KR101571373B1 - Led lighting apparatus - Google Patents

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KR101571373B1 KR1020130163533A KR20130163533A KR101571373B1 KR 101571373 B1 KR101571373 B1 KR 101571373B1 KR 1020130163533 A KR1020130163533 A KR 1020130163533A KR 20130163533 A KR20130163533 A KR 20130163533A KR 101571373 B1 KR101571373 B1 KR 101571373B1
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정윤하
강성민
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주식회사 포스코
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems

Abstract

본 발명의 일 실시예는 엘이디에서 발생하는 열을 원활하게 배출할 수 있도록 열전달, 방열구조를 개선하고, 강성 문제를 해결하는 구조를 제안하여 열 확산 및 열저항 감소 외에 추가로 충분한 강성 확보가 가능한 엘이디 조명장치를 제공하는 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명장치는 엘이디 칩 또는 패키지가 실장된 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판과 접촉하여 내부에 열이 전달되는 밀폐공간을 형성하며 상기 엘이디 칩 또는 상기 패키지로부터 발생한 열을 방열토록 제공되는 히트 싱크; 상기 히트 싱크의 밀폐공간에 수용되는 냉매; 상기 히트 싱크의 내주면 및 상기 열원의 접촉면의 일측에 부착되어 상기 냉매가 이동하는 통로를 제공하는 윅 구조체; 및 상기 히트 싱크의 중앙부에서 일체로 형성되어 상기 인쇄회로기판에 연장되어 지지되는 지지보;를 포함한다.One embodiment of the present invention proposes a structure that improves the heat transfer and heat dissipation structure so as to smoothly discharge the heat generated by the LED and solves the stiffness problem so that sufficient rigidity can be ensured in addition to thermal diffusion and heat resistance reduction According to an embodiment of the present invention, there is provided an LED illumination device including: a printed circuit board on which an LED chip or a package is mounted; A heat sink provided on the printed circuit board to form a sealed space in which heat is transferred to the inside of the printed circuit board and to radiate heat generated from the LED chip or the package; A refrigerant contained in the sealed space of the heat sink; A wick structure attached to one side of an inner circumferential surface of the heat sink and a contact surface of the heat source to provide a passage through which the refrigerant moves; And a support beam integrally formed at a central portion of the heat sink and extended and supported on the printed circuit board.

Description

엘이디 조명장치 {LED LIGHTING APPARATUS}LED LIGHTING APPARATUS [0001]

본 발명은 엘이디 조명장치에 관한 것으로, 엘이디 칩과 같은 고온 소재의 열을 원활하게 배출하는데 활용되는 엘이디 조명장치에 관한 것이다.The present invention relates to an LED lighting device, and more particularly, to an LED lighting device used to smoothly discharge heat of a high-temperature material such as an LED chip.

일반적으로 엘이디(LED; Light Emitting Diode)는 갈륨비소 등의 화합물에 전류를 흘려 빛을 발산하는 반도체소자로, 반도체소자 내의 p-n 접합구조를 이용하여 소수캐리어(전자 또는 정공)를 주입하고 이들이 재결합되는 과정에서 발광이 이루어진다.In general, a light emitting diode (LED) is a semiconductor device that emits light by flowing a current through a compound such as gallium arsenide, and injects a small number of carriers (electrons or holes) using a pn junction structure in a semiconductor device, The light is emitted in the process.

이러한 엘이디는 실질적인 발광소자인 엘이디 칩과, 엘이디 칩이 실장되는 패키지로 구성된다. 엘이디는 광 변환 효율이 높고 소비전력을 상대적으로 낮으며, 수명이 반영구적으로 알려져 있으며, 다양한 색으로 발광이 가능하여 각종 표시용 조명뿐만 아니라 최근에는 백라이트 유닛 등의 조명장치로 사용분야가 확장되고 있다.Such an LED is composed of an LED chip which is a substantial light emitting element and a package in which an LED chip is mounted. LEDs have high light conversion efficiency, relatively low power consumption, semi-permanently known life span, and can emit light in various colors, and thus are being used in various display lighting as well as lighting devices such as backlight units .

이에 따른 엘이디 조명장치는, 엘이디 칩에 공급되는 소비전력의 약 80%에 해당하는 대량의 열이 발생하는데, 이러한 열을 적절히 배출하지 못하면 엘이디 칩 특성상 접합점(P-N Junction)의 온도가 높아져서 광전환 효율 하락, 칩 수명 저하 등 여러 가지 문제가 발생하게 된다.In the LED lighting device according to the related art, a large amount of heat corresponding to about 80% of the power consumption supplied to the LED chip is generated. If such heat can not be properly discharged, the temperature of the junction point (PN junction) A decrease in the lifetime of the chip, and the like.

따라서, 엘이디 조명장치의 광전환 효율, 수명 향상 등을 위해서는 적절한 열전달, 방열구조가 요구되고 있다.Therefore, an appropriate heat transfer and heat dissipation structure is required for improving the light conversion efficiency and lifetime of the LED illumination device.

도 1은 일반적인 엘이디 조명장치를 도시한 분해 사시도이다. 도 1을 참고하면, 엘이디 조명장치(10)는 엘이디 칩(LED Chip) 혹은 패키지(LED Package)(10), 인쇄회로기판(Printed Circuit board)(12), 열 전도성 접착제(Thermal Interface Material)(14), 히트 싱크(Heat sink)(20), 냉각 팬(Fan)(30), 조명 외부 케이스(case)(40) 등이 주로 냉각 관련 구성품이며, 이외에도 도 1에 나타내지는 않았지만 전원장치 및 광학부로 구성된다. 1 is an exploded perspective view showing a general LED illumination device. 1, the LED illumination device 10 includes an LED chip or a package 10, a printed circuit board 12, a thermal interface material 14, a heat sink 20, a cooling fan 30 and an external case 40 are mainly cooling related components. In addition, although not shown in FIG. 1, ≪ / RTI >

그러나, 종래의 엘이디 조명장치(10)는 대용량, 고휘도 엘이디 칩 또는 패키지(10)의 기술개발과 함께 엘이디 칩 또는 패키지(10)의 열 발생량도 증가하고 있으며, 이에 따라 광전환 효율, 수명 향상을 위해 엘이디 칩 또는 패키지(10)에서 발생하는 열을 원활하게 배출하기 위한 열전달, 방열구조 개선의 중요성이 증가하고 있다.However, in the conventional LED lighting device 10, the heat generation amount of the LED chip or the package 10 is also increased along with the development of the technology of the large-capacity, high-brightness LED chip or package 10, The importance of improving the heat transfer and heat dissipation structure for smoothly discharging the heat generated in the LED chip or package 10 is increasing.

한편, 종래의 엘이디 조명장치(10)에 있어서 엘이디 칩 또는 패키지(10)에서 발생한 열은 인쇄회로기판(12) 및 히트 싱크(20) 외부 표면까지는 주로 전도를 통해서 전달되며, 히트 싱크(20) 표면과 조명 외부 케이스(40) 표면까지는 전도/대류/복사에 의해서 열이 전달되며, 최종적으로는 히트 싱크(20) 및 조명 외부 케이스 표면에서 대류 및 복사를 통해서 대기 중으로 방출되게 된다. 이때 최종적으로 열이 방출되는 히트 싱크(20) 및 조명 외부 케이스(40)는 냉각팬(30)을 사용하는 강제 대류나 사용하지 않는 자연 대류냐에 따라서 다르지만 가능한 많은 면적을 가질 필요가 있으며, 이러한 요구는 대체로 히트 싱크(20)의 일부인 냉각 핀의 표면적을 넓혀서 해결하고 있다.Heat generated in the LED chip or package 10 in the conventional LED lighting apparatus 10 is transmitted mainly to the outer surface of the printed circuit board 12 and the heat sink 20 through conduction, Heat is transferred from the surface to the surface of the outer case 40 through conduction / convection / radiation, and finally to the atmosphere through convection and radiation at the surface of the heat sink 20 and the outer case of the light. At this time, the heat sink 20 and the illuminating outer case 40, which finally emit heat, are required to have a large area as much as possible depending on the forced convection using the cooling fan 30 and the natural convection which is not used. Which is a part of the heat sink 20, is widened.

