KR20200032572A - 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조 및 제조방법 - Google Patents

열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조 및 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200032572A
KR20200032572A KR1020180111775A KR20180111775A KR20200032572A KR 20200032572 A KR20200032572 A KR 20200032572A KR 1020180111775 A KR1020180111775 A KR 1020180111775A KR 20180111775 A KR20180111775 A KR 20180111775A KR 20200032572 A KR20200032572 A KR 20200032572A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat
heat dissipation
fin
base plate
heat sink
Prior art date
Application number
KR1020180111775A
Other languages
English (en)
Inventor
권경춘
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020180111775A priority Critical patent/KR20200032572A/ko
Priority to US16/210,655 priority patent/US11015795B2/en
Priority to EP18211021.3A priority patent/EP3627046A1/en
Priority to JP2018231202A priority patent/JP2020047570A/ja
Priority to CN201811516515.1A priority patent/CN110906294A/zh
Publication of KR20200032572A publication Critical patent/KR20200032572A/ko
Priority to KR1020230154178A priority patent/KR20230158451A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/85—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems characterised by the material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S45/00—Arrangements within vehicle lighting devices specially adapted for vehicle exteriors, for purposes other than emission or distribution of light
    • F21S45/40—Cooling of lighting devices
    • F21S45/47—Passive cooling, e.g. using fins, thermal conductive elements or openings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/85—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems characterised by the material
    • F21V29/87—Organic material, e.g. filled polymer composites; Thermo-conductive additives or coatings therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/141—Light emitting diodes [LED]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S45/00—Arrangements within vehicle lighting devices specially adapted for vehicle exteriors, for purposes other than emission or distribution of light
    • F21S45/40—Cooling of lighting devices
    • F21S45/47—Passive cooling, e.g. using fins, thermal conductive elements or openings
    • F21S45/48—Passive cooling, e.g. using fins, thermal conductive elements or openings with means for conducting heat from the inside to the outside of the lighting devices, e.g. with fins on the outer surface of the lighting device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S45/00—Arrangements within vehicle lighting devices specially adapted for vehicle exteriors, for purposes other than emission or distribution of light
    • F21S45/40—Cooling of lighting devices
    • F21S45/49—Attachment of the cooling means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/74—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/74—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades
    • F21V29/75—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades with fins or blades having different shapes, thicknesses or spacing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/74—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades
    • F21V29/76—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades with essentially identical parallel planar fins or blades, e.g. with comb-like cross-section
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/74—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades
    • F21V29/76—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades with essentially identical parallel planar fins or blades, e.g. with comb-like cross-section
    • F21V29/763—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades with essentially identical parallel planar fins or blades, e.g. with comb-like cross-section the planes containing the fins or blades having the direction of the light emitting axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Abstract

베이스판; 상기 베이스판의 하부에 이격 형성된 복수의 방열핀; 상기 베이스판 상부에 연결되는 기판; 및 상기 기판 상에 연결되는 광원;을 포함하고, 상기 복수의 방열핀 중 상기 광원의 하방에 형성된 방열핀의 단면적은 이웃하는 방열핀 단면적보다 넓은 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조가 소개된다.

