WO2016108347A1 - 엘이디 조명장치 - Google Patents

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    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the present invention relates to an LED lighting device.
  • the LED lighting apparatus may be composed of an LED package packaged with an LED chip, a metal PCB on which the LED package is mounted on the upper surface, and a heat sink mounted on the lower surface of the metal PCB.
  • heat generated in the LED chip is transferred to the heat sink via the package substrate and the metal PCB of the LED package.
  • the prior art since a plurality of components are present on the heat transfer path, and all of the thermal resistances of these components act, there is a problem in that heat generated from the LED chip is not effectively released.
  • the present invention is to provide an LED lighting device having a high heat dissipation performance while having a simple structure.
  • a printed circuit board formed of a plate-like structure, the LED chip mounted on one side of the printed circuit board, the support coupled to the other surface of the printed circuit board and the support to cool the heat generated from the LED chip It includes a heat sink to be coupled, the support is formed with an intermittent through hole penetrating both sides, the heat sink is coupled to the support while a portion is inserted into the through hole from one side of the support and in contact with the printed circuit board LED lighting device is provided.
  • the heat sink is formed in a tubular shape, the working fluid is injected, and includes a vibrating tubular heat pipe loop having a heat absorbing portion for dissipating heat absorbed by the heat absorbing portion and the heat absorbing portion coupled to the support and heat transfer,
  • the heat pipe loop may be coupled to the support while the heat absorbing portion is inserted into the through hole from one surface of the support and contacts the printed circuit board.
  • the heat sink may include a heat sink in which a heat conductive metal is formed in the shape of a wire or a coil.
  • the support and the heat sink can be joined to each other by a thermally conductive adhesive.
  • the heat pipe loop is formed in a helical structure, and may be disposed in an annular shape so that a radial radiating part is formed.
  • the LED lighting device since a portion of the heat sink is coupled to the support while penetrating the support and being in contact with the printed circuit board, the LED lighting device having a simple heat dissipation performance can be realized.
  • FIG. 1 is a perspective view of the LED lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is an exploded perspective view showing the LED lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a sectional view of the LED lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a view showing in more detail the structure of the printed circuit board, the support and the heat sink in the LED lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 5 is a view showing a state in which the heat sink is inserted into the through hole of the support in the LED lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the coupling does not only mean the case where the physical contact is directly between the components in the contact relationship between the components, other components are interposed between the components, the components in the other components Use it as a comprehensive concept until each contact.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • 1 is a perspective view showing an LED lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is an exploded perspective view showing the LED lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a cross-sectional view showing the LED lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 4 is a view showing in more detail the structure in which the printed circuit board, the support and the heat sink in the LED lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 5 is a view showing a state in which the heat sink is inserted into the through hole of the support in the LED lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the LED lighting apparatus 2000 includes a printed circuit board 100, an LED chip 200, a support 300, and a heat sink 400. Include.
  • the printed circuit board 100 may be formed in a plate-like structure, and as shown in FIGS. 1 to 5, the LED chip 200 may be mounted on one surface and the support 300 may be coupled to the other surface.
  • the printed circuit board 100 may be formed of an insulating layer such as FR-4 and a circuit pattern formed thereon.
  • the LED chip 200 is a portion mounted on one surface of the printed circuit board 100 and may emit light using electrical energy.
  • the LED chip 200 may be an LED package including a package substrate and an LED element packaged and packaged, and the specific configuration, number, and arrangement of the LED chip 200 may be variously selected as necessary. have.
  • the support 300 is a portion coupled to the other surface of the printed circuit board 100, and may be an auxiliary member for more stably coupling the printed circuit board 100 and the heat sink 400.
  • the heat sink 400 is a portion coupled to the support 300 to cool the heat generated from the LED chip 200, and the printed circuit board 100 and the printed circuit board 100 from the LED chip 200 using heat conduction or tropical flow phenomenon.
  • the heat transmitted through the support 300 may be radiated.
  • the heat sink 400 is not limited to the structure shown in FIGS. 1 to 5, and a heat sink formed by forming a heat conductive metal such as copper in the shape of a wire or a coil may be used. Can be modified.
  • the heat sink 400 may be formed in a structure that can maximize the heat radiation efficiency through the heat radiation fin structure.
  • the support 300 is formed with an intermittent through hole 310 penetrating both sides, the heat sink 400 is partially inserted into the through hole 310 from one surface of the support 300 to the printed circuit board 100 ) Is coupled to the support 300 while contacting.
