KR20070051788A

KR20070051788A - 개선된 히트 싱크를 갖는 치과용 조명 장치

Info

Publication number: KR20070051788A
Application number: KR1020067027715A
Authority: KR
Inventors: 로버트 해이만; 요우네스 샤바니; 에릭 피 로즈
Original assignee: 디스커스 덴탈 임프레션스 인코포레이티드
Priority date: 2004-07-02
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2007-05-18
Also published as: HK1107666A1

Abstract

본 발명은 히트 싱크 물질과 관련된 것으로, 금속과 같은 열 전도성 물질의 고체 블록으로 만들어진 히트 싱크와 비교하면 이 히트 싱크 물질은 더욱 효율적으로 소정 질량을 갖는 광원으로부터 열을 제거 또는 전환할 수 있다. 본 발명의 히트 싱크는 유기물, 무기물 그리고 이들의 결합물을 포함하는 하나 이상의 적절한 상변화 물질을 포함한다. 이들 상변화 물질은 거의 가역적 상변화를 하고, 효용성의 손실없이 무한수의 사이클이 아니면 대표적으로 크게 일어난다.

Description

개선된 히트 싱크를 갖는 치과용 조명 장치{DENTAL LIGHT DEVICE HAVING AN IMPROVED HEAT SINK}

본 발명은 일반적으로 광경화 또는 광표백에 적합한 장치에 관한 것이다. 특히, 각각 치과용 조성물을 경화하거나 표백용 젤에 작용하기에 적합한 광경화 또는 광표백 장치에 관한 것으로 개선된 히트 싱크를 갖고 있다.

오늘날 치과 시술에 있어 복합 수지 충진재는 충치치료에 대한 표준이 되었다. 이들 복합 충진재로는 도포 후에 경화시켜야 하는 수지를 사용한다. 핸드헬드 광경화기(handheld curing lights)는 이런 경화 목적을 위해서 광범위하게 사용되고 있는데, 환자의 구강 내의 복합 수지재에 매우 근접하게 유지될 수 있다. 복합재료의 경화에 소요되는 노출 시간은 사용된 복합 수지의 종류에 따라 다르다. 따라서, 상기 핸드헬드 장치가 가벼울수록, 상기 장치를 적소에 유지하는 치과 전문가들이 경화를 수행하기가 쉬워진다.

한편, 치아 표백 또한 치과 전문가들이 일상적으로 시행하는 것이다. 표백 조성물의 한 형태가 광활성화된다. 광표백을 시행하는 동안 표백광이 이용된다.

광경화기가 구동하는 동안 발생하는 열이 문제를 일으킬 수 있다. 산업 안전 기준에 의하면 광경화기의 외부면의 온도는 50℃를 초과할 수 없다. 그리고, 광경 화기가 과열되어 셧-오프(shut-off)되기 전의 지속시간 또는 런타임은 얼마나 빨리 얼마나 많은 열을 광경화기에서 제거할 수 있느냐에 좌우된다. 이와 동일한 문제가 광표백에서도 대두된다. 그러므로, 효율적인 열제거법은 광경화기와 광표백기 양자 모두에 바람직한 것이다.

다양한 방법들이 발생된 열을 제거하기 위해서 시도되어 왔는데, 한가지 일반적인 방법은 광경화기 또는 광표백기에 포함된 구리 블록과 같은 금속 히트 싱크와 냉각팬을 이용하는 것이다. 일부 장치들은 열제거를 촉진하기 위하여 히트 싱크와 냉각팬을 조합하여 사용한다.

금속 블록은 효율적일 수 있으나, 핸드헬드 광경화기에 상당한 중량을 더할 수 있다. 가중된 중량은 그 광경화기를 사용하는 치과 전문가의 피로를 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 동일한 광경화기에 팬을 사용하는 경우, 중량이 추가되며, 소음이 날 수 있고, 배터리의 수명과 장치의 신뢰성을 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 소음은 치과 진료를 꺼려하고 두려워하는 환자의 불안감을 가중시킨다.

광표백기와 광경화기가 사용중에 지지되어 휴대용 광경화 장치를 사용할 때만큼 중량 증가가 문제되지 않지만, 더 효율적인 히트 싱크가 콤팩트한 장치의 설계에 유익한 기여를 할 수 있다. 따라서, 중량의 추가 없이 광원으로부터 열을 더 효율적으로 전환 또는 제거할 수 있는 장치에 대한 필요성이 존재한다.

본 발명은 금속과 같은 열전도체의 고체 블록으로 만들어진 히트 싱크와 비교할 때, 소정 중량의 히트 싱크재를 갖는 광원 또는 광원들로부터 열을 더 효율적으로 제거하거나 전환할 수 있는 히트 싱크재에 관한 것이다.

본 발명은, 또한 감소된 중량의 히트 싱크재를 이용하는 경우 광경화 장치에서 열을 더 효과적으로 제거하거나 전환할 수 있는 히트 싱크에 관한 것이다.

본 발명은 유기물, 무기물 또는 이들 조합물을 포함하는 적어도 하나의 적절한 상변화 물질을 갖는 히트 싱크재를 포함한다. 이들 물질들은 대체로 가역적 상변화를 하고, 효용성을 상실하지 않고 무한수의 사이클이 아니면, 전형적으로 크게 겪는다.

일실시예에서, 하나 이상의 상변화 물질을 갖는 적어도 하나의 히트 싱크를 포함하는 충전가능한 치과용 광경화기를 개시한다. 상기 히트 싱크는 적어도 부분적으로 상변화 물질로 충전될 수 있는 보어(bore) 또는 보이드(void)를 갖는 금속 같은 열전도체의 블록을 포함한다.

다른 일실시예에서, 하나 이상의 상변화 물질을 갖는 적어도 하나의 히트 싱크를 포함하는 광표백기를 개시한다. 상기 히트 싱크는 적어도 부분적으로 상변화 물질로 충전될 수 있는 보어 또는 보이드를 갖는 금속 같은 열전도체의 블록을 포함한다.

본 발명의 히트 싱크는 금속 같은 열전도체를 공동화하고, 캡핑하기 전에 상기 보이드를 하나 이상의 상변화 물질로 적어도 부분적으로 충전하여 내부에 상변화 물질을 안착시킴으로써 종래의 금속 히트 싱크의 제조에 일반적으로 사용되는 금속과 같은 열전도체에 의해서 하나 이상의 상변화 물질은 거의 포함되거나 둘러싸인다.

대안으로, 상기 히트 싱크는 보어 또는 보이드를 둘러싸고 있는 금속 벽과 같은 열전도성 물질로 주조되거나 기계가공될 수 있다. 보어 또는 보이드는 캡핑하기 전에 하나 이상의 상변화 물질에 의해 부분적으로 충전되어 내부에 상변화 물질들을 안착한다.

일실시예에서, 본 발명의 히트 싱크는 단독으로 사용될 수 있다. 또 다른 실시예에서는, 종래 금속 블록 히트 싱크와 연결하거나 조합하여 팬을 추가하여 사용할 수 있다.

본 발명의 히트 싱크는, 열원, 즉 할로겐 원, 제논광, 금속 할라이드, 형광 원 반도체 발광 장치 및 레이저 발광원 등의 가스 충전 아크등, 발광다이오드(LED), 고체상 LED 및, LED 어레이 등의 발광칩, 또는 이들을 조합이 될 수 있는 광원에 부착하거나 또는 다른 히트 싱크에 부착함으로써 종래의 금속 블록 히트 싱크를 설치하는 방법으로 치과용 광경화기 또는 광표백기에 설치할 수 있다.

도 1은 본 발명의 히트 싱크의 일실시예의 사시도.