Description

열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조 및 제조방법{LIGHT WEIGHT RADIANT HEAT STRUCTURE OF THERMOELECTRIC POLYMER HEAT SINK AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조 및 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 열포화도가 충분해짐으로써 방열 성능이 향상되고, 경량화가 가능한 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조 및 제조방법에 관한 것이다.
기존에 라이팅 혹은 램프는 빛을 발산하는 광원으로써 LED(라이트 에미팅 다이오드)를 사용한다. 주행 안전을 위한 헤드램프는 이러한 빛의 밝기가 점차 높아짐에 따라서 LED에서 발생하는 열이 커지게 된다. LED는 작동 한계 온도 이상에서 밝기가 저하되는 문제점이 있다. 따라서 기존 산업에서는 각종 조명기구물에 금속재질로 만든 방열 구조, 일명 ‘히트싱크’를 제조하여 LED 광원이 전기회로로 실장 된 PCB(Printed circuit board) 기판 밑에 부착시킨다.
히트싱크는 피시비(PCB) 기판 또는 엘이디(LED) 기판 등의 발열부품에 밀착되도록 설치되어 이들로부터 발생되는 열을 방열시키도록 구성되는 장치이다.
PCB 기판에 실장(Mounted) 된 각종 능동 및 소동 소자들 및 회로는 전원이 인가되어 작동할 때 많은 열이 발생 된다. 이러한 발생 열은 전자부품의 작동성능에 큰 영향을 미친다. 만약, 각종 능동 및 수동 소자와 회로로부터 발생하는 열을 적절히 방출하지 못할 경우에는 전체 부품의 오작동을 유발할 수 있기 때문에 발생한 열의 온도를 낮춰주는 것이 매우 중요하다. 특히, 전자기기의 지능화로 인해 고집적/고성능의 부품이 개발되고 있고, 동시에 발열온도가 크게 증가하기 때문에 온도를 낮춰 주는 ‘방열’에 대한 기술은 중요성이 매우 커지고 있다.
빛을 내는 광원인 LED와 전원을 연결해주는 PCB 기판 및 방열을 해주는 히트싱크가 결합된 방열 구조에서 LED는 에너지 중 열로 방출되는 비율이 높고 이러한 방출열은 효율과 수명에 절대적인 영향을 미친다.
기존의 경우, 도 1과 같이 알루미늄으로 된 금속 히트싱크를 사용한다. 알루미늄은 열전도율이 높고, 비중이 높아서 중량이 크며, 가공에 따른 비용 상승이 큰 단점이 있다. 또한, 알루미늄 히트싱크는 알루미늄으로 만들어진 메탈코어 PCB를 부착시켜야 하기 때문에 계면 열저항이 크다.
구체적으로, 알루미늄 히트싱크의 경우, 열전도율은 높지만 공기 중으로 방출하는 방사율은 낮기 때문에 최대한 표면적을 높이는 것이 중요하다. 따라서 방열핀 높이를 길게 만들어야 한다. 방열핀을 짧게 만들게 되면 표면적이 작아져서 방열성능이 저하 된다. 하지만 방열성능의 향상을 위해서 방열핀의 개수를 늘리고, 방열핀 높이를 길게 만들게 되면 높은 비중의 알루미늄 사용량이 늘어나게 되어 중량이 크게 증가한다.
본 발명은 열포화도가 충분해짐으로써 방열 성능이 향상되고, 경량화가 가능한 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조 및 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조는 베이스판; 상기 베이스판의 하부에 이격 형성된 복수의 방열핀; 상기 베이스판 상부에 연결되는 기판; 및 상기 기판 상에 연결되는 광원;을 포함하고, 상기 복수의 방열핀 중 상기 광원의 하방에 형성된 방열핀의 단면적은 이웃하는 방열핀 단면적보다 넓다.
상기 베이스판의 상부에는 하방으로 만입된 안착부가 마련되고, 상기 기판은 상기 안착부에 안착될 수 있다.
상기 베이스판 및 상기 복수의 방열핀은 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.