  • the intermittent through hole 310 refers to a plurality of through holes 310 formed to be disconnected without being connected to each other along one surface of the support 300 as shown in FIG. 5.
  • the heat sink 400 is formed of a heat sink fin structure, each heat sink fin is inserted into the through hole 310, so that each heat sink fin is in direct contact with the printed circuit board 100.
  • the structure can be formed.
  • a heat conductive adhesive layer is formed on one surface of the printed circuit board 100 and each heat dissipation fin is embedded in the heat conductive adhesive layer so that each heat dissipation fin is disposed in the printed circuit board 100 or each heat dissipation fin is supported.
  • a FIIP (Fin Implantation In PCB) structure may be formed to penetrate the 300 and be coupled to the printed circuit board 100.
  • a separate thermal interface material is interposed between the LED chip 200, the printed circuit board 100, and the heat sink 400.
  • the LED lighting apparatus 2000 radiates heat through the heat sink 400 directly coupled to the printed circuit board 100 without the heat generated from the LED chip 200 passing through a complicated heat transfer path. Therefore, the heat dissipation efficiency can be relatively increased, such as minimizing the thermal resistance.
  • the heat sink 400 is formed in a tubular shape so that a working fluid is injected and heat absorbed from the heat absorbing portion and the heat absorbing portion coupled to the support 300 in a heat transfer manner. It may include a vibrating tubular heat pipe loop 410 having a heat dissipation unit, the heat pipe loop 410 is a heat absorbing portion is inserted into the through-hole from one surface of the support 300 to contact the printed circuit board 100 While being combined with the support 300.
  • each heat absorbing portion is inserted into each of the through holes 310 corresponding thereto to be combined with the support 300, so that some of the heat generated from the heating element is not passed through the support 300, but not to the printed circuit board 100. Can be delivered directly to the heatpipe loop 410.
  • the heat transfer path becomes simpler while the position of the heat absorbing portion is more stably fixed, and thus the heat dissipation efficiency can be appropriately prevented from being lowered.
  • the portion of the heat pipe loop 410 coupled with the support 300 may be an endothermic portion that receives heat from the support 300.
  • the outer portion of the heat pipe loop 410 spaced apart from the support 300 may be a main heat dissipation unit.
  • the heat pipe loop 410 of the present embodiment is made of a vibrating tubular heat pipe using a fluid dynamic pressure (FLUID DYNAMIC PRESSURE) can quickly dissipate a large amount of heat.
  • FLUID DYNAMIC PRESSURE fluid dynamic pressure
  • the heat pipe of the tubular structure is lightweight, it can be structurally stable when configuring the LED lighting apparatus 2000 according to the present embodiment.
  • the vibrating tubular heat pipe has a structure in which the inside of the tubule is sealed from the outside after the working fluid and bubbles are injected into the tubule at a predetermined ratio. Accordingly, the vibrating tubular heat pipe has a heat transfer cycle for mass transfer of heat in latent heat form by volume expansion and condensation of bubbles and working fluids.
  • the heat absorbing portion of the heat absorbing nucleate boiling occurs as the amount of heat absorbed bubbles are located in the heat absorbing portion expands the volume.
  • the tubule maintains a constant internal volume, the bubbles located in the heat dissipating part that dissipate heat by the volume of the bubbles located in the heat absorbing part are contracted.
  • the vibrating capillary heat pipe may include a capillary tube made of a metal material such as copper and aluminum having high thermal conductivity. Accordingly, while conducting heat at a high speed, the volume change of the bubbles injected therein can be rapidly induced.
  • the support 300 and the heat sink 400 may be coupled to each other by the thermal conductive adhesive 420.
  • the support 300 and the heat sink 400 may be made of different materials from each other.
  • the support 300 and the heat sink 400 are made of different materials from each other, it may be preferable to use an adhesive for bonding thereof, but when using a general adhesive, there is a concern that the thermal conductivity performance is lowered.
  • the support 300 and the heat sink 400 through the thermally conductive adhesive 420 manufactured to have excellent thermal conductivity among the adhesives, it is possible to prevent the heat radiation efficiency from being lowered.
  • the support 300 may have a mirror surface formed by polishing the other surface thereof.
  • the polishing process is to grind and polish the surface semi-finished
  • the other surface of the support 300 may be formed as a mirror surface with a relatively minimal friction through such a polishing process.