도 1a는 도 1에 도시된 히트 싱크의 일실시예의 사시 저면도.

도 2는 본 발명의 히트 싱크의 다른 실시예의 분해도.

도 2a는 캡이 없는 도 2에 도시된 실시예의 사시 저면도.

도 3은 본 발명의 도 1에 도시된 히트 싱크의 실시예의 측면도.

도 4는 도 1의 히트 싱크의 일실시예의 캡의 사시도.

도 4a는 도 4의 일실시예의 측면도.

도 4b는 도 4의 캡의 일실시예의 상면도.

도 4c는 도 4의 캡의 일실시예의 저면도.

도 5는 도 1의 히트 싱크의 단면도.

도 6은 본 발명의 히트 싱크의 다른 실시예의 단면도.

도 7은 본 발명의 히트 싱크의 일실시예의 분해 사시 저면도.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 광경화기의 단면도.

이하의 상세한 설명은 본 발명의 현재 예시된 실시예를 설명하기 위한 것으로, 본 발명이 실시될 수 있는 단 하나의 형태를 나타내기 위한 것은 아니다. 본 설명은 본 발명을 실시하는 특징과 단계를 기술하고 있으나, 동일 또는 등가의 기능과 구성이 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않는 다른 실시예들에 의해서도 달성될 수 있음을 이해하여야 한다.

달리 정의하지 않는다면, 여기에 사용되는 모든 기술 용어들과 과학 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자에게 통상적으로 이해되고 있는 것과 동일한 의미를 갖는다. 여기에 설명된 것들과 유사한 또는 등가인 어떠한 방법, 장치 및 물질들이 본 발명의 실시 또는 실험에 사용될 수 있으나, 예시된 방법, 장치 및 물질들을 이하에 설명한다.

광활성화된 복합재를 광경화하는데 유용한 광경화 시스템 또는 치아 표백에 유용한 광시스템은 전형적으로 용기 또는 하우징에 내장된 광모듈을 포함한다.

종래의 고체 금속 히트 싱크에 대신하여 금속과 같은 열전도체는 거의 중공 내에 봉입한 상변화 물질을 이용함으로써 광경화기의 중량을 감소시킬 수 있고, 상기 히트 싱크가 치과용 광경화기 산업에서 불려지는 "셧 오프" 온도에 이르는 시간을 증가시킬 수 있다. 셧 오프 온도에 이르기 전의 시간을 "런타임"이라 부른다. 빛이 지속되는 시간인 상기 "런타임"을 증가시킴으로써 치과의사가 경화과정을 수행할 수 있는 시간을 증가시킬 수 있다.

상변화 물질들은 파라핀 왁스, 2,2-디메틸-n-도코산(C₂₄H₅₀), 트리미리스틴, ((C₁₃H₂₇COO)₃C₃H₃), 1,3-메틸 펜타코산(C₂₆H₅₄), 다른 폴리에틸렌 왁스, 에틸렌-비스-스테아르아미드, N,N-에틸렌-비스-스테아르아미드와 같은 유기물질들과 또는 유사물질들을 포함할 수 있으며, 이들은 단독 또는 혼합물로 사용할 수 있다. 인산 수소나트륨·12수화물(Na₂HPO₄·12H₂O), 황산나트륨·10수화물(Na₂SO₄·10H₂O), 염화제3철·6수화물(FeCl₃·6H₂O), TH29(용해온도가 29℃인 수화염으로, 호주 왕가라의 TEAP Energy에서 입수가능)를 포함하는 수화염 등의 무기물 또는 유사물은 상변화물질에 포함되며, 이들은 단독 또는 혼합물로 사용할 수 있다. 다른 무기물질은 금속합금을 포함할 수 있으며, 이에는 Ostalloy 117 또는 UM47(Umicore Electro-Optic Materials에서 입수가능)이 또한 고려된다. 상기 예시된 물질들은 대기 온도에서 고체이며, 녹는점이 약 30℃와 약 50℃ 사이이고, 좀 더 예를 들면, 약 35℃와 약 45℃ 사이이다. 또한 상기 예시된 물질들은 비열이 높은데, 대기 온도 상태에서 예를 들면, 적어도 약 1.7이며, 좀 더 예를 들면, 적어도 약 1.9이다. 또한, 상기 상변화 물질들은 고온 상태에서 예를 들면, 적어도 약 1.5의 비열을 갖고, 좀 더 예를 들면, 적어도 약 1.6의 비열을 갖는다.

상기 상변화 물질들 중의 일부는 거의 무한회수로 상변화할 수 있어 재생이용가능하다. 나머지 상변화 물질들은 좀더 흡열제일 수 있으므로 제어된 환경 하에서 취급하지 않으면 제한된 라이프 사이클을 갖는다. 이러한 흡열제는 제어된 환경 하에서 취급하는 경우에도 상변화 물질로서 효용성을 상실할 수 있다.

일부 금속 합금은 융해열이 낮을지라도, 융해열이 더 높은 상변화 물질들보다 더 좋은 열전도체가 될 수 있다. 따라서 하나 이상의 다른 무기 또는 유기계 상변화 물질들과 금속 합금의 혼합물은 상변화 물질 내에서 열전도도를 증가시키는데 사용할 수 있다.

상기 물질의 열전도도는 열방산 속도를 결정하는데 이용되는 요소이다. 예를 들면, 상기 상변화 물질의 열전도도는 대기 온도 상태에서 적어도 약 0.5W/m℃ 이고, 고온 상태에서는 적어도 약 0.45W/m℃이다.

일반적으로, 상기 상변화 물질은 금속 하우징과 같은 열전도성 하우징이나 케이싱에 포함될 수 있다. 상기 하우징은 원형 또는 사각형 단면 등의 다양한 형태의 보어를 형성한다. 상기 보어의 벽 또는 금속 케이싱은 상변화 물질을 포함하도록 하여, 상변화 물질 내외로 열전도를 돕는다. 벽이 얇을수록 상변화 물질이 일정 크기의 히트 싱크에 대하여 더 많이 존재할 수 있고, 광경화기의 중량에는 덜 기여한다. 그러나, 이 경우 벽이 상변화 물질로부터 열을 전도하는 효율은 작아지고, 상변화 물질이 대기 온도 및 원래의 상태로 돌아가는 시간이 더 길어져 다시 히트 싱크로서 기능할 수 있다. 예를 들면, 벽 두께는 특성들의 균형을 위해서 통상적으 로 약 1mm 내지 약 2.5mm 이고, 더 예를 들면, 약 1mm 내지 약 1.5mm이다.

또한, 하우징은 큰 표면적을 갖도록 제작될 수 있다. 예를 들면, 외측면 상에 핀(fin) 또는 다른 기구를 갖는 구조물은 열전도 또는 열대류에 대한 표면적을 증가시키도록 한다. 그러므로 구형 구조가 덜 바람직할 수 있다. 상기 핀(fin) 또는 표면적을 증가시키는 다른 기구는 보어에 일체되어 열전도성 케이싱과 상변화 물질의 접촉 면적을 증가시켜서, 상기 열전도성 케이싱과 상변화 물질 사이의 열전달이 보다 빠르고 효율적이게 한다. 또한, 상기와 같이 유기 또는 무기 상변화 물질과 합금의 혼합물은 상변화 물질 내에서 열전달의 효율을 증가시킨다.

또한, 열전도성 케이싱은 광원으로부터 열전달을 위하여 양호한 열적 접촉이 있는 것이 바람직하다. 이것은 접촉 면적이 넓고 매끄러운 열전도성 표면에 의하여 달성될 수 있다. 또한, 열적 결합은 열성 에폭시 또는 다른 열전도성 접착제와 같은 열전도성 계면물질에 의해 달성될 수 있다. 전기적으로 절연되는 계면물질은 열전도도의 상실없이 히트 싱크로부터 광원을 전기적으로 분리시키는데 유용하다.

