KR102247144B1 - 방열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LED모듈에서 발생되는 열을 섬모로 이루어진 방열 섬모다발을 통해 효과적으로 방열시켜 주도록 하여 방열효율을 높여주도록 한 방열장치에 관한 것이다.
본 발명의 방열장치는 LED칩(21)이 구비된 LED모듈(20)이 상부 일측면 또는 양측면에 결합되며, 하부 양측에 끼움부(11)가 돌출된 PCB기판(10); 상기 끼움부(11)가 끼워지게 내주면 양측에 가이드홈(31)이 각각 형성되어 상기 PCB기판(10)을 고정시켜 주도록 관체로 형성된 하우징(30); 상기 하우징(30)의 외주면에 끼움 결합되게 있는 관체로 형성되며, 둘레에 복수개의 관통공(41)이 형성된 방열커버(40); 상기 관통공(41)에 끼워져 상기 방열커버(40)의 내측공간을 돌출되게 구비되며, 관통공(41)을 통과하여 방열커버의 내측공간으로 돌출된 부위가 상기 하우징(30)의 외주면에 밀착되는 방열 섬모다발(50);로 이루어진다.

Description

방열장치{HEAT DISSIPATION DEVICE}

본 발명은 실내외 조명기구나 자동차 헤드라이트에 적용되는 방열장치에 관한 것이다.

일반적으로, 실내외 조명기구의 사용시에 발광과 함께 열이 발생하는 문제점 때문에 열을 방열시켜주는 방열체의 적용은 필수적이라고 할 수 있다.

이러한 현상은 70~80%를 열로 방출하는 LED 조명 역시 동일한 문제점을 가지고 있으며, 이를 해결하기 위해 모든 LED 조명은 광원인 LED 또는 LED칩의 온도를 낮추기 위한 방열체를 적용하고 있다.

통상의 방열체의 구조는 방열 부품이나 멀티칩과 접촉하는 모체 부분과, 발열시키는 방열편이나 방열핀으로 나뉘어지는데, 방열은 모체 부분에서 직·간접적으로 발열 부품에서 열을 전달받아 방열편 또는 방열핀에서 방출되는 형태를 취한다. 이러한 방열 형태는 방열체의 면적이 클수록 방열이 잘 됨은 물론 열 전도도가 높은 재료로 제조된 경우에는 더 높은 방열효과를 발휘하게 된다.

그러나 종래의 방열체는 단순한 사각판이나 원판 등의 대부분 특정 형상으로만 형성되어 있고, 가공이 용이하지 않아 사용자의 다양한 요구형태 및 디자인을 충족시키는데는 한계가 있었다.

또한, 자동차나 오토바이의 헤드라이트로 사용되는 조명의 경우는 협소한 밀폐 공간으로 인해 방열효율을 높이기 위한 연구가 끊임없이 이루어지고 있는 실정이다.

이를 해결하기 위하여, 공개특허공보 제10-2019-0111354호(2019.10.02 방열장치 제조방법)에서와 같이 관통공이 형성된 알루미늄 재질의 방열몸체에 폴리벤족 사진(polybenzoxazine) 또는 에폭시(epoxy) 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 넣고 압착시켜 관통공을 통해 외측으로 돌출시켜 섬모를 제조하는 기술이 게시되었다.

그러나 상기 기술의 경우에는 관통공의 위치에 따라 압착으로 받는 힘이 달라서, 방열몸체가 파손 및 훼손의 가능성이 있으며, 관통공을 통해 돌출되는 섬모가 일정한 형태로 형성하기 어렵다.

또한, 관통공을 통해 돌출되는 섬모가 경화될때까지 많은 시간이 지체되는 문제점과 경화되는 과정에서 섬모가 아래로 쳐져서 섬모가 파손 및 훼손되서, 제작의 효율이 나쁜 문제점이 있다.

또한, 방열장치의 다른 기술로서 공개특허공보 제10-2019-0011980호(2019.02.08 섬모를 이용한 방열장치)가 개시되어 있다. 이 방열장치는 보론 나이트라이드가 혼합된 실리카겔로 된 방열몸체의 외표면에 그래핀 또는 보론 나이트라이드(BN)나 이들의 화합물로 된 섬모를 압입하여 제조하는 기술이다.

