KR102128221B1 - 원반형 히트싱크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방열면적을 증대시킬 수 있는 원반형으로 형성하되 이웃한 방열핀간의 결합을 견고하게 하고, 이웃한 방열핀간에 만들어진 방열챔버에 주변의 냉기유입이 원활이 이루어지는 방열통로가 형성되도록 하여 방열성능이 향상되도록 한 원반형 히트싱크를 제공한다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 원반형 히트싱크는, 열전도성을 갖는 금속으로 제작된 원형의 열전도판과; 상기 열전도판의 상면에 원형 배열된 다수의 방열핀에 의해 원반형태로 조립되고, 이와 동시에 상호 이웃한 방열핀마다의 사이에 방열챔버를 형성시키는 원반형 방열체;를 포함하고, 상기 원반형 방열체는 바닥에 위치되어 방열을 수행하는 바닥방열부, 바닥방열부에서 일정한 경사각을 가지고 기울어져 있는 빗변방열부, 바닥방열부와 빗변방열부를 연결하는 부분에 냉기를 상기 방열챔버로 유입시키는 냉기유입부를 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

원반형 히트싱크{Disciform heat sink}

본 발명은 조명기구에 사용되는 히트싱크에 관한 것으로, 특히 방열면적을 증대시킬 수 있는 원반형으로 형성하되 이웃한 방열핀간의 결합을 견고하게 하고, 이웃한 방열핀간에 만들어진 방열챔버에 주변의 냉기유입이 원활이 이루어지는 방열통로가 형성되도록 하여 방열성능이 향상되며, 별도의 히트싱크 케이스가 불필요하여 경량으로 설치되는 원반형 히트싱크에 관한 것이다.

LED 조명은 전력소모가 적고, 수명이 길고, 열발생이 비교적 적은 장점을 갖는다. 그러나 LED 조명등에 적용되는 LED 모듈로부터 원활한 방열 효과를 기대할 수 없게 되면 광출력 증가에 따라 증가하는 많은 발열량으로 인해 소자가 파손되는 등 LED 모듈의 내구성이 저하된다. 특히 자연대류에 의한 방열시 냉각핀들 사이에 대류가 원활하게 일어나지 못할 경우 방열 효과가 저하됨으로 히트싱크의 설계시 이를 고려하여야 한다. 특히 공장, 강당, 체육관과 같이 천장이 높은 곳에 사용되는 조명등은 크기가 클 뿐만 아니라 전력소비가 큰 만큼 무게가 가볍고 방열 구조가 뛰어나야 한다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-1175678호로서, '경사진 방열핀이 적용된 LED 조명등'이 제안되어 있다. 이는 방열핀을 경사지게 구성함으로써 방열핀들 사이에 바람이 유통되어 발광다이오드들로부터 발생되는 열을 원활히 방열시키도록 한 것이다. 그러나 상기 배경기술은 원형 배열된 방열핀이 상호간의 결합 구조를 갖지 못하기 때문에 방열핀을 원형 배열시키는 원통형 본체가 필요해질 뿐만 아니라 방열핀 상호간의 결속력이 없어 견고하지 못한 단점이 있다.