일부 상변화 물질은 또한, 상기와 같이 상당한 양의 열에너지를 저장하도록 융해잠열이 높을 수 있다. 융해 잠열은 적어도 약 30kJ/kg이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 적어도 약 200kJ/kg이다.

일실시예에서, 히트 싱크(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 거의 원통형태일 수 있다. 하우징(101)은 구리, 알루미늄 또는 열전도성이 좋은 경량의 다른 금속으로 제조될 수 있다. 상기 하우징은 도 5에 도시된 바와 같이, 거의 중공 내부(107) 를 포함하고, 상기 중공 내부는 부분적으로 인산 수소나트륨·12수화물(Na₂HPO₄·12H₂O) 또는 상기한 물질들 중의 하나와 같은 고체 상변화 물질(108)이 중공 내부(107)의 체적에 대해 적어도 약 50%가 채워진다. 선택된 상변화 물질의 증기압에 따라서 상변화 물질은 중공의 내부(107) 용량의 체적에 대하여 약 80%까지 차지할 수 있다. 하우징(101)의 일단은 폐쇄되어 있고, 상기 폐쇄된 말단은 101a로 표시되어 있다. 상기 하우징(101)의 타단은 개방되어 있어서 상변화 물질로 히트 싱크를 충전하는 것을 용이하게 한다. 상기 개구단(101b)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 캡핑 장치(103)로 커버될 수 있는데, 상기 캡핑 장치(103)는 히트 싱크 하우징의 나머지 부분과 동일한 재료로 제조될 수 있다. 상기 히트 싱크는 또한 광원과 같은 적어도 하나의 열발생원과 접촉하는 계면부(102)를 포함한다.

상기 실시예에서, 계면부(102)는 하우징이 성형에 의하여 형성되는 경우 거의 원통형 하우징과 일체로 형성될 수 있다. 또한 하우징이 기계 가공에 의하여 제조되는 경우, 상기 계면부(102) 또한 기계가공으로 제조될 수 있다.

일실시예에서, 계면부(102)는 LED와 같은 광원 등의 열발생원에 대한 우수한 열계면과 장착면을 제공하기 위한 거의 평탄면(102a)을 포함한다. 평탄면(102a)은 여기서 경사면으로서 예시되며, 상기 하우징(101)의 폐쇄단(101a)의 정상부분과 각을 이룬다. 상기 계면부는 상기 하우징(101)의 폐쇄단의 직경과 동일한 직경이거나, 혹은 더 작은 직경일 수 있으며, 이로써 적어도 하나의 어깨부(1000)가 생긴다. 또 다른 실시예에서, 상기 계면부(102)는 형태와 치수가 다를 수 있는데, 이 형태는 광원에 대하여 장착면을 제공하는 한도에서 다를 수 있다.

상기 하우징(101)의 외측면은 적어도 하나의 밸리(valley) 또는 홈(101c)을 가지며, 상기 밸리 또는 홈은 상기 하우징(101)의 외측면의 거의 길이방향으로 뻗어 있다. 상기 밸리 또는 홈(101c)에는 광원 연결을 위한 배선 부품이 위치하게 된다. 상기 밸리 또는 홈은 상기 하우징(101)의 길이방향으로 치수가 일정하거나, 혹은 폭이 일정하지 않을 수 있다. 상기 밸리(101c)는 또한 매끄럽거나 거칠수 있다. 예시된 바와 같이, 상기 하우징(101)은 거의 대향한 두 개의 평행한 홈 또는 밸리를 포함한다. 배선을 위한 장소로서 사용하는 것 외에, 상기 밸리(101c)는 또한 히트 싱크의 중량을 가볍게 하고, 히트 싱크의 표면적을 증가시키는데 사용된다.

도 1a는 개구단이 캡핑 장치(103)에 의하여 폐쇄된 도 1의 히트 싱크의 실시예의 사시 저면도이며, 상기 캡핑 장치(103)는 단순한 캡의 형태이거나 이하에 더욱 상세하게 설명하는 도 4에 도시된 바와 같이 좀더 복잡한 구성을 갖는 형태일 수도 있다.

예시된 바와 같이. 상기 캡핑 장치(103)는 상기 하우징(101)의 개구단(101b) 내부에 맞도록 형성된다. 상기 캡핑 장치는 써미스터 또는 다른 열센서를 위치결정하기에 적절한 홈 또는 덴트(dent)(110)를 포함한다. 상기 캡핑 장치(103)는 하우징의 개구단(101b) 내부에 여러 방법에 의하여 적소에 유지될 수 있다. 예를 들면, 아래의 상세한 기재와 같이 상기 하우징(101)의 내부벽에 대해 상기 캡핑 장치의 원주를 가압 피팅(compression fitting)하기에 적절한 적어도 하나의 구조물(111)에 의해 적소에 유지될 수 있다.

도 2는 본 발명 히트 싱크의 다른 실시예의 분해 사시도이다. 히트 싱크(200)는 거의 원통형 하우징 외부(201), 거의 중공 내부(201c) 및 상기 하우징(201) 내부에 배치된 블래이드형 디바이더(202)를 포함한다. 상기 블래이드형의 디바이더(202)는 거의 상기 하우징(201)의 내부(201c)의 길이와 같거나, 다른 길이로 형성될 수 있다.

하우징(201)은 상기한 바와 같은 열전도성 물질로 제조될 수 있다. 상기 블래이드형 디바이더(202)는 일실시예에서 상기 하우징(201)과 동일한 물질로 제조될 수 있으며, 다른 실시예에서는 상기 하우징(201)과 다른 열전도성 물질로 제조될 수 있다.

상기 예시한 실시예에서, 상기 블래이드형 디바이더(202)는 도 2a에 도시된 바와 같이 중공의 내부(203)를 분할하는 역할을 한다. 상기 블래이드형 디바이더는, 도 1에 도시된 바와 같이, 하우징의 외측상의 밸리 또는 홈처럼 더욱 효과적인 열전도를 위해서 열전도성 물질과 상변화 물질 사이의 접촉 표면적을 증가시킬 수 있는데, 이는 전술한 바 있으며 다시 후술한다. 다른 실시예에서, 상기한 바와 같이, 하나 이상의 다른 무기 또는 유기계 상변화 물질들과 혼합될 수 있는 금속 합금은 상기 상변화 물질 내에서 열전도성을 증가시키는데 이용될 수 있다.

캡핑 장치(203)는 전술한 바와 같이 상기 하우징(201)의 개구단에 피팅되어 상기 상변화 물질을 포함한다.

도 3은 도 1의 상기 히트 싱크(100)의 측면도로서, 상기 계면부(102)는 크기가 동일하지 않은 두 개의 거의 평탄면을 갖고 있음을 보여주는데, 두 개의 평탄면 인 큰 면(102a)과 작은 면(102b) 각각은 필요한 경우 열발생원에 대한 우수한 열계면과 장착면을 제공하기에 적합하다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 계면부(102)의 직경은 상기 하우징(101)의 폐쇄단의 직경보다 작아서, 그 결과 계면부(102)의 하단에서 어깨형부(1000)가 돌출된다.

도 4는 도 1, 2, 6 및 7에 도시된 바와 같은 히트 싱크에 피팅하도록된 캡핑 장치(103)의 외부의 사시도이다. 캡핑 장치의 일단부(105)는 도 1에 도시된 바와 같은 히트 싱크의 중공 내부(107)에 삽입되도록 되며, 제2단부(104)는 상기 히트 싱크(100)의 외측으로 노출된다. 원주홈(106a)은 수직벽부(106)에 포함될 수 있다. 이 홈은 기밀 및/또는 액밀을 제공하기 위해 오링, 개스킷, 또는 다른 밀봉기구를 수납하도록 되어 있다.

