KR20080010091A - Heat radiating system using noiseless air pushing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
도 1a 및 도 1b는 각각 종래 기술에 의한 LCD용 백라이트유닛의 MCPCB를 냉각시키기 위한 방열 구조를 나타낸 배면도 및 단면도,1A and 1B are a rear view and a cross-sectional view showing a heat dissipation structure for cooling the MCPCB of the backlight unit for LCD according to the prior art, respectively,
도 2a는 본 발명에 따른 무소음 에어 푸싱장치를 이용한 방열 시스템의 사시도,Figure 2a is a perspective view of a heat dissipation system using a noiseless air pushing device according to the present invention,
도 2b는 본 발명에 따른 방열 시스템의 측면도,2b is a side view of a heat dissipation system according to the present invention;
도 3은 본 발명에 의한 다른 실시예 구조의 사시도,3 is a perspective view of another embodiment structure according to the present invention;
도 4a 내지 도 4c는 각각 본 발명에 따른 에어푸싱장치의 구조를 나타내는 단면도,4a to 4c are cross-sectional views each showing a structure of an air pushing device according to the present invention;
도 5는 도 4c의 에어푸싱장치에 대한 구동 회로도이다.FIG. 5 is a drive circuit diagram of the air pushing device of FIG. 4C.
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 ** Explanation of Signs of Major Parts of Drawings *
20a,20b : 경통 21 : 공기흡입구20a, 20b: barrel 21: air intake port
21a : 흡기밸브 22 : 공기배출구21a: intake valve 22: air outlet
22a : 배기밸브 23 : LED22a: exhaust valve 23: LED
24 : 면광원 26a,26b : 방열핀24:
27a,27b : 히트파이프 28 : MCPCB27a, 27b: heat pipe 28: MCPCB
30,30a,30b : 에어푸신장치 31 : 신호발생기30,30a, 30b: Air push unit 31: Signal generator
32 : 전압 증폭기 33,35 : 가변저항32:
34 : 전력 증폭기 41 : 영구자석34: power amplifier 41: permanent magnet
42,51 : 요크 43 : 톱플레이트42, 51: York 43: Top plate
44,53 : 구동코일 45,54 : 보빈44,53: Drive
46,56 : 프레임 46a,56a : 공기통로46,56: Frame 46a, 56a: Air passage
47,52 ; 진동판 48,58 : 에지부47,52;
49 : 댐퍼 50 : 전자석49: damper 50: electromagnet
62 : 코일62: coil
본 발명은 무소음 에어 푸싱장치를 이용한 방열 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LCD(액정표시장치, Liquid Crystal Display)의 백라이트유닛(BLU) 및 PDP(플라즈마 디스플레이, Plasma Display Panel)와 같이 열 발생이 많은 장치에 대하여 소음을 줄이면서, 효과적으로 냉각시킬 수 있는 무소음 에어 푸싱장치를 이용한 방열 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a heat dissipation system using a noiseless air pushing device, and more particularly, heat generation such as a backlight unit (BLU) and a PDP (plasma display panel) of an LCD (liquid crystal display). The present invention relates to a heat dissipation system using a noiseless air pushing device capable of effectively cooling while reducing noise for many devices.