그러나, 상기 기술의 경우에는 방열몸체의 외표면에 섬모를 압입하는 과정에서 방열몸체 및 섬모가 자주 파손되며, 각각의 섬모들을 일정한 깊이로 압입함에 따라 압입작업에 따른 어려움과 불편함이 있는 등 효율이 좋지 못한 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2019-0111354호(2019.10.02 방열장치 제조방법) 대한민국 공개특허공보 제10-2019-0011980호(2019.02.08 섬모를 이용한 방열장치)

본 발명은 상기한 문제점를 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 복수개의 섬모로 된 방열 섬모다발이 결합된 방열커버를 PCB기판이 결합된 하우징에 끼움결합되게 구성함으로써, PCB기판에서 발생되는 열을 방열 섬모다발을 통해 쉽게 외부로 방출시켜 주도록 하여 방열효율을 대폭 높여주도록 한 방열장치를 제공함에 있다.

특히, 본 발명에서 방열커버에 형성된 관통공에 섬모로 이루어진 방열 섬모다발을 결합하는 구조임에 따라, 섬모의 파손없이 쉽고 빠르게 결합작업을 할 수 있는 방열장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명에서 방열커버가 신축성을 지닌 폴리머 재질로 제조됨에 따라 외부의 충격에 유연하게 대처할수 있으며, 방열커버의 제조시 카본분말을 더 첨가하는 경우에는 방열커버를 통한 열전도 및 방열효과를 발휘할 수 있도록 한 방열장치를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 일실시예의 방열장치는 LED칩(21)이 구비된 LED모듈(20)이 상부 일측면 또는 양측면에 결합되며, 하부 양측에 끼움부(11)가 돌출된 PCB기판(10); 상기 끼움부(11)가 끼워지게 내주면 양측에 가이드홈(31)이 각각 형성되어 상기 PCB기판(10)을 고정시켜 주도록 관체로 형성된 하우징(30); 상기 하우징(30)의 외주면에 끼움 결합되게 있는 관체로 형성되며, 둘레에 복수개의 관통공(41)이 형성된 방열커버(40); 상기 관통공(41)에 끼워져 상기 방열커버(40)의 내측공간을 돌출되게 구비되며, 관통공(41)을 통과하여 방열커버의 내측공간으로 돌출된 부위가 상기 하우징(30)의 외주면에 밀착되는 방열 섬모다발(50);로 이루어진다.

여기서, 방열커버(40)는 폴리머 재질로 제조되어 지되, 열전도율을 높여주기 위해 카본분말이 첨가되어 제조되고, 상기 방열 섬모다발(50)은 다수개의 탄소나노튜브로 제조된 섬모로 구성된다.

이때, 일 실시예로서 상기 방열 섬모다발(50)은 일단부가 상기 관통공(41)을 통해 끼워져 방열커버(40)의 내측공간으로 돌출되게 구비되어 상기 하우징(30)의 외주면에 밀착되게 구성된다.

또한, 다른 실시예로서 상기 방열 섬모다발(50)은 일단부가 상기 관통공(41)을 통해 끼워진 상태에서 인접되는 다른 관통공을 통해 인출되어 방열 섬모다발(50)의 중간부위가 방열커버(40)의 내측공간으로 돌출되게 구비되어 상기 하우징(30)의 외주면에 밀착되게 구성된다.

상기의 구성으로 이루어진 방열장치에 따르면, PCB기판으로부터 발생되는 열을 방열 섬모다발로 전도시켜 효과적으로 방열할 수 있게 되며, 특히 방열커버에 섬모의 파손없이 방열 섬모다발을 끼움결합할 수 있어 제조효율이 매우 좋은 효과가 있다.

또한, 방열커버가 신축성을 가짐에 따라 외부 충격에 유연하게 대처할 수 있게 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방열장치의 사시도,
도 2는 도 1의 분리도,
도 3은 본 발명의 일 실시예의 방열커버와 방열 섬모다발의 결합 상태를 나타낸 분리도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열커버에 방열 섬모다발이 결합된 단면도,
도 5은 본 발명의 다른 실시예에 따른 방열커버에 방열 섬모다발이 결합된 단면도.