  • the LED lighting apparatus 2000 may further include a temporary plate (not shown) detachably coupled to the other surface of the support 300 to cover the other surface of the support 300.
  • a temporary plate (not shown) to the other surface of the support 300 may protect the other surface of the support 300 in the manufacturing process or improve the uniformity of the surface.
  • a temporary plate (not shown) is removed from the other surface of the support 300 and then separate. The members can be joined.
  • the other surface of the support 300 is formed in a mirror surface, so the friction is relatively minimized, so that the temporary plate (not shown) may be more easily removed.
  • the heat pipe loop 410 is formed in a helical structure, it may be arranged in an annular shape so that the radial radiating portion is formed.
  • the heat pipe loop 410 is formed by connecting unit loops continuously and may be formed in a spiral structure.
  • the spiral structure in which the customs are wound at tight intervals allows the long customs to be efficiently disposed in a limited space.
  • the heat pipe loop 410 of the present embodiment may be arranged in an annular shape so that both ends of the heat pipe loop 410 having a spiral structure face each other. Accordingly, since the heat pipe loop 410 is formed in a radial shape in which the center region is emptied, and has a high air permeability regardless of the installation direction, it is possible to maintain excellent heat dissipation performance regardless of the installation direction.
  • the structure of the heat pipe loop 410 may be both an open loop and a close loop.
  • all or part of the heat pipe loops 410 may be in communication with neighboring heat pipe loops 410. Accordingly, the plurality of heat pipe loops 410 may have an open loop shape or a closed loop shape as a design necessity.
  • the heat pipe loop 410 having a spiral structure in which the unit loops are continuously connected is not limited thereto, and the heat pipe loop 410 may be formed in such a manner that the unit loops formed separately are arranged in sequence.
  • Various loop shapes can be included.
  • the power supply unit 500 supplies power to the LED chip 200, and may include a power supply device that can be applied to the LED lighting device 2000, such as a switching mode power supply (SMPS). have.
  • SMPS switching mode power supply
  • the cover member 600 may induce efficient air flow with protection of the internal parts.
  • the cover member 600 may be made of a transparent material to transmit light, and may be coupled to the base 800 to cover internal components.
  • the cover member 600 is formed in a form surrounding the side and the bottom of the LED lighting device 2000 to cover the internal parts, it is possible to protect the internal parts from external impact and contamination.
  • the base 800 may be formed to surround the side and top of the LED lighting apparatus 2000 to cover the internal parts may be combined with the cover member 600.
  • the base 800 may be made of an insulating material such as synthetic resin.
  • An electrical connection 700 electrically connected to the LED chip 200 through the power supply 500 may be coupled to an end of the base 800, and the electrical connection 700 may have a structure such as an Edison type or a swan type. It may be a socket having.
  • Vent holes may be formed in all directions on the upper surface of the base 800, and the air flowing in the transverse direction around the base 800 may also pass through the base 800 to further improve heat dissipation performance.

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Abstract

엘이디 조명장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 엘이디 조명장치는 판상 구조로 형성되는 인쇄회로기판, 인쇄회로기판의 일면에 실장되는 엘이디칩, 인쇄회로기판의 타면에 결합되는 지지체 및 엘이디칩에서 발생하는 열을 냉각시키도록 지지체에 결합되는 히트싱크를 포함하되, 지지체는 양면을 관통하는 단속적인 관통홀이 형성되고, 히트싱크는 일부분이 지지체의 일면으로부터 관통홀에 삽입되어 인쇄회로기판과 접촉되면서 지지체와 결합된다.

Description

엘이디 조명장치
본 발명은 엘이디 조명장치에 관한 것이다.
엘이디 조명 장치에서는 엘이디의 발열로 인하여 다량의 열이 발생된다. 일반적으로 엘이디 조명 장치가 과열되면 작동 오류가 발생되거나 손상될 수 있는 바, 과열을 방지하기 위한 방열 구조가 필수적으로 요구된다. 또한, 엘이디에 전원을 공급하는 전원 장치의 경우에도 많은 열을 발생시키고 과열되면 수명이 단축되는 등의 문제가 있다.
종래기술로는, 한국공개실용신안 제20-2009-0046370호에 개시된 기술 등이 있다.
종래 기술에 따른 엘이디 조명 장치의 경우, 엘이디칩이 패키징된 엘이디 패키지, 상면에 엘이디 패키지가 실장되는 메탈 PCB, 및 이러한 메탈 PCB의 하면에 장착되는 히트 싱크로 구성될 수 있다.
