KR20150069911A - Lighting Device and Heat Sink therefor - Google Patents

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KR20150069911A
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heat sink
heat
lighting device
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synthetic resin
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KR1020130156626A
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김구경
정찬영
오정민
신병현
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주식회사 아데소
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Abstract

Disclosed are a heat sink for a lighting device and a lighting device thereof. A heat sink for a lighting device according to the present invention is basically made of synthetic resin, instead of reducing total weight. The thermal diffusion part of metal inserted by an insert injection method supports thermal diffusion to the synthetic resin. Thereby, the heat sink is light and has a superior heat radiation effect. Moreover, the body of the heat sink is made of synthetic resin composite with superior thermal diffusion, and is mold with the shape of an exhaust pipe. Thereby, heat generated in a circuit board is quickly discharged to the outside or the upper part of the body.

Description

조명기기용 방열판 및 그 조명기기{Lighting Device and Heat Sink therefor}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a heat sink for a lighting device,

본 발명은 조명기기용 방열판 및 그 조명기기에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat sink for an illuminator and a lighting device therefor.

LED 조명등은 LED 소자에 의해 많은 열이 발생하기 때문에 효과적인 방열이 필요하다. LED 조명등을 사용함에 있어서 방열 능력이 부족할 경우, LED 소자의 열화가 촉진되어 제품 수명이 치명적으로 단축될 수 있다. 또한, 방열능력이 큰 경우에도 상대적으로 많은 비용 및 하중의 증가로 인해 설치비용의 증가 등의 문제점도 발생할 수 있다.LED lamps require more effective heat dissipation because they generate a lot of heat by LED devices. If the heat radiation capability is insufficient in the use of the LED illumination lamp, deterioration of the LED element may be accelerated and the life of the product may be shortened. In addition, even when the heat dissipation capability is large, problems such as an increase in installation cost due to an increase in cost and load may occur.

종래에도 각종 LED 조명등용 방열판에 관한 기술이 개발되었다. 특허 제1000398호는 방열식 엘이디 패키지에 관한 것으로서, 적어도 하나의 LED 유닛과; 상기 LED 유닛이 상면에 형성되고 가장자리 둘레에 통기공이 형성되는 한편 저면부에 중공의 나사축이 형성된 방열헤드와; 상기 방열헤드의 나사축에 결합되는 방열판과; 상기 방열판이 내부에 수용되는 한편 통기공이 형성되어 방열헤드에 결합되는 방열캡;을 포함하여 이루어지는 방열식 엘이디 패키지에 관한 기술을 제시하고 있다. 해당 특허는 LED 유닛에 일체로 방열헤드를 형성함으로써, 방열헤드를 별도로 제작하여야 하고, 방열헤드에 나사산을 형성함과 아울러 방열판의 내주면에도 나사산을 형성하여 서로 결합하여야 하며, 별도의 방열캡을 형성하여야 하므로 제조 비용이 많이 소요될 뿐만 아니라 설치에도 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다. 또한, 방열캡이 형성되어 있어서 통풍이 원활하지 않아 방열 자체도 원할하지 않을 수 있다.Conventionally, techniques for heat sinks for various LED lighting lamps have been developed. Patent No. 1000398 relates to a heat dissipating LED package comprising at least one LED unit; A heat dissipation head having the LED unit formed on the upper surface thereof, a vent hole formed around the periphery thereof and a hollow screw shaft formed on the bottom surface thereof; A heat sink coupled to a screw shaft of the heat dissipation head; And a heat dissipating cap having the heat dissipation plate accommodated therein and a vent hole formed therein and coupled to the heat dissipation head. According to the patent, the heat-radiating head is integrally formed in the LED unit, the heat-radiating head must be separately manufactured, the screw is formed in the heat-radiating head and the inner circumferential surface of the heat sink is formed with threads, It takes a lot of time for installation as well as a lot of manufacturing cost. Further, since the heat radiation cap is formed, the ventilation is not smooth and the heat radiation itself may not be desired.

