KR20170045812A

KR20170045812A - 탄소 방열소재를 적용한 엘이디 조명모듈

Info

Publication number: KR20170045812A
Application number: KR1020150145740A
Authority: KR
Inventors: 정영일
Original assignee: (주)이텍
Priority date: 2015-10-20
Filing date: 2015-10-20
Publication date: 2017-04-28

Abstract

본 발명은 탄소 방열소재를 적용한 엘이디 조명모듈에 관한 것으로서, 특히 알루미늄과 방열 특성이 유사하면서도 그 무게는 상대적으로 가볍고 금속판을 인서트 하여 히트싱크를 사출 성형하여 별도의 후가공이 필요 없는 탄소 방열소재를 적용한 엘이디 조명모듈에 관한 것이다.

Description

탄소 방열소재를 적용한 엘이디 조명모듈{LED Lighting Modules Using Carbon Thermal Conductive Material}

종래의 엘이디 조명모듈로서, 예컨대 특허문헌(한국등록특허 제10-1406515호)에 공지된 것이 제안되어 있다.

도 6 및 도 7을 참조하여 설명하면, 종래의 엘이디 조명모듈(1000)은 중앙에 방열통로(1022)가 구비되고, 상기 방열통로(1022) 외주면에 방사형을 이루는 다수의 방열날개(1024)가 구비된 모듈 본체(1020)와, 상기 모듈 본체(1020) 하부에 안착 고정되는 엘이디 기판(1040)과, 상기 엘이디 기판(1040)과 상기 모듈 본체(1020)를 상호 밀폐하게 고정되고, 상기 방열통로(1022)와 대응되는 방열공(1062)이 구비되는 하부케이스(1060)로 구비된다.

상기 모듈 본체(1020)는, 전체적으로 직사각형상을 이루고, 중앙에 장공의 방열통로(1022)가 상부로 돌출되게 구비되며, 상기 방열통로(1022) 외주면으로 다수의 방열날개(1024)가 방사형으로 외측으로 라운드 되게 구비되고, 어느 일 측으로 전원연결수단(1026)이 구비되며, 하부에 엘이디 기판(1040)이 안착되는 안착면(1028)이 하부 및 양측으로 개방되게 구비된다.

아울러, 상기 모듈 본체(1020)는 열전도율이 우수한 알루미늄재질로 구비됨이 바람직하나, 사용자의 선택에 의해 열전도율이 우수한 여러 재질로 구비될 수 있다. 그 한 예로, 황동과 같은 재질로 구비될 수 있으며, 하부는 황동재질로 상부는 알루미늄재질로 혼영 되어 사용될 수 있다.

그리고, 상기 모듈 본체(1020)에 구비되는 전원연결수단(1026)에 의해 삽입되는 전원선이 엘이디 기판(1040)에 연결되기 위한 연결공(1029)이 구비됨이 바람직하다.

그러나, 모듈 본체(1020) 전체가 알루미늄 등의 금속으로 사출 성형되기 때문에 무겁고 가격이 비싸다. (1개로 보면 얼마 안 되지만 조명 설치에 따라 그 개수는 엄청나기 때문에 무게와 가격 측면이 부담되게 된다)

또한, 알루미늄으로 사출 성형되기 때문에 게이트와 버(burr) 등의 사상 작업과 같은 별도의 후가공이 필요하다.

또한, 모듈 본체(1020)에는 사출 성형한 후에 암나사를 내기 위한 탭 가공을 해야 한다.

또한, 알루미늄으로 사출 성형되기 때문에, 부식을 방지하기 위해 도색 작업을 해야한다.