이와 같은 종래 기술에 따르면, 엘이디칩에서 발생된 열은 엘이디 패키지의 패키지 기판 및 메탈 PCB를 거쳐 히트 싱크로 전달된다. 그러나 이와 같은 종래 기술에 따르는 경우, 열의 전달 경로 상에 다수의 부품이 존재하게 되어 이들 부품들의 열 저항이 모두 작용하게 되므로, 엘이디칩에서 발생되는 열이 효과적으로 방출되지 못하는 문제가 있다.
또한, 엘이디 조명 장치의 구조 및 제조 과정이 복잡하여 비용 및 시간적인 면에서 비효율적이라는 문제가 있다.
본 발명은, 단순한 구조를 가지면서도 높은 방열 성능을 갖는 엘이디 조명장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 판상 구조로 형성되는 인쇄회로기판, 인쇄회로기판의 일면에 실장되는 엘이디칩, 인쇄회로기판의 타면에 결합되는 지지체 및 엘이디칩에서 발생하는 열을 냉각시키도록 지지체에 결합되는 히트싱크를 포함하되, 지지체는 양면을 관통하는 단속적인 관통홀이 형성되고, 히트싱크는 일부분이 지지체의 일면으로부터 관통홀에 삽입되어 인쇄회로기판과 접촉되면서 지지체와 결합되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치가 제공된다.
여기서, 히트싱크는 세관형으로 형성되어 작동유체가 주입되며, 지지체와 열전달 가능하게 결합되는 흡열부와 흡열부에서 흡수된 열을 방출하는 방열부를 구비한 진동세관형의 히트파이프루프를 포함하고, 히트파이프루프는 흡열부가 지지체의 일면으로부터 관통홀에 삽입되어 인쇄회로기판과 접촉되면서 지지체와 결합될 수 있다.
히트싱크는 열전도성 금속을 와이어 또는 코일의 형상으로 형성한 방열체를 포함할 수 있다.
지지체와 히트싱크는 열전도성 접착제에 의해 서로 결합될 수 있다.
그리고, 히트파이프루프는 나선형 구조로 형성되어 있으며, 방사상의 방열부가 형성되도록 환형으로 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 히트싱크의 일부분이 지지체를 관통하여 인쇄회로기판과 접촉되면서 지지체에 결합되므로, 단순한 구조를 가지면서도 높은 방열 성능을 갖는 엘이디 조명장치를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명장치를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명장치를 나타낸 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명장치를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명장치에서 인쇄회로기판, 지지체 및 히트싱크가 결합된 구조를 보다 상세히 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명장치에서 히트싱크가 지지체의 관통홀에 삽입된 상태를 나타낸 도면.
<부호의 설명>
100: 인쇄회로기판, 200: 엘이디칩
300: 지지체, 310: 관통홀
400: 히트싱크, 410: 히트파이프루프
420: 열전도성 접착제. 500: 전원부
600: 커버부재, 700: 전기연결부
800: 베이스, 2000: 엘이디 조명장치
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것이 아니다.
또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 엘이디 조명장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명장치를 나타낸 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명장치를 나타낸 분해 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명장치를 나타낸 단면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명장치에서 인쇄회로기판, 지지체 및 히트싱크가 결합된 구조를 보다 상세히 나타낸 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명장치에서 히트싱크가 지지체의 관통홀에 삽입된 상태를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명장치(2000)는 인쇄회로기판(100), 엘이디칩(200), 지지체(300) 및 히트싱크(400)를 포함한다.
인쇄회로기판(100)은 판상 구조로 형성되는 부분으로, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 일면에 엘이디칩(200)이 실장되고 타면에 지지체(300)가 결합될 수 있다. 이러한, 인쇄회로기판(100)은 FR-4 등의 절연층 및 그에 형성된 회로 패턴으로 이루어질 수 있다.
엘이디칩(200)은 인쇄회로기판(100)의 일면에 실장되는 부분으로, 전기 에너지를 이용하여 광을 발산할 수 있다. 이 경우, 엘이디칩(200)은 패키지 기판과 이에 실장되어 패키징된 엘이디 소자로 구성되는 엘이디 패키지일 수 있는 등, 엘이디칩(200)의 구체적인 구성, 개수 및 배치는 필요에 따라 다양하게 선택될 수 있다.