또한, 특허 제1076261호는 탈착식 방열판을 가지는 LED 조명등에 관한 것으로서, 알루미늄 재질로 이루어진 LED 조명등 상판과; 하나 이상의 LED 소자와 금속 피시비(Metal PCB)로 구성되어 LED 조명등 상판에 설치되는 LED 모듈과; LED 모듈을 수용하도록 LED 조명등 상판의 일면에 결합되는 반사갓과; 상기 LED 모듈에서 방출되는 빛이 상기 비구면 렌즈를 통해 중앙으로 모이며 발산되고, 반사갓의 내측에 빛을 전방으로 반사하는 반사면;과, 상기 LED 모듈로부터 방출되는 빛을 멀리 전달시켜주는 비구면 렌즈와; 상기 비구면 렌즈를 잡아줄 수 있도록 반사갓 내측에 설치되는 렌즈 홀더 및 렌즈 홀더커버와; 하나 이상의 탈착식 방열판 및 하나 이상의 디스크 가이드로 구성되어 상판에 접하도록 설치되는 방열부와; 상기 LED 모듈에 전원을 공급해주는 컨버터와; 상기 컨버터가 장착되며 방열부의 후단에 설치되는 LED 조명등 하판과; 상기 LED 조명등 하단에 설치되어 LED 조명을 설치하는데 사용되는 브라켓부;로 구성되는 탈착식 방열판을 가지는 LED 조명등을 제시하고 있다. 이 발명에 의하면, 방열판과 방열판 사이에 디스크가이드를 삽입하여 하므로 구성요소가 복잡해지고, 그만큼의 비용 증가가 있다.
Patent No. 1076261 relates to an LED lighting lamp having a detachable heat sink, comprising: an LED lighting top plate made of an aluminum material; An LED module composed of one or more LED elements and a metal PCB and installed on the LED lighting top plate; A reflector coupled to one surface of the LED lighting fixture to receive the LED module; An aspherical lens for transmitting light emitted from the LED module to the center through the aspherical lens and diverging the light emitted from the LED module forward and reflecting light to the inside of the reflector forward; ; A lens holder and a lens holder cover provided inside the reflector so as to hold the aspherical lens; A heat dissipation part formed of at least one detachable heat dissipating plate and at least one disk guide and installed so as to be in contact with the upper plate; A converter for supplying power to the LED module; An LED lighting unit lower plate mounted with the converter and installed at a rear end of the heat dissipating unit; And a bracket unit installed at the lower end of the LED lighting unit and used to install the LED lighting unit. According to the present invention, since the disk guide is inserted between the heat sink and the heat sink, the components become complicated and the cost increases accordingly.

본 발명의 목적은, 방열판 몸체를 방열 특성이 우수한 복합소재를 이용하여 외부 공기와의 접촉 면적을 최대로 넓히는 구조로 제시함으로써 몸체의 열 전도도를 개선함과 동시에 몸체의 내측에 금속 구조체를 삽입하여 전반적인 공기 전도도를 높인 조명기기용 방열판 및 그 조명기기를 제공함에 있다.
It is an object of the present invention to provide a structure in which a heat radiating plate body is made of a composite material having excellent heat dissipation characteristics and a contact area with outside air is maximized to improve the thermal conductivity of the body and insert a metal structure inside the body And a heat radiating plate for an illuminator having an increased overall air conductivity.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 조명기기용 방열판은, 아랫면에 엘이디 회로기판이 부착되는 전기 절연성 합성수지 소재의 몸체와, 상기 몸체의 외면을 따라 형성된 복수 개의 방열 날개를 포함한다. 상기 몸체는, 중앙에 관통홀이 형성된 판상의 기판장착부와, 상기 관통홀의 가장자리로부터 연장되어 상단이 개방된 배기 파이프와, 상기 기판장착부와 배기 파이프의 형상으로 성형되어 상기 하부 몸체와 상부 몸체 내에 삽입된 금속 소재의 열확산부를 구비한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a heat sink for an illuminator, comprising: a body of an electrically insulating synthetic resin to which an LED circuit board is attached on a lower surface; and a plurality of heat sinks formed along an outer surface of the body. The body includes a plate-shaped substrate mounting portion formed with a through hole at the center thereof, an exhaust pipe extending from an edge of the through hole and having an open upper end, and an exhaust pipe formed in the shape of the substrate mounting portion and the exhaust pipe, And a thermal diffusion portion of the metal material.

