KR101439864B1 - Lighting apparatus having cooling function - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 냉각기능을 갖는 조명장치는 LED 광원에 접하게 제공되는 집열수단 및 냉매를 상기 집열수단에 공급토록, 상기 집열수단에 연결되어 상기 냉매를 순환하게 제공하는 순환방열수단을 포함하며, 상기 냉매는 액체금속으로 제공되어 열전달 성능을 향상시킬 수 있다.The illumination device having a cooling function according to an embodiment of the present invention includes a heat collecting means provided in contact with the LED light source and a circulation heat dissipating means connected to the heat collecting means for supplying the refrigerant to the heat collecting means, And the refrigerant may be provided as liquid metal to improve heat transfer performance.
Description
본 발명은 냉각기능을 갖는 조명장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발열되는 LED 광원으로 저온의 액체금속 냉매를 순환 제공함으로써, 열전달 성능을 증가시켜 냉각효율을 향상시킨 발명에 관한 것이다.The present invention relates to a lighting apparatus having a cooling function, and more particularly, to a lighting apparatus having a cooling function by circulating low-temperature liquid metal refrigerant through an LED light source that generates heat, thereby improving the cooling efficiency.
현재 전자 및 통신 기술이 발전함에 따라 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)를 이용하는 전자 기기가 많이 사용되고 있다. 발광 다이오드는 형광등, 백열등 등과 같은 광원에 비해 에너지 절감 효과가 뛰어나고 반영구적으로 사용할 수 있어 차세대 광원이다.BACKGROUND ART As electronic and communication technologies are developed, electronic devices using light emitting diodes (LEDs) are widely used. The light-emitting diode is a next-generation light source because it has excellent energy saving effect and can be used semi-permanently as compared with light sources such as fluorescent lamps and incandescent lamps.
또한, 최근에는 LED를 이용한 조명등이 큰 각광을 받고 있다. 이러한 조명등에 사용되는 LED 램프는 기존에 램프에 비하여 전력소모가 적고, 수명이 증대되어 기존의 램프를 대체하는 새로운 조명으로 부각되고 있다.In addition, in recent years, a lighting lamp using an LED has attracted a great deal of attention. LED lamps used in such illumination lamps are less in power consumption and longer in life than lamps, and they are emerging as new lamps replacing conventional lamps.
특히 LED 램프는 가로등이나 천정등에 다양하게 적용되고 있는데, 문제는 램프 점등시 발산되는 발열에너지 때문에 램프의 수명이 단축되는 점이다.In particular, LED lamps are widely applied to street lamps and ceilings. The problem is that the life of the lamps is shortened due to the heat energy emitted when the lamps are turned on.
따라서, 조명등 내부에서 발생되는 열을 외부로 발산하여 냉각시키기 위한 기술들이 많이 소개되고 있는데, 자연냉각 방식과 강제냉각 방식으로 나뉠 수 있다.Accordingly, many techniques for cooling and dissipating heat generated in the illumination lamp to the outside are introduced, and can be divided into a natural cooling method and a forced cooling method.
자연냉각 방식의 경우에는 대부분 단순히 방열판 내지 냉각핀을 제공하여 열을 발산토록 한 것이었다. 그러나 이러한 방열판 내지 냉각핀을 이용한 냉각의 경우에는, 효과적인 방열을 위해 상기 방열판 내지 냉각핀의 크기가 커져야 하는 단점이 있다. In the case of the natural cooling method, most of them were simply provided with a heat sink or a cooling fin to dissipate heat. However, in the case of cooling using the heat sink or the cooling fin, the size of the heat sink or the cooling fin must be increased for effective heat dissipation.
또한, 상기 방열판 내지 냉각핀이 커질 경우 무게가 많이 나가게 되어 조명 설치의 구조적인 문제도 발생한다. In addition, when the heat sink or the cooling fin is enlarged, the weight of the heat sink or the cooling pin is excessively increased.
한편, 강제냉각 방식의 경우에는 LED 조명의 출력 밀도를 높임으로써 조명의 무게를 낮추기 위해 개발이 진행되어 왔다. 그러나 팬을 사용하거나 PCM(phase change material)물질을 사용한 냉각의 경우에도 획기적인 무게 감소를 기대하기는 어려운 문제가 있었다.On the other hand, in the case of the forced cooling method, the development has been made to lower the weight of the lighting by increasing the output density of the LED lighting. However, there is a problem in that it is difficult to expect a remarkable weight reduction even in the case of using a fan or cooling using a PCM (phase change material) material.