도 4a는 도 4에 예시된 캡핑 장치(103)의 측면도이다. 도시된 캡핑 장치, 써미스터 또는 다른 열센서를 위치결정하기에 적합한 홈 또는 덴트(110)를 포함한다. 상기 덴트(110)는 상기 캡핑 장치(103)의 융기부 또는 마운드(mound)(120)내에 존재할 수도 있다. 상기 마운드(120)는 캡핑 장치의 다른 부분보다 직경이 작다.

상기와 같이, 상기 캡핑 장치(103)는 하우징의 개구단(101b)의 내부에 여러 가지 방법으로 적소에 유지될 수 있다. 도 5에 도시된 일실시예에서, 상기 캡핑 장치는 캡핑 장치(103)의 말단부(105)의 큰 외주면을 하우징(101)의 내벽에 가압 피팅하도록 된 하나 이상의 구조물(111)에 의해서 유지된다. 원주홈(106a)은 여기서 직경이 감소된 거의 수직인 부분을 갖는 것으로 도시되어 있다. 상기 원주홈(106a) 은 캡핑 장치로 성형되거나 기계가공될 수 있다. 상기한 바와 같이, 상기 원주홈은 상기 하우징의 개구단을 밀폐하기 위한 오링, 개스킷, 또는 다른 밀봉부재를 피팅하기에 적합하다.

상기 캡핑 장치(103)의 저단 또는 노출단(104)은 캡핑 장치가 하우징(101)의 외측 수직벽과 같은 높이가 되도록 하우징(101)의 개구단의 외경 또는 치수와 거의 같은 직경 또는 치수를 갖는다. 다른 실시예에 있어서, 상기 캡핑 장치(103)가 히트 싱크의 측면에서 돌출하여 상기 캡핑 장치(103)의 제거를 용이하게 하도록, 원한다면, 상기 캡핑 장치(103)의 저단(104)의 직경 또는 치수를 상기 하우징(101)의 개구단보다 크게 할 수 있다.

도 4b는 도 4의 캡핑 장치(103)의 상부를 도시한다. 도면에 예시된 바와 같이, 상기 하우징의 수직벽 부분(106)의 직경 보다 상기 캡핑 장치의 저단(104)의 직경이 크다는 것이 명확히 보인다.

도 4c는 도 4의 캡핑 장치(103)의 저면도인데, 써미스터 또는 다른 열센서를 유지하도록 된 함몰부(110)가 명확하게 보인다. 도시된 상기 함몰부는 원형 단면을 갖고 있으나, 다른 형태도 적합하다.

도 5는 본 발명의 히트 싱크(100)의 단면도이다. 중공 내부(107)는 캡핑 장치(103)에 의해 캡핑된 것으로 도시된 개구단(101b) 및 폐쇄단(101a)을 포함한다. 중공 내부(107)는 전술한 물질 중에서 어느 것을 포함할 수 있는 거의 고체 상변화 물질(108)로 채워진 것으로 도시되어 있다. 오링(109)에 의하여 중공의 내부(107)를 적절하게 밀봉하는 캡핑 장치(103)가 적소에 도시된다. 캡핑 장치(103)는 하우 징(101)의 내부벽에 캡핑 장치의 원주(106)를 가압 피팅하기 위해 형성한(도 4a에 도시된 바와 같다) 적어도 하나의 구조물(111)에 의하여 적소에 유지될 수 있다. 상기 캡은 또한 써미스터 또는 다른 열센서 등을 수납하도록 형성한 홈(110)을 포함할 수 있다. 상기 써미스터 또는 다른 열센서는 구조적 또는 영구적 접착제, 또는 반응성 접착제와 같은 열전도성 접착제들로 홈에 고정될 수 있으며, 상기 접착제로는 에폭시, 실리콘 접착제, 합성 접착제 또는 시아노아크릴레이트계 접착제, 아크릴계, 폴리우레탄계, 폴리아미드계, 스티렌 공중합체계, 폴리올레핀계 또는 이와 유사한 것이 있으며, 상기 센서는 광경화기가 조작하기에 너무 뜨겁거나 과열되는 것을 방지하기 위해서 광경화 제어 시스템에 온도정보를 제공한다.

일부 실시예에서, 상기 캡핑 장치(103)는 써미스터와 관련하여 전술한 것 같은 구조적 접착제를 사용하여 하우징의 개구단에 밀폐될 수 있다. 상기 접착제는 존재할 수 있는 핀 홀을 밀봉한다. 다른 실시예에서는 핀 홀 또는 밴트 홀은 가스가 빠져나가도록 하는데 바람직할 수 있다. 액체 상변화 물질이 새는 것을 최소화하기 위하여, 증기투과·불투습층 또는 막으로 상기 핀 홀 또는 밴트 홀을 덮기 위해 사용될 수 있다.

일부 실시예에 있어서, 히트 싱크는 웰을 포함하며, 상기 웰에 LED 또는 레이저 다이오드 칩 또는 칩들이 장착될 수 있다. 상기 LED 또는 레이저 다이오드 칩 또는 칩들의 측면에서 발광되는 빛은 웰벽에 반사하여 원하는 방향으로 조사될 수 있다. 다른 실시예에서, 웰은 이하의 도 6에 도시된 바와 같이 깊을 수 있다.

도 6은 본 발명 히트 싱크(300)의 다른 실시예의 단면도이다. 본 실시예에 서, 하우징(301)은 상기한 계면부와 같은 돌출구조 대신에 웰(312)을 포함한다. 예시된 실시예에서는 웰 또는 함몰부(312) 등의 곡면구조를 갖고 있는 것을 제외하고 길게 연장된 또는 거의 원통형 히트 싱크(300)가 도시되어 있다. 상기 웰의 상부에 근부(312b)가 있고, 하부에 원부(312a)가 있는 측벽(320)을 갖는 웰(312)은 웰 또는 함몰부(312)의 원부(312a) 또는 근부(312b)에 LED 또는 LED 어레이(313)와 같은 적어도 하나의 광원을 위치결정하기에 적합하도록 깊을 수 있기 때문에 집중된 열발생을 방산한다.

상기 웰의 근부(312)는 적어도 하나의 광원(313)을 장착하기 위해서 거의 대향하고 있는 적어도 두 개의 마운팅 플랫폼(313a)과 연장된 히트 싱크의 원부(312a)를 향하여 있는 적어도 하나의 마운팅 플랫폼(313a)을 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 마운팅 플랫폼은 히트 싱크의 하우징 상에 있는 면일 수 있다.

상기 히트 싱크(300)는 또한 적어도 하나의 홈 또는 밸리를 포함할 수 있고, 이들은 상기와 같이, 상기 하우징(301)의 길이를 따라 뻗어 있거나 그러하지 아니한다. 홈 또는 밸리(미도시)는 또한 상기와 같이 내부 측벽(302b)을 따라 배선 부품을 위해 존재한다.

광원(313)은 동일하거나 혹은 다른 파장들을 발산할 수 있다. 이러한 히트 싱크 구조는 하나의 위치에 열생산이 집중되지 않기 때문에 효과적으로 열을 소실할 수 있다.

일실시예에서, 상기 각각의 광원(313)은 발광 다이오드(LED), 또는 LED 어레이를 포함할 수 있다. 상기 각각의 LED들(또는 LED 어레이들)은 광활성화된 물질들 의 경화 개시에 유리한 빛을 발광한다. 일실시예에서, 결합된 광원(313)은 하나 또는 다수의 광개시제들을 활성화하기 위해 다중의 파장의 빛을 발광할 수 있다.