한국등록특허 제10-1406515호

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 알루미늄의 방열 특성에 가까우면서 무게의 경량화와 후가공의 불필요성을 만족하는 탄소 방열소재를 적용한 엘이디 조명모듈을 제공함에 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 청구항 1에 기재된 탄소 방열소재를 적용한 엘이디 조명모듈은, 베이스판과, 상기 베이스판의 상면에서 돌출 형성되는 다수의 방열핀으로 이루어진 히트싱크와, 상기 베이스판의 하면에 장착되는 엘이디 모듈을 포함하되, 상기 히트싱크는 상기 베이스판의 하면에서 일면이 노출되게 금속판이 인서트 된 사출 성형되며, 상기 히트싱크는 플라스틱에 탄소나노튜브와 카본 그라파이트가 첨가된 탄소 방열 복합소재로 이루어지고, 상기 엘이디 모듈은 상기 금속판에 체결되는 다수의 LED가 실장된 금속 PCB와, 상기 금속 PCB의 가장자리를 둘러싸는 형태로 상기 베이스판의 하면에 수용되는 방수용 가스켓과, 상기 금속판에 체결되어 상기 방수용 가스켓을 덮은 채 상기 금속 PCB의 전면을 커버하는 렌즈 커버로 구성되고, 상기 금속판에는 상기 금속 PCB용 케이블 인출공과 주탕용 게이트가 형성되어 있다.

본 발명의 청구항 2에 기재된 탄소 방열소재를 적용한 엘이디 조명모듈에 있어서, 상기 금속판에는 상기 금속 PCB가 체결되는 제1암나사공과, 상기 렌즈 커버가 체결되는 제2암나사공이 더 형성되어 있다.

본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

탄소 방열 복합 소재의 히트싱크와, 금속 PCB와 접촉하는 인서트 금속판을 적용함으로써, 알루미늄의 방열 특성과 유사하면서도 알루미늄 다이캐스팅 제품에 비해 1.3~2.4배 정도 무게를 경량화 가능하고, 기계적 강도도 가질 수 있다.

또한, 인서트 금속판의 주입용 게이트가 핀 포인트 게이트의 역할을 함으로써, 히트싱크의 직접적인 주입구로 기능을 하여, 알루미늄 다이캐스팅 제품에 비해 게이트나 버 등의 사상(마무리, 그라인딩) 작업이 불필요하다.

또한, 인서트 금속판은 그 자체가 평탄면을 가지고 있기 때문에, 금속 PCB의 열전도성 증가는 물론, 히트싱크의 사출물이 수축으로 인한 뒤틀림으로 금속 PCB와의 접촉면이 벌어지는 현상을 제거하여 완전 밀착에 따른 열전도성 증가 상태를 꾸준히 유지시켜 준다.

또한, 인서트 금속판에 미리 암나사공이 형성됨으로써, 다수의 인서트 너트를 금형에 설치할 필요가 없어 다수의 인서트 너트 설치 시간을 단축시킬 수 있고, 사출한 후 일일이 탭 가공을 하지 않아도 된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄소 방열소재를 적용한 LED 조명모듈을 도시한 상면 사시도.
도 2는 도 1의 하면 사시도.
도 3은 도 2의 분리 사시도.
도 4는 도 3의 히트싱크를 도시한 사시도.
도 5는 도 4에서 히트싱크에서 인서트 금속판이 분리된 설명 사시도.
도 6은 종래 엘이디 조명모듈을 개략적으로 도시한 사시도.
도 7은 도 6의 사용상태 정 단면도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 설명하는데, 종래의 것과 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄소 방열소재를 적용한 LED 조명모듈을 도시한 상면 사시도이고, 도 2는 도 1의 하면 사시도이고, 도 3은 도 2의 분리 사시도이고, 도 4는 도 3의 히트싱크를 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4에서 히트싱크에서 인서트 금속판이 분리된 설명 사시도이다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 LED 조명모듈(1)은 크게 외형을 이루는 히트싱크(10)와, 이 히트싱크(10)에 장착되는 LED모듈(50)로 구성되어 있다.

히트싱크(10)는 하면(11a)에 금속판(20)이 인서트 된 베이스(11)와, 베이스(11)의 상면(11b)에서 돌출 형성되는 다수의 방열핀(13)으로 이루어진다.