상기 플라스틱 재질은 PA6(Poly Amide 6), MPPO(Modifide Poly Phenylene Oxide), PMMA(Poly Methyl Methacrylate), PPS(Poly Phenylene Sulfide), PC(Poly Carbonate), PBT(Poly Butylene Terephthalate), ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene), PP(Polyp Propylene) 중에서 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 플라스틱 재질은 카본파이버, 흑연, 팽창흑연, 그래핀 중에서 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 베이스판의 상면으로부터 하면까지의 두께는 2 내지 3.5mm일 수 있다.
상기 광원의 하방에 형성된 방열핀은 제1방열핀이고, 상기 이웃하는 방열핀은 제2방열핀이며, 상기 제1방열핀이 상기 베이스판으로부터 하방으로 연장된 길이는 상기 제2방열핀이 하방으로 연장된 길이보다 길 수 있다.
상기 광원의 하방에 형성된 방열핀은 제1방열핀이고, 상기 이웃하는 방열핀은 제2방열핀이며, 상기 제1방열핀의 좌우로 형성된 폭은 상기 제2방열핀의 폭보다 두꺼울 수 있다.
상기 제1방열핀의 폭은 4 내지 10mm이고, 상기 제2방열핀의 폭은 2 내지 3mm일 수 있다.
상기 복수의 방열핀 간에 이격된 거리는 6 내지 10mm일 수 있다.
상기 복수의 방열핀이 상기 베이스판으로부터 하방으로 연장된 길이는 10 내지 15mm일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조 제조방법은 기판을 인서트 사출하여 상부에 기판이 연결되고, 하부에 복수의 방열핀이 이격 형성된 베이스판을 성형하는 단계; 및 상기 기판 상에 광원을 연결하는 단계를 포함하며, 상기 베이스판을 성형하는 단계에서, 상기 복수의 방열핀 중 상기 광원의 하방에 형성된 방열핀의 단면적은 이웃하는 방열핀 단면적보다 넓게 형성되도록 성형한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조는 베이스판 중 광원의 직하방에 방열핀을 배치시키되, 광원의 하방에 형성된 방열핀의 단면적을 이웃하는 방열핀의 단면적보다 넓게 구성함에 따라 열포화도가 충분해짐으로써 방열 성능이 향상될 수 있고, 이웃하는 방열핀은 단면적을 상대적으로 작게 구성하여 과도하게 중량이 증대되는 문제를 방지할 수 있다.
도 1은 기존의 알루미늄 히트싱크를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조의 측단면도를 나타낸 도면이다.
도 4는 비교예에 따른 히트싱크를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크를 나타낸 도면이다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함하는”의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 또는 상에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 개재되지 않는다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조
본 발명의 일 실시예에 의한 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조는 도 2 및 도 3과 같이, 베이스판(100), 베이스판(100)의 하부에 이격 형성된 복수의 방열핀(200), 베이스판(100) 상부에 연결되는 기판(300) 및 기판(300) 상에 연결되는 광원(400)을 포함하고, 복수의 방열핀(200) 중 광원(400)의 하방에 형성된 방열핀(200)의 단면적은 이웃하는 방열핀(200) 단면적보다 넓게 형성된다.
베이스판(100)은 상부에 기판(300)이 연결되며, 하부에 복수의 방열핀(200)이 형성된다. 구체적으로, 베이스판(100)의 상면으로부터 하면까지의 두께(t)는 2 내지 3.5mm일 수 있다.
방열핀(200)은 복수로 구성되어 베이스판(100)의 하부에 이격 형성된다. 구체적으로, 베이스판(100)의 하면으로부터 하방으로 연장 형성될 수 있다. 광원(400)으로부터 발생되는 열을 외부로 방출시킬 수 있다.
구체적으로, 복수의 방열핀(200) 간에 이격된 거리 즉, 방열핀(200) 간의 간격(s)은 6 내지 10mm일 수 있다. 방열핀(200) 간의 간격(s)이 6mm 미만일 경우, 방열핀(200) 사이에서 열갇힘 현상이 발생할 수 있다. 반면, 방열핀(200) 간의 간격(s)이 10mm를 초과할 경우, 표면적이 저하되는 문제가 있다.
