도 적용될 수 있다.

상기 서술한 방법에 의해서 코팅, 처리, 도장한 상기 방열판(120)과 브릿지부(160)의 온도와 코팅하지 않은 상기 방열판(120)과 브릿지부(160)의 온도의 차이를 비교한 결과를 확인한 결과로서 코팅하지 않을 시 83.3℃를 기준으로 했을 때 은나노 코팅 74.5℃, 탄소나노입자 코팅 75.6℃, 아노다이징 77.4℃, 은색분체도장 78.2℃, 검정색분체도장 77.6℃ 로서 코팅을 하지 않은 경우에 비해 약 5%의 방열 효과가 우수한 것을 확인할 수 있었다. 따라서 사용자는 비용을 고려하여 적절한 방법을 선택하여 코팅하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 방열판(120)과 브릿지부(160)에 은나노를 코팅하는 방법이 더 포함될 수 있다.

은나노를 코팅하는 방법으로서 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn), 텅스텐(W), 철(Fe), 흑연(Graphite) 중 어느 하나로 제작하는 단계; 상기 방열판(120)과 브릿지부(160)의 표면을 깨끗하게 함으로서 은나노가 더욱 밀착되도록 샌드블라스트(Sand Blast)로 표면처리하는 전처리단계; 상기 전처리를 마친 상기 방열판(120)과 브릿지부(160)의 전체 또는 일부에 은나노 파우더를 0.02~0.04mm의 두께로 도포하는 도포단계; 및 상기 도포단계를 마친 상기 방열판(120)과 브릿지부(160)를 건조 시키는 단계; 를 포함한다.

101: 하부케이스
102: 상부케이스
103: 하우징힌지부
105: 방열부설치부
106: 방열부결합돌기
108: 브릿지부결합구멍
109: LED모듈부삽입공간
110: 방열판결합부설치공간
120: 방열판
120a: 제1방열판
120b: 제2방열판
120c: 제3방열판
121: LED모듈부
122: 하부방열판
123: 상부방열판
124: 제1외벽부
125: 제2외벽부
126: 중앙지지벽
127: 열배출구
128: 방열판결합부
129: 방열판결합구멍
130: 터널부
131: 패턴부
132: 하측부패턴
133: 상측부패턴
134: 외부패턴
150: 이격공간
160: 브릿지부
161: 브릿지힌지부
162: 브릿지부재
163: 브릿지체결부재
164: 열전달부재
171: 전원부케이스
172: 전원공급장치(SMPS)
173: 단자부
174: 디밍장치(Dimming)
175: 스위치
176: 전원부덮개

Claims (10)

1. 복수개의 면으로 둘러싸여 양측이 개구된 터널 공간으로 형성되는 터널 공간부의 일면에 복수개의 LED가 부착되는 방열판(120);
   상기 방열판의 복수개의 면의 내측부 또는 외측부의 한면 이상에 반복 패턴 형상으로 일정 간격 이격하여 길이가 동일하거나 다른 복수개의 방열핀이 연속 형성되는 패턴부(131);
   상기 방열판들 간의 열전달을 위해 상기 방열판들의 사이에서 터널 공간부의 터널 길이 방향(H)으로 연결 형성되는 브릿지부(160);
   상기 방열판을 내부에 포함하기 위해 강화 수지재로 이루어진 내부 공간을 포함하는 본체(10);
   상기 방열판의 온도센서, 조도센서, 기압센서, 가속도센서들로부터 획득한 데이터에 따라 이들 데이터값과 연계되어 이미 설정된 단계별 PWM 방식으로 디밍 제어하는 마이컴을 포함하는 LED 모듈부(121);를 포함하며,
   상기 패턴부는 복수개의 길이가 서로 다른 방열핀이 상기 터널 길이 방향 또는 터널 폭 방향으로 길게 곡면 패턴 배열된 형태이고,
   상기 방열판과 브릿지부에 은나노를 코팅하기 위해 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn), 텅스텐(W), 철(Fe), 흑연(Graphite) 중 어느 하나를 준비하고, 상기 방열판(120)과 브릿지부(160)의 표면을 세척하고, 샌드블라스트(Sand Blast)로 표면처리하며, 상기 방열판(120)과 브릿지부(160)의 전체 또는 일부에 은나노 파우더를 0.02~0.04mm의 두께로 도포하고, 건조 시키는 것을 특징으로 하는 브릿지로 연결되어 광원을 지지하면서 열을 흡수하여 외부로 발산하는 히트싱크 구조체.
2. 제1항에 있어서,
   상기 방열판은 수직 절단면이 "ㅁ"구조인 사각 기둥 또는 직육면체 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 브릿지로 연결되어 광원을 지지하면서 열을 흡수하여 외부로 발산하는 히트싱크 구조체.
3. 제1항에 있어서,
   상기 브릿지부는 양단이 상측으로 수직절곡된 수직판을 구비하는 것을 특징으로 하는 브릿지로 연결되어 광원을 지지하면서 열을 흡수하여 외부로 발산하는 히트싱크 구조체.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 방열판에 유입된 공기는 터널 공간부를 따라 계속 흐르는 동안 사각 기둥 외측면을 통해 방열되며 진행하다가 온도차에 의한 대류현상으로 타측 끝단에서 상승하면서 배출되는 것을 특징으로 하는 브릿지로 연결되어 광원을 지지하면서 열을 흡수하여 외부로 발산하는 히트싱크 구조체.
6. 제1항에 있어서,
   상기 브릿지부는 체결 장치에 의해 조임 체결되는 착탈식인 것을 특징으로 하는 브릿지로 연결되어 광원을 지지하면서 열을 흡수하여 외부로 발산하는 히트싱크 구조체.
7. 삭제
8. 제2항에 있어서,
   상기 방열판 사이의 중앙지지벽에는,
   상면 일부에 수직으로 관통되는 구멍인 열배출구; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 브릿지로 연결되어 광원을 지지하면서 열을 흡수하여 외부로 발산하는 히트싱크 구조체.
9. 제1항에 있어서,
   상기 방열판과 브릿지부는,
   알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn), 텅스텐(W), 철(Fe), 흑연(Graphite) 중에서 하나 또는 둘 이상의 합금으로 제작되는 것을 특징으로 하는 브릿지로 연결되어 광원을 지지하면서 열을 흡수하여 외부로 발산하는 히트싱크 구조체.
   
10. 삭제

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