지지체(300)는 인쇄회로기판(100)의 타면에 결합되는 부분으로, 인쇄회로기판(100)과 히트싱크(400)의 결합을 더욱 안정적이게 하기 위한 보조적인 부재일 수 있다.
히트싱크(400)는 엘이디칩(200)에서 발생하는 열을 냉각시키도록 지지체(300)에 결합되는 부분으로, 열전도 내지 열대류 현상을 이용하여 엘이디칩(200)으로부터 인쇄회로기판(100) 및 지지체(300)를 통해 전달된 열을 방열할 수 있다.
한편, 히트싱크(400)는 도 1 내지 도 5에 도시된 구조로 한정되는 것은 아니고, 구리 등의 열전도성 금속을 와이어 또는 코일 등의 형상으로 형성한 방열체가 사용될 수도 있는 등, 필요에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 특히, 히트싱크(400)는 방열핀 구조를 통하여 방열 효율을 극대화할 수 있는 구조로 형성될 수 있다.
여기서, 지지체(300)는 양면을 관통하는 단속적인 관통홀(310)이 형성되고, 히트싱크(400)는 일부분이 지지체(300)의 일면으로부터 관통홀(310)에 삽입되어 인쇄회로기판(100)과 접촉되면서 지지체(300)와 결합된다.
이 경우, 단속적인 관통홀(310)이란 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 관통홀(310)이 지지체(300)의 일면을 따라 서로 연결되지 않고 단절되게 형성되는 것을 일컫는다.
특히, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 히트싱크(400)는 방열핀 구조로 형성되어, 각각의 방열핀이 관통홀(310)에 삽입됨으로써 각각의 방열핀이 인쇄회로기판(100)과 직접 접촉하는 구조를 형성할 수 있다.
즉, 인쇄회로기판(100)의 일면에 열전도성 접착제층이 형성되고 이러한 열전도성 접착체층에 각각의 방열핀이 매립되어 사실상 각각의 방열핀이 인쇄회로기판(100) 내에 배치되거나, 각각의 방열핀이 지지체(300)를 관통하며 인쇄회로기판(100)과 결합되는 FIIP(Fin Implantation In PCB) 구조를 형성할 수 있다.
이러한 FIIP 구조의 경우, 엘이디칩(200) 및 인쇄회로기판(100)과 히트싱크(400) 사이에 별도의 열전달물질(TIM, Thermal Inteface Material)이 개재되는 것을 원천적으로 제거할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 엘이디 조명장치(2000)는, 엘이디칩(200)에서 발생하는 열이 복잡한 열전달 경로를 거치지 않고 인쇄회로기판(100)에 직접 결합된 히트싱크(400)를 통해 방열되므로 열저항을 최소화하는 등 상대적으로 방열 효율을 높일 수 있다.
본 실시예에 따른 엘이디 조명장치(1000)에서 히트싱크(400)는 세관형으로 형성되어 작동유체가 주입되며 지지체(300)와 열전달 가능하게 결합되는 흡열부와 흡열부에서 흡수된 열을 방출하는 방열부를 구비한 진동세관형의 히트파이프루프(410)를 포함할 수 있고, 이러한 히트파이프루프(410)는 흡열부가 지지체(300)의 일면으로부터 관통홀에 삽입되어 인쇄회로기판(100)과 접촉되면서 지지체(300)와 결합될 수 있다.
이로 인해, 각각의 흡열부가 그에 대응되는 각각의 관통홀(310)에 삽입되어 지지체(300)와 결합되도록 함으로써, 발열체에서 발생하는 열 중 일부는 지지체(300)를 거치지 않고 인쇄회로기판(100)에서 직접 히트파이프루프(410)로 전달될 수 있다.
그 결과, 더욱 안정적으로 흡열부의 위치가 고정되면서도 열전달 경로가 상대적을 단순해지므로 방열 효율이 저하되는 것을 적절하게 방지할 수 있다.
이 경우, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 히트파이프루프(410) 중 지지체(300)와 결합되는 부분은 지지체(300)로부터 열을 전달받는 흡열부일 수 있다. 그리고, 지지체(300)로부터 이격된 히트파이프루프(410)의 외측부분은 주요한 방열부가 될 수 있다.