상기 합성수지는 100 중량부의 열가소성 고분자 수지에 0.5 내지 5 중량부의 탄소나노튜브가 혼합 용융된 복합소재일 수 있다. 또한, 상기 열확산부는 인서트 사출방식으로 상기 몸체 내부 전면에 걸쳐 삽입되는 것이 바람직하다.The synthetic resin may be a composite material in which 0.5 to 5 parts by weight of carbon nanotubes are mixed and fused to 100 parts by weight of a thermoplastic polymer resin. In addition, the thermal diffusion unit may be inserted over the entire inner surface of the body by an insert injection method.

본 발명은 이러한 조명기기용 방열판을 이용한 엘이디 조명기기에도 미친다.
The present invention is also applicable to an LED lighting device using a heat sink for such an illuminator.

본 발명에 따른 조명기기용 방열판은 기본적으로 몸체가 합성수지 소재로 성형되어 전체 무게를 줄이는 대신에, 그 내부에 인서트 사출방식으로 삽입된 금속의 열확산부가 합성수지 몸체 전체로의 열 확산을 지원한다. The heat radiating plate for an illuminator according to the present invention is basically formed of a synthetic resin material so as to reduce the overall weight of the heat sink, and the thermal diffusion part of the metal inserted in the insert injection method supports heat diffusion to the entire synthetic resin body.

또한, 몸체의 가운데 부분을 배기 파이프(Pipe) 형상으로 성형하여 회로기판에서 발생한 열을 몸체의 상측이나 외부로 빠른 속도로 배출시킨다.Further, the center portion of the body is formed into an exhaust pipe (Pipe), and heat generated from the circuit board is discharged to the upper side or the outside of the body at a high speed.

더불어, 몸체는 열 전도도가 우수한 탄소나노튜브를 혼합한 복합소재로 성형하여 합성수지 자체의 방열 특성을 높일 수 있다.
In addition, the body can be formed into a composite material containing carbon nanotubes having excellent thermal conductivity, thereby enhancing the heat radiation characteristics of the synthetic resin itself.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명기기용 방열판의 사시도,
도 2는 도 1의 조명기기용 방열판의 절개 사시도,
도 3은 도 1의 방열판이 적용된 엘이디 조명기기의 사시도이다. 1 is a perspective view of a heat sink for an illuminator according to an embodiment of the present invention,
Fig. 2 is an exploded perspective view of the heat sink for the illuminator of Fig. 1,
3 is a perspective view of an LED lighting device to which the heat sink of FIG. 1 is applied.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도 1을 참조하면, 본 발명의 조명기기용 방열판(100)은 모자 형상의 방열판 몸체(110)를 구비한다. 몸체(110)는 주성분이 열 가소성 고분자 수지이면서 탄소나노튜브(CNT: Carbon Nanotube)가 용융 분산된 복합소재로 제조하여 전체 무게를 가볍게 하는 것이 바람직하다. 본 발명의 복합소재에 대하여는 아래에서 다시 설명한다. Referring to FIG. 1, the heat sink 100 for an illuminator of the present invention includes a heat sink body 110 having a hat shape. Preferably, the body 110 is made of a composite material in which a main component is a thermoplastic polymer resin and carbon nanotubes (CNTs) are melt-dispersed to lighten the overall weight. The composite material of the present invention will be described below again.