따라서, LED 광원을 사용한 조명장치에서 발열 문제를 해결하는 동시에, 비교적 경량화된 구성을 제시함으로써, LED 광원의 효율을 향상시킬 수 있는 발명에 관한 연구가 필요하게 되었다.Therefore, there is a need for a research on an invention that can improve the efficiency of the LED light source by solving the heat generation problem in the lighting apparatus using the LED light source and suggesting a relatively lightweight structure.
본 발명의 목적은 LED 광원의 발열 문제를 해결할 수 있도록 비교적 경량화 및 소형화된 구성을 제공함으로써, LED 광원의 활용범위를 넓힐 수 있는 냉각기능을 갖는 조명장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a lighting device having a cooling function capable of widening the application range of an LED light source by providing a relatively lightweight and compact structure so as to solve the heat generation problem of the LED light source.
본 발명의 일 실시예에 따른 냉각기능을 갖는 조명장치는 LED 광원에 접하게 제공되는 집열수단 및 냉매를 상기 집열수단에 공급토록, 상기 집열수단에 연결되어 상기 냉매를 순환하게 제공하는 순환방열수단을 포함하며, 상기 냉매는 액체금속으로 제공되어 열전달 성능을 향상시킬 수 있다.The illumination device having a cooling function according to an embodiment of the present invention includes a heat collecting means provided in contact with the LED light source and a circulation heat dissipating means connected to the heat collecting means for supplying the refrigerant to the heat collecting means, And the refrigerant may be provided as liquid metal to improve heat transfer performance.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각기능을 갖는 조명장치의 상기 순환방열수단은 상기 냉매를 순환토록 구동력을 제공하는 구동부 및 일단부에 상기 집열수단이 연결되고, 타단부에 상기 구동부가 연결되며, 저온의 냉매를 상기 집열수단의 중앙부에 공급하게 제공되는 순환파이프부를 포함할 수 있다.The circulating heat dissipating means of the lighting apparatus having a cooling function according to an embodiment of the present invention may include a driving unit for supplying a driving force for circulating the refrigerant and a heating unit connected to the heat collecting unit at one end, And a circulation pipe portion provided to supply a coolant at a low temperature to a central portion of the collecting means.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각기능을 갖는 조명장치의 상기 순환파이프부는 저온 냉매를 상기 집열수단으로 공급하도록, 상기 집열수단의 상기 중앙부에 연결되는 공급파이프 및 집열된 고온 냉매를 방출토록, 상기 공급파이프와 이격되어 상기 집열수단의 외측부에 제공되는 방출파이프를 포함할 수 있다.Further, in the lighting apparatus having a cooling function according to an embodiment of the present invention, the circulation pipe portion is provided with a supply pipe connected to the central portion of the heat collecting means and a heat collecting pipe connected to the heat collecting means, And a discharge pipe spaced apart from the supply pipe and provided on the outer side of the collecting means.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각기능을 갖는 조명장치의 상기 집열수단은 상기 저온 냉매의 체류량을 증가시켜 냉각 효과를 높이도록, 상기 중앙부를 상기 외측부보다 깊게 단턱지게 형성할 수 있다.Further, in the lighting device having a cooling function according to an embodiment of the present invention, the central portion may be formed deeper than the outer portion so as to increase the retention amount of the low-temperature refrigerant to enhance the cooling effect.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각기능을 갖는 조명장치의 상기 순환방열수단은 상기 집열수단에 인접한 부분에서 단열되도록, 상기 집열수단에 인접한 부분에 중공을 형성하여 제공되는 냉각핀을 더 포함할 수 있다.The circulating heat dissipating means of the illumination device having a cooling function according to an embodiment of the present invention further includes a cooling fin provided by forming a hollow in a portion adjacent to the heat collecting means so as to be insulated at a portion adjacent to the heat collecting means can do.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각기능을 갖는 조명장치의 상기 구동부는 상기 냉매를 1.5~3.0ml/s의 유량으로 순환시킬 수 있다.In addition, the driving unit of the lighting apparatus having a cooling function according to an embodiment of the present invention can circulate the refrigerant at a flow rate of 1.5 to 3.0 ml / s.
본 발명의 냉각기능을 갖는 조명장치는 냉매로써 액체금속을 제공할 수 있다. 이에 의해 열전달 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.An illumination device having the cooling function of the present invention can provide a liquid metal as a refrigerant. Thereby, the heat transfer performance can be improved.