최근 사용량이 증가하고 있는 LCD와 같이 광학 특성을 이용하는 디스플레이 장치들은 선명한 영상을 제공하기 위해서 백라이트유닛(BLU; Back Light Unit)과 같은 광조절장치를 사용하고 있다. 이러한 장치는 광원부와 광원으로부터 나온 빛 을 골고루 확산시켜 주는 부분으로 구성되어 있다. 특히, 광원부는 더 밝고 선명한 색상 재현을 위하여 다양한 시도가 이루어지고 있으며, 현재는 CCFL(냉음극선관, Cold Cathode Fluorescent Lamp)가 가장 많이 사용되어지고 있다. 하지만, CCFL은 환경 규제물질인 수은이 내부에 함유되어 있으므로 향후 사용이 어려운 실정이다. 따라서, 대체 광원에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있으며, 가장 좋은 대안으로 친환경성 광원인 발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode)를 이용한 BLU가 거론되어지고 있다. 하지만, LED는 밝은 빛과 더불어 많은 열을 발생시키므로 방열 시스템에 대한 요구가 크게 증가되고 있다. Display devices using optical characteristics, such as LCDs, which have recently increased in use, use light control devices such as a backlight unit (BLU) to provide a clear image. Such a device is composed of a light source unit and a portion that evenly spreads the light from the light source. In particular, various attempts have been made to reproduce brighter and more vivid colors, and at present, CCFLs (Cold Cathode Fluorescent Lamps) are most frequently used. However, it is difficult to use CCFL since it contains mercury, which is an environmental regulatory substance. Therefore, studies on alternative light sources are being actively conducted, and BLU using light emitting diodes (LEDs), which are environmentally friendly light sources, has been discussed as the best alternative. However, since LEDs generate a lot of heat in addition to bright light, the demand for heat dissipation systems is greatly increased.
종래에 LED를 BLU로 사용하는 방법으로는 40인치 기준으로 저 휘도의 LED를 약 4000개 정도를 사용 방법과 고 휘도의 LED를 약 400개 사용하는 두 가지 방법이 검토되어지고 있다. 전자의 경우 발열량이 상대적으로 적으므로 방열 설계에서는 다소 유리하지만, 다량의 LED를 조립해야 하므로 제조공정상의 문제와 화면과의 연동회로 구성의 어려움이 있고, 후자의 경우는 상대적으로 적은 LED의 사용으로 충분한 밝기와 화면과의 연동회로 구성이 가능하지만, 별도의 냉각 장치가 없을 경우 가열로 인하여 LED 수명 저하 및 전자회로의 오작동의 문제점을 야기시킬 수 있다. Conventionally, two methods of using about 4000 LEDs of low brightness and about 400 LEDs of high brightness have been studied as a method of using LEDs as BLUs. In the former case, the heat generation is relatively small, so it is somewhat advantageous in heat dissipation design. However, since a large amount of LEDs must be assembled, there is a problem in the manufacturing process and the configuration of the interlocking circuit with the screen. It is possible to configure the interlocking circuit with sufficient brightness and screen, but if there is no separate cooling device, it may cause the LED life degradation and malfunction of the electronic circuit due to heating.
통상 LED의 외부 양자 효율은 약 30% 정도로 알려져 있다. 따라서 60% 정도가 열에너지로 방출되어지므로, 적절한 냉각장치가 없는 경우에는 LED 자체뿐만 아니라, 주변 부품까지도 손상을 초래할 수 있다. Typically, the external quantum efficiency of LEDs is known to be about 30%. Therefore, about 60% of the heat is emitted, so without proper cooling, not only the LED itself but also the peripheral parts may be damaged.