또한, 복수의 방열핀(200)이 베이스판(100)으로부터 하방으로 연장된 길이(h)는 10 내지 15mm일 수 있다. 방열핀(200)의 연장된 길이(h)가 10mm 미만일 경우, 방열핀(200) 사이에서 열갇힘 현상이 발생할 수 있다. 반면, 방열핀(200)의 연장된 길이(h)가 15mm를 초과할 경우, 방열 성능의 향상 효과가 크지 않으며, 중량만 증대될 수 있다.
베이스판(100) 및 복수의 방열핀(200)은 일체로 구성되며, 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 구체적으로, PA6(Poly Amide 6), MPPO(Modifide Poly Phenylene Oxide), PMMA(Poly Methyl Methacrylate), PPS(Poly Phenylene Sulfide), PC(Poly Carbonate), PBT(Poly Butylene Terephthalate), ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene), PP(Polyp Propylene) 중에서 1종 이상을 포함하는 재질로 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로, 카본파이버, 흑연, 팽창흑연, 그래핀 중에서 1종 이상을 더 포함하여 복합체 재질로 형성될 수 있다. 플라스틱 재질은 10W/mk 이상의 열전도도를 가질 수 있다.
이와 같이 비중이 낮으면서도 방사율이 높은 플라스틱 재질이 이용될 수 있다. 이에 따라 중량 및 부피를 최소화하는 것이 가능하다.
기판(300)은 베이스판(100)의 상부에 연결되며, 메탈코어 PCB로 구성될 수 있다. 알루미늄 A1050 또는 알루미늄과 마그네슘 합금인 A5052로 형성될 수 있다. 구체적으로, 베이스판(100)의 상부에는 하방으로 만입된 안착부가 마련되고, 기판(300)은 안착부에 안착될 수 있다.
특히, 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조의 제조과정에서 기판(300)이 인서트 사출되어 베이스판(100)과 연결됨으로써 기판(300)과 베이스판(100) 사이에 별도의 열전도 접착제 혹은 계면열전달소재(TIM)와 같은 별도의 열전달 매개체가 필요 없다. 이에 따라 계면 저항이 최소화될 수 있고, 열전달 효율이 향상될 수 있다. 자세한 내용은 후술하기로 한다. 광원(400)은 기판(300) 상에 연결되며, LED 광원(400)으로 구성될 수 있다. LED 광원(400)은 기본적으로 1chip 패키지로 사용되며, 2chip, 3chip, 4chip, 5chip 등이 포함된 패키지가 사용될 수 있다.
베이스판(100) 하부에 형성된 복수의 방열핀(200)은 측단면을 기준으로 광원(400)의 하방에 형성된 방열핀(200)과 이웃하는 방열핀(200)으로 구분된다. 베이스판(100) 중 광원(400)의 하방 부분은 광원(400)으로 인한 집중 발열부이기 때문에 방열 성능 향상을 위해서 열포화도가 충분해야 한다. 따라서 광원(400)의 직하방에 방열핀(200)을 배치시키되, 광원(400)의 하방에 형성된 방열핀(200)의 단면적은 이웃하는 방열핀(200)의 단면적보다 넓게 구성한다.
방열핀(200)의 단면적은 방열핀(200)의 길이 연장된 길이(h)와 폭(d)을 곱한 값으로 계산될 수 있다.
이로써 열포화도가 충분해짐으로써 방열 성능이 향상될 수 있고, 이웃하는 방열핀(200)은 단면적을 상대적으로 작게 구성하여 과도하게 중량이 증대되는 문제를 방지할 수 있다. 광원(400)의 하방에 형성된 방열핀(200)의 개수는 기판(300) 상에 연결된 LED 광원(400)의 개수에 따라 변할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조는 자동차 헤드램프를 구성하는 로우빔(Low beam) 모듈에 적용되며, 하이빔(High beam) 및 DRL(Daytime running Lamp)에도 적용 가능하다.