그러나, 종래의 엘이디 조명장치(10)는 엘이디 칩 혹은 패키지(10)에서 히트 싱크(20) 외부 표면까지의 열전도를 증대하기 위해서는 열확산과 열 저항 감소가 필요하다. 즉, 히트 싱크(20) 및 조명 외부 케이스 표면에서 가용한 방열 면적 대비 상대적으로 작은 면적, 약 1mm2에 근접하는 일종의 점 열원인 엘이디 칩 혹은 패키지(10)에 대해서 열을 히트 싱크(20) 혹은 외부 케이스(40) 정도의 넓은 면적, 약 100mm2에 근접하는 면적을 통해서 외부로 효과적으로 방출하기 위해서는 열전도 경로 중간에 히트 싱크(20) 혹은 외부 케이스(40) 표면 정도의 넓은 면적으로 열 흐름 면적을 확산하는 기능이 필요하다. However, the conventional LED illumination device 10 requires thermal diffusion and reduction of thermal resistance in order to increase the heat conduction from the LED chip or package 10 to the outer surface of the heat sink 20. That is, the heat sink 20 and light outer casing against the heat radiation area available on the surface of relatively small area, the sequence for the kind of point heat source LED chip or package (10) close to about 1mm 2 heat sink 20, or In order to effectively discharge the heat to the outside through a large area of about the outer case 40 and an area close to about 100 mm 2 , a heat flow area is formed in a large area of the surface of the heat sink 20 or the outer case 40 It needs a function to spread.

또한, 중간 열전달 경로 상의 부품의 열 저항을 줄일 필요가 있으며, 이를 위해서는 특히 열전도도가 약 100W/mK인 타 부품 대비 약 1W/mK 정도로 낮은 열전도성 접착제(14)를 생략하는 등 구조개선을 통하여 열 저항을 획기적으로 줄일 필요가 있다.In addition, it is necessary to reduce the thermal resistance of the parts on the intermediate heat transfer path. In order to achieve this, the thermally conductive adhesive (14), which is as low as about 1 W / mK compared to other parts with a thermal conductivity of about 100 W / mK, It is necessary to drastically reduce thermal resistance.

이러한, 열 확산 기능을 부여하기 위하여 주로 사용되는 것이 평판 히트 스프레더(Flat Heat Spreader)인데, 기존 기술에서는 히트 스프레더를 엘이디 칩(10) 하부의 서부마운트(submount)에 두거나, 혹은 인쇄회로기판(12)에 두거나 하는 경우가 많았다. In the conventional technology, the heat spreader is placed on a submount under the LED chip 10, or the heat spreader is mounted on the printed circuit board 12 ) In many cases.

그러나, 종래에 히트 스프레더를 서브 마운트에 두는 경우는, 서부 마운트 자체가 최종적으로 열을 방출하는 히트 싱크(20)보다 면적이 작아서 그 확산 효과가 크지 않았고, 또 인쇄회로기판(12)에 히트 스프레더를 두는 경우는 충분한 크기의 확산 효과를 얻을 수는 있으나 여전히 히트 싱크(20)와의 사이에 있는 전도성 접착제(14)의 존재로 추가적으로 개선할 열 저항을 줄일 필요가 있다.However, conventionally, when the heat spreader is placed on the submount, the spreading effect is not large because the area of the heat sink 20 is smaller than that of the heat sink 20 that finally emits heat, and the heat spreader A diffusion effect of a sufficient size can be obtained, but it is necessary to further reduce heat resistance to be further improved by the presence of the conductive adhesive 14 between the heat sink 20 and the heat sink 20.

이에 따라서 궁극적으로 열확산을 시키면서도 열저항을 줄이기 위해서는 인쇄회로기판(12)을 하나의 벽으로 하고 별도의 벽을 조명 외벽으로 구성하여 도 1의 전도성 접착제(14)를 없앤 구조가 필요한데, 이를 위해 인쇄회로기판(12)을 하나의 히트 스프레더 벽으로 사용하고 나머지 별도의 벽을 두어 히트 스프레더 역할을 하는 기술이 개발되었다.Accordingly, in order to reduce thermal resistance while achieving thermal diffusion, a structure in which the printed circuit board 12 is formed as one wall and a separate wall is formed as an outer wall of the lighting to remove the conductive adhesive 14 of FIG. 1 is required. A technique has been developed in which the circuit board 12 is used as one heat spreader wall and the remaining separate wall is used as a heat spreader.

그러나, 이러한 구조는 냉매 충진 시의 진공압에 의한 수축 변형 혹은 파손, 그리고 방열 작동 시의 냉매 증발에 의한 팽창에 대한 변형 혹은 파손이 발생할 수 있어, 이에 대한 개선이 요구되고 있다.However, such a structure may cause shrinkage deformation or breakage due to vacuum pressure at the time of filling refrigerant, deformation or breakage due to evaporation of refrigerant at the time of heat radiation operation, and improvement is required.

본 발명의 일 실시예는 엘이디에서 발생하는 열을 원활하게 배출할 수 있도록 열전달, 방열구조를 개선한 방열 유닛 및 이를 구비한 엘이디 조명장치를 제공하는 것으로 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a heat dissipating unit improved in heat transfer and heat dissipation structure for smoothly discharging heat generated from an LED, and an LED lighting device having the heat dissipating unit.

또한, 본 발명의 일 실시예는 인쇄회로기판과 히트 싱크를 하나의 히트 스프레더로 구성하는 조명 기구에 있어서, 진공 및 팽창 시의 인쇄회로 기판과 히트 스프레더 외벽의 강성 문제를 해결하는 구조를 제안함으로써 열 확산 및 열저항 감소 외에 추가로 충분한 강성 확보가 가능한 엘이디 조명장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an embodiment of the present invention proposes a structure for solving the problem of stiffness of a printed circuit board and an outer wall of a heat spreader at the time of vacuum and expansion in a lighting apparatus comprising a printed circuit board and a heat sink as one heat spreader It is an object of the present invention to provide an LED lighting device capable of further ensuring sufficient rigidity in addition to heat diffusion and reduction in thermal resistance.