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 방열장치에 대하여 설명한다.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 방열장치는 크게 PCB기판(10), LED모듈(20), 하우징(30), 방열커버(40), 방열 섬모다발(50)을 포함하여 구성된다.

상기 PCB기판(10)은 사각형 또는 다각형의 판체로 열전도성을 갖춘 소재로 제조되고, 하부 양측에 끼움부(11)가 돌출되어 형성되고 상부 일측면 또는 양측면에는 LED모듈(20)이 결합된다.

상기 LED모듈(20)은 PCB기판(10)에 부착 가능한 크기의 사각형 또는 다각형의 판체로 제조되며, 발광가능한 복수개의 LED칩(21)이 결합되며, PCB기판(10)의 일측면 또는 양측면에 볼트와 너트를 이용하여, 결합되는데 결합수단으로는 종래에 사용되던 어떠한 방식을 사용해도 무관하다.

상기 하우징(30)은 알루미늄 또는 구리, 등의 열전도성이 좋은 금속재로 제조하는 것이 좋지만, 무게가 가볍고 가공이 용이한 알루미늄 소재로 제조하는 것으로, 하우징(30)은 중공된 원형관 또는 삼각 이상의 다각형으로 형성되며, 내주면에는 상기 PCB기판(10)을 내부에 수용하여 끼움부(11)가 수직으로 끼워져 결합되게 가이드홈(31)이 각각 서로 마주보게 형성되어 있다.

이때, 하우징(30)은 통째로 주물로 제작하는 것도 좋지만, 생산원가의 절감과 생산효율을 높이기 위해 절반으로 각각 형성한 후 서로 결합하여 제작하는 것이 바람직할 것이다.

하우징(30)은 상하부가 개방되어 있는 관체로 형성됨에 따라 PCB기판이 결합된 상태에서도 공기가 내부를 통과하게 됨으로써 방열효과를 갖게 된다.

상기 방열커버(40)는 신축성을 가진 폴리머 재질로 제조하며, 하우징(30)의 형상에 대응하여 중공된 원형관 또는 삼각 이상의 다각형의 형상으로 형성되어 하우징(30)의 외주면에 끼움 결합된다.

방열커버(40)에는 방열 섬모다발(50)의 결합을 위해 둘레에 일정한 직경을 갖춘 관통공(41)이 복수개 형성되어 있다.

이때, 방열커버(40)의 전도율을 높이기 위해, 제조시 폴리머 소재에 카본분말을 더 첨가하여 제조하는 것이 바람직할 것이다.

방열커버(40)에 첨가된 카본분말로 인하여, 열전도성은 물론 방열효과를 기대할 수 있게 되며, 폴리머소재의 신축기능을 그대로 보존하고 있어서 외부의 충격이 가해지더라도 완충됨으로써 하우징(30) 및 PCB기판의 파손이나 손상을 방지할 수 있게 된다.

또한, 방열커버(40)가 지닌 신축성으로 인해, 방열 섬모다발(50)의 끼움 결합과정에서 방열커버(40) 또는 방열 섬모다발(50)의 파손 및 변형을 방지함은 물론 방열 섬모다발을 쉽게 결합할 수 있어 제조의 편의성과 효율성을 증대하고 대량 생산을 가능하게 하는 장점이 있다.

방열 섬모다발(50)은 탄소나노튜브 소재로 형성된 섬모로 이루어져 있으며, 이 섬모를 복수개 엮어놓은 것이며, 관통공을 통해 내측공간으로 돌출되게 하여 그 돌출된 부위가 하우징(30)의 외주면에 밀착되게 구비된다.

방열 섬모다발(50)은 관통공(41)을 통해 방열커버의 내측공간으로 돌출시키면 됨에 따라 종래기술들에 비해 결합작업이 매우 용이하며 단시간내에 결합작업을 할 수 있는 장점이 있다.

한편, 본 발명에서 방열 섬모다발(50)의 일 실시예에 의한 결합방법으로서, 도 4에 도시된 바와 같이 방열 섬모다발(50)의 일단부를 관통공(41)을 통해 방열커버(40)의 내측공간을 돌출되게 하여 방열 섬모다발의 일단부가 하우징(30)의 외주면에 밀착되도록 결합되게 할 수 있다.

