KR101372029B1 - 엘이디 발광장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 LED (Light Emitting Diode ; 이하 LED라 칭함) chip을 포함하여 구성되는 발광장치, 더 구체적으로는 액정표시장치 등의 백 라이트 유닛이나 조명용으로 사용이 가능한 고출력의 LED 발광장치에 있어서 고출력에 의한 LED 칩(chip)으로부터 발생되는 열을 획기적으로 개선된 구성에 의하여 효과적으로 방출하고 냉각시켜 줌으로써 작동온도 상승으로 인한 LED 발광장치에서의 문제점들을 완벽하게 해결한 LED 발광장치에 관한 것이다.
LED, 발광장치, 고출력, 고효율 냉각
Description
본 발명은 LED (Light Emitting Diode ; 이하 LED라 칭함) chip을 포함하여 구성되는 발광장치, 더 구체적으로는 액정표시장치 등의 백 라이트 유닛이나 조명용으로 사용이 가능한 고출력의 LED 발광장치에 관한 것이다.
LED 발광장치는 수명이 길면서 소비전력을 절약할 수 있다는 점에서 전자분야 및 전기분야 및 광고분야 등에서 많이 사용되고 있을 뿐 아니라 최근에는 실내/외 조명, 가로등, 차량용 램프, 광고용 조명 등으로 일상에서 그 활용도가 날로 증대되고 있는 실정이다.
LED를 상기와 같은 분야에서 활용하기 위해서는 고출력의 높은 파워의 LED가 요구된다. 이러한 고출력의 LED는 발열이 증대되어 자체온도가 상승되는 현상이 발생한다. 그런데 LED의 성능은 온도 상승에 따라 급격하게 저하되는 문제점이 있기 때문에 LED의 냉각수단은 대단히 중요한 과제로 등장한다.
일반적으로 고출력의 LED 발광장치들은 다수의 LED chip을 포함하여 이루어지고, 이로부터 방출되는 열을 냉각하기 위한 수단으로 사용되는 히트싱크와 전원 공급 및 제어수단으로 사용되는 회로기판 등을 포함하여 구성된다. 상기 LED chip 들이 다수 실장된 회로기판을 상기 히트싱크와 접착시켜서 상기 LED chip으로부터 방출되는 열을 상기 회로기판을 통하여 히트싱크로 전달하고 상기 히트싱크에서 방출되도록 하는 구성이 가장 보편적인 고출력 LED발광 장치의 모델이다.
최근에는 상기 냉각효율을 향상시키기 위하여 히트파이프를 냉각수단으로 도입하고 있는 실정이다. 히트파이프는 내부가 진공으로 유지되는 히트파이프의 몸체와 그 내부 진공 중에 주입되어 있는 작동유체로 구성되며, 발열부로부터 상기 작동유체가 증발되면서 열에너지를 흡수하여 응축부에서 열에너지를 방출하는 싸이클을 형성하는 매우 우수한 열전달 매체이다. 이와 같이 히트파이프를 이용한 냉각장치를 사용할 경우에 있어서 가장 중요한 관점은 엘이디 칩(LED chip)으로부터 발생하는 열을 상기 히트파이프로 얼마나 효율적으로 전달할 것이냐 하는 점이다. 더 엄밀히 말하자면 히트파이프 내부의 진공 공간 안에 존재하는 작동유체에까지 얼마나 효율적으로 상기 엘이디 칩(LED chip)으로부터 발생된 열을 전달할 것이냐 하는 점이다. 즉 작동유체에 상기 발생 열에너지가 전달되기 전까지는 히트파이프를 사용하지 않는 경우와 똑 같은 열전달율이 적용되기 때문이다.
이를 위해 시도된 발명들을 분류해 보면 국제공개공보 W02007/069119(인용발명 1)과 대한민국 특허출원번호 10-2009-0125861 및 10-2009-0125862(인용발명 2)와 같은 양태로 대별된다.
인용발명 1은 히트파이프, 콜리메이터, 엘이디유닛 등으로 구성되며 히트파이프 내부에 엘이디유닛의 방열재가 노출된 양태를 특징으로 한다. 히트파이프의 몸체 일부분에 접합된 콜리메이터는 투명한 유리재 또는 폴리머재료로 만들어지기 때문에 열저항이 가장 크고 열악한 부분이 된다. 이러한 구조는 상기 콜리메이터가 히트파이프 내부로 깊숙히 노출된 구조이기 때문에 열전도 효율이 좋을 것이라는 착각을 할 수 있지만 상기 콜리메이터의 매우 열악한 열전도율로 인해 차라리 인용발명 2에서 제시되고 있는 구조, 즉 엘이디유닛의 방열재가 최대의 면적으로 작동유체에 노출되는 양태 보다 열전도 효율이 불량한 양태일 수 있다.
