KR20200142913A - 그라파이트 복합 타워형 히트싱크 및 이를 포함한 엘이디 등기구 - Google Patents

그라파이트 복합 타워형 히트싱크 및 이를 포함한 엘이디 등기구 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 그라파이트 복합 타워형 히트싱크 및 이를 포함한 엘이디 등기구에 관한 것으로, 본 발명에 따른 그라파이트 복합 타워형 히트싱크는, 소정 길이를 갖는 통형상의 본체와; 상기 본체의 단면 중심의 방사방향으로 상기 본체에 일체로 형성되는 다수의 방열날개와; 상기 본체의 중심에 길이방향을 따라 형성되는 히트파이프;를 가지되, 상기 본체 및 방열날개는 그라파이트와 수지류가 65~75 : 35~25 중량% 비율로 배합되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 적정 높이를 형성하기 위하여 필요한 강도유지를 위한 두께의 제한이 없으며, 그라파이트 복합재질로 마련되어 이방성의 열전도 특성으로 수직 및 수평으로 열전달이 가능하여 방열효율을 극대화할 수 있으며, 방열날개가 본체와 일체로 사출되므로, 별도의 방열날개(핀)을 제작하여 본체에 결합하는 등의 후작업이 불필요하므로 생산효율을 극대화하고, 제조원가를 절감할 수 있다.

Description

그라파이트 복합 타워형 히트싱크 및 이를 포함한 엘이디 등기구{Tower Shaped Heatsink including graphite and LED lingting apparatus having the same}
본 발명은, 히트싱크 및 이를 포함한 엘이디 등기구에 관한 것으로, 특히, 그라파이트 복합재질로 마련되어 필요한 높이로 제조가 용이하며, 이방성의 열전도 특성으로 수직 및 수평으로 열전달이 가능하여 방열효율을 극대화할 수 있으며, 일체로 사출이 가능하고 후작업이 불필요하여 생산효율을 극대화하고, 제조원가를 절감할 수 있으면서도, 방열효율을 극대화할 수 있는 그라파이트 복합 타워형 히트싱크 및 이를 포함한 엘이디 등기구에 관한 것이다.
일반적으로 전자제품 및 자동차 부품에는 사용중에 발생되는 열을 방출하기 위하여 히트싱크와 같은 방열재가 사용된다. 이러한 방열재는 최근 전자제품 기술이 발전하면서 전자제품의 고직접화, 고밀도화, 고성능화에 의하여 사용중에 발생하는 전자제품 자체의 발열량이 증가됨에 따라 증가된 발열양을 효과적으로 배출하기 위하여 열전도도가 높은 구리 또는 알루미늄과 같은 소재가 많이 사용되고 있다.
그러나, 구리 또는 알루미늄은 강도가 낮아 방열핀의 높이를 높이기 위해서는 두께를 그만큼 두껍게 해야 하므로 무게가 크게 증가하는 문제가 있고, 그렇지 않은 경우 동일한 방열면적을 구현하기 위해서는 다수의 낮은 방열핀을 설치해야 하므로 넓은 설치면적이 필요하다는 문제점이 있었다.
따라서, 방열을 위하여 많은 공간이 필요하게 되므로 기기 자체가 대형화 및 고 중량화가 되는 문제가 있고, 이로 인해 설계의 어려움 및 제조원가가 증가하는 문제가 있었다.
또한, 알루미늄 재질의 특성상, 부식(백화현상)에 취약하고, 특히 가공이나 사용과정에서 도장이나 피막의 스크레치가 발생하는 경우 부식(백화현상)이 가속화되는 단점이 있으며, 제조과정에서 사상, 연마, 샌딩이나 도장 등 2차 가공이 필요하므로 제조비용이 높은 반면, 생산성이 낮고 방열시 열전도방향이 수직으로만 수행되어 비용대비 높은 방열성능을 기대하기 어렵다는 단점이 있다.
특허등록 제10-1791069호
따라서, 본 발명의 목적은, 적정 높이를 형성하기 위하여 필요한 강도유지를 위한 두께의 제한이 없으며, 그라파이트 복합재질로 마련되어 이방성의 열전도 특성으로 수직 및 수평으로 열전달이 가능하여 방열효율을 극대화할 수 있는 그라파이트 복합 타워형 히트싱크를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 방열날개가 본체와 일체로 사출되므로, 별도의 방열날개(핀)을 제작하여 본체에 결합하는 등의 후작업이 불필요하므로 생산효율을 극대화하고, 제조원가를 절감할 수 있는 그라파이트 복합 타워형 히트싱크를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 히트파이프 내의 유체가 직접 PCB에 접촉되어 흡열하고 이를 방열날개를 통해 공기중으로 방출하므로 방열효율을 극대화할 수 있는 그라파이트 복합 타워형 히트싱크를 갖는 엘이디 등기구를 제공하는 데 있다.