베이스(11)와 다수의 방열핀(13)은 플라스틱에 탄소나노튜브와 카본 그라파이트가 첨가된 탄소 방열 복합소재로 사출 성형된 사출물로서, 전체적인 무게의 경량화에 큰 역할을 한다.

탄소 계열은 그 원자 구조가 방열 특성이 좋고 기계적 강도도 양호하다.

특히 탄소나노튜브는 탄소 6개로 이루어진 육각형들이 연결된 관 형태로서, 그 관 내부로 열 방출이 우수하다.

카본 그라파이트는 가볍고 탄성이 강한 것으로 히트싱크의 강도가 균일하게 유지시키는 역할을 한다.

베이스(11)는 사각형 바람직하게는 직사각형이 좋고, 길이가 짧은 양쪽 변에는 서로 마주하는 체결 브라켓(15)이 형성되어 있다.

체결 브라켓(15)에는 터널 등기구 등에 체결되게 체결관통공(15a)이 형성되어 있다.

방열핀(13)은 위로 올라갈수록 직경이 점점 감소하는 절두체형 원뿔 형상이다.

인서트용 금속판(20)은 도 4에 도시한 바와 같이, 베이스(11)의 하면에서 일면이 외부로 노출되게 인서트 된다.

또한, 베이스(11)의 하면(11a)은 금속판(20)이 인서트 된 후에도 움푹 들어간 홈(12)을 갖는다.

이 홈(12)은 도 2와 같이 LED모듈(50)이 수납되는 형태를 취하게 수용하는 홈이다.

인서트용 금속판(20)은 얇은 두께의 편평한 플레이트 형상의 알루미늄 재질인 것이 바람직하다.

금속판(20)은 도 5에 도시한 바와 같이, 베이스(11)의 형태를 취하게 하는 사각형 또는 직사각형으로 이루어진다.

즉, 금속판(20)에는 제1암나사공(21)과 제2암나사공(23)이 형성되어 있다.

제1암나사공(21)은 금속 PCB(70)가 체결 고정되는 너트의 역할을 한다.

제1암나사공(21)은 금속판(20)의 중앙에 소정 간격으로 양쪽에 형성되어 있다.

제2암나사공(23)은 렌즈 커버(80)가 체결 고정되는 너트의 역할을 한다.

제2암나사공(23)은 금속판(20)의 가장자리를 따라 형성되어 있다.

특히, 도 5에 도시한 바와 같이 제2암나사공(23)이 형성된 금속판(20)의 자리에는 제2암나사공(23)의 천공 직경만큼 외측으로 더 돌출된 융기부(20a)가 형성되어 강도의 저하를 방지한다.

이와 같이, 인서트 금속판(20)에 제1암나사공(21)과 제2암나사공(23)이 형성됨으로써, 별도의 인서트용 너트의 사용이 불필요하여 많은 개수의 인서트용 너트를 금형에 설치하는 많은 시간을 단축시킬 수 있다.

또한, 제1암나사공(21)과 제2암나사공(23)에 대응되게 베이스(11)의 상면(11b)에는 도 1에 도시한 바와 같이 베이스(11)의 살 두께보다 더 두꺼운 제1살두께부(21a)와 제2살두께부(23a)가 형성되어 있다.

이러한 제1살두께부(21a)와 제2살두께부(23a)에 제1스크루(71)와 제2스크루(81)가 충분히 파고들어가 체결됨으로써, 제1암나사공(21)과 제2암나사공(23)의 체결력에 부가된 체결력을 제공한다.

한편, 금속판(20)에는 금속PCB(70)용 케이블 인출공(25)과 주탕용 게이트(27)가 더 형성되어 있다.

금속PCB(70)용 케이블 인출공(25)은 도 1 및 도 5와 같이 베이스(11)에도 인출공(25a)을 연장시킨다.

주탕용 게이트(27)는 금속판(20)에 4개가 사각 또는 직사각형태로 배치 형성되어 있다.