구체적으로, 광원(400)의 하방에 형성된 방열핀(200)은 제1방열핀(210)이고, 이웃하는 방열핀(200)은 제2방열핀(220)이라 할 때, 제1방열핀(210)이 베이스판(100)으로부터 하방으로 연장된 길이를 제2방열핀(220)이 베이스판(100)으로부터 하방으로 연장된 길이보다 길게 형성하여 제1방열핀(210)의 열포화도를 증대시킬 수 있다. 이때, 제1방열핀(210)의 폭과, 제2방열핀(220)의 폭은 동일한 채, 길이만 다를 수 있다.
또는 제1방열핀(210)의 좌우로 형성된 폭을 제2방열핀(220)의 폭보다 두껍게 형성하여 제1방열핀(210)의 열포화도를 증대시킬 수 있다. 이때, 1방열핀(210)의 길이와, 제2방열핀(220)의 길이는 동일한 채, 폭만 다를 수 있으며, 제1방열핀(210)의 폭은 4 내지 10mm이고, 제2방열핀(220)의 폭은 2 내지 3mm일 수 있다.
제1방열핀(210)의 폭이 4mm 미만일 경우, 열포화도 향상 효과가 충분하지 않을 수 있다. 반면, 제1방열핀(210)의 폭이 10mm을 초과할 경우, 방열 성능의 향상 효과가 크지 않으며, 중량만 증대될 수 있다.
한편, 제2방열핀(220)의 폭이 2mm 미만일 경우, 사출성 저하 현상이 발생할 수 있다. 반면, 제2방열핀(220)의 폭이 3mm을 초과할 경우, 마찬가지로 방열 성능의 향상 효과가 크지 않으며, 중량만 증대될 수 있다.
열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조 제조방법
본 발명의 일 실시예에 의한 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조 제조방법은 기판을 인서트 사출하여 상부에 기판이 연결되고, 하부에 복수의 방열핀이 이격 형성된 베이스판을 성형하는 단계, 기판 상에 광원을 연결하는 단계를 포함하며, 베이스판을 성형하는 단계에서, 복수의 방열핀 중 광원의 하방에 형성된 방열핀의 단면적은 이웃하는 방열핀 단면적보다 넓게 형성되도록 성형한다.
먼저, 베이스판을 성형하는 단계에서는 금형 내에 기판을 배치시키고, 인서트 사출 성형하여 상부에는 기판이 연결되고, 하부에는 복수의 방열핀이 형성된 베이스판을 성형한다. 다만, 이때, 금형을 통해 복수의 방열핀 중 광원의 하방에 형성된 방열핀의 단면적은 이웃하는 방열핀 단면적보다 넓게 형성되도록 성형한다.
이와 같이, 기판이 인서트 사출되어 베이스판과 연결됨으로써 기판과 베이스판 사이에 별도의 열전도 접착제 혹은 계면열전달소재(TIM)와 같은 별도의 열전달 매개체가 필요 없다. 이에 따라 계면 저항이 최소화될 수 있고, 열전달 효율이 향상될 수 있다. 이외 베이스판, 방열핀 및 기판에 대한 설명은 중복되는 설명을 피하기 위해 상기한 설명으로 대신하기로 한다. 다음으로, 기판 상에 광원을 전기적으로 연결한다.
이하 본 발명의 구체적인 실시예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 구체적인 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
(1) 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조의 제조
하기의 표 1에 개시된 조건에 맞추어 본 발명에 따른 실시예 및 비교예의 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조를 제조하였다.
CASE 재질 연결방식 길이
(mm)		 간격
(mm)		 폭
(mm)		 두께
(mm)		 비고
1 PA6/MPPO+카본필러 인서트사출 10 2 1 2.5 비교예
2 PA6/MPPO+카본필러 인서트사출 10 2 2 2.5 비교예
3 PA6/MPPO+카본필러 인서트사출 10 2 4 2.5 비교예
4 PA6/MPPO+카본필러 인서트사출 10 4 2 2.5 비교예
5 PA6/MPPO+카본필러 인서트사출 10 6 2 2.5 비교예
6 PA6/MPPO+카본필러 인서트사출 30 2 2 2.5 비교예
7 PA6/MPPO+카본필러 인서트사출 30 4 2 2.5 비교예
8 PA6/MPPO+카본필러 인서트사출 30 4 4 2.5 비교예
9 PA6/MPPO+카본필러 인서트사출 30 6 2 2.5 비교예
10 PA6/MPPO+카본필러 인서트사출 30 6 2 3.5 비교예
11 PA6/MPPO+카본필러 인서트사출 30 6 4 3.5 비교예