특히, 본 실시예의 히트파이프루프(410)는 유체동압(FLUID DYNAMIC PRESSURE)을 이용한 진동세관형의 히트파이프로 이루어짐으로써 대량의 열을 빠르게 발산할 수 있다. 또한, 세관형 구조의 히트파이프는 경량이므로, 본 실시예에 따른 엘이디 조명장치(2000)를 구성할 때 구조적으로도 안정적일 수 있다.
진동세관형 히트파이프는 세관 내부에 작동유체와 기포가 소정 비율로 주입된 후 세관 내부가 외부로부터 밀폐되는 구조를 가진다. 이에 따라, 진동세관형 히트파이프는 기포 및 작동유체의 부피팽창 및 응축에 의하여 열을 잠열 형태로 대량으로 수송하는 열전달 사이클을 가진다.
열전달 메카니즘을 살펴보면, 열을 흡수한 흡열부에서는 흡수된 열량만큼 핵비등(Nucleate Boiling)이 일어나면서 흡열부에 위치된 기포들이 부피 팽창을 하게 된다. 이때 세관은 일정한 내부 체적을 유지하므로, 흡열부에 위치된 기포들이 부피 팽창을 한 만큼 열을 발산하는 방열부에 위치된 기포들은 수축하게 된다.
따라서 세관 내의 압력 평형상태가 붕괴되면서, 세관 내에서 작동유체 및 기포의 진동을 포함한 유동이 수반되고, 이에 따라 기포의 체적 변화에 의한 온도의 승강에 의하여 잠열 수송이 이루어짐으로써 방열이 수행된다.
여기서, 진동세관형 히트파이프는 열전도도가 높은 구리, 알루미늄 등의 금속 소재로 이루어진 세관을 포함할 수 있다. 이에 따라, 열을 빠른 속도로 전도 받음과 아울러 그 내부에 주입된 기포의 체적변화를 빠르게 유발할 수 있다.
본 실시예에 따른 엘이디 조명장치(2000)에서 지지체(300)와 히트싱크(400)는 열전도성 접착제(420)에 의해 서로 결합될 수 있다. 이 경우, 지지체(300)와 히트싱크(400)는 서로 이질 재료로 이루어질 수 있다.
만약, 지지체(300)와 히트싱크(400)가 서로 이질 재료로 이루어지는 경우, 그 결합을 위해서 접착제를 사용하는 것이 바람직할 수 있으나, 일반적인 접착제를 사용하는 경우 열전도 성능이 저하될 우려가 있다.
따라서, 접착제 중 열전도성이 우수하도록 제조된 열전도성 접착제(420)를 통해 지지체(300)와 히트싱크(400)를 결합시킴으로써, 방열 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예에 따른 엘이디 조명장치(2000)에서 지지체(300)는 타면이 연마 가공되어 경면으로 형성될 수 있다. 이 경우, 연마 가공이란 갈고 닦아서 표면을 반질반질하게 가공하는 것으로서, 지지체(300)의 타면은 이러한 연마 가공을 통해 상대적으로 마찰이 최소화 된 경면으로 형성될 수 있다.
여기서, 본 실시예에 따른 엘이디 조명장치(2000)는 지지체(300)의 타면을 커버하도록 지지체(300)의 타면에 탈착 가능하게 결합되는 임시판(미도시)을 더 포함할 수 있다.
즉, 임시판(미도시)을 지지체(300)의 타면에 부착하여 제조 공정 상에서 지지체(300)의 타면을 보호하거나 면의 균일도를 향상시킬 수 있다. 그리고, 제조 공정 상 지지체(300)의 타면에 인쇄회로기판(100) 등과 같은 별도의 부재를 결합시킬 필요가 있는 경우에 임시판(미도시)을 지지체(300)의 타면으로부터 탈락시킨 후 별도의 부재를 결합시킬 수 있다.
이 경우, 지지체(300)의 타면은 경면으로 형성되어 상대적으로 마찰이 최소화되므로, 임시판(미도시)의 탈락이 보다 용이하게 이루어질 수 있다.
본 실시예에 따른 엘이디 조명장치(2000)에서, 히트파이프루프(410)는 나선형 구조로 형성되어 있으며, 방사상의 방열부가 형성되도록 환형으로 배치될 수 있다.
구체적으로, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 히트파이프루프(410)는 단위루프가 연속적으로 연결되어 이루어진 것으로서, 나선형 구조로 형성될 수 있다. 이와 같이, 세관이 조밀한 간격으로 감겨진 나선형 구조는, 한정된 공간에서 긴 세관이 효율적으로 배치될 수 있게 한다.