상기 인용발명 1과 인용발명 2는 칩 온 히트파이프(CHIP ON HEATPIPE) 양태로 정의할 수 있으며, 칩 인 히트파이프(CHIP IN HEATPIPE) 양태는 절대로 될 수 없는 양태인 것이다.
인용발명 2는 도면으로 보아도 칩 온 히트파이프 양태로 쉽게 인지될 것이지만 인용발명 1은 콜리메이터가 히트파이프 하우징 안으로 깊숙히 함몰된 구조이기 때문에 칩 인 히트파이프인 본 발명과 비슷한 것으로 착각할 수 있다. 하지만 실상은 한 방향, 즉 엘이디유닛의 방열재 위에 실장된 엘이디칩의 실장면 쪽으로만 방열이 이루어지는 인용발명2와 같은 칩 온 히트파이프 형태임을 알 수 있다. 좀 더 확실한 이해를 돕기 위해 상세히 관심을 갖고 관찰해 보기로 한다.
인용발명 1의 청구범위와 도면 및 상세한 설명에서는 엘이디유닛의 적어도 일부분 이상이 히트파이프의 작동유체와 접촉하는 구조를 말하고 있으나 그 한계는 분명히 결정된다. 왜나하면 상기 엘이디칩은 상기 콜리메이터에 견고히 접합된 상태이며 따라서 상기 엘이디유닛이 콜리메이터와 접합된 출광면과 측면부분에서는 작동유체와 직접 접촉할 수 없으며, 콜리메이터를 이루고 있는 물질에 의하여 커다란 열저항 환경이 조성되기 때문이다. 다시 말하면 상기 콜리메이터와 접합된 부분을 제외한 방열면, 즉 엘이디유닛의 구성요소인 방열재 위에 실장된 엘이디칩의 실장면 만이 작동유체로 열에너지를 방출하는 유일한 통로가 되기 때문에 (방열재와 작동유체의 접촉면적이 인용발명1 보다 더 넓은) 인용발명 2와 같거나 오히려 열악한 방열효율을 나타내게 되는 것이다. 결론하면 인용발명 1은 엘이디유닛이 히트파이프 내부에 포함된 것이 아니라, 히트파이프 내부 방향으로 함몰된 양태로 결합된 콜리메이터 표면 중에 일부표면이 노출된 상태로 상기 콜리메이터와 접합된 엘이디유닛의 요소인 방열재와 콜리메이터 재질을 포함하여 구성되는 발광장치 내부공간 안에 엘이디칩이 방열재 내표면과 접촉하여 실장된 양태로서 엘이디칩의 면 중에서 상기 방열재 내표면과 접촉하여 실장된 면 만을 통하여 상기 작동유체로 열에너지를 방출하는 구조인 것이다.
중요한 것은 히트파이프 작동유체를 엘이디유닛과 접촉시켜서 냉각시킨다는 개념의 구성자체가 아니라, 상기 작동유체까지 전달되는 열에너지 전달과정에서 열저항으로 작용하는, 엘이디칩과 작동유체 간의 열저항을 최대한 줄여주는 것이다.
따라서 상기 인용발명들에서 한계로 드러나고 있는 한 방면을 통한 작동유체로의 열전달 효율 보다 효율적으로 엘이디칩으로부터 방출되는 열을 작동유체로 방출할 수 있는 구성이 절실히 요구되고 있다.
이를 위해 시도된 발명들을 분류해 보면 국제공개공보 W02007/069119(인용발명 1)과 대한민국 특허출원번호 10-2009-0125861 및 10-2009-0125862(인용발명 2)와 같은 양태로 대별된다.
인용발명 1은 히트파이프, 콜리메이터, 엘이디유닛 등으로 구성되며 히트파이프 내부에 엘이디유닛의 방열재가 노출된 양태를 특징으로 한다. 히트파이프의 몸체 일부분에 접합된 콜리메이터는 투명한 유리재 또는 폴리머재료로 만들어지기 때문에 열저항이 가장 크고 열악한 부분이 된다. 이러한 구조는 상기 콜리메이터가 히트파이프 내부로 깊숙히 노출된 구조이기 때문에 열전도 효율이 좋을 것이라는 착각을 할 수 있지만 상기 콜리메이터의 매우 열악한 열전도율로 인해 차라리 인용발명 2에서 제시되고 있는 구조, 즉 엘이디유닛의 방열재가 최대의 면적으로 작동유체에 노출되는 양태 보다 열전도 효율이 불량한 양태일 수 있다.
상기 인용발명 1과 인용발명 2는 칩 온 히트파이프(CHIP ON HEATPIPE) 양태로 정의할 수 있으며, 칩 인 히트파이프(CHIP IN HEATPIPE) 양태는 절대로 될 수 없는 양태인 것이다.