이러한 금속판(20)에 형성된 주탕용 게이트(27)는 핀 포인트 게이트로서 바로 주입구 역할을 하여 사출 성형 후 게이트나 버 등의 마무리 작업이 불필요하다.

도 5는 금속판(20)이 인서트 된 채 사출 성형된 히트싱크(10)에서 금속판(20)을 강제로 분리한 상태를 보여주기 위한 설명 사시도이다.

이와 같은 인서트용 금속판(20)은 균일한 평탄도를 갖기 때문에, 베이스(11)의 수축으로 인한 뒤틀림을 잡아주기 때문에, 베이스(11)의 하면(11a)과 금속판(20)의 접촉면이 벌어지는 현상을 제거하고, 금속 PCB(70)와의 접촉면이 완전히 밀착시켜 열전도성 또는 방열 효과를 더욱더 높일 수 있다.

한편, 도 3에 도시한 바와 같이, LED모듈(50)은 크게 금속판(20)에 체결되는 다수의 LED(미도시)가 실장된 금속 PCB(70)와, 금속 PCB(70)의 상면 가장자리를 둘러싸는 형태로 베이스판(11)의 하면(11a)의 홈(12)에 수용되는 방수용 가스켓(60)과, 금속판(20)에 체결되어 방수용 가스켓(60)을 덮은 채 금속 PCB(70)의 전면을 커버하는 렌즈 커버(80)로 구성되어 있다.

방수용 가스켓(60)은 실리콘 재질로서, 폐쇄형 띠 형태이고, 제2암나사공(23)과 대응되는 위치에 체결공(60a)이 형성되어 있다.

금속 PCB(70)에는 제1암나사공(21)과 대응되는 위치에 체결공(71a)이 형성되어 있다.

따라서, 스크루(71)는 체결공(71a)을 삽입 통과한 후 제1암나사공(21)에 체결 결합시켜, 인서트 금속판(20)과 금속 PCB(70)를 완전 밀착시키게 된다.

렌즈 커버(80)에는 LED(미도시)에 대응되는 위치에 렌즈(83)가 형성되어 있다.

또한, 렌즈 커버(80)의 가장자리에는 체결공(81a)이 형성되어 있다.

따라서, 스크루(81)는 체결공(81a)과 체결공(60a)을 삽입 통과한 후 제2암나사공(23)에 체결 결합시킨다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 됨을 부언한다.

1 : LED 조명모듈 10 : 히트싱크
11 : 베이스 13 : 방열핀
20 : 인서트용 금속판 21,23 : 제1,2암나사공
25 : 케이블 인출공 27 : 주탕용 게이트
50 : LED모듈 60 : 방수용 가스켓
70 : 금속 PCB 80 : 렌즈 커버

Claims

베이스판과, 상기 베이스판의 상면에서 돌출 형성되는 다수의 방열핀으로 이루어진 히트싱크와, 상기 베이스판의 하면에 장착되는 엘이디 모듈을 포함하되,
상기 히트싱크는 상기 베이스판의 하면에서 일면이 노출되게 금속판이 인서트 된 사출 성형되며,
상기 히트싱크는 플라스틱에 탄소나노튜브와 카본 그라파이트가 첨가된 탄소 방열 복합소재로 이루어지고,
상기 엘이디 모듈은 상기 금속판에 체결되는 다수의 LED가 실장된 금속 PCB와, 상기 금속 PCB의 가장자리를 둘러싸는 형태로 상기 베이스판의 하면에 수용되는 방수용 가스켓과, 상기 금속판에 체결되어 상기 방수용 가스켓을 덮은 채 상기 금속 PCB의 전면을 커버하는 렌즈 커버로 구성되고,
상기 금속판에는 상기 금속 PCB용 케이블 인출공과 주탕용 게이트가 형성되는 엘이디 조명모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 금속판에는 상기 금속 PCB가 체결되는 제1암나사공과, 상기 렌즈 커버가 체결되는 제2암나사공이 더 형성되는 엘이디 조명모듈.