한국 등록특허 등록번호 제10-1175678호

본 발명은 방열면적을 증대시킬 수 있는 원반형으로 형성하되 이웃한 방열핀간의 결합을 견고하게 하고, 이웃한 방열핀간에 만들어진 방열챔버에 주변의 냉기유입이 원활이 이루어지는 방열통로가 형성되도록 하여 방열성능이 향상되며, 별도의 히트싱크 케이스가 불필요하여 경량으로 설치되는 원반형 히트싱크를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 원반형 히트싱크는, 열전도성을 갖는 금속으로 제작된 원형의 열전도판과; 상기 열전도판의 상면에 원형 배열된 다수의 방열핀에 의해 원반형태로 조립되고, 이와 동시에 상호 이웃한 방열핀마다의 사이에 방열챔버를 형성시키는 원반형 방열체;를 포함하고, 상기 원반형 방열체는 바닥에 위치되어 방열을 수행하는 바닥방열부, 바닥방열부에서 일정한 경사각을 가지고 기울어져 있는 빗변방열부, 바닥방열부와 빗변방열부를 연결하는 부분에 냉기를 상기 방열챔버로 유입시키는 냉기유입부를 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 방열핀은 두께 방향으로 관통된 다수의 수직방열판 방열공과 상단에 히트싱크 상판링 견착홈을 갖고 상기 열전도판에 대해 수직으로 입설되는 수직방열판과; 상기 수직방열판의 하단에 직각으로 절곡되어 열전도판에 밀착됨과 동시에 이웃한 방열핀과 결합되기 위해 상향 절곡된 하단연결편을 갖는 하단 연결판과; 상기 하단 연결판의 절곡부에 형성되어 이웃한 방열핀의 하단 연결발을 끼움시키는 하단 연결편 결합공과; 상기 수직방열판의 상단에 이웃한 방열핀과 결합되기 위해 하단 연결발판과 동일한 방향으로 절곡되어 단부에 하향되게 꺽여진 상단 연결편을 갖는 상단 연결판과; 상기 상단 연결판의 절곡부에 형성되어 이웃한 방열핀의 상단 연결편을 끼움시키는 상단 연결편 결합공과; 상기 수직방열판의 경사부에 절곡되어 이웃한 방열핀과의 사이에 제1 슬롯형 방열공을 형성시키는 제1 빗변 플랜지와; 상기 제1빗변 플랜지에서 연장되어 이웃한 방열핀간의 배열간격을 유지와 방열면적을 증대시키는 제2 빗변플랜지와; 상기 제2 빗변플랜지에 길게 형성된 제2 슬롯형 방열공과; 상기 수직방열판의 외측 단부측 하면에 형성되어 바닥방열부를 이루는 바닥부 방열플랜지와; 상기 제2 빗변플랜지와 바닥부 방열플랜지의 사이에 관통 형성되어 외부 냉기를 유입시키는 외측 냉기유입확개공;을 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 방열핀에는 수직방열판의 하단에 하단 연결발판과 반대반향으로 절곡되어 열전도판에 밀착되는 하나 이상의 지지발판이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 바닥부 방열플랜지에는 냉기유입용 슬릿홀이 하나 이상 더 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 바닥부 방열플랜지에는 수직방열판의 하단에서 일정한 단차를 가져 내측 냉기유입확개공이 더 형성되어 외측 냉기유입확개공과 연통되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 방열핀의 상단 연결판에 밀착되어 방열을 수행함과 동시에 히트싱크 상판링 견착홈에 끼워져 고정된 판상의 히트싱크 상판링이 더 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 방열핀은 수직방열판의 상호 이웃한 것끼리 길이차를 갖고 교대적으로 원형 배열되어져 설치된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 원반형 히트싱크에 따르면, 높이가 낮은데 반해 하부가 넓은 원형으로 형성된 원반형 형태를 가지므로 바닥부가 넓어져 방열 기능이 향상된다.

또한, 방열핀의 원형 배열에 의해 방열챔버가 원형으로 배열되어지며, 각 방열챔버에 냉기유입부가 구비되어 외기의 유입 순환으로 방열 성능이 향상된다.

또한, 히트싱크는 빗변방열부를 갖고, 상단 연결편과 하단연결편을 통해 방열핀간의 결합이 이루어져 견고한 구조를 갖게 된다.

또한, 원반형 히트싱크는 높이가 낮으면서 하부가 넓은 원형 형태를 이룬 상태에서 각 방열챔버는 위아래 및 반경방향으로 연통된 방열 배출구조를 갖게되어 무게가 가볍고 방열 성능이 뛰어남으로써 특히 공장, 강당, 체육관과 같이 천장이 높은 건물의 조명에 유용하게 적용할 수 있다.