종래에는 도 1과 같이 다수의 LED(13)로부터 발생되는 열을 보다 효과적으로 제거하기 위하여 금속 인쇄회로기판(MCPCB; Metal Core PCB)(8)에 다수의 LED(13) 를 실장시킨 면광원(4)이 제안되고 있으며, 이러한 면광원(4)은 LED(13)에서 발생되어진 열을 MCPCB(8)의 면상에 전도시켜 분산시키고 있다.Conventionally, as shown in FIG. 1, in order to more effectively remove heat generated from a plurality of
더욱이, 고품질의 영상을 안정적으로 얻기 위하여 종래에는 고 휘도 LED(13)에서 발생하는 열을 제거하기 위하여 별도의 다수의 냉각팬(2)을 수납 용기(1)의 일측에 부착하여 내부에서 발생하는 열을 강제로 배출하는 방법을 사용하고 있다. 이 경우 상기 수납 용기(1)에는 다수의 공기 흡입구멍(3)이 형성되어 있어 다수의 냉각팬(2)이 수납 용기(1) 내부의 공기를 외부로 배출할 때 상대적으로 온도가 낮은 외부 공기가 상기 수납 용기(1)의 내부 공간(5)으로 유입되어 냉각팬(2)을 통하여 배출된다.Furthermore, in order to stably obtain a high quality image, conventionally, a plurality of
하지만, 상기 종래의 기술의 경우 다수의 냉각팬(2)이 고속 회전 운동에 의하여 고속 공기 흐름을 유발시키므로 냉각팬(2)의 회전 소음이 크게 발생되고 있으며, 소비자는 이러한 소음으로 인한 불쾌감을 호소하고 있다. 이러한 문제점은 디스플레이의 대형화에 따라서 냉각팬(2)의 고출력화와 함께 냉각팬(2) 사용 수량의 증가에 따라 더욱 심각해지고 있다. However, in the conventional technology, since a plurality of
따라서 본 발명에서는 이러한 종래기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 다수의 LED가 실장된 MCPCB의 후면에 다수의 히트파이프를 장착시켜 열을 양측 외부로 이송시키고, 히트파이프 말단부분에 장착된 방열핀의 열을 에어푸싱장치에 의해 제거함으로써 MCPCB를 구비한 BLU의 동작 안정성을 향상시킬 수 있는 무소음 에어푸싱장치를 이용한 방열 시스템을 제공하는 데 있다.Therefore, the present invention has been made to overcome the problems of the prior art, the purpose is to mount a plurality of heat pipes on the back of the MCPCB mounted with a plurality of LEDs to transfer heat to both sides outside, the heat pipe end portion It is to provide a heat dissipation system using a noise-free air pushing apparatus that can improve the operating stability of the BLU equipped with MCPCB by removing the heat of the mounted heat radiation fin by the air pushing device.
본 발명의 다른 목적은 면광원 또는 PDP와 같은 피방열체의 전면 또는 후면에 다수의 히트파이프를 장착시키고, 히트파이프 말단부분에 장착된 방열핀을 강제 냉각함으로써 피방열체의 동작 안정성을 향상시킬 수 있는 방열 시스템을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to install a plurality of heat pipes on the front or rear of the heat-radiating body, such as a surface light source or PDP, and to improve the operating stability of the heat-radiating body by forcibly cooling the heat radiation fins mounted on the heat pipe end portion. To provide a heat dissipation system.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다수의 발열체가 실장된 MCPCB를 방열시키기 위한 방열 시스템에 있어서, 상기 MCPCB로부터 발생된 열을 MCPCB의 적어도 어느 한 측면으로 이송시키기 위하여 일정한 간격으로 배열된 다수의 히트파이프와, 상기 히트파이프의 일단에 연결되어 히트파이프를 통하여 MCPCB의 측면으로 이송된 열을 빠르게 냉각되게 하는 적어도 하나의 방열핀과, 상기 방열핀을 강제 냉각시키기 위한 냉각수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 방열 시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a heat dissipation system for heat dissipating a MCPCB mounted with a plurality of heating elements, the plurality of arranged at regular intervals to transfer the heat generated from the MCPCB to at least one side of the MCPCB A heat pipe, at least one heat dissipation fin connected to one end of the heat pipe to quickly cool the heat transferred to the side of the MCPCB through the heat pipe, and cooling means for forcibly cooling the heat dissipation fin. To provide a heat dissipation system.
이 경우, 상기 냉각수단은 가청주파수 이하의 주파수로 진동판을 직선운동시켜서 에어를 푸싱하기 위한 에어푸싱장치로 구성된다.In this case, the cooling means comprises an air pushing device for pushing the air by linearly moving the diaphragm at a frequency below the audible frequency.