일실시예에서, 상기 웰(312)은 이 웰 내에 및/또는 근부(312a)에 LEDs(313)의 배치를 수용할 수 있다. LEDs(313)의 열은 상기 하우징(301)에 의해서 전도될 수 있다. 상기 웰의 측벽은 고체 열전도성 또는 금속 물질로서, 중공 내부 없는 상기 하우징(301)의 나머지 부분과 동일한 열전도성 또는 금속 물질일 수 있다. 다른 실시예에서, 측벽은 웰(312)의 중공 내부를 부분적으로 둘러싸고 있는 내부 측벽(320a) 및 외부 측벽(320b)을 포함한다. 상기 중공 내부는 또한 상변화 물질로 채워지거나, 또는 일 공간을 차지하고 있는 하나의 상에서 더 큰 공간을 차지하는 다른 상으로 전이할 때 상변화 물질을 위한 확장 공간을 제공할 수 있다.

캡핑 장치(303)는 또한 가압 피팅을 위한 오링(309) 및 구조물(311)에 의해 개구단(301b)에서 상기 중공 내부(307)를 밀폐하기 위하여 사용될 수 있다. 써미스터 또는 다른 열센서는 상기 홈(310)에 위치하여 상기한 바와 같은 열전도성 접착제로 고정하여 다시 온도 정보를 광경화 제어 시스템에 통과되도록 한다. 상기와 같이, 상기 캡핑 장치(303)는 또한 존재할 수 있는 핀 홀을 밀봉하기 위하여 접착제로 밀봉될 수 있다. 다른 실시예에서, 핀 홀 또는 밴트홀은 가스가 빠져나가도록 하는데 바람직하다. 또한, 액체 상변화 물질이 새어 나가는 것을 최소화하기 위하여, 증기투과·불투습막 또는 막이 상기 핀 홀 또는 밴트홀을 덮기 위해 사용될 수 있다.

도 7은 본 발명의 히트 싱크의 다른 실시예를 나타낸다. 상기 히트 싱 크(400)는 하우징(401)과 거의 중공 내부(402)를 갖는 정방형 단면을 갖는다. 상기 히트 싱크는 도시된 바와 같이 연장된 히트 싱크이고, 이 내부는 거의 직사각형 또는 원통형일 수 있다.

이 히트 싱크는 캡핑 장치의 상부의 함몰부에 의해 캡핑 장치(403)와 다시 피팅될 수 있다. 탄성체 개스킷(409)이 캡핑 장치 홈(409a)에 다시 배치될 수 있다.

상기 하우징의 내부는 또한 일실시예에서는 디바이더를 포함하고, 다른 일실시예에서는 포함하지 아니한다.

이 히트 싱크는 상기와 같이, 또한 상변화 물질로 충진될 수 있다.

상기 개스킷 또는 오링은 상기 하우징 외부 환경으로 상변화 물질이 새어 나가는 것을 최소화하기 위하여 밀폐를 제공하기 위한 탄성재나 고무재로 제조할 수 있다.

일실시예에서는, 상기한 바와 같이 하우징은 또한 가스가 빠져나가도록 밴트 홀을 가질 수 있다. 이와 같은 실시예에 있어서 완전하게 재생할 수 있는 상변화 물질을 사용하지 않으면 상기 히트 싱크의 재생성이 감소될 수 있다. 일실시예에서, 상기 밴트 홀은 상기한 바와 같이 하우징 내부에 상변화 물질을 둘러싸고 있는 증기투과·불투습막으로 덮어 질 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 증기투과·불투습막은 적어도 외부에 밴트홀을 갖는 하우징의 부분을 둘러쌀 수 있다. 증기투과·불투습 물질들의 예는, 적어도 하나의 이소시아네이트 기능성 폴리우레탄(NCO기와, 적어도 하나의 직쇄상 디하이드록시 폴리에스테르를 갖고, 이염기산 성분과 디올 성분으로부터 형성된 디올 조성물을 포함하는 조성물의 반응 생성물로서, 상기 디올 성분은 적어도 평균분자량이 1000인 디하이드록시 폴리에테르일 수 있고, 이소시아네이트 기능성 폴리우레탄에서 OH:NCO의 비는 1.0:1.6과 1.0:2.6 사이이다.)을 함유하는 속건성 수분 경화 접착제로부터 형성된 투수성 폴리우레탄막(미국특허 5,851,661호에 기재되어 있고, 상기 특허의 내용은 본 특허에 참고로 삽입되었다.); 에틸렌 메타크릴산 공중합체 또는 폴리에테르 블록 아미드, 및 가소제(미국특허 6,432,547호에 기재되어 있고, 상기 특허의 내용은 본 특허에 참고로 삽입되었다.)와 같은 증량제를 적어도 하나 함유하는 비경화 열가소성 조성물로부터 형성된 막층; 다양한 접착제(폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 올레핀 공중합체, 특히 에틸렌, 및 (메타) 아크릴산; 에틸렌, 및 (메타)아크릴산 에스테르의 (메타)아크릴산 유도체들과 같은 올레핀 공중합체; 에틸렌과 같은 올레핀 공중합체들, 및 비닐 아세테이트와 같은 비닐 카르복실레이트의 비닐 화합물; 스티렌-이소프렌-스티렌, 스티렌-부타디엔-스티렌, 스티렌-에틸렌/부틸렌-스티렌 및 Kraton®, Solprene® 및 Stereon® 상표로 시판되는 스티렌-에틸렌/프로필렌-스티렌 블록 공중합체와 같은 열가소성 고무(또는 합성고무); 특히 에틸렌 및/또는 프로필렌을 기본으로 하는 메탈로센-촉매 중합체; 에틸렌, 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀 및 Vestoplast® 703(Huls)과 같은 비결정질 폴리올레핀(어택틱 폴리-알파-올레핀); 폴리에스테르; 폴리아미드; 이오노머 및 그 대응 공중합체; 및 이들의 혼합물)의 거의연속 코팅을 생성하는 비접촉방식 코팅법으로 제조된 열가소성 조성물을 갖는 기질;을 포함하는데, 이는 미국 특허 6,843,874호에 공개된 것으로 그 내용은 본 발명에 참고자료로 포함되어 있으며, 또는 그 유사체를 예로서 포함한다.

상기 히트 싱크의 실시예들은 필요할 때 변경 또는 교환될 수 있도록 하나의 모듈로 제작될 수 있다.

상술한 히트 싱크의 실시예는 광경화 시스템에서 사용될 수 있다. 상기 광경화 시스템은 배터리로 작동되는 핸드헬드 휴대가능 광경화 시스템이거나 교류전력으로 작동되는 의자용 광경화 시스템일 수 있다. 상변화 물질을 포함하는 히트 싱크는 광경화 시스템 또는 광표백 장치에 종래의 금속 블록 히트 싱크가 설치되는 방식과 동일하게 설치될 수 있다. 상기한 바와 같이, 일부 광경화기와 광표백기는 사용시에 전체적으로으로 지지되므로 장치의 무게는 문제되지 않는다. 그러나 더욱 효과적인 히트 싱크가 콤팩트한 광표백기 제조에 유리하다.

적어도 하나의 상변화 물질을 포함하는 히트 싱크는 히트 싱크만으로 사용하거나 종래의 금속 히트 싱크 또는 팬과 함께 조합하여 이용될 수 있다. 치아 표백에 사용하는 광원의 경우, 액체 냉각제와 같은 부가적 냉각 시스템을 또한 사용할 수 있다.