본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명장치는 엘이디 칩 또는 패키지가 실장된 인쇄회로기판; 기 인쇄회로기판과 접촉하여 일측으로 중앙이 볼록하게 형성되어 내부에 열이 전달되는 밀폐공간을 형성하며 상기 엘이디 칩 또는 상기 패키지로부터 발생한 열을 방열토록 제공되는 히트 싱크; 상기 히트 싱크의 밀폐공간에 수용되는 냉매; 상기 히트 싱크의 내주면 및 상기 인쇄회로기판의 일면에 부착되어 상기 냉매가 상기 히트 싱크 및 상기 인쇄회로기판을 따라 이동하며 열교환하도록 통로를 제공하는 윅 구조체; 및 상기 히트 싱크의 중앙부에서 일체로 형성되어 상기 인쇄회로기판에 지지되도록 연장되는 지지보;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an LED illumination device including: a printed circuit board on which an LED chip or a package is mounted; A heat sink provided in contact with the printed circuit board so as to be convex at one side thereof to form a closed space for transmitting heat therein and to radiate heat generated from the LED chip or the package; A refrigerant contained in the sealed space of the heat sink; A wick structure attached to an inner circumferential surface of the heat sink and a surface of the printed circuit board to provide a passage for the refrigerant to move along the heat sink and the printed circuit board and to exchange heat; And a support beam integrally formed at a central portion of the heat sink and extending to be supported by the printed circuit board.

또한, 상기 지지보와 상기 히트 싱크의 연결부를 라운드지게 연결하는 필렛부를 포함할 수 있다.The heat sink may further include a fillet portion for connecting the connection portion of the support beam and the heat sink in a round manner.

또한, 상기 지지보의 직경은 상기 지지보와 상기 히트 싱크의 연결부에 형성되는 필렛부의 직경과 같을 수 있다.The diameter of the support beam may be the same as the diameter of the fillet portion formed at the connection portion between the support beam and the heat sink.

또한, 상기 지지보의 직경은 상기 히트 싱크 하단의 직경에 대해 최소 5%일 수 있다.In addition, the diameter of the support beam may be at least 5% with respect to the diameter of the bottom of the heat sink.

또한, 상기 인쇄회로기판에는 상기 지지보에 대응되는 구멍이 형성될 수 있다.Further, a hole corresponding to the support beam may be formed on the printed circuit board.

또한, 상기 히트 싱크의 외주면에 형성되는 복수의 핀부재를 포함할 수 있다.The heat sink may further include a plurality of pin members formed on an outer circumferential surface of the heat sink.

또한, 상기 히트 싱크의 일측에 제공되는 냉각팬을 포함할 수 있다.The heat sink may further include a cooling fan provided on one side of the heat sink.

또한, 상기 냉각팬과 상기 히트 싱크를 덮도록 제공되어 상기 냉각팬과 상기 히트 싱크 사이에 공기가 순환되는 냉각유로를 형성하는 케이싱(140)을 포함할 수 있다.And a casing 140 provided to cover the cooling fan and the heat sink to form a cooling channel through which air is circulated between the cooling fan and the heat sink.

또한, 상기 윅 구조체는 메탈파우더, 와이어 메쉬, 메탈폼 등을 포함할 수 있으며, 서로 연결되어 유체가 통과하는 유로를 형성하는 복수의 개방형 기공을 가진다. The wick structure may include a metal powder, a wire mesh, a metal foam, and the like. The wick structure has a plurality of open pores connected to each other to form a passage through which fluid flows.

또한, 상기 히트 싱크의 내주면과 상기 인쇄회로기판의 일면에 제공되는 친수성 코팅을 포함할 수 있다.In addition, a hydrophilic coating may be provided on the inner circumferential surface of the heat sink and on one side of the printed circuit board.

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본 발명의 일 실시예에 따르면, 인쇄회로기판-히트 싱크 일체형 히트 스프레더를 가지는 엘이디 조명장치는 가능한 얇은 두께의 인쇄회로기판과 히트 싱크 외벽을 이용하여 방열하는 구조가 적용됨으로써, 종래에 비해 엘이디 칩 혹은 패키지~히트 싱크 외부 표면간의 열 저항을 획기적으로 개선할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, an LED lighting apparatus having a printed circuit board-integrated heat spreader with a heat sink has a structure in which heat is dissipated using a printed circuit board and a heat sink outer wall as thin as possible, Or the thermal resistance between the package and the outer surface of the heat sink can be remarkably improved.

또한, 본 실시예의 엘이디 조명장치는 히트 싱크의 일측이 지지됨에 따라 강도를 보강할 수 있으며, 이에 히트 싱크의 전체적인 두께를 감축하더라도 구조적인 안정성을 보장할 수 있으며, 결과적으로 히트 싱크의 두께가 감축됨에 따라 방열 특성을 개선할 수 있으며, 제품의 무게를 감소시킬 수 있고, 전체적인 제조 비용도 줄일 수 있다.In addition, the LED lighting apparatus of the present embodiment can strengthen the strength of the heat sink by supporting one side of the heat sink, thereby assuring the structural stability even if the overall thickness of the heat sink is reduced. As a result, The heat radiation characteristics can be improved, the weight of the product can be reduced, and the overall manufacturing cost can be reduced.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명장치의 분해사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명장치의 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명장치의 분해사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명장치의 히트 싱크의 내부를 보인 사시도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명장치의 단면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명장치에서 히트 싱크의 벽 두께 0.5mm 기준 중간 지지보의 직경별 응력분포도를 도시한 그래프.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명장치의 히트 싱크와 종래의 히트 싱크의 강도 특성을 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘이디 조명장치의 사시도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘이디 조명장치의 분해사시도.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엘이디 조명장치의 사시도.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엘이디 조명장치의 분해사시도.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엘이디 조명장치의 분해사시도.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엘이디 조명장치의 사시도.
도 15는 도 14의 엘이디 조명장치를 후면에서 본 사시도.
도 16은 도 14의 엘이디 조명장치의 히트 싱크를 도시한 사시도.
도 17은 도 14의 엘이디 조명장치의 히트 싱크를 후면에서 본 사시도.
도 18은 도 14의 엘이디 조명장치의 히트 싱크에 냉각팬 및 케이싱이 결합된 사시도.1 is a perspective view of an LED illumination device according to an embodiment of the present invention;
2 is an exploded perspective view of an LED illumination device according to an embodiment of the present invention;
3 is a perspective view of an LED illumination device according to an embodiment of the present invention;
4 is an exploded perspective view of an LED illumination device according to an embodiment of the present invention.
5 is a perspective view showing the inside of a heat sink of an LED illumination device according to an embodiment of the present invention.
6 is a sectional view of an LED illumination device according to an embodiment of the present invention;
FIG. 7 is a graph showing a stress distribution diagram for each diameter of an intermediate supporting beam with a wall thickness of 0.5 mm of a heat sink in an LED illumination device according to an embodiment of the present invention. FIG.
8 is a view showing strength characteristics of a heat sink of a LED lighting device according to an embodiment of the present invention and a conventional heat sink.
9 is a perspective view of an LED illumination device according to another embodiment of the present invention.
10 is an exploded perspective view of an LED illumination device according to another embodiment of the present invention.
11 is a perspective view of an LED illumination device according to another embodiment of the present invention.
12 is an exploded perspective view of an LED illumination device according to another embodiment of the present invention.
13 is an exploded perspective view of an LED illumination device according to another embodiment of the present invention.
14 is a perspective view of an LED illumination device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a perspective view of the LED illumination device of FIG. 14 as viewed from the back; FIG.
Fig. 16 is a perspective view showing a heat sink of the LED illumination device of Fig. 14; Fig.
FIG. 17 is a perspective view of the heat sink of the LED lighting device of FIG. 14 as viewed from the back; FIG.
Fig. 18 is a perspective view showing a cooling fan and a casing coupled to a heat sink of the LED illumination device of Fig. 14; Fig.