즉, 비열이 큰 액체금속을 사용함으로써, 동일한 부피에 대하여 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 것이다.That is, by using a liquid metal having a large specific heat, the cooling performance can be improved with respect to the same volume.
또한, 열전달 성능이 향상되어 자연냉각을 위한 냉각핀 내지 방열판의 크기를 소형화 및 경량화하여 제공할 수 있는 효과가 있다.Further, the heat transfer performance is improved, and the size of the cooling fin or the heat sink for natural cooling can be reduced and reduced.
한편, LED 광원에서 발열이 많은 중앙부에 저온의 냉매가 집중하도록 유도함으로써, 냉각효율을 높일 수 있는 이점도 있다.On the other hand, there is an advantage that the cooling efficiency can be increased by inducing the low-temperature refrigerant to concentrate in the central portion where the LED light source generates a large amount of heat.
이에 의해, 본 발명의 냉각기능을 갖는 조명장치는 고출력의 특성을 가질 수 있게 된다.Thus, the lighting apparatus having the cooling function of the present invention can have high output characteristics.
도 1은 본 발명의 냉각기능을 갖는 조명장치를 나타낸 절단사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 냉각기능을 갖는 조명장치가 냉각핀을 포함하는 것을 도시한 절단사시도이다.
도 3은 본 발명의 냉각기능을 갖는 조명장치에서 냉매의 유량에 따른 냉각 성능을 나타낸 시뮬레이션 결과이다.
도 4는 본 발명의 냉각기능을 갖는 조명장치에서 방열상태를 도시한 단면도이다.
도 5는 도 4에서 집열수단에 인접한 부분을 확대하여 도시한 단면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a cutaway perspective view showing a lighting apparatus having a cooling function according to the present invention; FIG.
2A and 2B are cut-away perspective views showing that a lighting device having a cooling function of the present invention includes a cooling fin.
3 is a simulation result showing a cooling performance according to a flow rate of a refrigerant in a lighting apparatus having a cooling function according to the present invention.
4 is a cross-sectional view showing a heat radiation state in a lighting apparatus having a cooling function according to the present invention.
Fig. 5 is an enlarged cross-sectional view of a portion adjacent to the heat collecting means in Fig. 4. Fig.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the inventive concept. Other embodiments falling within the scope of the inventive concept may readily be suggested, but are also considered to be within the scope of the present invention.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
The same reference numerals are used to designate the same components in the same reference numerals in the drawings of the embodiments.
본 발명의 냉각기능을 갖는 조명장치(1)는 발열되는 LED 광원(2)으로 저온의 액체금속 냉매(CR)를 순환 제공함으로써, 열전달 성능을 증가시켜 냉각효율을 향상시킨 발명에 관한 것이다. 즉, 비열이 큰 액체금속을 사용함으로써, 동일한 부피에 대하여 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 것이다.An illuminating device (1) having a cooling function according to the present invention relates to an invention in which a low-temperature liquid metal refrigerant (CR) is circulated through an LED light source (2) generating heat, thereby increasing heat transfer performance and improving cooling efficiency. That is, by using a liquid metal having a large specific heat, the cooling performance can be improved with respect to the same volume.
또한, 열전달 성능이 향상되어 자연냉각을 위한 냉각핀(25) 내지 방열판의 크기를 소형화 및 경량화하여 제공될 수 있게 된다.Further, the heat transfer performance is improved, and the size of the
한편, LED 광원(2)에서 발열이 많은 중앙부(11)에 저온의 냉매(R)가 집중하도록 유도함으로써, 냉각효율을 높일 수도 있다.