인용발명 2는 도면으로 보아도 칩 온 히트파이프 양태로 쉽게 인지될 것이지만 인용발명 1은 콜리메이터가 히트파이프 하우징 안으로 깊숙히 함몰된 구조이기 때문에 칩 인 히트파이프인 본 발명과 비슷한 것으로 착각할 수 있다. 하지만 실상은 한 방향, 즉 엘이디유닛의 방열재 위에 실장된 엘이디칩의 실장면 쪽으로만 방열이 이루어지는 인용발명2와 같은 칩 온 히트파이프 형태임을 알 수 있다. 좀 더 확실한 이해를 돕기 위해 상세히 관심을 갖고 관찰해 보기로 한다.
인용발명 1의 청구범위와 도면 및 상세한 설명에서는 엘이디유닛의 적어도 일부분 이상이 히트파이프의 작동유체와 접촉하는 구조를 말하고 있으나 그 한계는 분명히 결정된다. 왜나하면 상기 엘이디칩은 상기 콜리메이터에 견고히 접합된 상태이며 따라서 상기 엘이디유닛이 콜리메이터와 접합된 출광면과 측면부분에서는 작동유체와 직접 접촉할 수 없으며, 콜리메이터를 이루고 있는 물질에 의하여 커다란 열저항 환경이 조성되기 때문이다. 다시 말하면 상기 콜리메이터와 접합된 부분을 제외한 방열면, 즉 엘이디유닛의 구성요소인 방열재 위에 실장된 엘이디칩의 실장면 만이 작동유체로 열에너지를 방출하는 유일한 통로가 되기 때문에 (방열재와 작동유체의 접촉면적이 인용발명1 보다 더 넓은) 인용발명 2와 같거나 오히려 열악한 방열효율을 나타내게 되는 것이다. 결론하면 인용발명 1은 엘이디유닛이 히트파이프 내부에 포함된 것이 아니라, 히트파이프 내부 방향으로 함몰된 양태로 결합된 콜리메이터 표면 중에 일부표면이 노출된 상태로 상기 콜리메이터와 접합된 엘이디유닛의 요소인 방열재와 콜리메이터 재질을 포함하여 구성되는 발광장치 내부공간 안에 엘이디칩이 방열재 내표면과 접촉하여 실장된 양태로서 엘이디칩의 면 중에서 상기 방열재 내표면과 접촉하여 실장된 면 만을 통하여 상기 작동유체로 열에너지를 방출하는 구조인 것이다.
중요한 것은 히트파이프 작동유체를 엘이디유닛과 접촉시켜서 냉각시킨다는 개념의 구성자체가 아니라, 상기 작동유체까지 전달되는 열에너지 전달과정에서 열저항으로 작용하는, 엘이디칩과 작동유체 간의 열저항을 최대한 줄여주는 것이다.
따라서 상기 인용발명들에서 한계로 드러나고 있는 한 방면을 통한 작동유체로의 열전달 효율 보다 효율적으로 엘이디칩으로부터 방출되는 열을 작동유체로 방출할 수 있는 구성이 절실히 요구되고 있다.
결론적으로 본 발명은 상기의 관점으로부터 출발하여 상기 LED chip으로부터 발생되는 열을 상기 히트파이프의 내부공간에 존재하는 작동유체까지 전달함에 있어서, 열전달 효율이 획기적으로 향상된 수단을 제공함으로써 상기 고출력 LED chip 의 온도상승을 방지하여 최적의 발광효율을 유지함은 물론 사용수명연장과 신뢰성 향상 등의 효과를 제공하고자 함에 그 목적이 있는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 하나 이상의 LED chip을 포함하는 LED 발광유니트와 하나 이상의 히트파이프를 포함하는 LED 발광장치로 구성된다.
본 발명의 첫 번째 양태로서 하나 이상의 엘이디 칩(LED chip)을 포함하여 구성되는 발광유니트(unit)와, 적어도 하나 이상의 상기 발광유니트의 온도상승을 방지할 목적으로 사용되는 히트파이프(heat pipe)를 포함하여 구성되는 발광장치에 있어서,
상기 히트파이프의 적어도 일부분 이상에는 내부의 빛을 통과시켜 주는 투명재 또는 반투명재를 하나 이상 포함하여 구성되는 것으로서,
상기 히트파이프는 내부공간 중에 히트파이프의 필수 구성요소인 작동유체와
상기 작동유체의 액체상 물질과 필수적으로 접촉되는 적어도 하나 이상의 엘이디칩과
상기 엘이디칩이 연결되는 회로기판을 포함하되,
상기 작동유체의 액체상 물질과 상기 엘이디칩이 접촉하는 면(즉 상기 작동유체의 증발에 의하여 방열이 이루어지는 면)은
상기 엘이디칩의 한 면A와 상기 면A 이외의 적어도 한 면B에서도 추가로 접촉하는 것이며,
상기 면A 또는 면B는 적어도 엘이디칩의 측면과 출광면을 포함하는 면 중에서 일부 면C를 포함하는 면이고,
상기 면C는 상기 엘이디칩의 발광층(즉 양자우물층)으로부터 출광면 쪽에 구비된 투명재 또는 반투명재 내측면까지 이르는 공간 중에 구비된 것이며,
상기 작동유체의 액체상 물질과 접촉되는 면A와 면B의 면적합은 상기 엘이디칩의 발광층 면적보다 크거나 같으며,
상기 히트파이프 내부로부터 외부로 인출된 전극의 수는 상기 엘이디칩의 전극수 보다 적은 것임을 특징으로 하는 엘이디발광장치가 제공된다.