또한, 방열 섬모다발(50)의 다른 실시예에 의한 결합방법으로서, 도 5에 도시된 바와 같이 방열 섬모다발(50)의 일단부를 관통공에 끼운 후 인접한 다른 관통공으로 인출시켜 주어 방열 섬모다발(50)의 중간부위가 방열커버(40)의 내측공간에 위치되게 함으로써 방열 섬모다발(50)의 중간부위가 하우징(30)의 외주면에 밀착되도록 결합되게 할 수도 있다.

도 5와 같이 방열 섬모다발의 중간부위가 하우징의 외주면에 밀착된 경우에는 접촉면적이 증대됨에 따라 열전도율이 더 높아 더 효과적으로 방열시킬 수 있게 된다.

이때, 방열 섬모다발의 중간부위가 하우징에 밀착될 경우, 방열 섬모다발의 단면적때문에 방열커버(40)가 하우징(30)의 외주면에 밀착되지 않을 가능성이 있으나, 방열커버(40)가 신축성을 갖는 재질로 제조됨에 따라 방열 섬모다발의 중간부위가 하우징의 외주면에 밀착된 상태에서도 방열커버가 들뜸부분없이 하우징에 밀착된 상태를 유지할 수 있게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, LED모듈(20)에서 발생되는 열이 PCB기판(10)과 밀착결합된 하우징(30)에 전달되고, 하우징(30)으로 전달된 열은 하우징(30)과 밀착된 방열 섬모다발(50)로 전도되며, 이 방열 섬모다발이 공기와 접촉되거나 섬모 사이로 순환되는 공기에 노출되어 효과적으로 방열시키게 된다.

이때, 방열 섬모다발을 통한 방열외에도 관체로 형성된 하우징(30)의 내측공간으로 공기가 인입되어 빠져나가게 됨으로써 하우징 자체적인 방열효과도 발휘하게 된다.

방열커버의 제조시 탄소분말을 첨가하여 제조한 경우에는 열전도율을 대폭 높여줄 수 있게 되며, 특히 하우징을 통한 방열과 방열 섬모다발을 통한 방열 외에도 방열커버를 통해서도 방열시킬 수 있어 방열효과를 극대화시켜 효과적으로 방열할 수 있게 된다.

10: PCB기판 11: 끼움부
20: LED모듈 21: LED칩
30: 하우징 31: 가이드홈
40: 방열커버 41: 관통공
50: 방열 섬모다발

Claims (4)

1. LED칩(21)이 구비된 LED모듈(20)이 상부 일측면 또는 양측면에 결합되며, 하부 양측에 끼움부(11)가 돌출된 PCB기판(10);
   상기 끼움부(11)가 끼워지게 내주면 양측에 가이드홈(31)이 각각 형성되어 상기 PCB기판(10)을 고정시켜 주도록 관체로 형성된 하우징(30);
   상기 하우징(30)의 외주면에 끼움 결합되게 있는 관체로 형성되며, 둘레에 복수개의 관통공(41)이 형성된 방열커버(40);
   상기 관통공(41)에 끼워져 상기 방열커버(40)의 내측공간을 돌출되게 구비되며, 관통공(41)을 통과하여 방열커버의 내측공간으로 돌출된 부위가 상기 하우징(30)의 외주면에 밀착되는 방열 섬모다발(50);
   로 이루어진 것을 특징으로 하는 방열장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 방열커버(40)는 폴리머 재질로 제조되어 지되, 열전도율을 높여주기 위해 카본분말이 첨가되어 제조되고,
   상기 방열 섬모다발(50)은 다수개의 탄소나노튜브로 제조된 섬모로 구성된 것을 특징으로 하는 방열장치.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 방열 섬모다발(50)은, 일단부가 상기 관통공(41)을 통해 끼워져 방열커버(40)의 내측공간으로 돌출되게 구비되어 상기 하우징(30)의 외주면에 밀착된 것을 특징으로 하는 방열장치.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 방열 섬모다발(50)은, 일단부가 상기 관통공(41)을 통해 끼워진 상태에서 인접되는 다른 관통공을 통해 인출되어 방열 섬모다발(50)의 중간부위가 방열커버(40)의 내측공간으로 돌출되게 구비되어 상기 하우징(30)의 외주면에 밀착된 것을 특징으로 하는 방열장치.

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