On the other hand, it is also possible to increase the cooling efficiency by guiding the low-temperature refrigerant R to concentrate on the
구체적으로, 도 1은 본 발명의 냉각기능을 갖는 조명장치(1)를 나타낸 절단사시도이며, 도 4는 본 발명의 냉각기능을 갖는 조명장치(1)에서 방열상태를 도시한 단면도이다.Specifically, FIG. 1 is a perspective view showing a
도 1 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각기능을 갖는 조명장치(1)는 LED 광원(2)에 접하게 제공되는 집열수단(10) 및 냉매(R)를 상기 집열수단(10)에 공급토록, 상기 집열수단(10)에 연결되어 상기 냉매(R)를 순환하게 제공하는 순환방열수단(20)을 포함하며, 상기 냉매(R)는 액체금속으로 제공되어 열전달 성능을 향상시킬 수 있다.1 and 4, a
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각기능을 갖는 조명장치(1)의 상기 순환방열수단(20)은 상기 냉매(R)를 순환토록 구동력(F)을 제공하는 구동부(21) 및 일단부에 상기 집열수단(10)이 연결되고, 타단부에 상기 구동부(21)가 연결되며, 저온의 냉매(R)를 상기 집열수단(10)의 중앙부(11)에 공급하게 제공되는 순환파이프부(22)를 포함할 수 있다.The circulating heat dissipating means 20 of the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각기능을 갖는 조명장치(1)의 상기 순환파이프부(22)는 저온 냉매(CR)를 상기 집열수단(10)으로 공급하도록, 상기 집열수단(10)의 상기 중앙부(11)에 연결되는 공급파이프(23) 및 집열된 고온 냉매(HR)를 방출토록, 상기 공급파이프(23)와 이격되어 상기 집열수단(10)의 외측부(12)에 제공되는 방출파이프(24)를 포함할 수 있다.The
즉, 비열이 큰 액체금속을 순환시켜 냉각시킴으로써, 기존의 LED 광원에서의 냉각 구조와는 차이점을 가지며, 이에 의해 상기 LED 광원(2)에 대한 냉각 성능을 향상시킬 수 있게 된다. 다시 말해, 상기 LED 광원(2)에서 방출한 열을 저온의 액체금속 냉매(CR)가 흡수하게 제공하고, 고온의 액체금속 냉매(HR)가 흡수한 열을 이동시킨 후에 방열하여 냉각할 수 있게 되는 것이다.That is, by circulating and cooling a liquid metal having a large specific heat, the cooling structure of the
상기 액체금속 냉매(R)로는 갈륨(Ga), 인듐(In), 나트륨(Na) 등의 합금이 이용될 수 있다. 이와 같은 합금은 상기 LED 광원(2)을 냉각시키기 위한 사용환경에서 액체상태로 제공되는 것이 바람직하며, 특히 상온에서 방열이 일어나는 경우에는 상온에서 액체상태를 유지하는 것이 바람직하다.
The liquid metal refrigerant R may be an alloy of gallium (Ga), indium (In), sodium (Na), or the like. Such an alloy is preferably provided in a liquid state in a use environment for cooling the
상기 집열수단(10)은 상기 LED 광원(2)에 밀착되어 상기 LED 광원(2)에서 방출한 열을 상기 액체금속 냉매(R)가 흡수하도록 제공하는 역할을 한다. 이를 위해, 상기 집열수단(10)은 상기 냉매(R)가 제공될 수 있는 공간을 형성할 수 있다. The heat collecting means 10 is provided in close contact with the
상기 집열수단(10)은 후술할 공급파이프(23)가 연결되는 중앙부(11)와 후술할 방출파이프(24)가 연결되는 외측부(12)를 제공할 수 있다.The heat collecting means 10 may provide a
또한, 상기 중앙부(11)는 상기 외측부(12)보다 깊게 단턱지게 제공될 수 있는데, 이에 대한 자세한 설명은 도 5를 참조하여 후술한다.In addition, the
한편, 상기 집열수단(10)에는 후술할 순환방열수단(20)에 의해서 액체금속 냉매(R)가 공급될 수 있으며, 경량화하면서도 냉각효과를 얻을 수 있도록 상기 액체금속 냉매(R)의 유량을 조절하여 제공할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 3을 참조하여 후술한다.
The liquid metal refrigerant R may be supplied to the heat collecting means 10 by a circulating heat dissipating means 20 to be described later and may control the flow rate of the liquid metal refrigerant R . A detailed description thereof will be given later with reference to Fig.