또한, 별도의 히트싱크 케이스가 불필요하여 경량으로 설치될 뿐만 아니라 경제적 제작이 가능하다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 원반형 히트싱크의 사시도.
도 2는 도 1의 분해사시도.
도 3은 도 1의 정면도.
도 4는 도 3의 평면도.
도 5는 도 1의 저면도.
도 6은 도 4의 A-A선에서 본 단면도.
도 7a는 본 발명에 적용되는 일 형태인 방열핀의 사시도.
도 7b는 도 7a에 도시된 방열핀의 다른 각도에서 본 사시도.
도 8a는 본 발명에 적용되는 방열핀 2개가 결합된 사시도.
도 8b는 도 8a에 도시된 방열핀 2개의 결합상태를 다른 각도에서 본 사시도.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 일 형태에 따른 원반형 히트싱크(10)는 도 1 내지 도 6과 같이 열전도성을 갖는 금속으로 제작된 원형의 열전도판(12)과; 상기 열전도판(12)의 상면에 원형 배열된 다수의 방열핀(20)에 의해 원반형태로 조립되고, 이와 동시에 상호 이웃한 방열핀(20과 20)마다의 사이에 방열챔버(21)를 형성시키는 원반형 방열체(120)를 포함한다.

열전도판(12)에는 도시안된 LED 소자가 장착된다. 따라서 LED 소자에서 발생된 열원은 열전도판(12)에 전도되어 확산된다. 열전도판(12)에는 중앙에 조명등 행거용 체결구멍(12a)이 형성될 수 있다.

원반형 방열체(120)는 열전도판(12)으로부터 열전달 받아 방열을 수행하는 바닥방열부(121), 바닥방열부(121)에서 일정한 경사각(θ)을 가지고 기울어져 있는 빗변방열부(122), 바닥방열부(121)와 빗변방열부(122)를 연결하는 부분에 냉기를 방열챔버(21)로 유입시키는 냉기유입부(123)를 포함하여 구성된다. 이같이 원반형 방열체(120)는 원형의 바닥방열부(121)에서 일정한 경사각(θ)을 가지고 기울어져 있는 빗변방열부(122)를 갖기 때문에 비행접시 형태를 갖는다.

따라서 도 6과 같이 원반형 방열체(120)는 열전도판(12)으로부터 바닥방열부(121)를 통해 발열이 전도되어 방열챔버(21)로 1차 방열이 이루어진다. 이때 외기(냉기)가 냉기유입부(123)를 통해 방열챔버(21)로 유입되어 외기와의 방열 순환을 유도하여 빗변방열부(122)를 통해 신속히 2차 방열이 이루어진다.

도 7 및 도 8과 같이 방열핀(20)은 열전도판(12)에 대해 수직으로 입설되는 수직방열판(201)과, 수직방열판(201)의 하단에 직각으로 절곡되어 열전도판에 밀착됨과 동시에 이웃한 방열핀(20)과 결합되기 위해 상향 절곡된 하단연결편(202a)을 갖는 하단 연결판(202)과, 하단 연결판(202)의 절곡부에 형성되어 이웃한 방열핀(20)의 하단 연결발(202)을 끼움시키는 하단 연결편 결합공(203)과, 수직방열판(201)의 상단에 이웃한 방열핀(20)과 결합되기 위해 하단 연결발판(202)과 동일한 방향으로 절곡되어 단부에 하향되게 꺽여진 상단 연결편(204a)을 갖는 상단 연결판(204)과, 상단 연결판(204)의 절곡부에 형성되어 이웃한 방열핀(20)의 상단 연결편(204a)을 끼움시키는 상단 연결편 결합공(205)과, 수직방열판(201)의 경사부에 절곡되어 이웃한 방열핀(20)과의 사이에 제1 슬롯형 방열공(207)을 형성시키는 제1 빗변 플랜지(206)와, 제1빗변 플랜지(206)에서 연장되어 이웃한 방열핀(20과 20)간의 배열간격을 유지와 방열면적을 증대시키는 제2 빗변플랜지(208)와, 제2 빗변플랜지(208)에 길게 형성된 제2 슬롯형 방열공(209)과, 수직방열판(201)의 외측 단부측 하면에 형성되어 바닥방열부(121)를 이루는 바닥부 방열플랜지(210)와, 제2 빗변플랜지(208)와 바닥부 방열플랜지(210)의 사이에 관통 형성되어 외부 냉기를 유입시키는 외측 냉기유입확개공(212)을 포함한다.

수직방열판(201)은 방열 표면적 넓힌다. 방열 표면적을 더 넓히기 위해 수직방열판(201)에는 두께 방향으로 관통된 수직방열판 방열공(201a)이 배열됨이 바람직하다. 수직방열판 방열공(201a)은 원형으로 형성되어 있으나 사각 또는 긴 슬롯 형태로 나타난 구멍이 될 수도 있다. 또한 수직방열판(201)은 히트싱크 상판링(14)의 설치를 위해 상단에 히트싱크 상판링 견착홈(201b)을 갖는다.