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The shape and the size of the elements in the drawings may be exaggerated for clarity and the same elements are denoted by the same reference numerals in the drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명장치의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명장치의 분해사시도이다. 또한, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명장치의 히트 싱크의 내부를 보인 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명장치의 단면도이다.FIG. 3 is a perspective view of an LED illumination device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an exploded perspective view of an LED illumination device according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a perspective view showing the inside of a heat sink of the LED illumination apparatus according to the embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a sectional view of an LED illumination apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3 내지 도 6을 참고하면, 본 실시예에 따른 엘이디 조명장치(100)는 엘이디 칩(LED chip) 또는 패키지(package)(110)가 실장된 인쇄회로기판(112)을 포함할 수 있다.3 to 6, the LED illumination device 100 according to the present embodiment may include a printed circuit board 112 on which an LED chip or a package 110 is mounted.

또한, 인쇄회로기판(112)에는 엘이디 칩 또는 패키지(110)의 제어를 위한 각종 전자부품과, 전원부가 더 구비될 수 있으며, 별도의 광학부를 두어 전체 조명 구조를 완성할 수 있다.In addition, the printed circuit board 112 may further include an electronic chip or various electronic components for controlling the package 110, and a power supply unit, and a separate optical unit may be provided to complete the entire lighting structure.

또한, 인쇄회로기판(112)에는 엘이디 칩 또는 패키지(110)로부터 발생한 열을 방열하기 위한 히트 싱크(120)가 제공될 수 있다.Also, the printed circuit board 112 may be provided with a heat sink 120 for dissipating heat generated from the LED chip or the package 110.

히트 싱크(120)는 외측면이 외부로 노출되어 열원인, 엘이디 칩 또는 패키지(110)로부터 발생하여 인쇄회로기판(112)을 매개로 전달된 열을 방출하도록 제공될 수 있다.The heat sink 120 may be provided to emit heat generated from the LED chip or package 110, which is exposed to the outside and is a heat source, through the printed circuit board 112.

또한, 히트 싱크(120)는 내부가 비워진 형상으로 열원, 일례로 인쇄회로기판(112)과 접촉하는 일측은 개방된 형태로 제공될 수 있다. 이러한 히트 싱크(120)는 전체적으로 반구형 또는 종형으로 제공될 수 있다.In addition, the heat sink 120 may be provided in an open form in which one side of the heat sink 120 in contact with the heat source, for example, the printed circuit board 112, is empty. Such a heat sink 120 may be provided in an overall hemispherical shape or a vertical shape.

히트 싱크(120)는 개방된 일측에 인쇄회로기판(112)에 접촉하며 결합됨에 따라 내부를 밀폐공간으로 형성할 수 있으며, 이에 따라 히트 싱크(120) 및 열원, 즉 인쇄회로기판(112)의 일면 사이는 열전달이 이루어지는 히트 스프레더 공간을 구성할 수 있다.The heat sink 120 may be formed as a closed space by being brought into contact with the printed circuit board 112 on one side of the heat sink 120 so that the heat sink 120 and the heat source, A heat spreader space in which heat is transferred can be formed between the surfaces.

또한, 히트 싱크(120)의 밀폐공간에는 냉매가 채워질 수 있다. 냉매는 열원의 열과 열교환됨에 따라 증발될 수 있으며, 히트 싱크(120)에 의해 방열된 후 응축되어 다시 열원과 접촉하는 과정을 반복적으로 수행할 수 있다. Further, the sealed space of the heat sink 120 may be filled with refrigerant. The refrigerant can be evaporated as heat is exchanged with the heat of the heat source. The refrigerant can be repeatedly discharged through the heat sink 120, condensed, and then contacted with the heat source.

이때, 히트 싱크(120)의 외곽부 및 지지보와 인쇄회로기판(112)은 다양한 접합기술, 일례로 브레이징 용접이나 볼팅 접합구조를 통해 내부 냉매의 작동 압력을 견딜 수 있도록 밀봉될 수 있다.At this time, the outer frame of the heat sink 120 and the support beams and the printed circuit board 112 may be sealed to withstand the operating pressure of the internal refrigerant through various bonding techniques, for example, brazing welding or bolting bonding structure.

또한, 히트 싱크(120)의 밀폐공간에는 냉매가 이동하는 통로를 제공하는 윅 구조체(130)가 제공될 수 있다.In addition, the sealed space of the heat sink 120 may be provided with a wick structure 130 that provides a passage through which the refrigerant moves.

이러한 윅 구조체(130)는 히트 싱크(120)의 밀폐공간에 대응되게 형성될 수 있다.The wick structure 130 may be formed to correspond to the closed space of the heat sink 120.

바람직하게는 윅 구조체(130)는 히트 싱크(120)의 내주면 및 열원의 일면에 부착될 수 있다.Preferably, the wick structure 130 may be attached to the inner circumferential surface of the heat sink 120 and one surface of the heat source.

이러한 윅 구조체(130)의 일 예로서는 개방형 기공을 갖는 메탈 폼을 들 수가 있는데, One example of such a wick structure 130 is a metal foam having an open pore,

메탈폼은 단위 체적당 기공이 차지하는 체적 비율로 약 0.9 이상으로 형성될 수 있으며, 평균 기공의 직경이 약 100㎛ 이하로 형성될 수 있어서 냉매 수송 능력이 뛰어나다.The metal foam may have a volume ratio of about 0.9 or more, which is occupied by pores per unit volume, and the average pore diameter may be about 100 탆 or less, so that the refrigerant transporting ability is excellent.

또한, 메탈폼은 다양한 금속재질, 예컨대 Cu, Ni, Fe 또는 NiFeCrAl 등의 다양한 금속으로 제작될 수 있다.In addition, the metal foams can be made of various metals, such as Cu, Ni, Fe, or NiFeCrAl.

본 실시예에서 냉매는 물, 메탄올, 에탄올, 기름, 프레온 등이 사용될 수 있으며, 예컨대 냉매로는 물이 사용될 수 있다.In this embodiment, water, methanol, ethanol, oil, and freon may be used as the refrigerant. For example, water may be used as the refrigerant.

또한, 메탈폼은 냉매로 사용되는 물이 원활하게 이동할 수 있도록 친수처리 또는 친수물질이 코팅될 수 있다.In addition, the metal foam may be coated with a hydrophilic treatment or a hydrophilic material so that the water used as the refrigerant can move smoothly.

더불어, 히트 싱크(120)의 내주면 및 열원의 일면에도 친수처리 또는 친수물질이 코팅될 수 있다. 이에 따라 히트 싱크(120)의 내주면 및 열원의 일면은 냉매인 물에 대한 적심각(Wetting angle)이 낮게 되어 습윤성이 증가되고 접촉성 향상이 이루어져 열전달 효율을 더욱 높일 수 있다.In addition, a hydrophilic treatment or a hydrophilic material may be coated on the inner circumferential surface of the heat sink 120 and one side of the heat source. Accordingly, the inner circumferential surface of the heat sink 120 and one side of the heat source have a low wetting angle with respect to water as a refrigerant, so that the wettability is increased and the contactability is improved, thereby further enhancing the heat transfer efficiency.

이와 같이 구성된 엘이디 조명장치(100)는 히트 싱크(120) 내의 냉매가 증발과 응축하는 과정에서 약 -1 ~ 2기압 정도의 내부압력이 변할 수 있으며, 이러한 내부 압력의 변화에 의해 열원 또는 히트 싱크(120) 등이 큰 압력을 받아 변형될 수 있다.In the LED lighting apparatus 100 configured as described above, the internal pressure of about 1 to 2 atmospheres may be changed during evaporation and condensation of the refrigerant in the heat sink 120, and by the change of the internal pressure, (120) may be deformed under a large pressure.