상기 순환방열수단(20)은 상기 액체금속 냉매(R)를 순환시키면서 방열하는 역할을 할 수 있다. 즉, 상기 집열수단(10)으로 제공된 액체금속 냉매(R)가 상기 LED 광원(2)에서 방출한 열을 흡수하면, 상기 순환방열수단(20)으로 고온의 상기 액체금속 냉매(R)가 제공되어 방열을 할 수 있는 것이다.The circulation and heat dissipating means 20 may circulate the liquid metal refrigerant R and dissipate heat. That is, when the liquid metal refrigerant R provided in the heat collecting means 10 absorbs the heat emitted from the
이를 위해, 상기 순환방열수단(20)은 상기 액체금속 냉매(R)가 이동하는 통로인 순환파이프부(22) 및 상기 액체금속 냉매(R)를 순환시키는 구동력(F)을 제공하는 구동부(21)를 포함할 수 있다.The circulation heat dissipating means 20 includes a
상기 순환파이프부(22)는 상기 집열수단(10)의 중앙부(11)에 연결된 공급파이프(23)와 상기 집열수단(10)의 외측부(12)에 연결된 방출파이프(24)를 제공할 수 있다.The
즉, 상기 공급파이프(23)는 상기 집열수단(10)으로 상기 액체금속 냉매(R)를 공급하는 역할을 하며, 상기 방출파이프(24)는 상기 집열수단(10)에서 상기 액체금속 냉매(R)를 배출하는 역할을 할 수 있는 것이다.That is, the
구체적으로, 상기 LED 광원(2)은 가운데 부분에서 광원이 빛을 발산하며 열도 함께 발산하기 때문에, 가운데 부분에 열이 가장 많이 발생하게 되며, 상기 집열수단(10)에서도 외측부(12)에 비하여 중앙부(11)에서 집열을 더 많이 하도록 구성한 것이다.In the
이와 같이, 상기 집열수단(10)의 중앙부(11)에서 집열이 더 많이 일어나도록 하기 위해, 상기 중앙부(11)에 저온의 액체금속 냉매(CR)를 공급하도록 상기 공급파이프(23)를 상기 중앙부(11)와 연결시킨 것이다.The
따라서, 본 발명에서는 상기 공급파이프(23)에서 제공되는 저온의 액체금속 냉매(CR)를 상기 집열수단(10)의 중앙부(11)에 제공하도록 구성함으로써, 냉각성능을 향상시킬 수 있는 것이다.Accordingly, in the present invention, the low-temperature liquid metal refrigerant CR provided in the
한편, 상기 집열수단(10)의 외측부(12)는 상기 중앙부(11)에 비하여 집열이 적게 일어나기 때문에, 집열 후의 고온의 액체금속 냉매(HR)를 방출하는 상기 방출파이프(24)와 연결되도록 제공될 수 있다.Since the
즉, 상기 공급파이프(23)에 의해서 상기 집열수단(10)의 중앙부(11)로 저온의 액체금속 냉매(CR)가 공급되고, 상기 LED 광원(2)에서 방출한 열을 흡수한 후에 고온의 액체금속 냉매(HR)는 상기 집열수단(10)의 외측부(12)와 연결된 방출파이프(24)에 보내져서 방열할 수 있는 것이다.That is, the low-temperature liquid metal refrigerant CR is supplied to the
한편, 상기 순환방열수단(20)에서는 상기 방출파이프(24)를 통하여 배출되는 고온의 액체금속 냉매(HR)에서 방열을 유도하기 위해서, 냉각핀(25)을 제공할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 2a 및 도 2b를 참조하여 후술한다.The circulation
또한, 상기 순환방열수단(20)은 상기 냉각핀(25)과 같이 자연냉각 방식으로 냉각되는 구성 이외에, 팬 또는 냉각사이클을 이용한 직접적인 강제냉각 방식으로 냉각되는 구성을 포함할 수도 있다.In addition, the circulating and radiating means 20 may be configured to be cooled by a natural cooling method like the cooling
다만, 이와 같이 강제냉각 방식으로 냉각하는 경우에도 열전달의 매체는 액체금속 냉매(R)가 사용될 수 있는 것이다.However, even in the case of cooling by the forced cooling method, the liquid metal refrigerant R can be used as the heat transfer medium.
상기 구동부(21)는 상기 액체금속 냉매(R)를 순환시키기 위한 구동력(F)을 제공하는 역할을 할 수 있다. 이를 위해, 상기 구동부(21)는 유체 펌프로 제공되거나, 전자기력을 이용한 전자기 펌프로 제공될 수 있다.The driving
상기 유체 펌프는 모터를 이용하여, 압력 차이에 의해, 상기 액체금속 냉매(R)를 순환시키는 구동력(F)을 제공할 수 있는 펌프이고, 상기 전지기 펌프는 상기 액체금속 냉매(R)에 전저기력을 작용하여 순환시킬 수 있는 펌프이다.Wherein the fluid pump is a pump capable of providing a driving force (F) for circulating the liquid metal refrigerant (R) by a pressure difference using a motor, It is a pump that can circulate by actuation.