도 8은 원단(1110), 근단(1120), 원단을 향하는 핸들(1020), 핸들 부분(1020)과 소정 각도를 이루는 근단 상의 넥크 및 헤드 부(neck and head poetion)(1030)을 포함하는 광모듈 하우징(1010)을 갖는 본 발명의 광경화기(1000)의 일실시예를 나타낸다. 상기 광모듈 하우징(1010)은 거의 중공 내부(1010a)를 갖고 있는 원통형으로서, 상기 광모듈 하우징(1010)은 적어도 하나의 히트 싱크(1200)가 장착되어 있다. 상기 히트 싱크(1200)는 종축을 갖거나, 또는 상기 광 경화기(1000)내의 효율적인 열관리의 증진에 적합한 구성으로 이루어질 수 있다. 일실시예에서 헤드 및 넥크 부(1030)은 도 8에 도시된 내부 광 가이드(1700)와 같은 광 가이드를 또한 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 광경화 시스템은 외부 광 가이드을 포함할 수 있다.

일부 실시예에서는, 도시된 바와 같이 상기 광모듈 하우징(1010)의 근단을 향해 렌즈 커버(1650)가 위치할 수 있다. 일실시예에서, 상기 렌즈 커버(1650)는 투명한 창으로서, 빛이 경화될 복합 재료 또는 작용될 표백 재료에 조사되기 전에 이 투명한 창을 통과한다. 상기 하우징의 일부 예들은 창이 있는 밀폐된 플라스틱 말단과 밀폐된 금속 말단을 포함한다.

다른 실시예에서는, 상기 커버(1650)는 포커싱장치가 되는데, 목표면을 향해 빛을 포커싱하기 위한 포커싱렌즈 또는 돔(dome)(1740)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 하우징(1010)은 하우징과 일체로 결합되어 형성되거나 성형되는 포커싱돔(focusing dome)(1740)을 갖고 있어, 멀리 떨어진 곳에 빛이 도달하기 전에 레이저 다이오드 또는 발광다이오드에 의하여 발광되는 빛을 포커싱한다. 따라서, 상기 하우징은 광원을 보호하기 위해서뿐만 아니라 빛을 포커싱하기 위해서도 제작될 수 있다. 포커싱 돔 또는 렌즈(1740)는 또한 광빔을 더 작은 목표영역 또는 더 넓은 목표영역에 더욱 정확하게 향하게 하기 위하여, 상기 하우징(1010)의 근단(1120)에서 방사되는 광빔의 풋프린트(footprint)를 수정하거나 직경을 변화하는 장치로서 기능할 수 있다. 상기 광모듈 하우징(1010)은 또한 예를 들어, 전자 회로(1420)와 직류 배터리 팩(1440)을 수용하고 보호한다.

다시 도 8을 참조하면, 일실시예는 원단(1200a)과 근단(1200b)을 갖는 연장된 히트 싱크(1200)를 포함한다. 상기 히트 싱크(1200)는 근단(1200b)이 상기 하우징(1010)의 근단(1120)에 더 근접하게 위치하고 있는 광모듈 하우징(1010)에 위치할 수 있다. 상기 히트 싱크(1200)는 또한 다른 형태일 수 있다. 적어도 하나의 장착 플랫폼(미도시) 또는 단순히 하나의 면이 연장된 히트 싱크(1200)의 상기 원단(1200a)과 상기 근단(1200b)에 위치할 수 있다. 본 발명에 다른 형태의 히트 싱크가 포함되는 경우, 마운팅 플랫폼(mounting platform)은 상기 근단 또는 원단면 부분에 위치할 수 있다.

LED 또는 LED 어레이등의 광원(1300)은 마운팅 플랫폼 또는 면 각각에 장착된다. 일실시예에서, 상기 광원은 상기 하우징(1010)의 근단을 향해 위치하고 있어 목표영역에 가깝다. 다른 실시예에서, 상기 장치는 광 가이드(1700)과 함께 피팅되어, 하나 이상의 광원들을 목표로부터 멀리 떨어져 있도록 한다. 여기서 상기 광 가이드(1700)은 상기 하우징(1010)이 확장된 것일 수 있다.

일부 실시예에서는, 광원 칩을 사용할 경우에 열의 제거를 위한 하나의 히트 싱크에 집합적으로 위치하거나, 각각의 히트 싱크에 개별적으로 위치한다. 일부 실시예에서는, 상기 광원은 전극 홈을 갖는 더 큰 히트 싱크에 위치할 수 있다.

또한, 일부 실시예에서는, 칩이 사용되는 경우, 상변화 물질을 포함하는 본 발명의 상기 히트 싱크는 발광칩 또는 발광칩들과 직접 또는 간접적으로 접촉한다. 상기 상변화 물질들이 상기 칩들에서 발생하는 열을 흡수한 후 열이 소실될 수 있다. 종래의 금속 히트 싱크가 적어도 하나의 상변화 물질을 포함하는 본 발명의 상 기 히트 싱크에 근접하여, 그 옆이나 밑에 장착될 수 있다. 팬은 또한 종래의 금속 히트 싱크에 대신하여 또는 부기적으로 제공될 수 있다.

일실시예에서, 단독 또는 다수의 LED 칩 또는 레이저 다이오드 칩은 광원 또는 광원들에서 발생하는 열을 직접적으로 흡수하는 종래의 금속 블록 히트 싱크에 위치하고, 적어도 하나의 상변화 물질을 포함하는 히트 싱크는 열전도성 또는 금속 블록으로부터 나오는 열을 흡수한다. 적어도 하나의 상변화 물질을 포함하는 상기 히트 싱크는 종래 금속 블록 히트 싱크에 근접하여 즉, 옆이나 밑에 장착됨으로써 열전도성 또는 금속 블록으로부터 나오는 열을 소실시킨다.

다른 실시예에서, 상기 광원의 칩은 열소실을 위한 상변화 물질을 포함하는 하나의 히트 싱크에 집합적으로 위치하거나 상변화 물질을 포함하는 각각의 히트 싱크에 개별적으로 위치한다.

본 발명의 다른 실시예에서, LED 칩 또는 레이저 다이오드 칩을 포함하는 광원은 상기 히트 싱크의 일면과 그 일면의 주변부에 위치할 수 있다. 이러한 구성에서, 더 많은 LED 칩 또는 레이저 다이오드 칩을 히트 싱크 상에 배치하여 더 강력한 빛을 달성하거나 또는 생성되기 바라는 필요한 수의 광파장을 수용한다.

또한, 레이저 칩 또는 LED 칩에 전원을 공급하는 전극은 또한 상기 하우징에 포함될 수 있다.

상변화 물질이 상변화하는 동안 생성된 기체를 포함하기 위하여 특정 조건이 만들어지면 액체를 또한 사용할 수 있지만, 작동을 개시할 때, 상기 상변화 물질은 예를 들면, 대기 온도에서 고체 상태일 수 있다. 광원 또는 광원들에 의하여 열이 생성될 때, 그 열은 열전도성 케이싱 또는 금속 케이싱 혹은 금속 벽에 의하여 전도되어 나가고 상기 상변화 물질에 의하여 흡수된다. 상기 고체 또는 액체는 상기 케이싱으로부터 열을 흡수하고, 각각 액체나 기체로 상변화를 겪는다. 또한 승화가 일부 일어날 수 있다. 물질의 상당부분이 상변화를 겪어 새로운 상태 또는 상이 되는 경우, 내부 열센서는 일정 온도에서 광경화기 또는 광표백기의 셧-오프를 달성하기 위해 제공할 수 있다. 상기 셧-오프 온도에 도달한 후, 열전도성 케이싱 또는 금속 케이싱이 광원이 꺼지는 등 열발생원으로부터 제거되는 경우 액화 또는 기화된 상변화 물질은 열을 방산하기 시작한다. 이러한 열소실은 다시 열전도성 케이싱 또는 금속 케이싱을 통해서 일어나고 상변화 물질이 각각 액체 또는 고체의 초기의 상태로 돌아가기 위한 시도를 한다. 대부분의 상변화 물질이 거의 대기 온도에 가깝게 되면, 다시 한번 융해점 또는 기화점까지 온도가 오르고 그 과정이 반복될 때까지 고체 또는 액체로 남아있게 된다. 상기 상변화 물질은 거의 가역적 상변화를 하기 때문에, 효용성의 손실이 없이 무한수의 사이클이 아니면 일반적으로 크게 일어난다.