이를 방지하기 위해, 본 실시예는 히트 싱크(120) 내부에 적어도 하나의 보강구조가 제공될 수 있다.In order to prevent this, the present embodiment may be provided with at least one reinforcing structure inside the heat sink 120.

보강구조는 히트 싱크(120)와 열원 사이에 제공되는 지지보(125)를 포함할 수 있다. 즉, 본 실시예에서 지지보(125)는 히트 싱크(120)의 중앙부 상부에 일체로 형성되어 인쇄회로기판(112)에 지지되도록 연장될 수 있다.The reinforcing structure may include a support beam 125 provided between the heat sink 120 and the heat source. That is, in this embodiment, the support beams 125 may be integrally formed on the central portion of the heat sink 120 and extended to be supported by the printed circuit board 112.

여기서, 지지보(125)와 히트 싱크(120)의 연결부는 라운드지게 연결하는 필렛부(127)를 포함할 수 있다. 필렛부(127)는 지지보(125)와 히트 싱크(120)의 연결부를 변곡점없이 연결하도록 제공되며, 이에 따라 지지보(125)와 히트 싱크(120)의 연결부 사이에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있다.Here, the connecting portion between the support beam 125 and the heat sink 120 may include a fillet portion 127 that connects the support beam 125 and the heat sink 120 in a round manner. The fillet portion 127 is provided to connect the connection portion between the support beam 125 and the heat sink 120 without inflection point so that stress is prevented from being concentrated between the connection portion of the support beam 125 and the heat sink 120 can do.

본 실시예에서 지지보(125)의 직경(D)은 필렛부(127)의 직경(d)과 같을 수 있다.The diameter D of the support beam 125 may be the same as the diameter d of the fillet portion 127 in this embodiment.

본 실시예에서 지지보(125)는 원형 지지봉 형태로 제공될 수 있으나, 지지보(125)의 형태는 한정되지 않으며 사각봉 등으로 다양하게 변형될 수 있다. 일례로, 지지보(125)는 히트 싱크(120)의 내벽면 사이에 제공될 수 있다. 또한, 보강구조는 지지보(125) 외에도 인접되는 벽면 사이에 제공되는 리브 등의 다양한 형태로 제공될 수 있다.In this embodiment, the support beam 125 may be provided in the form of a circular support bar, but the shape of the support beam 125 is not limited and may be variously modified by a square bar or the like. In one example, the support beams 125 may be provided between the inner wall surfaces of the heat sink 120. In addition, the reinforcing structure may be provided in various forms such as a rib provided between adjoining wall surfaces in addition to the support beam 125.

한편, 본 실시예에서 지지보(125)는 인쇄회로기판(112)에 지지되며, 이때 지지보(125)와 인쇄회로기판(112)의 밀폐 성능 향상을 위해 인쇄회로기판(112)에 지지보(125)에 대응하는 구멍(114)이 형성될 수 있다.The supporting beams 125 are supported on the printed circuit board 112 and the supporting beams 125 and the printed circuit boards 112 are attached to the printed circuit board 112 in order to improve the sealing performance. A hole 114 corresponding to the hole 125 may be formed.

또한, 본 실시예에서 인쇄회로기판(112)과 접촉하는 하부의 윅 구조체(130b)에는 인쇄회로기판(112) 및 지지보(125)에 대응하는 구멍(132)이 형성될 수 있다.In this embodiment, a hole 132 corresponding to the printed circuit board 112 and the support beam 125 may be formed in the lower wick structure 130b that contacts the printed circuit board 112. [

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명장치(100)에서 히트 싱크(120)의 벽 두께 0.5mm 기준 중간 지지보(125)의 직경별 응력분포도를 도시한 그래프이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명장치(100)의 히트 싱크(120)와 종래의 히트 싱크(120)의 강도 특성을 도시한 도면이다. 여기서, 도 8의 (a), (c), (e)는 종래의 히트 싱크의 강도 특성이고, 도 8의 (b), (d), (f)는 본 발명의 히트 싱크의 강도 특성이다.7 is a graph showing a stress distribution diagram of the intermediate support beam 125 with respect to a diameter of 0.5 mm of the wall thickness of the heat sink 120 in the LED illumination apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, 1 is a view showing strength characteristics of a heat sink 120 of a LED lighting apparatus 100 and a conventional heat sink 120 according to an embodiment of the present invention. 8 (b), 8 (d), and 8 (f) show the strength characteristics of the heat sink of the present invention .

도 7과 도 8을 참고하면, 종래의 히트 싱크(도 1과 도 2의 40)에서 내부 압력이 약 2기압으로 작용할 때, 최대 응력(Von-mises Stress)이 주로 인쇄회로기판(112)과 히트 싱크(120)가 만나는 부분 근방에 생겼으며, 그 크기는 약 302.3MPa 정도로서 다이 캐스팅용 알루미늄(SLDC 12)의 항복 응력(Yield Stress)인 약 160MPa를 훨씬 넘어섰다.Referring to FIGS. 7 and 8, when the internal pressure in the conventional heat sink (40 in FIGS. 1 and 2) is about 2 atmospheres, the maximum stress (Von-mises stress) And a size of about 302.3 MPa, which is well beyond the yield stress of aluminum (SLDC 12) for die casting, which is about 160 MPa.

한편, 본 실시예의 엘이디 조명장치(100)는 히트 싱크(120)의 중간에 인쇄회로기판(112)에 지지되는 지지보(125)가 마련됨에 따라 최대 응력(Von-mises Stress)이 주로 중간 지지보(125)와 인쇄회로기판(112)이 만나는 곳에서 발생하였으며, 이때의 최대 응력은 133.1MPa로서 다이 캐스팅용 알루미늄(SLDC 12)의 항복 응력(Yield Stress)인 약 160MPa보다 작았다. 이런 결과는 0.5mm의 벽 두께를 가지는 경우에 종래의 히트 싱크(120)는 최대 응력이 탄성 한계를 넘게 되어 영구 변형이 발생하여 사용이 불가능하게 되나, 본 발명은 최대 응력이 탄성 한계를 넘지 않으므로, 히트 싱크(120) 또는 지지보(125)가 변형되더라도 영구적인 변형없이 원상 복귀가 가능하여 정상적인 사용이 가능하다.In the LED lighting apparatus 100 of the present embodiment, since the support beams 125 supported by the printed circuit board 112 are provided in the middle of the heat sink 120, the maximum stress (Von-mises stress) Occurred at the junction of the beam 125 and the printed circuit board 112. The maximum stress at this time was 133.1 MPa and was less than about 160 MPa which is the yield stress of aluminum (SLDC 12) for die casting. In the case of the conventional heat sink 120 having a wall thickness of 0.5 mm, the maximum stress exceeds the elastic limit, resulting in permanent deformation, which makes it impossible to use. However, since the maximum stress does not exceed the elastic limit Even if the heat sink 120 or the support beam 125 is deformed, it is possible to return to the original state without permanent deformation, so that normal use is possible.

즉, 종래의 히트 싱크(120)는 최대 응력이 탄성 한계를 넘지 않기 위해서는 히트 싱크(120)의 벽 두께를 두껍게 해야 하며, 이에 따라 얇은 벽 대비 벽 두께의 증가에 따라 열저항이 증가되고 있다.That is, in order to prevent the maximum stress from exceeding the elastic limit of the conventional heat sink 120, the wall thickness of the heat sink 120 must be increased, thereby increasing the thermal resistance as the wall thickness is increased.