구체적으로 도 1에서는 전자기 펌프를 포함하는 본 발명의 냉각기능을 갖는 조명장치(1)를 도시하였다. 즉, 구동부(21)에서 자석(21a)과 코일(21b)을 제공하고 상기 코일(21b)에 전류를 흐르게 제공하면, 상기 액체금속 냉매(R)는 전자기력을 받아서, 상기 공급파이프(23)로 흐르게 제공되는 구동력(F)을 형성하여 순환할 수 있게 되는 것이다.Specifically, Fig. 1 shows a
한편, 도 4를 참조하면, 본 발명의 냉각기능을 갖는 조명장치(1)는 상기 LED 광원(2)에서 방출된 열을 상기 집열수단(10)에서 집열하고, 집열되어 고온이 된 액체금속 냉매(HR)는 상기 방출파이프(24)를 통하여 방출되며, 상기 방출파이프(24)를 따라 이동되면서 방열되어 다시 냉각될 수 있게 된다. 4, the
여기서, 방열기능을 향상시키기 위해서 상기 방출파이프(24)에는 냉각핀(25)이 연결될 수 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 도 2a 및 도 2b를 참조하여 후술한다.Here, the cooling
한편, 상기 방출파이프(24)를 통과하며 냉각된 액체금속 냉매(R)는 상기 구동부(21)에서 제공하는 구동력(F)에 의해서, 상기 공급파이프(23)로 제공될 수 있으며, 상기 공급파이프(23)에서도 방열이 일어나며, 저온의 액체금속 냉매(CR)가 되어, 상기 집열수단(10)으로 제공될 수 있다.
The cooled liquid metal refrigerant R passing through the
도 3은 본 발명의 냉각기능을 갖는 조명장치(1)에서 냉매(R)의 유량에 따른 냉각 성능을 나타낸 시뮬레이션 결과이며, 이를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각기능을 갖는 조명장치(1)의 상기 구동부(21)는 상기 냉매(R)를 1.5~3.0ml/s의 유량으로 순환시키는 것이 바람직하다.FIG. 3 is a simulation result showing cooling performance according to the flow rate of the refrigerant R in the
즉, 상기 액체금속 냉매(R)의 순환량을 조절함으로써, 최소의 에너지소비로 최대의 냉각효과를 얻을 수 있게 제공할 수 있는 것이다.That is, by controlling the circulation amount of the liquid metal refrigerant R, it is possible to provide the maximum cooling effect with minimum energy consumption.
구체적으로, 상기 액체금속 냉매(R)의 순환량을 1.5ml 미만으로 제공되는 경우에는 충분한 냉각효과가 나타나지 않으며, 상기 액체금속 냉매(R)의 순환량이 3.0ml를 초과하여 제공되는 경우에는 상기 액체금속 냉매(R)에 의한 냉각효과에 비하여 상기 액체금속 냉매(R)를 순환시키기 위해 제공되는 공급에너지의 증가가 더 크기 때문에 바람직하지 못하다.Specifically, when the amount of circulation of the liquid metal refrigerant R is less than 1.5 ml, a sufficient cooling effect is not exhibited. When the circulating amount of the liquid metal refrigerant R is more than 3.0 ml, The increase of the supply energy provided for circulating the liquid metal refrigerant R is greater than the cooling effect by the refrigerant R, which is not preferable.
일례로써, 한변의 길이가 43.5mm인 정육면체의 면적에 80W의 전력을 인가한 LED 광원(2)이 69~72℃의 온도를 갖도록 제공되기 위해서, 상기 액체금속 냉매(R)의 유량을 1.5~3.0ml로 제공할 수 있는 것이다. 이와 같은 조건에서는 일반적인 LED 광원(2)에 비하여 2.5배의 고출력을 나타낼 수 있다.