도 8과 같이 서로 이웃(서로 마주하는)한 일측의 방열핀(20)에 형성된 하단연결편(202a)은 타측의 방열핀(20)에 형성된 하단 연결편 결합공(203)에 끼움 결합되고, 동시에 일측의 방열핀(20)에 형성된 상단 연결편(204a)은 타측의 방열핀(20)에 형성된 상단 연결편 결합공(205)에 끼움 결합되어 짐으로써 원주방향으로 배열된 모든 방열핀(20)들은 서로 간에 흔들림없이 밀착되어져 견고한 조립성을 갖추게 된다. 이때 하단 연결판(202)과 상단 연결판(204)은 서로 이웃하게 조립되는 방열핀(20과 20)간의 원형 배열간격을 확고히 유지시킨다.

특히, 제2 빗변플랜지(208)는 방열면적을 증대시킬 뿐만 아니라 방열핀(20과 20)간의 원형 배열간격을 유지시켜 방열챔버(21)내의 공간 변형을 억제시켜 방열 성능의 저하를 방지한다.

여기서, 도 6 및 도 7b와 같이 바닥부 방열플랜지(210)는 수직방열판(201)의 하단에서 일정한 단차(h)를 갖고 형성되는 것이 바람직하다. 따라서 단차(h) 부분에 내측 냉기유입확개공(213)이 형성된다. 이에 의해 이웃한 방열핀(20과 20)의 사이에는 외측 냉기유입확개공(212)과 내측 냉기유입확개공(213)이 서로 연통되어져 있어 공기(냉기) 순환이 활발하게 이루어져 방열 성능이 향상된다.

또한, 방열핀(20)에는 수직방열판(201)의 하단에 하단 연결발판(202)과 반대반향으로 절곡되어 열전도판(12)에 밀착되는 하나 이상의 지지발판(214)이 더 형성될 수 있다. 따라서 방열핀(20)은 지지발판(214)을 통해 열전도판(12)에 안정되게 입설될 수 있다. 이때 방열핀(20)은 수직방열판(201)의 상호 이웃한 것끼리 길이차(△d)를 갖고 교대적으로 원형 배열되어져 설치될 수 있다. 따라서 서로 이웃한 방열핀(20)간에는 길이차(△d)를 갖기 때문에 원반형 방열체(120)의 중앙에 위치되는 지지발판(214)의 영향을 받지 않고 상대적으로 짧은 방열핀(20)들이 배열될 수 있다.

또한, 바닥부 방열플랜지(210)에는 냉기유입용 슬릿홀(210a)이 하나 이상 더 형성될 수 있다. 이 경우 냉기유입용 슬릿홀(210a)을 통해 유입된 외기(냉기)는 그 상방의 제2슬롯형 방열공(209)을 통해 연통되어지고, 그 연통 경로를 통해 신속히 대류가 일어나 방열 성능을 향상시킬 수 있다.

한편, 원반형 히트싱크(10)는 도 1, 2 및 도 6과 같이 방열핀(20)의 상단 연결판(204)에 밀착되어 방열을 수행함과 동시에 히트싱크 상판링 견착홈(201b)에 끼워져 고정된 판상의 히트싱크 상판링(14)이 더 설치될 수 있다. 히트싱크 상판링(14)은 열전도성 링판(14), 열전도성 링판(14)의 상면에 입설되어 배열된 체결용 보스(142)를 갖는다. 체결용 보스(142)는 일정 깊이로 나사구멍(142a)이 형성되어 있다. 따라서 원반형 히트싱크(10)는 히트싱크 상판링(14)을 통해 방열 면적이 더욱 증대될 뿐만 아니라 체결용 보스(142)를 통해 도시안된 상부 덮개가 용이하게 설치될 수 있다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

10: 원반형 히트싱크
12: 열전도판
20: 방열핀
21: 방열챔버
120: 원반형 방열체
121: 바닥방열부
122: 빗변방열부
123: 냉기유입부

Claims (7)