더불어, 본 실시예의 히트파이프루프(410)는 나선형의 구조의 히트파이프루프(410)의 양단이 서로 마주하도록 환형의 형태로 배치될 수 있다. 이에 따라, 히트파이프루프(410)는 중심 영역이 비워진 방사상의 형태로 형성되어, 설치 방향에 상관없이 높은 통기성을 가질 수 있으므로, 설치 방향에 상관없이 뛰어난 방열성능을 유지할 수 있다.
이 경우, 히트파이프루프(410)의 구조는 개루프(open loop)와 폐루프(close loop) 모두 가능할 수 있다. 또한, 히트파이프루프(410)가 복수일 때, 히트파이프루프(410)의 전부 또는 일부는 이웃하는 히트파이프루프(410)와 연통될 수 있다. 이에 따라, 복수의 히트파이프루프(410)는 설계상 필요에 따라 전체적으로 개루프 또는 폐루프 형상을 가질 수도 있다.
또한, 본 실시예에서는 단위루프가 연속적으로 연결된 나선형 구조의 히트파이프루프(410)를 제시하였으나 이에 한정되지는 않으며, 히트파이프루프(410)의 형태는 개별적으로 형성된 단위루프가 차례로 배열된 형태 등 다양한 루프 형상을 포함할 수 있다.
전원부(500)는 엘이디칩(200)에 전원을 공급하는 부분으로, 교환방식 전원 공급 장치(SMPS; switching mode power supply) 등과 같이 엘이디 조명장치(2000)에 적용될 수 있는 전원 공급 장치를 포함할 수 있다.
커버부재(600)는 내부 부품의 보호와 더불어 효율적인 공기의 유동을 유도할 수 있다. 커버 부재(600)는 광이 투과되도록 투명한 재질로 이루어질 수 있으며, 내부 부품을 커버하도록 베이스(800)에 결합될 수 있다.
커버부재(600)는 내부 부품을 커버하도록 엘이디 조명장치(2000)의 측면 및 하부를 감싸는 형태로 형성되어, 외부의 충격 및 오염으로부터 내부 부품을 보호할 수 있다.
베이스(800)는 내부 부품을 커버하도록 엘이디 조명장치(2000)의 측면 및 상부를 감싸는 형태로 형성되어 커버부재(600)와 결합될 수 있다. 이러한 베이스(800)는 합성 수지 등과 같은 절연 물질로 이루어질 수 있다.
베이스(800)의 단부에는 전원부(500)를 통해 엘이디칩(200)과 전기적으로 연결되는 전기연결부(700)가 결합될 수 있으며, 이러한 전기연결부(700)는 에디슨형, 스완형 등의 구조를 갖는 소켓일 수 있다.
베이스(800)의 상면에는 모든 방향으로 통기홀이 형성될 수 있으며, 베이스(800)의 주변에 횡방향으로 유동하는 공기 역시 베이스(800)를 통과함으로써 방열 성능이 보다 향상될 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

Claims (5)

  1. 판상 구조로 형성되는 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판의 일면에 실장되는 엘이디칩;
    상기 인쇄회로기판의 타면에 결합되는 지지체; 및
    상기 엘이디칩에서 발생하는 열을 냉각시키도록 상기 지지체에 결합되는 히트싱크;를 포함하되,
    상기 지지체는 양면을 관통하는 단속적인 관통홀이 형성되고,
    상기 히트싱크는 일부분이 상기 지지체의 일면으로부터 상기 관통홀에 삽입되어 상기 인쇄회로기판과 접촉되면서 상기 지지체와 결합되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 히트싱크는 세관형으로 형성되어 작동유체가 주입되며, 상기 지지체와 열전달 가능하게 결합되는 흡열부와 상기 흡열부에서 흡수된 열을 방출하는 방열부를 구비한 진동세관형의 히트파이프루프를 포함하고,
    상기 히트파이프루프는 상기 흡열부가 상기 지지체의 일면으로부터 상기 관통홀에 삽입되어 상기 인쇄회로기판과 접촉되면서 상기 지지체와 결합되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 히트싱크는 열전도성 금속을 와이어 또는 코일의 형상으로 형성한 방열체를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지체와 상기 히트싱크는 열전도성 접착제에 의해 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히트파이프루프는 나선형 구조로 형성되어 있으며, 방사상의 방열부가 형성되도록 환형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명장치.
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