KR101228889B1 - 엘이디 패키지 방열용 원바디타입 나노유체 베이퍼챔버 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엘이디 패키지 방열용 원바디타입 나노유체 베이퍼챔버에 관한 것으로 더욱 상세하게는 엘이디소자의 하단에 형성되는 방열구조를 원바디타입의 베이퍼챔버로 구성하고, 상기 베이퍼챔버의 내부에 나노입자가 포함된 열매체에 의해서 열이 방열될 수 있도록 한 엘이디 패키지 방열용 원바디타입 나노유체 베이퍼챔버에 관한 것이다.
본 발명은 압출방법으로 생산되는 몸체(100)가 형성되고, 상기 몸체(100)의 내부에는 일측으로 뾰족한 삼각기둥형상의 챔버(110)가 형성되고, 상기 챔버(110)에는 나노입자가 포함된 열매체(120)가 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 엘이디 패키지 방열용 원바디타입 나노유체 베이퍼챔버에 의하면 박판형상으로도 충분히 열을 방출할 수 있어서 엘이디 소자가 마운팅 되어도 엘이디 패키지의 크기가 작고, 압출방식으로 원바디타입에 의해서 생산되므로 생산공정이 간단하며, 챔버 내의 열매체가 자연대류 현상으로 힛소스(heat source)로 빠르게 회기되므로 열방출을 위한 또 다른 에너지를 필요로 하지 않는 등의 효과가 발생한다.

Description

엘이디 패키지 방열용 원바디타입 나노유체 베이퍼챔버{ONE BODY TYPE NANOFLUIDS VAPOR CHAMBER FOR RADIENT HEAT OF LED PACKAGE}

본 발명은 엘이디 패키지 방열용 원바디타입 나노유체 베이퍼챔버에 관한 것으로 더욱 상세하게는 엘이디소자의 하단에 형성되는 방열구조를 원바디타입의 베이퍼챔버로 구성하고, 상기 베이퍼챔버의 내부에 나노입자가 포함된 열매체에 의해서 열이 방열될 수 있도록 한 엘이디 패키지 방열용 원바디타입 나노유체 베이퍼챔버에 관한 것이다.

일반적으로 엘이디(light emitting diod, LED) 즉 발광다이오드는 N형과 P형 반도체가 접합된 구조를 갖는 광전변환반도체소자이다.

상기 엘이디는 적색, 청색, 황색 등의 색깔로 280-650nm 파장대의 전면발광과 또는 측면발광의 고출력 발광소자로 패키지화되어 사용된다.

상기 패키지화된 엘이디(이하, '엘이디 패키지'라 함)는 엘이디소자의 하단에 방열구조가 형성된 구조로, 주로 50mW 내지 100mW 정도의 낮은 전력을 소모하면서도 종래의 백열등보다 효율이 좋은 장점이 있다.

최근에는 조도를 높이기 위해 1와트급 이상의 엘이디 패키지가 제공되는데, 상기 1와트급 이상의 엘이디소자는 열이 심하게 발생되므로 방열을 위한 별도의 방열구조가 형성된다.

이러한 엘이디 패키지에 관한 기술은 대한민국 특허청 등록실용신안공보 제430803호 등에 개시된 바 있다.

또한, 상기와 같이 성능이 좋은 엘이디소자는 열을 심하게 발생하므로 여기에 채용되는 방열구조에는 챔버가 형성되고, 상기 챔버에 열전도도가 높은 열매체가 삽입된다.

종래에는 열매체의 열전도도를 높이기 위해서 열전도도가 높은 수

에서 수

크기의 금속입자를 주입하는 노력을 기울여 왔으나, 이는 챔버 내에 입자가 침전되거나 압력이 강하되는 등의 문제점이 있었다.

상기한 문제점을 극복하기 위해서 최근에는 열매체에 열전도도가 높은 입자를 주입하되, 그 입자의 크기를 나노단위의 크기로 형성하여 주입하는 기술이 개발되어 사용되고 있다.

그러나, 종래의 엘이디 패키지는 다음과 같은 문제점이 있었다.

(1) 방열구조가 지나치게 크므로 엘이디 패키지 자체의 크기가 매우 크다.

(2) 투바디(two body) 이상의 바디로 형성되어 있어서 매우 복잡하고 생산공정이 까다롭다.

(3) 열방출을 위해서 전기 팬(fan)과 같은 또 다른 에너지를 사용해야 한다.

상기한 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 압출성형방법으로 생산하고, 사각형상의 박판의 내부에 일측으로 뾰족한 삼각형상의 챔버가 형성되며, 상기 챔버에는 나노입자가 포함된 열매체가 포함되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 엘이디 패키지 방열용 원바디타입 나노유체 베이퍼챔버에 의하면 다음과 같은 효과가 발생한다.

(1) 박판형상으로도 충분히 열을 방출할 수 있어서 엘이디 소자가 마운팅 되어도 엘이디 패키지의 크기가 작다.

(2) 압출방식으로 원바디타입에 의해서 생산되므로 생산공정이 간단하다.