1. 삭제
2. 열전도성을 갖는 금속으로 제작된 원형의 열전도판(12)과;
   상기 열전도판(12)의 상면에 원형 배열된 다수의 방열핀(20)에 의해 원반형태로 조립되고, 이와 동시에 상호 이웃한 방열핀(20과 20)마다의 사이에 방열챔버(21)를 형성시키는 원반형 방열체(120);를 포함하고,
   상기 원반형 방열체(120)는 바닥에 위치되어 방열을 수행하는 바닥방열부(121), 바닥방열부(121)에서 일정한 경사각(θ)을 가지고 기울어져 있는 빗변방열부(122), 바닥방열부(121)와 빗변방열부(122)를 연결하는 부분에 냉기를 상기 방열챔버(21)로 유입시키는 냉기유입부(123)를 포함하고,
   상기 방열핀(20)은 두께 방향으로 관통된 다수의 수직방열판 방열공(201a)과 상단에 히트싱크 상판링 견착홈(201b)을 갖고 상기 열전도판(12)에 대해 수직으로 입설되는 수직방열판(201)과; 상기 수직방열판(201)의 하단에 직각으로 절곡되어 열전도판에 밀착됨과 동시에 이웃한 방열핀(20)과 결합되기 위해 상향 절곡된 하단연결편(202a)을 갖는 하단 연결판(202)과; 상기 하단 연결판(202)의 절곡부에 형성되어 이웃한 방열핀(20)의 하단 연결발(202)을 끼움시키는 하단 연결편 결합공(203)과; 상기 수직방열판(201)의 상단에 이웃한 방열핀(20)과 결합되기 위해 하단 연결발판(202)과 동일한 방향으로 절곡되어 단부에 하향되게 꺽여진 상단 연결편(204a)을 갖는 상단 연결판(204)과; 상기 상단 연결판(204)의 절곡부에 형성되어 이웃한 방열핀(20)의 상단 연결편(204a)을 끼움시키는 상단 연결편 결합공(205)과; 상기 수직방열판(201)의 경사부에 절곡되어 이웃한 방열핀(20)과의 사이에 제1 슬롯형 방열공(207)을 형성시키는 제1 빗변 플랜지(206)와; 상기 제1빗변 플랜지(206)에서 연장되어 이웃한 방열핀(20과 20)간의 배열간격을 유지하고 방열면적을 증대시키는 제2 빗변플랜지(208)와; 상기 제2 빗변플랜지(208)에 길게 형성된 제2 슬롯형 방열공(209)과; 상기 수직방열판(201)의 외측 단부측 하면에 형성되어 바닥방열부(121)를 이루는 바닥부 방열플랜지(210)와; 상기 제2 빗변플랜지(208)와 바닥부 방열플랜지(210)의 사이에 관통 형성되어 외부 냉기를 유입시키는 외측 냉기유입확개공(212);을 포함한 것을 특징으로 하는 원반형 히트싱크.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 방열핀(20)에는 수직방열판(201)의 하단에 하단 연결발판(202)과 반대반향으로 절곡되어 열전도판(12)에 밀착되는 하나 이상의 지지발판(214)이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 원반형 히트싱크.
4. 제 2항에 있어서,
   상기 바닥부 방열플랜지(210)에는 냉기유입용 슬릿홀(210a)이 하나 이상 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 원반형 히트싱크.
5. 제 2항에 있어서,
   상기 바닥부 방열플랜지(210)에는 수직방열판(201)의 하단에서 일정한 단차(h)를 가져 내측 냉기유입확개공(213)이 더 형성되어 외측 냉기유입확개공(212)과 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 원반형 히트싱크.
6. 제 2항에 있어서,
   상기 방열핀(20)의 상단 연결판(204)에 밀착되어 방열을 수행함과 동시에 히트싱크 상판링 견착홈(201b)에 끼워져 고정된 판상의 히트싱크 상판링(14)이 더 설치된 것을 특징으로 하는 원반형 히트싱크.
7. 제 3항에 있어서,
   상기 방열핀(20)은 수직방열판(201)의 상호 이웃한 것끼리 길이차(△d)를 갖고 교대적으로 원형 배열되어져 설치된 것을 특징으로 하는 원반형 히트싱크.

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