한편, 도 7을 참고하면, 본 실시예에서 벽 두께 0.5mm 기준 중간 지지보(125)의 직경 변화에 대한 최대 응력 발생 현황을 도시한 그래프이다.Referring to FIG. 7, there is a graph showing a maximum stress occurrence state with respect to a diameter change of the intermediate support beam 125 based on a wall thickness of 0.5 mm in the present embodiment.

도 7을 참고하면, 본 실시예에서 히트 싱크(120)의 벽 두께 0.5mm 기준으로 지지보(125)의 직경 변화에 대한 최대 응력 발생 현황을 보면, 지지보(125)의 직경이 최소 5mm임을 알 수 있으며, 이는 히트 싱크(120) 하단의 직경이 약 100mm 임을 고려하면, 최소 약 5%임을 알 수 있다.Referring to FIG. 7, in the present embodiment, when the wall thickness of the heat sink 120 is 0.5 mm, the maximum stress occurring with respect to the diameter change of the support beam 125 is at least 5 mm Which is at least about 5% considering that the diameter of the lower end of the heat sink 120 is about 100 mm.

한편, 본 실시예에서 지지보(125)의 직경은, 히트 싱크(120)의 벽두께가 두꺼워지면 더 작아지는 것도 가능하나, 전체 인쇄회로 기판의 히트 싱크(120)를 벽으로 하는 열확산기 설계시 열저항을 낮추기 위해서는 충분한 직경의 중간 지지보(125)가 있어야 함을 알 수 있다.In the present embodiment, the diameter of the support beam 125 may be smaller as the wall thickness of the heat sink 120 becomes thicker, but the heat sink 120 of the entire printed circuit board It can be seen that there is an intermediate support beam 125 of sufficient diameter to reduce the thermal resistance.

또한, 본 실시예에서 히트 싱크(120)는 다이케스팅 기법으로 제작됨에 따라 지지보(125)가 인쇄회로기판(112)에 밀착되어 지지되는 부분에 추가 곡률이 부여되는 구조가 적용되지 않았으나, 히트 싱크(120)의 제작 기법에 따라 최대 응력을 향상을 위해 접합부위에 곡률을 부여하는 것도 가능하다.In this embodiment, since the heat sink 120 is manufactured by the die casting technique, the structure in which the support beams 125 are closely attached to the printed circuit board 112 and the additional curvature is applied is not applied to the heat sink 120, It is also possible to impart a curvature to the joint portion to improve the maximum stress according to the manufacturing technique of the joint 120.

또한, 본 실시예에서 도 7과 도 8의 강도 해석 결과는 히트 싱크(120)가 다이 캐스팅용 알루미늄 재질에 제작된 실시예에 대하여 해석하였으나, 히트 싱크(120)는 구리 등과 같은 금속 재질, 고전도성 플라스틱 등으로 제작되는 것도 가능하다.
7 and 8, the heat sink 120 is made of an aluminum material for die casting, but the heat sink 120 may be made of a metal material such as copper or the like, It is also possible to produce it with plastic or the like.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘이디 조명장치(100)의 사시도이고, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘이디 조명장치(100)의 분해사시도이다.FIG. 9 is a perspective view of an LED illumination apparatus 100 according to another embodiment of the present invention, and FIG. 10 is an exploded perspective view of an LED illumination apparatus 100 according to another embodiment of the present invention.

도 9와 도 10을 참고하면, 본 실시예에서 히트 싱크(120)의 외주면에는 복수의 핀부재(122)가 형성될 수 있다. 이들 핀부재(122)는 히트 싱크(120)의 열전달 면적을 증가시켜 방열 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.9 and 10, a plurality of pin members 122 may be formed on the outer circumferential surface of the heat sink 120 in this embodiment. These fin members 122 can increase the heat transfer area of the heat sink 120 and further improve the heat radiation efficiency.

본 실시예에서 핀부재(122)는 히트 싱크(120)의 외주면에 방사형으로 배열될 수 있다. 핀부재(122)는 판 또는 핀의 형태로 제공될 수 있다.
In this embodiment, the pin member 122 may be radially arranged on the outer circumferential surface of the heat sink 120. The pin member 122 may be provided in the form of a plate or a pin.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엘이디 조명장치(100)의 사시도이고, 도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엘이디 조명장치(100)의 분해사시도이다.FIG. 11 is a perspective view of an LED illumination apparatus 100 according to another embodiment of the present invention, and FIG. 12 is an exploded perspective view of an LED illumination apparatus 100 according to another embodiment of the present invention.

도 11과 도 12를 참고하면, 본 실시예에서 엘이디 조명장치(100)는, 히트 싱크(120)가 외벽으로 사용될 수 있으며, 보다 바람직하게는 히트 싱크(120)의 외부에는 케이싱(140)이 더 제공될 수 있다.11 and 12, in the LED lighting apparatus 100 according to the present embodiment, the heat sink 120 may be used as an outer wall, and more preferably, the casing 140 is provided outside the heat sink 120 Can be provided.

이러한 케이싱(140)은 히트 싱크(120)를 덮어 방열핀(122)을 외력으로부터 보호할 수 있으며, 외관을 미려하게 하는데 기여할 수 있다.Such a casing 140 can cover the heat sink 120 and protect the heat radiating fin 122 from an external force, and can contribute to making the appearance more beautiful.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엘이디 조명장치(100)의 분해사시도인 도 13을 참고하면, 히트 싱크(120)의 일측에는 냉각팬(145)이 제공될 수 있다.13, which is an exploded perspective view of an LED illumination apparatus 100 according to another embodiment of the present invention, a cooling fan 145 may be provided on one side of the heat sink 120. [

일례로, 냉각팬(145)은 히트 싱크(120)의 중앙부에 설치될 수 있으며, 강제로 공기를 순환하여 냉각효율을 향상시키도록 제공될 수 있다.For example, the cooling fan 145 may be installed at the center of the heat sink 120 and may be provided to improve the cooling efficiency by forcibly circulating the air.

또한, 냉각팬(145)의 외부에는 히트 싱크(120)를 덮는 케이싱(140)이 결합될 수 있으며, 이때 케이싱(140)과 히트 싱크(120) 사이에는 냉각팬(145)에 의해 공기가 순환될 수 있도록 순환유로가 형성될 수 있다.
The cooling fan 145 may be coupled to a casing 140 that covers the heat sink 120. The cooling fan 145 may circulate air between the casing 140 and the heat sink 120, A circulating flow path can be formed.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엘이디 조명장치의 사시도이고, 도 15는 도 14의 엘이디 조명장치를 후면에서 본 사시도이며, 도 16은 도 14의 엘이디 조명장치의 히트 싱크를 도시한 사시도이고, 도 17은 도 14의 엘이디 조명장치의 히트 싱크를 후면에서 본 사시도이다.FIG. 14 is a perspective view of an LED lighting apparatus according to another embodiment of the present invention, FIG. 15 is a perspective view of the LED lighting apparatus of FIG. 14 viewed from the rear, and FIG. 16 is a view showing a heat sink of the LED lighting apparatus of FIG. And FIG. 17 is a perspective view of the heat sink of the LED lighting device of FIG. 14 viewed from the rear side.