상기 엘이디칩 표면 중 면A 및 면B가 작동유체와 접촉하고 있는 구조를 요구하지만 가능한 한 부득이한 면을 제외하고는 출광면을 포함한 모든 면이 상기 작동유체와 접촉하도록 구성하는 것이 방열 효율을 최대로 높일 수 있다는 점에서 가장 바람직한 구성이다. 엘이디칩의 출광면을 작동유체와 접촉시키기 위해서는 엘이디칩의 출광면과 상기 투명재 내표면 사이를 지정된 간격으로 띄워주고 이 곳으로 상기 작동유체가 유도되도록 함으로써 실시할 수 있다.
상기 투명재는 렌즈형태로 제공될 수 있으며, 도4에서와 같이 다수의 렌즈가 형성된 판재일 수도 있다. 상기 내부 엘이디 칩(LED chip)의 표면 (또는 상기 엘이디 칩(LED chip) 을 피복하고 있는 투명재표면)은 상기 히트파이프의 투명재 내면과 일정한 간격을 두고 설치될 수 있으며 이 경우에는 투명재 안쪽 표면에서의 빛 반사를 방지하기 위하여 상기 히트파이프의 작동유체가 위크 또는 메쉬 또는 중력에 의해 증발부로 회귀된 상태에서 적어도 상기 두 표면을 연결할 수 있는 량으로 채워질 수 있다. 내부의 작동유체에 노출되는 부분은 보호피복수지로 코팅되거나 몰딩될 수 있으며, 본 발명의 모든 히트파이프는 몸체의 일부분에 방열핀(히트싱크)을 포함하여 구성될 수도 있다.
상기 히트파이프 내부공간 중에 포함된 엘이디칩은 가능한 한 넓은 면적에서 방열이 이루어지는 것이 바람직하다. 히트파이프 내부공간에서의 방열은 주로 작동유체를 통하여 이루어지기 때문에 엘이디칩의 가능한 한 넓은 면적에서 작동유체와 접촉하도록 구성하는 것이 필요하다. 작동유체 중에서도 특별히 액체상태의 작동유체와 접촉하여야만 상기 액체상태의 작동유체가 엘이디칩으로부터 방열되는 열에너지를 전달 받아 증발하는 과정에서 증발열을 빼앗아 가장 효과적인 방열이 이루어지게 된다. 따라서 상기 엘이디칩은 가능한 한 넓은 면적에서 상기 작동유체의 액체상 물질과 접촉하는 것이 바람직하다. 이를 위해서 상기 엘이디칩은 비제한적인 예로서 통상적인 방열면, 즉 출광면의 반대면인 면A 이외에도 가능한 한 넓은 면에서 액체상의 작동유체와 접촉하도록 상기 면A 외에 추가의 면B에서도 접촉하도록 구성되는 것이 바람직하다. 여기서 상기 면A 또는 면B는 적어도 엘이디칩의 측면과 출광면을 포함하는 면 중에서 일부 면 C를 포함하는 것이라야 통상적인 칩 온 히트파이프(CHIP ON HEAT PIPE) 구조의 조명장치 방열특성 보다 더 효과적인 방열이 이루어질 수 있다. 특별히 본 발명에서는 상기 면C를 엘이디칩의 측면과 발광면 중에서도 특별히 발광층으로부터 출광면 쪽에 구비된 투명재 내측면까지 이르는 공간 (즉 비제한적 예시로서 엘이디칩의 두께 중간 레벨(LEVEL) 보다 더 충분히 발광면에 가까운 곳까지 이르는 넓은 공간) 중에 구비되도록 함으로써 통상적 칩 온 히트파이프 구조의 조명장치 방열특성 보다 월등히 효과적인 방열이 이루어질 수 있도록 구성할 수 있다. 구체적으로 상기 엘이디칩이 액체상의 작동유체와 접촉하는 면적, 즉 면A와 면B의 면적합은 가능한 한 넓은 것이 바람직하며, 적어도 엘이디칩의 발광층 면적 보다 크거나 같은 것이라야 상기 칩 온 히트파이프의 방열특성 보다 월등한 방열특성을 나타낼 수 있는 것이다.