For example, in order to provide the
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 냉각기능을 갖는 조명장치(1)가 냉각핀(25)을 포함하는 것을 도시한 절단사시도이다. 즉, 도 2a는 상기 냉각핀(25)이 상기 순환방열수단(20)에 전체로써 접촉하며 제공되는 경우를 도시한 것이고, 도 2b는 상기 냉각핀(25)이 상기 집열수단(10)에 인접한 부분에서는 단열되도록 중공(25a)을 형성시키며, 상기 순환방열수단(20)과 접촉하게 제공한 것을 도시한 것이다.2A and 2B are cutaway perspective views showing that the
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각기능을 갖는 조명장치(1)의 상기 순환방열수단(20)은 상기 집열수단(10)에 인접한 부분에서는 단열되어 제공도록, 상기 집열수단(10)에 인접한 부분에 중공(25a)을 형성하여 제공되는 냉각핀(25)을 더 포함할 수 있다.2A and 2B, the circulating
여기서, 상기 냉각핀(25)은 상기 집열수단(10)에서 집열된 열을 방열하는 면적을 넓히기 위해 제공될 수 있다.Here, the cooling
이를 위해, 상기 냉각핀(25)은 상기 순환파이프부(22)에 결합되어 제공될 수 있다. 즉, 상기 순환파이프부(22) 중에서, 고온의 액체금속 냉매(HR)를 전달받는 방출파이프(24)에 결합되어, 상기 고온의 액체금속 냉매(HR)에서 열을 흡수하여 외기로 방출할 수 있도록 제공될 수 있는 것이다.To this end, the cooling
또한, 상기 냉각핀(25)은 상기 공급파이프(23)에 연결되어, 상기 공급파이프(23)를 이동하는 저온의 액체금속 냉매(CR)를 더 저온으로 냉각시킬 수도 있다.The cooling
한편, 상기 집열수단(10)에 인접한 부분에서는 상기 냉각핀(25)과 상기 공급파이프(23) 내지 방출파이프(24)가 단열되게 제공될 수 있다. 즉, 상기 집열수단(10)에 인접한 부분에서는 고온환경으로 제공되기 때문에, 고온의 상기 액체금속 냉매(R)를 상기 고온환경에서 벗어난 후에 방열하도록 제공하여, 방열된 열이 다시 상기 집열수단(10) 내지 상기 LED 광원(2)을 가열하지 않도록 제공할 수 있는 것이다.Meanwhile, the cooling
이를 위해, 상기 냉각핀(25)은 상기 집열수단(10)에 인접한 부분에 단열된 중공(中空: 25a)을 제공할 수 있다. 즉, 상기 집열수단(10)에 인접한 부분에는 중공(25a)을 형성하여 단열시키고, 상기 집열수단(10)에서 이격된 부분에서 상기 공급파이프(23) 내지 방출파이프(24)와 연결되어 방열을 유도할 수 있는 것이다.To this end, the cooling
구체적으로는 상기 중공(25a)은 상기 공급파이프(23) 내지 방출파이프(24)의 전체 길이의 절반까지 제공되는 것이 바람직하다.Specifically, the hollow 25a is preferably provided up to half of the entire length of the
한편, 상기 집열수단(10)에 인접한 부분에 상기 중공(25a) 이외에 단열재를 제공하여, 상기 공급파이프(23) 내지 상기 방출파이프(24)를 단열하도록 구성할 수도 있다.
It is also possible to provide a heat insulating material other than the hollow 25a at a portion adjacent to the heat collecting means 10 to insulate the
도 5는 집열수단(10)에 인접한 부분을 확대하여 도시한 단면도로써, 이를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각기능을 갖는 조명장치(1)의 상기 집열수단(10)은 상기 저온 냉매(CR)의 체류량을 증가시켜 냉각 효과를 높이도록, 상기 중앙부(11)를 상기 외측부(12)보다 깊게 단턱지게 형성할 수 있다.FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a portion adjacent to the heat collecting means 10. Referring to FIG. 5, the heat collecting means 10 of the
즉, 상기 집열수단(10)의 중앙부(11)에 제공되는 공간을 상기 외측부(12)보다 크게 형성하여 제공할 수 있는 것이다.That is, the space provided in the
이에 의하면, 상기 공급파이프(23)에서 상기 중앙부(11)로 제공되는 저온의 액체금속 냉매(CR)가 상기 LED 광원(2)에서 방출한 열을 흡수할 수 있도록 제공될 수 있으며, 상기 LED 광원(2)에서 방출한 열(H)을 흡수한 고온의 액체금속 냉매(HR)는 상기 외측부(12)에 연결된 상기 방출파이프(24)를 통하여 배출될 수 있게 된다.The low temperature liquid metal refrigerant CR supplied from the
여기서, 상기 공급파이프(23)에서 공급된 저온의 액체금속 냉매(CR)가 상기 LED 광원(2)에 접촉하지 못하는 경우에는, 상기 중앙부(11)가 단턱지게 제공됨으로써, 다시 중앙부(11)로 흐르는 흐름(CR1)을 형성하여 냉각효율을 높일 수 있게 된다.When the low-temperature liquid metal refrigerant CR supplied from the
즉, 상기 중앙부(11)가 단턱지게 제공됨으로써, 상기 저온의 액체금속 냉매(CR) 중에서 상기 LED 광원(2)에 방출한 열(H)을 완전히 흡수하지 않은 액체금속 냉매(CR1)는 다시 중앙으로 유도되고, 상기 저온의 액체금속 냉매(CR) 중에서 상기 LED 광원(2)에 방출한 열(H)을 완전히 흡수한 액체금속 냉매(CR2)는 상기 외측부(12)로 유도되어 방출되어, 냉각효율을 높일 수 있는 것이다.The liquid metal refrigerant CR1 which has not completely absorbed the heat H emitted from the low temperature liquid metal refrigerant CR to the LED