12 ADC12(알루미늄) 접착제부착 10 6 4/2 2.0 실시예
13 PA6/MPPO+카본필러 인서트사출 10 6 4/2 2.0 실시예
14 PA6/MPPO+카본필러 인서트사출 10 6 4/2 2.0 실시예
15 PA6/MPPO+카본필러 인서트사출 10 6 11/2 2.0 실시예
16 PA6/MPPO+카본필러 인서트사출 10 6 9/3 2.0 실시예
17 PA6/MPPO+카본필러 인서트사출 10 6 9/4 2.0 실시예
18 PA6/MPPO+카본필러 인서트사출 10 6 10/3 2.0 실시예
상기 표 1에서 연결방식은 기판과 베이스판의 연결방식을 의미하고, 길이, 간격 폭은 각각 방열핀의 길이, 간격, 폭을 의미한다. 폭은 방열핀이 제1방열핀 및 제2방열핀을 포함하는 경우, 왼쪽부터 순서대로 제1방열핀의 폭과 제2방열핀의 폭을 기재하였다. 두께는 베이스판의 두께를 의미한다.
(2) 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조의 평가
실시예와 비교예의 방열 효과를 알아보기 위해 광원의 정션온도를 측정하였고, 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조의 중량을 측정하였다.
구체적으로, 베이스판 및 방열핀을 구성하는 플라스틱 재질은 열전도율이 15W/mK의 방열 플라스틱 재질이었다. 기판의 재질은 Al1050의 알루미늄 합금이 사용되었고, 광원은 오스람社의 LUW CEUP 모델이 사용되었다. 외기온도는 헤드램프 내의 환경을 반영하여 105℃로 실시하였고, 중력방향은 -Y axis gravity-9.8m/s2으로 실시하였으며, 외부 하우징 또는 Case가 없는 상태로 실시하였고, 열원은 LED 1.533W 급 1chip 5개로 실시하였다.
이에 따른 결과는 하기의 표 2와 같다.
CASE LED 정션온도(℃) 중량(g) 비고
1 131.04 205.90 비교예
2 131.05 252.05 비교예
3 130.71 303.12 비교예
4 130.89 199.52 비교예
5 131.08 175.66 비교예
6 129.45 557.83 비교예
7 129.31 422.74 비교예
8 129.22 551.75 비교예
9 129.15 357.39 비교예
10 128.92 392.56 비교예
11 128.51 482.03 비교예
12 130.44 301.40 실시예
13 130.21 157.87 실시예
14 130.06 277.62 실시예
15 130.05 302.73 실시예
16 130.08 300.94 실시예
17 130.08 352.11 실시예
18 129.93 324.26 실시예
상기 표 2에서 LED 정션온도는 5개의 chip의 평균온도를 의미하며, 중량은 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조의 중량을 의미한다.
상기 표 2, 도 4 및 도 5를 참고할 때, 비교예인 CASE 1 내지 5의 LED 정션온도(℃)는 실시예들인 CASE 12 내지 18의 LED 정션온도(℃)보다 높은 온도 값이 측정되었다. 이는 방열 효과가 실시예에 비해 충분하지 않은 것을 의미할 수 있으며, 이는 기판 하방에 충분한 열포화도를 갖는 방열핀의 부재로부터 기인될 수 있다.
비교예인 CASE 6 내지 11의 LED 정션온도(℃)는 130℃ 이하로 측정되어 우수한 방열 효과를 가짐을 알 수 있으나, 중량이 357g 이상이므로 실시예들보다 큰 중량을 가짐을 확인할 수 있다. 이는 방열핀의 길이가 과도하게 증가하였기 때문이다.
실시예 중에서도 베이스판과 방열핀이 플라스틱 재질로 형성되고, 인서트 사출 성형으로 베이스판에 기판이 연결되었으며, 기판 하방에 단면적이 넓은 제1방열핀이 형성되되, 최적화된 길이, 간격, 폭으로 형성된 CASE 13의 경우, 다른 실시예들과 동등한 방열 효과를 보이는 동시에, 중량이 158g 이하로 가장 가벼운 것을 알 수 있었다.
본 발명은 상기 구현예 및/또는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 구현예 및/또는 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 베이스판 200: 방열핀
210: 제1방열판 220: 제2방열핀
300: 기판 400: 광원