히트파이프 내부에 포함된 엘이디 칩(LED chip)의 수가 복수일 경우 상기 히트파이프의 내부로부터 외부로 인출된 전극의 수는 내부에 포함된 엘이디 칩(LED chip)의 전극수에 비하여 적게 인출하는 것이 누설(leak)관리의 차원에서 바람직하다. 이 것은 히트파이프 내부에 포함된 PCB에서 간단히 병열 또는 직열로 묶어서 인출하면 가능한 것이다.
상기 히트파이프의 적어도 일부분 이상에는 내부의 빛을 통과시켜 주는 투명재 또는 반투명재를 하나 이상 포함하여 구성되는 것으로서,
상기 히트파이프는 내부공간 중에 히트파이프의 필수 구성요소인 작동유체와
상기 작동유체의 액체상 물질과 필수적으로 접촉되는 적어도 하나 이상의 엘이디칩과
상기 엘이디칩이 연결되는 회로기판을 포함하되,
상기 작동유체의 액체상 물질과 상기 엘이디칩이 접촉하는 면(즉 상기 작동유체의 증발에 의하여 방열이 이루어지는 면)은
상기 엘이디칩의 한 면A와 상기 면A 이외의 적어도 한 면B에서도 추가로 접촉하는 것이며,
상기 면A 또는 면B는 적어도 엘이디칩의 측면과 출광면을 포함하는 면 중에서 일부 면C를 포함하는 면이고,
상기 면C는 상기 엘이디칩의 발광층(즉 양자우물층)으로부터 출광면 쪽에 구비된 투명재 또는 반투명재 내측면까지 이르는 공간 중에 구비된 것이며,
상기 작동유체의 액체상 물질과 접촉되는 면A와 면B의 면적합은 상기 엘이디칩의 발광층 면적보다 크거나 같으며,
상기 히트파이프 내부로부터 외부로 인출된 전극의 수는 상기 엘이디칩의 전극수 보다 적은 것임을 특징으로 하는 엘이디발광장치가 제공된다.
상기 엘이디칩 표면 중 면A 및 면B가 작동유체와 접촉하고 있는 구조를 요구하지만 가능한 한 부득이한 면을 제외하고는 출광면을 포함한 모든 면이 상기 작동유체와 접촉하도록 구성하는 것이 방열 효율을 최대로 높일 수 있다는 점에서 가장 바람직한 구성이다. 엘이디칩의 출광면을 작동유체와 접촉시키기 위해서는 엘이디칩의 출광면과 상기 투명재 내표면 사이를 지정된 간격으로 띄워주고 이 곳으로 상기 작동유체가 유도되도록 함으로써 실시할 수 있다.
상기 투명재는 렌즈형태로 제공될 수 있으며, 도4에서와 같이 다수의 렌즈가 형성된 판재일 수도 있다. 상기 내부 엘이디 칩(LED chip)의 표면 (또는 상기 엘이디 칩(LED chip) 을 피복하고 있는 투명재표면)은 상기 히트파이프의 투명재 내면과 일정한 간격을 두고 설치될 수 있으며 이 경우에는 투명재 안쪽 표면에서의 빛 반사를 방지하기 위하여 상기 히트파이프의 작동유체가 위크 또는 메쉬 또는 중력에 의해 증발부로 회귀된 상태에서 적어도 상기 두 표면을 연결할 수 있는 량으로 채워질 수 있다. 내부의 작동유체에 노출되는 부분은 보호피복수지로 코팅되거나 몰딩될 수 있으며, 본 발명의 모든 히트파이프는 몸체의 일부분에 방열핀(히트싱크)을 포함하여 구성될 수도 있다.