상기 목적은, 본 발명의 일실시예에 따라, 소정 길이를 갖는 통형상의 본체와; 상기 본체의 단면 중심의 방사방향으로 상기 본체에 일체로 형성되는 다수의 방열날개와; 상기 본체의 중심에 길이방향을 따라 형성되는 히트파이프;를 가지되, 상기 본체 및 방열날개는 그라파이트와 수지류가 65~75 : 35~25 중량% 비율로 배합되어 구성되는 그라파이트 복합 타워형 히트싱크에 의해 달성된다.
상기 수지류는 나일론 수지로 마련되며, 상기 그라파이트 미세분말과 나일론 수지를 배합하여 펠릿형상으로 제조하여 컷팅한 후, 미리 제작된 금형에 사출하는 방법으로 제조될 수 있다.
상기 이웃하는 2개의 방열날개의 사이에는 상기 본체의 중심방향으로 방열면적 증가를 위한 방열홈이 추가로 형성될 수 있다.
상기 히트파이프는, 상기 본체를 길이방향으로 관통하는 "1" 형, "U" 또는 "O"형 중 어느 하나로 마련될 수 있다.
한편, 상기 목적은, 상기 각 실시예에 따른 다수의 히트싱크과; 전방에 다수의 엘이디가 장착되며, 후방에는 상기 히트싱크가 장착되는 PCB와; 상기 엘이디, PCB 및 히트싱크를 내부에 수용하는 외부 하우징;를 포함하는 그라파이트 복합 타워형 히트싱크를 갖는 엘이디 등기구에 의해서도 달성된다.
상기 히트싱크는 일단이 열전도성 접착제에 의해 상기 PCB의 후방에 연결부위가 실링되며 고정되고, 상기 히트파이프는 내부의 유체가 상기 PCB의 후방에 직접 접촉되어 흡열이 가능하도록 상기 PCB를 향하는 면이 개방되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 PCB는 금속재질의 메탈 PCB로 마련될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 그라파이트 복합 타워형 히트싱크는, 적정 높이를 형성하기 위하여 필요한 강도유지를 위한 두께의 제한이 없으며, 그라파이트 복합재질로 마련되어 이방성의 열전도 특성으로 수직 및 수평으로 열전달이 가능하여 방열효율을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 그라파이트 복합 타워형 히트싱크는, 방열날개가 본체와 일체로 사출되므로, 별도의 방열날개(핀)을 제작하여 본체에 결합하는 등의 후작업이 불필요하므로 생산효율을 극대화하고, 제조원가를 절감할 수 있다.
본 발명에 따른 그라파이트 복합 타워형 히트싱크를 갖는 엘이디 등기구는, 히트파이프 내의 유체가 직접 PCB에 접촉되어 흡열하고 이를 방열날개를 통해 공기중으로 방출하므로 방열효율을 극대화할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일실시예에 따른 그라파이트 복합 타워형 히트싱크의 사시도,
도 2는, 도 1에 도시된 그라파이트 복합 타워형 히트싱크의 단면도,
도 3은, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 히트파이프의 단면도,
도 4는, 본 발명의 일실시예에 따른 그라파이트 복합 타워형 히트싱크를 갖는 엘이디 등기구의 분해 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 그라파이트 복합 타워형 히트싱크(10)는, 본체(11)와, 방열날개(12)와, 히트파이프(15)를 포함한다.
먼저, 본체(11)는 소정 길이를 갖는 통 형상으로 마련된다.
본체(11)는 도 1에 도시된 바와 같이, 원통형상으로 마련될 수도 있고, 사각형 등 다각형 통형상으로 다양하게 마련될 수 있다.
방열날개(12)는 본체(11)의 단면 중심의 방사방향으로 본체(11)에 일체로 형성된다.
방열날개(12)의 개수는 필요에 따라 다양하게 마련될 수 있으나, 방열날개(12)가 서로 밀집되는 경우에는 방열효율이 저하될 수 있으므로 적정한 개수로 마련되는 것이 바람직하다.
방열날개(12)는 도 1에 도시된 바와 같이, 본체(11)의 길이방향 전체에 걸쳐 연장되며 마련될 수도 있고, 일부에만 마련될 수도 있으며, 또한 방열날개(12)가 길이방향으로 소정 위치에서 서로 분할되며 마련될 수도 있다.