Claims (12)

  1. 베이스판;
    상기 베이스판의 하부에 이격 형성된 복수의 방열핀;
    상기 베이스판 상부에 연결되는 기판; 및
    상기 기판 상에 연결되는 광원;을 포함하고,
    상기 복수의 방열핀 중 상기 광원의 하방에 형성된 방열핀의 단면적은 이웃하는 방열핀 단면적보다 넓은 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베이스판의 상부에는 하방으로 만입된 안착부가 마련되고,
    상기 기판은 상기 안착부에 안착되는 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 베이스판 및 상기 복수의 방열핀은 플라스틱 재질로 형성된 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 플라스틱 재질은 PA6(Poly Amide 6), MPPO(Modifide Poly Phenylene Oxide), PMMA(Poly Methyl Methacrylate), PPS(Poly Phenylene Sulfide), PC(Poly Carbonate), PBT(Poly Butylene Terephthalate), ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene), PP(Polyp Propylene) 중에서 1종 이상을 포함하는 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 플라스틱 재질은 카본파이버, 흑연, 팽창흑연, 그래핀 중에서 1종 이상을 더 포함하는 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 베이스판의 상면으로부터 하면까지의 두께는 2 내지 3.5mm인 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광원의 하방에 형성된 방열핀은 제1방열핀이고, 상기 이웃하는 방열핀은 제2방열핀이며,
    상기 제1방열핀이 상기 베이스판으로부터 하방으로 연장된 길이는 상기 제2방열핀이 하방으로 연장된 길이보다 긴 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광원의 하방에 형성된 방열핀은 제1방열핀이고, 상기 이웃하는 방열핀은 제2방열핀이며,
    상기 제1방열핀의 좌우로 형성된 폭은 상기 제2방열핀의 폭보다 두꺼운 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1방열핀의 폭은 4 내지 10mm이고,
    상기 제2방열핀의 폭은 2 내지 3mm인 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 방열핀 간에 이격된 거리는 6 내지 10mm인 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 방열핀이 상기 베이스판으로부터 하방으로 연장된 길이는 10 내지 15mm인 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조.
  12. 기판을 인서트 사출하여 상부에 기판이 연결되고, 하부에 복수의 방열핀이 이격 형성된 베이스판을 성형하는 단계; 및
    상기 기판 상에 광원을 연결하는 단계를 포함하며,
    상기 베이스판을 성형하는 단계에서,
    상기 복수의 방열핀 중 상기 광원의 하방에 형성된 방열핀의 단면적은 이웃하는 방열핀 단면적보다 넓게 형성되도록 성형하는 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조 제조방법.
KR1020180111775A 2018-09-18 2018-09-18 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조 및 제조방법 KR20200032572A (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180111775A KR20200032572A (ko) 2018-09-18 2018-09-18 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조 및 제조방법
US16/210,655 US11015795B2 (en) 2018-09-18 2018-12-05 Light weight radiant heat structure of thermoelectric polymer heat sink and manufacturing method of the same
EP18211021.3A EP3627046A1 (en) 2018-09-18 2018-12-07 Light weight radiant heat structure of thermoelectric polymer heat sink and manufacturing method of the same
JP2018231202A JP2020047570A (ja) 2018-09-18 2018-12-10 熱伝導性高分子ヒートシンクの軽量放熱構造及び製造方法
CN201811516515.1A CN110906294A (zh) 2018-09-18 2018-12-12 具有轻质散热结构的导热聚合物散热器及其制造方法
KR1020230154178A KR20230158451A (ko) 2018-09-18 2023-11-09 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조 및 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180111775A KR20200032572A (ko) 2018-09-18 2018-09-18 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조 및 제조방법

