초록 ▼

본 연구에서는 LED 다운라이트용 원형 히트 싱크의 최적 설계를 위하여 실험을 수행하고, 검증된 수치해석 모델을 이용하여 원형 히트 싱크 주위의 열유동을 수치적으로 해석하였다. LED 조명용 원형 히트 싱크의 열전달 상관식을 제안하였고, GUI 환경의 원형 히트 싱크 설계 프로그램을 개발하였다. 다양한 형상에 대한 열전달 성능 분석을 통하여 최적 모델을 선정하였고, 방열 성능뿐만 아니라 경량화에 따른 경제성까지 우수한 히트 싱크의 최적 설계를 하였다. 이러한 원형 히트싱크 최적화 연구를 통해 얻어진 결과들을 요약하면 다음과 같다.<

본 연구에서는 LED 다운라이트용 원형 히트 싱크의 최적 설계를 위하여 실험을 수행하고, 검증된 수치해석 모델을 이용하여 원형 히트 싱크 주위의 열유동을 수치적으로 해석하였다. LED 조명용 원형 히트 싱크의 열전달 상관식을 제안하였고, GUI 환경의 원형 히트 싱크 설계 프로그램을 개발하였다. 다양한 형상에 대한 열전달 성능 분석을 통하여 최적 모델을 선정하였고, 방열 성능뿐만 아니라 경량화에 따른 경제성까지 우수한 히트 싱크의 최적 설계를 하였다. 이러한 원형 히트싱크 최적화 연구를 통해 얻어진 결과들을 요약하면 다음과 같다.
1) 복사 열전달을 고려한 자연대류 열전달 해석 모델을 검증하기 위해 다양한 방사율을 가진 여러 모양의 히트 싱크에 대한 실험을 수행하였고, 실험 결과와 수치해석 결과는 잘 일치하였다.
2) 원형 히트 싱크(L 모델)의 평균 열전달 계수를 예측할 수 있는 무차원 상관식을 제안하였고, 사용자 편의를 위한 GUI 환경의 해석 프로그램을 개발하였다.
3) 최적 모델을 선택하기 L, LM, LMS 모델의 열전달 성능을 비교하였고, LM 모델의 열전달 성능이 가장 우수하였다.
4) LM 모델 기준으로 방사율 변화에 따른 복사 열전달의 크기는 전체 열전달량 중 최대 27%를 차지하였으므로 히트싱크 설계 시 표면처리가 상당히 중요한 설계인자이다.
5) 최적 LM 모델의 평균 열저항은 기존 모델 보다 평균 12% 감소하였지만, 히트 싱크의 평균 질량은 25% 증가하였다.
6) 최적 핀-휜(pin-fin) 히트싱크는 LM 모델과 열전달 성능은 동일하면서, 질량은 20% 이상 감량할 수 있었다.
7) Pareto front를 통하여 원형 히트 싱크 설계 가이드 라인을 제안하였다.
결론적으로, 본 연구틀 통해 개발된 원형 히트싱크 해석 프로그램을 이용하여 열전달 지식이 전무한 설계자라도 열전달 성능을 정확히 예측 할 수 있다. 또한 최적설계 데이터를 바탕으로 실제 제품 개발의 시간과 비용을 절감할 수 있다. 따라서 본 연구 결과를 통해 얻어진 설계 데이터를 기업들이 LED 조명 방열 설계에 활용한다면, 우수한 방열 성능뿐만 아니라 재료비 절감을 통하여 가격 경쟁력의 우위를 확보할 수 있을 것으로 예상된다. 이 연구를 통해서 현재까지 (2012년 3월 17일 기준) 얻어진 연구성과는 다음과
같다.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목차 ... 3
• I. 연구결과 요약문 ... 4
• II. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 6
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7
• 5. 연구결과의 활용 계획 ... 7
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 8
• III. 연구성과 ... 9