상기 히트파이프 내부공간 중에 포함된 엘이디칩은 가능한 한 넓은 면적에서 방열이 이루어지는 것이 바람직하다. 히트파이프 내부공간에서의 방열은 주로 작동유체를 통하여 이루어지기 때문에 엘이디칩의 가능한 한 넓은 면적에서 작동유체와 접촉하도록 구성하는 것이 필요하다. 작동유체 중에서도 특별히 액체상태의 작동유체와 접촉하여야만 상기 액체상태의 작동유체가 엘이디칩으로부터 방열되는 열에너지를 전달 받아 증발하는 과정에서 증발열을 빼앗아 가장 효과적인 방열이 이루어지게 된다. 따라서 상기 엘이디칩은 가능한 한 넓은 면적에서 상기 작동유체의 액체상 물질과 접촉하는 것이 바람직하다. 이를 위해서 상기 엘이디칩은 비제한적인 예로서 통상적인 방열면, 즉 출광면의 반대면인 면A 이외에도 가능한 한 넓은 면에서 액체상의 작동유체와 접촉하도록 상기 면A 외에 추가의 면B에서도 접촉하도록 구성되는 것이 바람직하다. 여기서 상기 면A 또는 면B는 적어도 엘이디칩의 측면과 출광면을 포함하는 면 중에서 일부 면 C를 포함하는 것이라야 통상적인 칩 온 히트파이프(CHIP ON HEAT PIPE) 구조의 조명장치 방열특성 보다 더 효과적인 방열이 이루어질 수 있다. 특별히 본 발명에서는 상기 면C를 엘이디칩의 측면과 발광면 중에서도 특별히 발광층으로부터 출광면 쪽에 구비된 투명재 내측면까지 이르는 공간 (즉 비제한적 예시로서 엘이디칩의 두께 중간 레벨(LEVEL) 보다 더 충분히 발광면에 가까운 곳까지 이르는 넓은 공간) 중에 구비되도록 함으로써 통상적 칩 온 히트파이프 구조의 조명장치 방열특성 보다 월등히 효과적인 방열이 이루어질 수 있도록 구성할 수 있다. 구체적으로 상기 엘이디칩이 액체상의 작동유체와 접촉하는 면적, 즉 면A와 면B의 면적합은 가능한 한 넓은 것이 바람직하며, 적어도 엘이디칩의 발광층 면적 보다 크거나 같은 것이라야 상기 칩 온 히트파이프의 방열특성 보다 월등한 방열특성을 나타낼 수 있는 것이다.
히트파이프 내부에 포함된 엘이디 칩(LED chip)의 수가 복수일 경우 상기 히트파이프의 내부로부터 외부로 인출된 전극의 수는 내부에 포함된 엘이디 칩(LED chip)의 전극수에 비하여 적게 인출하는 것이 누설(leak)관리의 차원에서 바람직하다. 이 것은 히트파이프 내부에 포함된 PCB에서 간단히 병열 또는 직열로 묶어서 인출하면 가능한 것이다.
본 발명의 다른 양태를 따라서 하나 이상의 LED chip을 포함하여 구성되는 발광유니트(unit)와, 적어도 하나 이상의 상기 발광유니트의 온도상승을 방지할 목적으로 사용되는 히트파이프(heat pipe)를 포함하여 구성되는 발광장치에 있어서, 상기 히트파이프는 몸체의 일부분에 내부공간과 연결되는 하나 이상의 천공부를 구비한 것이며, 상기 천공부의 적어도 한 곳은 LED chip(들)을 포함하여 구성되는 발광유니트(들)의 일부분을 이용하여 밀봉한 것임을 특징으로 하는 LED 발광장치가 제공된다. 상기 발광유니트(들)의 일부분이라함은 LED chip 을 포함하거나 연결하여 발광유니트를 구성하는 모든 구성품들이 포함된다. 즉 LED chip 자체일 수도 있고 전극이나 전선와이어, LED몰드, 렌즈, 하우징, 램프몸체, (MC)PCB, 접속단자, 금속패드, 전극리이드, 반사재, chip과 직접접촉된 부분품 중에서 선택된 하 나 이상의 부품일 수 있으며, LED 발광유니트를 구성하는 구성품이면 제한 없이 상기 히트파이프의 천공부를 밀봉하는 부품으로 사용될 수 있다. 이러한 양태의 구성은 도1과 도2에서 보이는 도면을 예로 들 수 있을 것이다.
본 발명의 또 다른 양태로서 하나 이상의 LED chip을 포함하여 구성되는 발광유니트(unit)와, 적어도 하나 이상의 상기 발광유니트의 온도상승을 방지할 목적으로 사용되는 히트파이프(heat pipe)를 포함하여 구성되는 발광장치에 있어서, 상기 히트파이프는 몸체의 외표면 안쪽 한 곳 이상에 적어도 하나 이상의 LED chip과(또는) PCB가 인써트(insert)된 것임을 특징으로 하는 LED 발광장치가 제공된다. 이와 같은 양태의 것에서 상기 인써트된 부품이 LED칩을 포함하는 것이라면, 즉 발광부품이라면 이 부분의 재료는 투명재이거나 반투명재로 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 양태의 경우에는 열에너지의 원활한 방출을 고려하여 상기 히트파이프의 몸체 두께는 지나치게 두껍지 않게 제조하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 양태로서 하나 이상의 LED chip을 포함하여 구성되는 발광유니트(unit)와, 적어도 하나 이상의 상기 발광유니트의 온도상승을 방지할 목적으로 사용되는 히트파이프(heat pipe)를 포함하여 구성되는 발광장치에 있어서, 상기 히트파이프는 몸체의 일부분에 하나 이상의 함몰부를 구비한 것이고, 상기 함몰부의 적어도 한 곳은 LED chip(들)을 포함하여 구성되는 발광유니트(들)의 적어도 일부분이 인써트된 것이며, 상기 함몰부의 밑부분 두께는 상기 히트파이프 몸체의 평균 두께에 대하여 0.7배 이하의 얇은 두께를 갖도록 구성된 것임을 특징으로 하는 LED 발광장치가 제공된다. 상기 함몰부에 인써트된 발광유니트(들)은 적어도 바닥면, 바람직하게는 인써트된 모든 면이 입체적으로 히트파이프와 밀착되는 것이 열전도효율을 높이기 위해 바람직하다.