모자 형상의 방열판 몸체(110)는 중심에 관통홀(111a)이 형성된 판상의 기판장착부(111)와, 기판장착부(111)의 관통홀(111a)의 가장자리로부터 상측으로 연장되어 상단이 개방된 배기 파이프(113)를 구비한다. 이러한 구조는 기판장착부(111)의 하측의 데워진 공기가 상승하여 외부로 배출될 수 있는 배관 역할을 가능하게 한다. 바람직하게는, 기판장착부(111)와 배기 파이프(113)는 고분자 수지 복합소재를 이용하여 모자 형상을 가지는 하나의 사출물로 제작하는 것이 바람직하다. The hat-shaped heat sink body 110 has a plate-shaped substrate mounting portion 111 having a through hole 111a formed at the center thereof and an exhaust portion 110a extending upward from the edge of the through hole 111a of the board mounting portion 111, And a pipe (113). Such a structure enables the air heated below the substrate mounting part 111 to rise and serve as a pipe to be discharged to the outside. Preferably, the substrate mounting part 111 and the exhaust pipe 113 are made of a single molded article having a hat shape using a polymer resin composite material.

기판장착부(111)가 전기 절연 소재로 제작되기 때문에, 기판장착부(111)의 하면에 엘이디 회로기판(10)을 직접 장착할 수 있으며, 나사결합 등의 방법으로 기판장착부(111)의 하면과 엘이디 회로기판(10)이 최대한 밀착된 상태로 장착되는 것이 바람직하다. 또한, 기판장착부(111)의 하면에는 도 3과 같이 회로기판(10)을 보호하기 위한 투명 또는 반투명의 보호 덮개(30)가 결합될 수 있다. 도 3은 그러한 엘이디 조명기기(300)의 일 예이다. It is possible to directly mount the LED circuit board 10 on the lower surface of the board mounting portion 111 and to fix the lower surface of the board mounting portion 111 and the LED It is preferable that the circuit board 10 be mounted as close as possible to it. A transparent or semi-transparent protective cover 30 for protecting the circuit board 10 may be coupled to the lower surface of the board mounting portion 111 as shown in FIG. FIG. 3 shows an example of such an LED lighting device 300. FIG.

조명기기(300)에서, 기판장착부(111)에 장착된 회로기판(10)에서 발생한 열은 기판장착부(111)로 전도된 다음에, 배기 파이프(113)를 따라 상측으로 전도된다. 한편, 회로기판(10)과 보호 덮개(30)사이에 형성되는 내부 공간부(11)의 공기도 엘이디로부터 방출되는 열 에너지에 의해 데어지는데, 이렇게 데워진 내부 공기는 관통홀(111a)과 배기 파이프(113)를 통해 상승하면서 외부로 배출된다. 이 경우, 회로기판(10)에는 관통홀(111a)과 마주하는 영역에 적어도 하나의 홀(미도시)을 형성하는 것이 바람직하다. 다만, 이러한 회로기판(10) 상의 홀은 필수적인 것은 아니다. In the lighting apparatus 300, the heat generated in the circuit board 10 mounted on the board mounting portion 111 is conducted to the board mounting portion 111, and then conducted upward along the exhausting pipe 113. The air in the inner space portion 11 formed between the circuit board 10 and the protective lid 30 is also drawn by the heat energy emitted from the LEDs. The warmed air flows through the through holes 111a, (113) and is discharged to the outside. In this case, it is preferable that at least one hole (not shown) is formed in the area of the circuit board 10 that faces the through hole 111a. However, such a hole on the circuit board 10 is not essential.

도시된 것처럼, 배기 파이프(113)의 상단부(113a)에 나사 산을 형성한 경우, 조명기기(300) 자체를 외부에 설치된 장착부(미도시)에 나사결합방식으로 장착될 수 있다. 이 경우에는, 배기 파이프(113)의 측부에 배기홀(미도시)이 형성될 수 있다. As shown in the figure, when the screw thread is formed on the upper end portion 113a of the exhaust pipe 113, the lighting apparatus 300 itself can be mounted on a mounting portion (not shown) In this case, an exhaust hole (not shown) may be formed on the side of the exhaust pipe 113.