또한, 방열날개(12)는 본체(11) 표면으로부터 모두 같은 길이로 연장될 수도 있으나, 그 위치에 따라서 서로 다른 길이로 마련될 수도 있음은 물론이다. 후자의 경우, 예를 들어, PCB(20)에 가까운 위치에는 방열날개(12)가 상대적으로 짧은 길이로 마련되고, 다른 부품과의 간섭이 적은 위치에서는 상대적으로 길게 마련될 수 있다. 또는 외부 하우징(40)의 형상에 따라 그 길이가 서로 다르게 마련될 수도 있음은 물론이다.
한편, 본 발명에 따른 그라파이트 복합 타워형 히트싱크(10)는, 본체(11) 및 방열날개(12)가 일체로 형성되되, 그라파이트(Graphite)와 수지류가 65~75 : 35~25 중량%의 비율로 배합되어 구성된다. 여기서, 상기 수지류는 나일론 수지로 마련될 수 있다.
상기 그라파이트와 수지류의 배합비율은 본원 출원인이 히트싱크(10)의 길이를 상대적으로 길게 할 수 있도록 적정강도를 유지하면서도 비중을 최소화할 수 있는 배합범위를 선택한 것이다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 그라파이트 복합 타워형 히트싱크(10)는, 다양한 방법으로 마련될 수 있으며, 예를 들어, 그라파이트 미세분말과 나일론 수지를 배합하여 펠릿형상으로 제조하여 컷팅한 후, 미리 제작된 금형에 사출하는 방법으로 제조될 수 있다. 여기서, 펠릿을 커팅한 후에는 건조 및 검사과정을 수행할 수 있고, 금형을 통해 사출한 후에는 형상검사 및 형상 후가공을 수행할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 그라파이트 복합 타워형 히트싱크는, 적정 높이를 형성하기 위하여 필요한 강도유지를 위한 두께의 제한이 없으며, 그라파이트 복합재질로 마련되어 이방성의 열전도 특성으로 수직 및 수평으로 열전달이 가능하여 방열효율을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 그라파이트 복합 타워형 히트싱크는, 방열날개가 본체와 일체로 사출되므로, 별도의 방열날개(핀)을 제작하여 본체에 결합하는 등의 후작업이 불필요하므로 생산효율을 극대화하고, 제조원가를 절감할 수 있다.
힌편, 도 2에 도시된 바와 같이, 이웃하는 2개의 방열날개(12) 사이에는 본체(11)의 중심방향으로 방열면적 증가를위한 방열홈(13)이 추가로 형성될 수 있다.
방열홈(13)은 모든 방열날개(12) 사이에 마련될 수도 있으나, 도 2에 도시된 바와 같이, 몇 개의 위치에만 형성될 수도 있다.
방열홈(13)의 형상 및 크기는 다양하게 마련될 수 있으며, 도 2에서와 같이, 원형으로 마련될 수도 있으나, 사각형을 포함한 다각형 형상으로 마련될 수 있으며, 히트파이프(15)를 제외한 본체(11)의 영역에 다양한 형상으로 제한없이 마련될 수 있다.
또한, 방열홈(13)은 본체(11)의 길이방향을 따라 전 영역에 마련될 수도 있고, 일부 영역에만 마련될 수도 있다.
히트파이프(15)는 본체(11)의 중심에 길이방향을 따라 형성된다.
히트파이프(15) 내에는 유체(냉매)가 마련되어 있어서 대류에 따라 유동하면서 열을 전달한다.
히트파이프(15)는 다양한 측면 형상으로 마련될 수 있는 바, 도 3에 도시된 바와같이, '1'자형으로 마련될 수도 있고, "U"자형 또는 "O"자와 같이 순환형으로 마련될 수도 있다.
이 경우, 도 3의 (a)와 같이, 히트파이프(15)의 바닥면 즉, PCB(20)를 향하는 면은, PCB(20)에 직접 유체가 접촉될 수 있도록 개방될 수도 있고, 도 3의 (b)와 같이, 직접 접촉이 되지 않도록 폐쇄되도록 마련될 수도 있다. 이는, 물론 도 3의 (c)와 같이 "U"자형이나 순환형의 경우에도 마찬가지로 적용된다.
다만, 전자 즉, 유체가 직접 PCB(20)와 접촉되는 경우에는 유체로 직접 열이 전달되므로 열전달율이 높아 방열효율을 더욱 극대화할 수 있다는 장점이 있다.