본 발명의 또 다른 양태로서 하나 이상의 LED chip을 포함하여 구성되는 발광유니트(unit)와, 적어도 하나 이상의 상기 발광유니트의 온도상승을 방지할 목적으로 사용되는 히트파이프(heat pipe)를 포함하여 구성되는 발광장치에 있어서, 상기 히트파이프는 몸체의 일부분이나 내부공간에 합성수지로 구성된 부분품을 포함하는 것이며, 상기 합성수지는 사출법에 의해 제조된 것임을 특징으로 하는 LED 발광장치가 제공된다. 흔히 히트파이프는 그 열전도율을 고려하여 금속재로 만들어지는 것이 원칙이다. 그러나 본 발명에 사용되는 발광장치에 있어서 그 작동온도가 낮으며 열전달량이 많지 않은 경우에는 충분히 사용할 수 있는 것이며, 제조 단가를 절감하는 방법으로서 크게 기여할 수 있는 양태가 될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태로서 상기에서 히트파이프는 내부의 진공도 향상을 위한 진공펌핑용 써비스 밸브를 추가로 더 구비하고 있는 것임을 특징으로 하는 LED 발광장치가 제공된다. 본 발명의 구성요소 중의 하나인 히트파이프는 그 내부가 진공으로 유지되어야 하는데 누설(LEAK)로 인하여 간혹 진공도가 파괴되거나 저하되는 경우가 발생한다. 이러한 경우에 상기 써비스 밸브를 사용하여 진공펌핑을 다시 실시함으로써 원하는 진공분위기를 다시 부여할 수 있다. 재생공정이라 할 수도 있는 이러한 공정은 매우 유용한 구성부품이지만 소형의 발광장치의 경우에는 단가를 고려하여 선택적으로 포함시켜 제조할 것인지의 여부를 결정할 수 있을 것이다.
본 발명의 또 다른 양태로서 발광부의 뒷면에 형성된 적어도 하나 이상의 반사재(또는 반사층)을 추가로 더 포함함을 특징으로 하는 LED 발광장치가 제공된다. 상기 LED 발광유니트는 뒷방향이나 옆방향으로 빛이 소모될 수 있기 때문에 공지기술에서 잘 알려진 반사재(또는 반사층)을 추가로 더 포함함으로써 그 빛의 사용효율을 향상시킬 수 있는 것이다. 이러한 반사재는 LED 칩 각각에 설치될 수 있으며, 다수의 LED 칩을 모아서 하나의 반사재로 반사하도록 할 수도 있는 것이다.
본 발명의 또 다른 양태로서 상기 히트파이프에 구비된 투명재의 수는 히트파이프 내부에 포함되거나 내부에 노출되거나 또는 히트파이프 몸체에 인써트된 LED chip 발광면의 수 보다 적은 것임을 특징으로 하는 LED 발광장치가 제공된다. 이와 같은 양태의 실시예는 도4에서 보는 바와 같은 양태가 될 수 있으며 그 형상과 렌즈의 구성 등은 용도에 맞추어 제작할 수 있는 것이다.
본 발명은 LED 칩으로부터 발생되는 열에너지를 획기적으로 향상된 구성에 의해 매우 효율적으로 방출함으로써 LED 발광장치의 작동온도를 낮추어 사용수명 연장은 물론 특성향상과 신뢰성 제고에 크게 이바지할 것이다.
실시예;
도1 내지 도4에서와 같이 공지의 기술에 의해 제조된 LED 발광유니트를 사용하여 본 발명의 히트파이프와 결합하여 LED 발광유니트의 온도를 측정하여 냉각효 과를 비교예와 비교하였다.
비교예;
공지 기술에 의해 제조된 LED 발광유니트의 구성부품인 PCB를 공지기술에 의해 제조된 평판 히트파이프의 표면에 접착제를 사용하여 접착하여 발광유니트의 작동온도를 측정하여 냉각효율을 실시예와 비교하였다.