기판장착부(111)와 배기 파이프(113)의 외면에는 외부 공기와의 접촉면적을 넓혀 열의 배출을 높이기 위한 복수 개의 방열 날개(130)가 형성된다. 복수 개의 방열 날개(130)는 데워진 공기의 상승 기류를 고려하여 서로 이격되어 세로 방향으로 배치된다. A plurality of heat dissipating vanes 130 are formed on the outer surfaces of the substrate mounting portion 111 and the exhaust pipe 113 to increase the contact area with the outside air to increase the heat dissipation. The plurality of heat dissipating vanes 130 are spaced apart from each other in the longitudinal direction in consideration of the ascending air flow of the heated air.

도 2를 참조하면, 본 발명의 방열판(100)의 몸체(110) 내부에는 기판장착부(111)와 배기 파이프(113)을 따라 모자 형상을 갖는 금속 소재의 열확산부(115)가 삽입되어 있다. 열확산부(115)는 알루미늄과 같은 금속 소재로 성형하여, 인서트(Inserter) 사출방식으로 몸체(110)의 제조과정 중에 몸체(110) 내에 삽입됨으로써 고분자 수지 복합소재와 최대한 밀착된 상태로 내장되는 것이 바람직하다. Referring to FIG. 2, a thermal diffusion unit 115 of a metal material having a hat shape is inserted into the body 110 of the heat sink 100 according to the present invention along the board mount 111 and the exhaust pipe 113. The thermal diffusion part 115 is formed of a metal material such as aluminum and inserted into the body 110 during the manufacturing process of the body 110 by an insert injection method so that the thermal diffusion part 115 is embedded in a state of being in close contact with the polymer resin composite material desirable.

몸체의 복합소재Composite material of body

몸체(110)의 제조에 사용되는 복합소재는 열 가소성 고분자 수지를 주성분으로 하면서도 우수한 열 전도도를 가짐으로써 그 방열 특성이 개선된 소재이다. 복합소재는 100 중량부의 열가소성 고분자 수지에 0.5 내지 5 중량부의 탄소나노튜브가 혼합되어 용융 분산된 것으로서, 여기서 고분자 수지는 열 가소성 수지로서, 폴리카보네이트(PC: Polycarbonate) 수지, 폴리아미드(PA: Polyamide), 폴리아세탈(POM: Polyoxymethylene) 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT: Polybutylene Terephthalate) 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET: Polyethylene terephthalate) 수지, 폴리술폰(PSF: PolySulFone) 수지, 폴리페닐렌설파이드(PPS: Polyphenylene Sulfide) 수지, 폴리이미드(PI: Polyimide)수지 등과 같은 엔지니어링 플라스틱뿐만 아니라 에이비에스(ABS: Acrylonitrile-butadiene-styrene) 수지, 폴리에틸렌(PE: Polyethylene) 수지, 폴리스티렌(PS: Polystyrene) 수지, 폴리염화비닐(PVC: Polyvinyl Chloride) 수지, SAN(Styrene acrylonitrile) 수지, SBS(Styrene-butadiene-styrene) 수지, 아크릴(Acrylic) 수지와 같은 일반 플라스틱도 해당한다. 나아가, 이들 중에서 선택된 복수 개의 수지가 중합된 형태의 수지도 가능하다. The composite material used in the manufacture of the body 110 is a material improved in heat dissipation characteristics by having a thermoplastic polymer resin as a main component and having excellent thermal conductivity. The composite material is obtained by mixing 0.5 to 5 parts by weight of carbon nanotubes with 100 parts by weight of a thermoplastic polymer resin and melt-dispersing the mixture. Here, the polymer resin is a thermoplastic resin such as polycarbonate (PC) resin, polyamide (PA) ), Polyoxymethylene (POM) resin, polybutylene terephthalate (PBT) resin, polyethylene terephthalate (PET) resin, polysulfone (PSF) resin, polyphenylene sulfide Butadiene-styrene (ABS) resin, polyethylene (PE) resin, polystyrene (PS) resin, poly (ethylene terephthalate) resin and poly Polyvinyl chloride (PVC) resin, styrene acrylonitrile (SAN) resin, styrene-butadiene-styrene (SBS) resin, It is also those ordinary plastic. Furthermore, a resin in which a plurality of resins selected from these are polymerized is also possible.