도 14 내지 도 17을 참고하면, 본 실시예에서 엘이디 조명장치(200)는 엘이디 칩 또는 패키지(210)가 실장된 인쇄회로기판(212)을 포함할 수 있다.14 to 17, the LED illumination device 200 in this embodiment may include a printed circuit board 212 on which an LED chip or a package 210 is mounted.

또한, 인쇄회로기판(212)에는 각각에 다분할 히트 싱크(220), 일례로 4개로 분할된 히트 싱크(220a, 220b, 220c, 220d)가 접촉하며 내부에 열이 전달되는 밀폐공간을 형성할 수 있다.The heat sinks 220a, 220b, 220c, and 220d, which are divided into four heat sinks 220, for example, are connected to the printed circuit board 212, respectively, .

이때, 인쇄회로기판(212)은 대응되는 다분할 히트 싱크(220a, 220b, 220c, 220d)와 접촉되며 브레이징 용접 또는 볼트 구조 등에 의해 밀폐되도록 결합될 수 있다.At this time, the printed circuit board 212 is brought into contact with the corresponding multi-split heat sinks 220a, 220b, 220c, and 220d, and may be sealed to be closed by brazing welding, bolt structures, or the like.

즉, 본 실시예에서 다분할 히트 싱크(220a, 220b, 220c, 220d)는 외주면이 반구형 곡면으로 형성될 수 있고, 인접하는 다른 히트 싱크(220a, 220b, 220c, 220d)와 대응되는 면은 반구형 곡면으로부터 수직으로 인쇄회로기판(212)으로 연장되는 차벽으로 형성될 수 있다.That is, in this embodiment, the multi-split heat sinks 220a, 220b, 220c, and 220d may have a hemispherical curved outer surface, and the surfaces corresponding to the adjacent heat sinks 220a, 220b, 220c, And may extend from the curved surface to the printed circuit board 212 vertically.

이러한 다분할 히트 싱크(220a, 220b, 220c, 220d)는 반구형 곡면 및 차벽이 인쇄회로기판(212)과 밀착되어 결합됨에 따라 내부에 밀폐공간을 형성하여 인쇄회로기판(212) 등으로부터 발생한 열을 전달하도록 제공될 수 있다.The multi-divided heat sinks 220a, 220b, 220c, and 220d are formed in a manner such that the hemispherical curved surface and the curved wall are tightly coupled with the printed circuit board 212 to form a closed space therein, And the like.

또한, 히트 싱크(120)의 밀폐공간에는 냉매가 채워질 수 있다. 냉매는 열원인, 인쇄회로기판(212)의 열과 열교환됨에 따라 증발될 수 있으며, 히트 싱크(120)에 의해 방열된 후 응축되어 다시 열원과 접촉하는 과정을 반복적으로 수행할 수 있다. Further, the sealed space of the heat sink 120 may be filled with refrigerant. The refrigerant can be evaporated as heat is exchanged with the heat of the printed circuit board 212 which is a heat source. The refrigerant can be repeatedly discharged through the heat sink 120, condensed, and then contacted with the heat source.

또한, 히트 싱크(120)의 밀폐공간에는 냉매가 이동하는 통로를 제공하는 윅 구조체(230a, 230b, 230c, 230d)가 제공될 수 있다.Also, the sealed space of the heat sink 120 may be provided with wick structures 230a, 230b, 230c, and 230d that provide a passage through which the refrigerant moves.

이러한 윅 구조체(230a, 230b, 230c, 230d)는 다분할 히트 싱크(220a, 220b, 220c, 220d)의 밀폐공간에 대응되게 형성될 수 있다.The wick structures 230a, 230b, 230c, and 230d may be formed to correspond to the closed spaces of the multi-split heat sinks 220a, 220b, 220c, and 220d.

바람직하게는 윅 구조체(230a, 230b, 230c, 230d)는 각각의 다분할 히트 싱크(220a, 220b, 220c, 220d)의 내주면 및 열원의 일면의 일측에 부착될 수 있다.Preferably, the wick structures 230a, 230b, 230c, and 230d may be attached to the inner circumferential surface of each of the multi-split heat sinks 220a, 220b, 220c, and 220d and one side of one side of the heat source.

또한, 윅 구조체(230a, 230b, 230c, 230d)의 일 예로서는 개방형 기공을 갖는 메탈 폼을 들 수가 있는데, 메탈폼은 단위 체적당 기공이 차지하는 체적 비율로 약 0.9 이상으로 형성될 수 있으며, 평균 기공의 직경이 약 100㎛ 이하로 형성될 수 있어서 냉매 수송 능력이 뛰어나다.As one example of the wick structures 230a, 230b, 230c, and 230d, metal foams having open pores can be cited. The metal foams can be formed to have a volume ratio of about 0.9 or more occupied by pores per unit volume, Can be formed to have a diameter of about 100 mu m or less, so that the refrigerant transporting ability is excellent.

또한, 메탈폼은 다양한 금속재질, 예컨대 Cu, Ni, Fe 또는 NiFeCrAl 등의 다양한 금속으로 제작될 수 있다.In addition, the metal foams can be made of various metals, such as Cu, Ni, Fe, or NiFeCrAl.

본 실시예에서 냉매는 물, 기름, 프레온 등이 사용될 수 있으며, 예컨대 냉매로는 물이 사용될 수 있다.In this embodiment, water, oil, and refrigerant may be used as the refrigerant. For example, water may be used as the refrigerant.

또한, 메탈폼은 냉매로 사용되는 물이 원활하게 이동할 수 있도록 친수처리 또는 친수물질이 코팅될 수 있다.In addition, the metal foam may be coated with a hydrophilic treatment or a hydrophilic material so that the water used as the refrigerant can move smoothly.

더불어, 다분할 히트 싱크(220a, 220b, 220c, 220d)의 내주면 및 인쇄회로기판(212)의 일면에도 친수처리 또는 친수물질이 코팅될 수 있다. 이에 따라 히트 싱크(120)의 내주면 및 열원의 일면은 냉매인 물에 대한 적심각(Wetting angle)이 낮게 되어 습윤성이 증가되고 접촉성 향상이 이루어져 열전달 효율을 더욱 높일 수 있다.In addition, a hydrophilic treatment or a hydrophilic material may be coated on the inner circumferential surface of the multi-dividing heat sinks 220a, 220b, 220c, and 220d and the one surface of the printed circuit board 212. [ Accordingly, the inner circumferential surface of the heat sink 120 and one side of the heat source have a low wetting angle with respect to water as a refrigerant, so that the wettability is increased and the contactability is improved, thereby further enhancing the heat transfer efficiency.

또한, 다분할 히트 싱크(220a, 220b, 220c, 220d)의 외주면에는 열원으로부터 전달될 열을 원활하게 방출하기 위해 복수의 핀부재(222)가 제공될 수 있다. 핀부재(222)는 다분할 히트 싱크(220a, 220b, 220c, 220d)의 외주면에 각각 방사형으로 배열될 수 있다. 핀부재(220)는 판 또는 핀의 형태로 제공될 수 있다.
In addition, a plurality of pin members 222 may be provided on the outer circumferential surfaces of the multi-division heat sinks 220a, 220b, 220c, and 220d to smoothly discharge heat to be transferred from the heat source. The pin members 222 may be radially arranged on the outer circumferential surfaces of the multi-split heat sinks 220a, 220b, 220c, and 220d, respectively. The pin member 220 may be provided in the form of a plate or a pin.