일실시예에서, 상기 광원으로부터 빛이 상기 하우징에서 발산되어 먼저 광 가이드 이나 광섬유케이블을 통하지 않고 직접적으로 경화 표면에 도달한다. 다른 실시예에서, 광원으로부터 빛은 먼저 광 가이드 또는 광섬유케이블을 통과하여 경화 표면에 도달한다.

상기 광원은 예를 들면, 사용자가 경화하고자 하는 복합재료에 광원에서 발광하는 빛이 직접 가해지도록 조작할 수 있는 핸들에 위치한다. 일부 실시예에서 는, 적어도 핸들의 일부분이 편리한 사용을 위해서 원하는 방향으로 구부러질 수 있을 만큼 유연하다. 상기 휘기 쉬운 부분은 적어도 하나의 가요성 와이어를 둘러싸고 있는 적어도 하나의 연성 보호 물질을 포함한다.

상기 하우징에서 발산하는 열은 핸들에 위치하는 상변화 물질, 종래의 금속 블록, 또는 팬을 포함하는 히트 싱크에 의해서 또는 주변 공기만에 의해서 소실될 수 있다.

상술한 바와 같이, 다수의 광원이 사용되는 경우 상이한 파장들에 민감한 광개시제를 갖고 있는 복합재료가 하나의 광원으로 모두 경화되도록 다중 광파장을 발산한다. 일부 실시예에서, 레이저 다이오드 또는 발광 다이오드는 동심배열을 사용할 경우 더욱 큰 광파워 또는 다양한 직경의 광원을 제공하기 위해서 적절한 베이스 또는 고정물 상에 일정 배열로 배치될 수 있다. 더욱이, 레이저 다이오드 칩 또는 발광 다이오드 칩의 일정 배열이 사용되는 경우, 단일 또는 다수의 파장을 갖는 빛은 상기 배열에 다른 파장을 갖는 칩을 배치함으로써 달성될 수 있다.

또한, 상기 광경화 또는 광표백 시스템에는 교류 또는 직류 전원을 갖는 제어 모듈이 구비될 수 있다. 상기 제어 모듈은 광경화 또는 광표백 시스템에 전원을 공급하고 시스템을 제어하며 복합 재료를 경화하거나 광활성 표백 조성물을 표백하는데 적절한 빛이 바람직한 광강도에서 바람직한 시간 동안 공급되도록 한다. 온/오프 스위치와 배터리 전원이 낮다는 것을 표시하는 계기도 제공된다.

본 발명의 일부 실시예에서 배터리 충전기가 광원에 전원공급을 위해 사용되는 하나 이상의 배터리를 충전하기 위하여 제공된다. 배터리가 충전되는 동안 광경 화에 전원을 공급하는 충전기에서 전원을 얻을 수 있기 때문에 상기 경화광 또는 표백광은 치료에 계속 사용할 수 있다.

본 발명은 아래의 실시예에서 더 예시된다.

치과용 광경화기에 포함된 히트 싱크는 다음과 같이 제조된다.:

사용되는 상변화 물질의 조성 및 특성:

상변화 물질(PCM): 아래의 특성을 갖는 인산 수소나트륨·12수화물(Na₂HPO₄·12H₂O):

녹는점: 36℃

융해열: 280kJ/kg

비열: 1.94kJ/kg℃(고체), 1.60kJ/kg℃(액체)

밀도: 1520kg/m³(고체), 1450kg/m³(액체)

열전도도: 0.514W/m℃(고체), 0.476W/m℃(액체)

열전도성 하우징: 구리 케이싱(텔루륨동 145), 벽두께 약 1.5㎜

조제:

상기 상변화 물질은 55℃에서 45분 동안 오븐에서 융해될 때까지 가열하였다. 액상의 상변화 물질 1.2mL를 상기 히트 싱크의 중공 구리 케이싱에 주사기를 이용하여 적재하였다. 상기 히트 싱크는 캡이 챔버를 밀폐하기 위해 압착되기 전에 30분 동안 팬으로 냉각하였다. 써미스터를 상기 캡의 홈에 놓고 열성 에폭시로 적소에 밀봉하였다. 추가적인 밀봉을 위해서 상기 캡의 내부에 추가적인 열성 에폭시 를 더 적용하였다.

시험:

상기의 상술한 구성을 갖도록 제조된 히트 싱크는 본 발명에 따라서 광경화기에서 시험하였다. 상기 시험은 상변화 물질을 포함하는 히트 싱크를 상변화 물질을 포함하지 아니하는 히트 싱크와 비교하여 사용하는 경우에 광경화기의 런타임을 결정하는 것으로 구성하였다. 런타임 시험은 광경화 셧-오프 온도에 우선하여 작동시간을 결정하였다. 대기 온도가 25℃에서 40℃로 상승하였다. 상변화 물질을 포함하는 히트 싱크를 사용하는 상기 광경화는 평균적으로 런타임이 20분보다 길고(대략 동일하게 제조한 총 20개의 샘플에서 실시하였다) 상변화 물질을 포함하지 아니하는 것을 제외하고 유사한 히트 싱크를 갖는 광경화기는 평균적으로 런타임이 약 8분이었다(총 67개의 샘플에서 실시하였다).

본 발명의 상기 히트 싱크는 종래의 고체 금속 블록 히트 싱크와 비교해 볼 때, 경량이어도 우수한 성능을 나타내었다.

본 발명이 일부 실시예와 관련하여 상세하게 설명되었지만, 당해 기술의 통상의 기술을 가진 이들에게는 본 발명은 또한 사상 또는 본질적 특징에서 벗어나지 아니하면서 다른 형태로 구현될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 본 발명의 설명은 그러므로 모든 면이 설명되도록 고려된 것이나 본 발명을 제한하는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 이하 첨부된 청구항들에 의하여 나타나고, 청구항의 의미와 동일한 범위 내에서 모든 변화는 청구항에 포함될 것이다.

Claims

개구단, 폐쇄단, 및 거의 중공 내부를 포함하는 열전도성 하우징과;

상기 열전도성 하우징의 개구단에 가압 피팅하도록 된 구조물를 구성된 캡핑 장치를 포함하는 광경화 또는 광표백 시스템에 유용한 히트 싱크에 있어서:

상기 하우징은 광원에서 발생하는 열을 흡수하여 거의 가역적 상변화를 하도록 된 상변화 물질이 하나 이상 부분적으로 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
제1항에 있어서, 상기 상변화 물질은 열전도성 벽으로 거의 둘러싸인 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하우징은 거의 중공 내부를 분할하기 위한 블래이드형 디바이더를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징은 광원을 장착하도록 된 거의 평탄면을 갖는 계면부를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 상변화 물질은 거의 증기투과·불투습막으로 둘러싸여 있는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징이 밴트 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
제6항에 있어서, 상기 밴트 홀을 갖는 상기 하우징의 적어도 일부분이 거의 증기투과·불투습막으로 둘러싸인 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징은 원통형 또는 장방형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징은 그 외측을 따라 뻗는 하나 이상의 홈을 포함하며, 상기 홈은 배선 부품을 위치결정하도록 된 것을 특징으로 히트 싱크.
제1항에 있어서, 상기 하우징은 하나 이상의 측벽을 갖는 거의 중앙에 위치한 딥웰, 상기 웰의 상부에 있는 두 개의 근부, 및 상기 웰의 하부에 있는 하나의 원부를 포함하며; 상기 근부와 원부는 하나 이상의 광원을 장착하도록 된 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
제10항에 있어서, 상기 측벽은 고체 열전도성 물질로 구성되는 것을 특징으 로 하는 히트 싱크.
제10항에 있어서, 상기 측벽은 거의 중공 공간이 사이에 있는 내부 측벽과 외부 측벽으로 구성되는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
광경화 또는 광표백 시스템에 사용하기 위한 경량의 히트 싱크로서:

거의 가역적 상변화를 할 수 있는 하나 이상의 상변화 물질이 적어도 부분적으로 충전된 보어를 갖는 열전도성 블록과;

내부에 상기 상변화 물질을 포함하는 상기 보어를 캡핑하기 위한 캡핑 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
제13항에 있어서, 상기 상변화 물질이 거의 증기투과·불투습막으로 둘러싸인 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 블록이 밴트 홀을 갖는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
제15항에 있어서, 상기 밴트 홀을 갖는 블록의 적어도 일부분은 거의 증기투과·불투습막으로 둘러싸인 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 블록은 그 외측을 따라 길이방향으로 뻗는 하나 이상의 홈을 포함하며, 상기 홈은 배선 부품을 위치하도록 된 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 블록은 하나 이상의 측벽을 갖는 거의 중앙에 위치한 딥웰, 상기 웰의 상부에 있는 두 개의 근부, 및 상기 웰의 하부에 있는 하나의 원부를 포함하며; 상기 근부와 원부는 하나 이상의 광원을 장착하도록 된 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
제18항에 있어서, 상기 측벽은 고체 열전도성 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
제18항에 있어서, 상기 측벽은 거의 중공 공간이 사이에 있는 내부 측벽과 외부 측벽으로 구성되는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상변화 물질은 대기 온도에서 고체인 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상변화 물질은 약 35℃와 약 45℃사이의 융해점을 갖는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
제22항에 있어서, 상기 상변화 물질은 약 30℃와 약 50℃사이의 융해점을 갖는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상변화 물질이 대기 온도에서 약 1.7보다 큰 비열을 갖는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
제24항에 있어서, 상기 상변화 물질은 고온에서 약 1.5보다 큰 비열을 갖는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상변화 물질은 대기 온도에서 약 0.5W/m℃ 이상의 열전도도를 갖는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
제26항에 있어서, 상기 상변화 물질은 고온에서 약 0.45W/m℃ 이상의 열전도도를 갖는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상변화 물질은 유기물, 무기물 및 이들의 조합된 물질를 포함하는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
제28항에 있어서, 상기 유기계 상변화 물질은 파라핀 왁스, 2,2-디메틸-n-도 코산(C₂₄H₅₀), 트리미리스틴((C₁₃H₂₇COO)₃C₃H₃), 1,3-메틸 펜타코산(C₂₆H₅₄), 폴리에틸렌 왁스, 에틸렌-비스-스테아르아미드, N,N-에틸렌-비스-스테아르아미드, 및 이들의 혼합물를 포함하는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
제28항에 있어서, 상기 무기계 상변화 물질은 무기 수화염으를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
제30항에 있어서, 상기 무기계 상변화 물질은 인산수소이나트륨·12수화물(Na₂HPO₄·12H₂O), 황산나트륨·10수화물(Na₂SO₄·10H₂O), 염화철(Ⅲ)·6수화물(FeCl₃·6H₂O), TH29, 금속 합금 및 이들의 혼합물를 포함하는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
광활성화된 복합재료를 경화하는데 유용한 경량의 핸드헬드 광경화 시스템으로서:

하나 이상의 광원과 상기 하나 이상의 광원에서 열을 인출할 수 있는 하나 이상의 히트 싱크를 포함하는 광원 하우징으로서, 상기 히트 싱크는 개구단, 폐쇄단, 및 거의 중공 내부를 갖는 열전도성 하우징과,

상기 열전도성 하우징의 개구단에 가압 피팅하도록 된 구조물를 포함하는 캡핑 장치와,

상기 하우징 내부에 포함된 거의 가역적 상변화가 가능한 하나 이상의 상변화 물질을 포함한 광원 하우징; 및

상기 광원에 전력을 공급하기 위해 상기 광원 하우징에 배치될 수 있는 전원공급장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 광경화 시스템.
제32항에 있어서, 상기 하나 이상의 히트 싱크 상에 하나 이상의 웰이 위치되며, 상기 웰은 발광 다이오드를 수납하기 위하여 크기가 결정되고 형상이 결정되는 것을 특징으로 하는 광경화 시스템.
제32항 또는 제33항에 있어서, 상기 웰은 원하는 방향으로 빛을 반사하는 역할을 하는 환형벽을 갖는 것을 특징으로 하는 광경화 시스템.
제32항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원 하우징은, 상기 광원 외부에 위치하여 상기 광원을 포함하도록 하는 바디; 상기 바디에 위치한 광출구; 및 상기 광원에서 발광되는 빛을 통과시켜 경화 표면에 도달할 수 있도록 하는 상기 광출구를 덮는 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 광경화 시스템.
제35항에 있어서. 상기 하우징은 하나 이상의 상변화 물질이 부분적으로 충전되는 것을 특징으로 하는 광경화 시스템.
제36항에 있어서, 상기 상변화 물질은 유기물, 무기물 및 이들이 조합된 것으를 포함하는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 광경화 시스템.
제36항에 있어서, 상기 상변화 물질은 약 35℃와 45℃ 사이의 융해점을 갖는 것을 특징으로 하는 광경화 시스템.
제32항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상변화 물질은 대기 온도에서 약 1.7 보다 큰 비열을 갖는 것을 특징으로 하는 광경화 시스템.
제39항에 있어서, 상기 상변화 물질은 고온에서 1.5 보다 큰 비열을 갖는 것을 특징으로 하는 중합광 시스템.
제32 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상변화 물질은 대기 온도에서 약 0.5W/m℃ 이상의 열전도도를 갖는 것을 특징으로 하는 광경화 시스템.
제41항에 있어서, 상기 상변화 물질은 고온에서 약 0.45W/m℃ 이상의 열전도도를 갖는 것을 특징으로 하는 광경화 시스템.
제32항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 웰은 내부 측벽과 외부 측벽을 갖고, 상기 내부 측벽과 상기 외부 측벽 사이에 거의 중공 공간을 갖는 것 을 특징으로 하는 광경화 시스템.
제43항에 있어서, 상기 웰은 고체 측벽을 갖는 것을 특징으로 하는 광경화 시스템.
제43항에 있어서, 상기 웰은 하나 이상의 측벽, 상기 웰의 상부에 있는 두 개의 근부, 및 상기 웰의 하부에 있는 하나의 원부를 가지며; 상기 근부 및 원부는 하나 이상의 광원을 장착하도록 된 것을 특징으로 하는 광경화 시스템.
제32항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 발광칩을 포함하며, 적어도 일부의 칩들은 나머지 칩들의 발광파장과 다른 파장의 빛을 발광할 수 있는 것을 특징으로 하는 광경화 시스템.
제32항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원으로부터의 빛은 광전송기구를 통하여 이동하는 것을 특징으로 하는 광경화 시스템.
제1항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상변화 물질은 약 30kJ/kg 이상의 융해잠열을 갖는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
제48항에 있어서, 상기 상변화 물질은 약 200kJ/kg 이상의 융해잠열을 갖는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.