탄소나노튜브는 지름(D)이 작고 길이(L)가 길수록 바람직하며, 지름(D)이 5 ~ 15 ㎚, 길이(L)가 100 ~ 500 ㎛, 겉보기 부피가 0.02 g/㎤ 이하인 다발형(Bundle)이 바람직하다. The carbon nanotubes preferably have a smaller diameter (D) and a longer length (L), and are preferably a multi-walled carbon nanotube having a diameter (D) of 5 to 15 nm, a length (L) of 100 to 500 μm, and an apparent volume of 0.02 g / Bundle) is preferable.

이러한 복합소재는, 100 중량부의 열가소성 수지 펠릿(Pellet)에 0.5 내지 5 중량부의 탄소나노튜브를 혼합하면서, 고분자 수지 분산용 분산제를 함께 혼합하는 단계와; 상기 혼합물을 30 ~ 300rpm의 회전속도로 15 ~ 30 분 가량 교반하여 상기 펠릿의 표면에 상기 탄소나노튜브와 분산제를 흡착시키는 단계와; 상기 흡착단계를 수행한 혼합물을 이축 압출기를 이용하여 가열하고 용융시킨 다음 압출하여 특정 형태의 복합소재를 생산하는 단계를 순차적으로 수행하는 방법으로 제조할 수 있다.
The composite material may be prepared by mixing 0.5 to 5 parts by weight of carbon nanotubes with 100 parts by weight of a thermoplastic resin pellet and dispersing the dispersant for dispersing the polymer resin together; Stirring the mixture at a rotation speed of 30 to 300 rpm for about 15 to 30 minutes to adsorb the carbon nanotubes and the dispersant on the surface of the pellet; A step of sequentially heating the mixture subjected to the adsorption step by heating using a twin-screw extruder, and melting and then extruding the mixture to produce a specific type of composite material.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the invention as defined by the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention.

Claims (4)

조명기기용 방열판에 있어서,
아랫면에 엘이디 회로기판이 부착되는 전기 절연성 합성수지 소재의 몸체; 및
상기 몸체의 외면을 따라 형성된 복수 개의 방열 날개를 포함하고,
상기 몸체는,
중앙에 관통홀이 형성된 판상의 기판장착부;
상기 관통홀의 가장자리로부터 연장되어 상단이 개방된 배기 파이프; 및
상기 기판장착부와 배기 파이프의 형상으로 성형되어 상기 하부 몸체와 상부 몸체 내에 삽입된 금속 소재의 열확산부를 구비한 조명기기용 방열판.
A heat sink for an illuminator,
A body of an electrically insulating synthetic resin material to which an LED circuit board is attached on a lower surface; And
And a plurality of heat dissipating vanes formed along the outer surface of the body,
The body,
A plate-shaped substrate mounting portion formed with a through hole at its center;
An exhaust pipe extending from an edge of the through hole and having an upper end opened; And
And a heat dissipating unit formed of the metallic material into the shape of the substrate mounting part and the exhaust pipe and inserted into the lower body and the upper body.
제1항에 있어서,
상기 합성수지는 100 중량부의 열 가소성 고분자 수지에 0.5 내지 5 중량부의 탄소나노튜브가 용융 분산된 복합소재인 조명기기용 방열판.
The method according to claim 1,
Wherein the synthetic resin is a composite material in which 0.5 to 5 parts by weight of carbon nanotubes are melt-dispersed in 100 parts by weight of a thermoplastic polymer resin.
제1항에 있어서,
상기 열확산부는 인서트 사출방식으로 상기 몸체 내에 삽입되는 조명기기용 방열판.
The method according to claim 1,
Wherein the thermal diffusion unit is inserted into the body by an insert injection method.
상기 제1항 내지 제3항의 조명기기용 방열판과, 상기 기판장착부에 장착된 엘이디 회로기판과, 상기 엘이디 회로기판을 보호하는 보호덮개를 구비한 조명기기.
A lighting device comprising the heat sink for an illuminator according to any one of claims 1 to 3, an LED circuit board mounted on the board mounting part, and a protective cover for protecting the LED circuit board.
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