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230154178A Division KR20230158451A (ko) 2018-09-18 2023-11-09 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조 및 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200032572A true KR20200032572A (ko) 2020-03-26

Family

ID=64870293

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180111775A KR20200032572A (ko) 2018-09-18 2018-09-18 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조 및 제조방법
KR1020230154178A KR20230158451A (ko) 2018-09-18 2023-11-09 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조 및 제조방법

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230154178A KR20230158451A (ko) 2018-09-18 2023-11-09 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조 및 제조방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11015795B2 (ko)
EP (1) EP3627046A1 (ko)
JP (1) JP2020047570A (ko)
KR (2) KR20200032572A (ko)
CN (1) CN110906294A (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113752645A (zh) * 2021-08-09 2021-12-07 湖北航天技术研究院总体设计所 一种轻质化防高温热辐射结构及防护层

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SM200600005B (it) 2006-02-15 2007-08-22 Idealed.It S R L Unita' luminosa led ad alta potenza, nonche' apparato di illuminazione comprendente tale unita'
JP2009245833A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Harison Toshiba Lighting Corp 車両用灯具
CN201219340Y (zh) * 2008-05-16 2009-04-08 荣信电力电子股份有限公司 散热片间距为8-18mm的热管散热器
US20100220469A1 (en) * 2008-05-23 2010-09-02 Altair Engineering, Inc. D-shaped cross section l.e.d. based light
JP2010073649A (ja) * 2008-09-22 2010-04-02 San Buraito:Kk 照明装置
CN101929627A (zh) * 2009-06-26 2010-12-29 富士迈半导体精密工业（上海）有限公司 照明装置
US9243758B2 (en) * 2009-10-20 2016-01-26 Cree, Inc. Compact heat sinks and solid state lamp incorporating same
WO2012164506A1 (en) 2011-05-31 2012-12-06 Sabic Innovative Plastics Ip B.V. Led plastic heat sink and method for making and using the same
KR20130028511A (ko) * 2011-09-09 2013-03-19 에스엘 주식회사 차량용 램프의 방열 장치 및 그 제조 방법
CN103162112A (zh) * 2011-12-14 2013-06-19 海洋王照明科技股份有限公司 Led灯具
KR101353907B1 (ko) 2011-12-28 2014-01-23 주식회사 이랜텍 히트 싱크 및 히트 싱크 제조방법
WO2013103698A1 (en) * 2012-01-06 2013-07-11 Thermal Solution Resources, Llc Led lamps with enhanced wireless communication
JP2014041929A (ja) 2012-08-22 2014-03-06 Stanley Electric Co Ltd ヒートシンク及びこれを備えた高効率放熱構造
JP5946365B2 (ja) 2012-08-22 2016-07-06 株式会社アルバック 静電吸着装置、残留吸着除去方法
JP2014078335A (ja) * 2012-10-09 2014-05-01 Kaneka Corp Ｌｅｄ照明器具用放熱部材及びｌｅｄ照明器具
US20140272385A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Graphene Technologies, Inc. Graphene-Polymer Composite Material and Devices Utilizing the Same
JP6746490B2 (ja) 2013-04-19 2020-08-26 コベストロ・エルエルシー 成形された電子プリント回路基板における封入および組立体
KR20140132492A (ko) * 2013-05-08 2014-11-18 엘지전자 주식회사 조명장치 및 이의 제조방법
CN204408824U (zh) * 2014-12-18 2015-06-17 热流动力能源科技股份有限公司 热交换装置
JP2017224768A (ja) * 2016-06-16 2017-12-21 スタンレー電気株式会社 ヒートシンク

Also Published As

Publication number Publication date
CN110906294A (zh) 2020-03-24
EP3627046A1 (en) 2020-03-25
JP2020047570A (ja) 2020-03-26
US11015795B2 (en) 2021-05-25
US20200088397A1 (en) 2020-03-19
KR20230158451A (ko) 2023-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5683799B2 (ja) 自動車用ｌｅｄ用ヒートシンク
KR102072429B1 (ko) 차량용 조명장치, 방열장치 및 조명장치
WO1986002985A1 (en) Signal light unit having heat dissipating function
JP2014067728A (ja) 自動車用ｌｅｄランプ
CN109477616B (zh) 用于照明系统的封装件
KR20230158451A (ko) 열전도성 고분자 히트싱크 경량 방열 구조 및 제조방법
JP3190306U (ja) ライトモジュール用ヒートシンク
TW201300691A (zh) 固態燈具之蒸氣室冷卻技術
JP2014135350A (ja) ヒートシンク
JP2014103044A (ja) 車両用灯具
JP6634848B2 (ja) 照射装置、及び放熱ユニット
TWM607434U (zh) 發光模組及發光裝置
EP3290789B1 (en) Luminaire including a heat dissipation structure
KR20100101489A (ko) 냉각장치
JP5390781B2 (ja) 光源冷却装置
KR101343045B1 (ko) 엘.이.디 모듈용 방열장치
KR102373637B1 (ko) Led 조명등용 히트싱크 모듈
KR101754489B1 (ko) 폴리머를 이용하여 제작된 히트싱크
KR101320935B1 (ko) 방열판 제작방법
KR100954214B1 (ko) Led 및 히트싱크 조립체
KR102063612B1 (ko) 열전도도가 향상된 히트싱크를 갖는 가로등 조명 기구
KR102468106B1 (ko) 차량용 램프
TW201538898A (zh) Led散熱結構
US10670255B2 (en) Evacuated core circuit board
KR200462335Y1 (ko) 양면 방열형 ｌｅｄ 램프

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X601 Decision of rejection after re-examination
A107 Divisional application of patent