또한, 도 18은 도 14의 엘이디 조명장치(100)의 히트 싱크(120)에 냉각팬 및 케이싱(140)이 결합된 사시도이다. 18 is a perspective view in which the cooling fan and the casing 140 are coupled to the heat sink 120 of the LED illumination device 100 of FIG.

도 18을 참고하면, 본 실시예에서 다분할 히트 싱크(220a, 220b, 220c, 220d)의 일측, 일례로 다분할 히트 싱크(220a, 220b, 220c, 220d)의 중앙부에는 냉각팬(245)이 제공될 수 있다. 이러한 냉각팬(245)은 강제로 공기를 순환하여 냉각효율을 향상시킬 수 있다.Referring to FIG. 18, a cooling fan 245 is installed at one side of the multi-division heat sinks 220a, 220b, 220c and 220d, for example, at the central portions of the multi-division heat sinks 220a, 220b, 220c and 220d Can be provided. The cooling fan 245 can circulate air forcibly to improve the cooling efficiency.

또한, 냉각팬(245)의 외부에는 다분할 히트 싱크(220; 220a, 220b, 220c, 220d)를 덮는 케이싱(240)이 결합될 수 있으며, 이때 케이싱(240)과 다분할 히트 싱크(220a, 220b, 220c, 220d) 사이에는 냉각팬(245)에 의해 공기가 순환될 수 있도록 순환유로가 형성될 수 있다.
In addition, a casing 240 covering the multi-split heat sinks 220a, 220b, 220c and 220d may be coupled to the outside of the cooling fan 245. At this time, the heat sinks 220a, 220b, 220c, and 220d, a circulation flow path may be formed so that air can be circulated by the cooling fan 245. [

전술된 바와 같이 구성된 엘이디 조명장치(100, 200)는, 주로 크기가 작은 MR 혹은 PAR 대체용 조명에 사용될 수 있으며, 다분할 히트 싱크(220a, 220b, 220c, 220d)가 적용되는 엘이디 조명장치(200)는 조명의 크기가 큰 가로등 또는 공장용 조명에 사용될 수 있다.The LED illumination apparatuses 100 and 200 configured as described above can be used mainly for MR or PAR replacement illumination of a small size and can be used for an LED illumination apparatus 200 may be used for street lighting or factory lighting with large illumination.

또한, 본 실시예의 엘이디 조명장치(100, 200)는 방열 성능이 우수할 뿐만 아니라, 강도가 우수하며 상대적으로 더 경량화된 엘이디 조명장치(100, 200)의 제조가 가능하여, MR, PAR, 가로등 또는 공장등 외에도 다양한 분야에서 활용되는 조명장치로 사용될 수 있다.
In addition, the LED lighting apparatuses 100 and 200 of the present embodiment can manufacture the LED lighting apparatuses 100 and 200 having excellent heat dissipation performance, excellent strength and relatively lighter weight, Or a factory or the like.

본 발명의 명세서, 본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.It is to be understood that within the scope of the technical idea included in the specification and drawings of the present invention, the description of the present invention, the present embodiment, and the drawings attached hereto are only a part of the technical idea included in the present invention, The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes may be made without departing from the scope of the present invention.

100: 엘이디 조명장치 110: 엘이디 칩 또는 패키지
112: 인쇄회로기판 114: 구멍
120: 히트 싱크 122: 핀부재
125: 지지보 127: 필렛부
130: 윅 구조체 140: 케이싱
145: 냉각팬100: LED illumination device 110: LED chip or package
112: printed circuit board 114: hole
120: heat sink 122: pin member
125: Support beam 127: Fillet part
130: wick structure 140: casing
145: Cooling fan

Claims (16)

엘이디 칩 또는 패키지가 실장된 인쇄회로기판;
상기 인쇄회로기판과 접촉하여 일측으로 중앙이 볼록하게 형성되어 내부에 열이 전달되는 밀폐공간을 형성하며 상기 엘이디 칩 또는 상기 패키지로부터 발생한 열을 방열토록 제공되는 히트 싱크;
상기 히트 싱크의 밀폐공간에 수용되는 냉매;
상기 히트 싱크의 내주면 및 상기 인쇄회로기판의 일면에 부착되어 상기 냉매가 상기 히트 싱크 및 상기 인쇄회로기판을 따라 이동하며 열교환하도록 통로를 제공하는 윅 구조체; 및
상기 히트 싱크의 중앙부에서 일체로 형성되어 상기 인쇄회로기판에 지지되도록 연장되는 지지보;
을 포함하는 엘이디 조명장치.A printed circuit board on which an LED chip or a package is mounted;
A heat sink provided on the printed circuit board so as to be convex at one side thereof to form a closed space in which heat is transmitted, and to radiate heat generated from the LED chip or the package;
A refrigerant contained in the sealed space of the heat sink;
A wick structure attached to an inner circumferential surface of the heat sink and a surface of the printed circuit board to provide a passage for the refrigerant to move along the heat sink and the printed circuit board and to exchange heat; And
A support beam integrally formed at the center of the heat sink and extended to be supported by the printed circuit board;
And a light emitting device. 청구항 1에 있어서,
상기 지지보와 상기 히트 싱크의 연결부를 라운드지게 연결하는 필렛부를 포함하는 엘이디 조명장치.The method according to claim 1,
And a fillet portion connecting the support beam and the connection portion of the heat sink in a round manner. 청구항 2에 있어서,
상기 지지보의 직경은 상기 지지보와 상기 히트 싱크의 연결부에 형성되는 필렛부의 직경과 같은 엘이디 조명장치.The method of claim 2,
Wherein the diameter of the support beam is equal to the diameter of the fillet portion formed at the connection portion between the support beam and the heat sink. 청구항 1에 있어서,
상기 지지보의 직경은 상기 히트 싱크 하단의 직경에 대해 최소 5%인 엘이디 조명장치.The method according to claim 1,
Wherein the diameter of the support beam is at least 5% with respect to the diameter of the bottom of the heat sink. 청구항 1에 있어서,
상기 인쇄회로기판에는 상기 지지보에 대응되는 구멍이 형성되는 엘이디 조명장치.The method according to claim 1,
And a hole corresponding to the support beam is formed on the printed circuit board. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 히트 싱크의 외주면에 형성되는 복수의 핀부재를 포함하는 엘이디 조명장치.The method according to any one of claims 1 to 5,
And a plurality of pin members formed on an outer circumferential surface of the heat sink. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 히트 싱크의 일측에 제공되는 냉각팬을 포함하는 엘이디 조명장치.The method according to any one of claims 1 to 5,
And a cooling fan provided on one side of the heat sink. 청구항 7에 있어서,
상기 냉각팬과 상기 히트 싱크를 덮도록 제공되어 상기 냉각팬과 상기 히트 싱크 사이에 공기가 순환되는 냉각유로를 형성하는 케이싱을 포함하는 엘이디 조명장치.The method of claim 7,
And a casing provided to cover the cooling fan and the heat sink to form a cooling channel through which air is circulated between the cooling fan and the heat sink. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 윅 구조체는 서로 연결되어 유체가 통과하는 유로를 형성하는 복수의 개방형 기공을 포함하는 엘이디 조명장치.The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the wick structure includes a plurality of open pores connected to each other to form a flow passage through which fluid flows. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 히트 싱크의 내주면과 상기 인쇄회로기판의 일면에 제공되는 친수성 코팅을 포함하는 엘이디 조명장치.The method according to any one of claims 1 to 5,
And a hydrophilic coating provided on an inner circumferential surface of the heat sink and a surface of the printed circuit board. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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