실험예;
상기 실시예와 비교예를 비교하였다. 상기 실시예에 의한 LED 발광유니트의 작동온도가 상기 비교예에 의한 LED 발광유니트의 작동온도에 비해 평균 25도 정도가 낮게 측정됨을 확인하였으며 본 발명에 의한 LED 발광장치의 냉각효율이 월등히 우수하다는 사실을 확인하였다.
도1은 LED chip (또는 상기 chip을 포함하는 발광 유니트 - LED unit)의 일부 이상이 히트파이프의 투명재에 의해 몰딩(molding)된 양태를 갖는 본 발명의 실시예 단면도
도2는 LED chip (또는 상기 chip을 포함하는 발광 유니트 - LED unit)의 일부 이상이 히트파이프의 투명재에 접착된 양태를 갖는 본 발명의 실시예 단면도
도3은 LED chip (또는 상기 chip을 포함하는 발광체 유니트 - LED unit)의 적어도 일부분이 히트파이프의 투명재와 분리되어 설치된 것이며 히트파이프의 내부공간에 회로기판까지 포함하여 구성된 양태를 갖는 본 발명의 실시예 단면도
도4는 도3의 것에서 히트파이프의 투명재들을 일체화하고 이를 히트파이프의 일면에 설치한 양태를 갖는 본 발명의 실시예 단면도
1;LED chip(또는 상기 chip을 포함하는 발광체 유니트 - LED unit) 3;히트파이프의 투명재(또는 반투명재- 렌즈를 겸할 수 있음) 5a, 5b;LED 전극에 연결된 전원공급 전선(WIRE)
7;(MC)PCB (회로기판) 9;히트파이프의 작동유체 11;히트파이프 내부공간(진공 분위기) 13;히트파이프의 몸체 15;히트파이프의 방열핀(히트싱크)
D;히트파이프의 몸체 일부분에 형성되어 내부공간과 연결된 천공부를 밀봉하는 LED chip을 포함하는 발광유니트의 내부면
Claims (8)
- 하나 이상의 엘이디 칩(LED chip)을 포함하여 구성되는 발광유니트(unit)와, 적어도 하나 이상의 상기 발광유니트의 온도상승을 방지할 목적으로 사용되는 히트파이프(heat pipe)를 포함하여 구성되는 발광장치에 있어서,상기 히트파이프의 적어도 일부분 이상에는 내부의 빛을 통과시켜 주는 투명재 또는 반투명재를 하나 이상 포함하여 구성되는 것으로서,상기 히트파이프는 내부공간 중에 히트파이프의 필수 구성요소인 작동유체와상기 작동유체의 액체상 물질과 필수적으로 접촉되는 적어도 하나 이상의 엘이디칩과상기 엘이디칩이 연결되는 회로기판을 포함하되,상기 작동유체의 액체상 물질과 상기 엘이디칩이 접촉하는 면(즉 상기 작동유체의 증발에 의하여 방열이 이루어지는 면)은상기 엘이디칩의 한 면A와 상기 면A 이외의 적어도 한 면B에서도 추가로 접촉하는 것이며,상기 면A 또는 면B는 적어도 엘이디칩의 측면과 출광면을 포함하는 면 중에서 일부 면C를 포함하는 면이고,상기 면C는 상기 엘이디칩의 발광층(즉 양자우물층)으로부터 출광면 쪽에 구비된 투명재 또는 반투명재 내측면까지 이르는 공간 중에 구비된 것이며,상기 작동유체의 액체상 물질과 접촉되는 면A와 면B의 면적합은 상기 엘이디칩의 발광층 면적보다 크거나 같으며,상기 히트파이프 내부로부터 외부로 인출된 전극의 수는 상기 엘이디칩의 전극수 보다 적은 것임을 특징으로 하는 엘이디발광장치
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 히트파이프는 내부의 진공도 향상을 위한 진공펌핑용 써비스 밸브를 추가로 더 구비하고 있는 것임을 특징으로 하는 엘이디(LED) 발광장치
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 히트파이프에 구비된 투명재의 수는 히트파이프 내부에 포함된 엘이디 칩(LED chip) 발광면의 수 보다 적은 것임을 특징으로 하는 엘이디(LED) 발광장치
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---|---|---|---|---|
KR20040047112A (ko) * | 2002-11-29 | 2004-06-05 | 푸 리 밍 | 순간 냉각 발광 다이오드 |
US20070189012A1 (en) * | 2003-09-26 | 2007-08-16 | Advanced Thermal Device Inc. | Light emitting diode illumination apparatus and heat dissipating method therefor |
JP2005106974A (ja) | 2003-09-29 | 2005-04-21 | Seiko Epson Corp | プロジェクタ |
WO2007069119A1 (en) * | 2005-12-14 | 2007-06-21 | Philips Intellectual Property & Standards Gmbh | Lighting device and method for manufacturing same |
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