(3) 챔버 내의 열매체가 자연대류 현상으로 힛소스(heat source)로 빠르게 회기되므로 열방출을 위한 또다른 에너지를 필요로 하지 않는다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 엘이디 패키지 방열용 원바디타입 나노유체 베이퍼챔버의 사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 엘이디 패키지 방열용 원바디타입 나노유체 베이퍼챔버의 단면도.

본 발명은 압출성형방법으로 생산되는 몸체(100)가 형성되고, 상기 몸체(100)의 내부에는 일측으로 뾰족한 삼각기둥형상의 챔버(110)가 형성되며, 상기 챔버(110)에는 나노입자가 포함된 열매체(120)가 포함된다.

본 발명을 설명함에 있어서, 상기 몸체(100)가 압출성형방법으로 금형으로부터 빠져나오는 방향, 즉 도 1에서 표시된 방향을 전방으로 하여 설명한다.

상기 몸체(100)는 금속판을 일측으로 뾰족한 삼각형의 금형이 가운데에 형성되고, 상기 금형의 주연부로 사각형태의 간극이 형성되어 내부에 챔버(110)가 형성되도록 형성한다.

상기 몸체(100)의 내부에 형성된 챔버(110)는 전후방을 강한 압력으로 눌러서 폐쇄한다.

상기 몸체(100)의 상단에는 엘이디소자(10)가 마운트(mount) 되는데, 상기 엘이디소자(10)는 일측 중앙에 마운트된다.

상기 챔버(110)는 일측으로 뾰족하고, 전후방으로 길쭉한 삼각기둥형상으로, 뾰족한 부분은 응축부(114)이고, 그 반대편은 증발부(112)라 할 수 있다.

상기 몸체(100)의 상단에 마운트되는 엘이디소자(10)는 챔버(110)의 증발부(112)의 상단에 마운트된다.

상기 챔버(110)의 내부에는 열매체(120)가 포함되는데, 상기 열매체(120)에는 나노입자가 포함되어 열전달을 돕도록 형성된다.

상기 열매체(120)는 몸체(100)가 알루미늄계 금속으로 형성되면 아세톤 등이 작동유체로 사용된다.

상기 열매체(120)에 포함된 나노입자는 통상적으로 사용되는 탄소나노튜브(CNT) 등의 나노입자가 사용된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 엘이디 패키지 방열용 원바디타입 나노유체 베이퍼챔버의 작동 및 발열메커니즘을 설명하면 다음과 같다.

상기 몸체(100)의 일측 중앙에 엘이디소자(10)를 마운트하고, 엘이디소자(10)에 전원을 공급한다.

이때, 엘이디소자(10)의 보드에는 많은 열이 발생하고, 상기 발생한 열은 몸체(100) 전체를 따라 전도됨과 동시에 챔버(110)의 증발부(112)를 빠르게 가열한다.

상기와 같이 증발부(112)에서 가열된 열매체(120)는 증발하게 되고, 증발된 열매체(120)는 챔버(110)의 상단벽면을 따라 이동하고, 챔버(110)의 뾰족한 부분으로 갈수록 몸체(100)에 열을 빼앗겨 응축부(114)에서 응축하게 된다.

상기 응축된 열매체(120)는 챔버(110)의 하단에 형성된 구배에 의해서 빠르게 증발부(112)로 이동하게 된다.

이때, 나노입자는 열매체(120)에 열을 빠르게 분산시켜서 빠른 증발을 유도하는 효과가 있다.

상기와 같이 열매체(120)는 자연대류현상과 구배에 의해서 열을 힛소스(엘이디 소자(10)의 위치)로부터 힛싱크(몸체(100)의 반대쪽 측면)까지 빠르게 이동하여 방열한다.

상기와 같이 본 발명의 엘이디 패키지 방열용 원바디타입 나노유체 베이퍼챔버에 의하면 몸체(100)의 생산이 압출에 의해서 간단하게 형성되는 원바디타입으로 생산공정이 간단하고, 챔버(110)의 내부에서 연전달이 중력에 의한 자연대류를 이용하므로 빠르게 열을 방출하는 등의 효과가 발생한다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만, 당업자라면 이러한 기재로부터 후술하는 특허청구범위에 의해 포괄되는 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다는 것은 명백하다.

10 : 엘이디소자 100 : 몸체
110 : 챔버 112 : 증발부
114 : 응축부 120 : 열매체

Claims (4)

1. 압출성형방법으로 생산되는 몸체(100)가 형성되고, 상기 몸체(100)의 내부에는 일측으로 뾰족한 삼각기둥형상의 챔버(110)가 형성되며, 상기 챔버(110)에는 나노입자가 포함된 열매체(120)가 포함되는 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지 방열용 원바디타입 나노유체 베이퍼챔버.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 몸체(100)의 내부에 형성된 증발부(112)가 위치하는 상단표면의 가운데에 엘이디소자(10)가 마운트 되는 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지 방열용 원바디타입 나노유체 베이퍼챔버.

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