1 : 냉각기능을 갖는 조명장치 2 : LED 광원
10: 집열수단 11: 중앙부
12: 외측부 20: 순환방열수단
21: 구동부 22: 순환파이프부
23: 공급파이프 24: 방출파이프
25: 냉각핀1: Lighting device with cooling function 2: LED light source
10: collection means 11:
12: outer side 20: circulation heat dissipation means
21: driving part 22: circulation pipe part
23: supply pipe 24: discharge pipe
25: cooling pin
Claims (6)
액체금속으로 제공되는 냉매를 상기 집열수단에 공급토록, 상기 집열수단이 연결된 일단부를 통하여 상기 냉매를 상기 집열수단의 중앙부에 공급하는 순환파이프부를 제공하며, 상기 냉매를 순환하게 제공하는 순환방열수단;
을 포함하며,
상기 순환파이프부는,
저온 냉매를 상기 집열수단으로 공급하도록, 상기 집열수단의 상기 중앙부에 연결되는 공급파이프; 및
집열된 고온 냉매를 방출토록, 상기 공급파이프와 이격되어 상기 집열수단의 외측부에 제공되는 방출파이프;
를 포함하고,
상기 집열수단은 상기 중앙부를 상기 외측부보다 깊게 단턱지게 형성하는 냉각기능을 갖는 조명장치.Collecting means provided in contact with the LED light source; And
A circulating heat dissipating means for circulating the refrigerant to provide the circulating pipe portion for supplying the refrigerant provided in the liquid metal to the collecting means and supplying the refrigerant to the center portion of the collecting means through the one end portion connected to the collecting means;
/ RTI >
The circulation pipe unit includes:
A supply pipe connected to the central portion of the heat collecting means so as to supply the low temperature refrigerant to the heat collecting means; And
A discharge pipe spaced apart from the supply pipe and provided to an outer side of the heat collecting means so as to discharge the collected hot refrigerant;
Lt; / RTI >
Wherein the heat collecting means has a cooling function for forming the central portion deeper than the outer portion.
상기 순환방열수단은 상기 냉매를 순환토록 구동력을 제공하는 구동부;
를 더 포함하며,
상기 순환파이프부는 타단부에 상기 구동부가 연결되어, 저온의 냉매를 상기 집열수단의 중앙부에 공급하게 제공되는 냉각기능을 갖는 조명장치.The method according to claim 1,
The circulation and heat dissipating means includes: a driving unit for providing a driving force to circulate the refrigerant;
Further comprising:
Wherein the circulation pipe portion is connected to the driving portion at the other end thereof and is provided to supply the low temperature refrigerant to the central portion of the heat collecting means.
상기 순환방열수단은 상기 집열수단에 인접한 부분에서 단열되도록, 상기 집열수단에 인접한 부분에 중공을 형성하여 제공되는 냉각핀;
을 더 포함하는 냉각기능을 갖는 조명장치.The method according to claim 1,
Wherein the circulating heat dissipating means is provided at a portion adjacent to the heat collecting means so as to be insulated from the heat dissipating means;
Further comprising a cooling function.
상기 구동부는 상기 냉매를 1.5~3.0ml/s의 유량으로 순환시키는 냉각기능을 갖는 조명장치.3. The method of claim 2,
And the driving unit has a cooling function for circulating the refrigerant at a flow rate of 1.5 to 3.0 ml / s.
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KR20170052749A (en) * | 2015-11-03 | 2017-05-15 | 재단법인 철원플라즈마 산업기술연구원 | Flood lamp |
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2012
- 2012-12-27 KR KR1020120154356A patent/KR101439864B1/en active IP Right Grant
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