도 4는, 본 발명의 일실시예에 따른 그라파이트 복합 타워형 히트싱크를 갖는 엘이디 등기구(1)의 분해사시도이다.
도면을 참조하면, PCB(20)는 전방에 다수의 엘이디(30)가 장착되며, 후방에는 전술한 그라파이트 복합 타워형 히트싱크(10)가 장착된다.
이 경우, 그라파이트 복합 타워형 히트싱크(10)를 장착할 때에는, 하단 또는 하단 둘레에 열전도성 접착제를 이용하여 PCB(20)의 후방에 접착한다. 필요한 경우, 열전도성 접착제 이외에 스크루와 같은 기계적인 체결을 추가할 수 있다.
한편, 히트파이프(15)의 하단은 전술한 바와 같이, 유체가 PCB(20)의 후방에 직접 접촉되어 흡열이 가능하도록 PCB(20)를 향하는 면이 개방될 수 있으며, 이 경우, 상기 유체가 외부로 유출되지 않도록 밀폐(실링)가 되도록 한다.
이에, 본 발명에 따른 그라파이트 복합 타워형 히트싱크를 갖는 엘이디 등기구는, 히트파이프 내의 유체가 직접 PCB에 접촉되어 흡열하고 이를 방열날개를 통해 공기중으로 방출하므로 방열효율을 극대화할 수 있다.
전술한 실시예에서, PCB(20)를 금속재질 또는 열전도성 재질의 메탈 PCB로 마련되는 경우에는 방열효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
한편, 외부 하우징(40)은 내부에 PCB(20) 및 히트싱크(10)를 수용하도록 마련된다. 외부 하우징(40)은 다양한 종류로 마련될 수 있으며, 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, PCB(20) 전방의 엘이디(30) 보호용 투광판(42)과, 전방 틀(41, 43)과, PCB(20) 후방의 후방틀(45) 및 히트싱크(10)의 측면을 덮는 측면 케이스(44)를 포함할 수 있다.
1 : 엘이디 등기구
10 : 히트싱크 11 : 본체
12 : 방열날개 13 : 방열홈
15 : 히트파이프
20 : PCB
30 : 엘이디
40 : 외부 하우징

Claims (7)

  1. 소정 길이를 갖는 통형상의 본체와;
    상기 본체의 단면 중심의 방사방향으로 상기 본체에 일체로 형성되는 다수의 방열날개와;
    상기 본체의 중심에 길이방향을 따라 형성되는 히트파이프;를 가지되,
    상기 본체 및 방열날개는 그라파이트와 수지류가 65~75 : 35~25 중량% 비율로 배합되어 구성되는 그라파이트 복합 타워형 히트싱크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수지류는 나일론 수지로 마련되며, 상기 그라파이트 미세분말과 나일론 수지를 배합하여 펠릿형상으로 제조하여 컷팅한 후, 미리 제작된 금형에 사출하는 방법으로 제조되는 그라파이트 복합 타워형 히트싱크.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이웃하는 2개의 방열날개의 사이에는 상기 본체의 중심방향으로 방열면적 증가를 위한 방열홈이 추가로 형성되는 그라파이트 복합 타워형 히트싱크.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 히트파이프는, 상기 본체를 길이방향으로 관통하는 "1" 형, "U" 또는 "O"형 중 어느 하나로 마련되는 그라파이트 복합 타워형 히트싱크.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 다수의 히트싱크과;
    전방에 다수의 엘이디가 장착되며, 후방에는 상기 히트싱크가 장착되는 PCB와;
    상기 엘이디, PCB 및 히트싱크를 내부에 수용하는 외부 하우징;를 포함하는 그라파이트 복합 타워형 히트싱크를 갖는 엘이디 등기구.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 히트싱크는 일단이 열전도성 접착제에 의해 상기 PCB의 후방에 연결부위가 실링되며 고정되고,
    상기 히트파이프는 내부의 유체가 상기 PCB의 후방에 직접 접촉되어 흡열이 가능하도록 상기 PCB를 향하는 면이 개방되는 그라파이트 복합 타워형 히트싱크를 갖는 엘이디 등기구.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 PCB는 금속재질의 메탈 PCB로 마련되는 그라파이트 복합 타워형 히트싱크를 갖는 엘이디 등기구.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101791069B1 (ko) 2015-10-06 2017-10-27 주식회사 지티에스 그라파이트 복합 성형 소재 및 이를 이용한 방열재 제조방법

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