또한, 본 발명 시스템은 상기 방열핀에서 발생되는 열을 효과적으로 방출하면서 상기 MCPCB로 되돌아가는 것을 방지하기 위하여 방열핀을 둘러싸며, 하부 및 상부에 각각 공기흡입구와 공기방출구를 갖는 경통과, 상기 공기흡입구에 설치되어 외부공기를 경통 내부로 흡입하기 위한 흡기밸브와, 상기 공기방출구에 설치되어 내부공기를 경통 외부로 배출하기 위한 배기밸브를 더 포함하며, 상기 냉각수단은 가청주파수 이하의 주파수로 진동판을 직선운동시켜서 에어를 푸싱하기 위한 에어 푸싱장치로 구성되고, 상기 에어푸싱장치는 경통 하부의 공기흡입구에 인접하여 설치되는 것이 바람직하다.In addition, the system of the present invention surrounds the heat dissipation fins to prevent the return to the MCPCB while effectively dissipating the heat generated by the heat dissipation fins, and installed in the air intake and the barrel having an air inlet and an air outlet in the lower and upper, respectively And an intake valve for sucking the outside air into the barrel and an exhaust valve installed at the air outlet to discharge the inside air to the outside of the barrel. The cooling means linearly moves the diaphragm at a frequency below the audible frequency. And an air pushing device for pushing the air, and the air pushing device is preferably installed adjacent to the air intake port at the bottom of the barrel.
상기 에어푸싱장치는 자기 갭(magnetic gap) 방식의 진동판 구동장치로 구성될 수 있다.The air pushing device may be configured as a diaphragm driving device of a magnetic gap type.
이 경우, 상기 진동판 구동장치는 상기 구동코일에 극성이 주기적으로 변하는 구동신호를 인가하기 위한 구동회로를 포함하며, 상기 구동회로는 가청주파수 이하의 신호를 발생하는 신호발생기와, 상기 신호발생기의 정현파 신호를 전압 증폭하기 위한 전압증폭기와, 상기 전압 증폭된 정현파 신호를 전력 증폭하기 위한 전력증폭기를 포함하는 것이 바람직하다.In this case, the diaphragm driving device includes a driving circuit for applying a driving signal whose polarity is periodically changed to the driving coil, wherein the driving circuit includes a signal generator for generating a signal below an audible frequency, and a sine wave of the signal generator. A voltage amplifier for voltage amplifying the signal, and a power amplifier for power amplifying the voltage amplified sinusoidal signal.
또한, 상기 방열핀에서 발생되는 열을 효과적으로 방출하면서 상기 MCPCB로 되돌아가는 것을 방지하기 위하여 방열핀을 둘러싸며, 하부 및 상부에 각각 공기흡입구와 공기방출구를 갖는 경통을 더 포함하며, 상기 냉각수단은 상기 공기흡입구 및/또는 공기방출구에 설치되어 외부공기를 경통 내부로 흡입하거나 내부공기를 경통 외부로 배출하기 위한 송풍기로 구성될 수 있다.The apparatus may further include a barrel having an air inlet and an air outlet at the bottom and the top thereof, respectively, to surround the heat dissipation fin while effectively dissipating heat generated from the heat dissipation fin and preventing return to the MCPCB. Installed in the inlet and / or the air discharge port may be configured as a blower for sucking the outside air into the barrel or discharge the inside air to the outside of the barrel.
더욱이, 상기 방열핀은 MCPCB의 양측면에 각각 배치되고, 상기 다수의 히트파이프는 순차적으로 일단이 MCPCB의 일측 및 타측으로 연장되어 각각 방열핀과 연결되도록 MCPCB의 배면에 배치되어 전체 면적의 온도편차가 적게 하는 것이 바람직하다.Furthermore, the heat dissipation fins are disposed on both sides of the MCPCB, respectively, and the plurality of heat pipes are sequentially disposed on the rear surface of the MCPCB so that one end thereof is extended to one side and the other side of the MCPCB so as to be connected to the heat dissipation fins, respectively, so as to reduce the temperature deviation of the entire area. It is preferable.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 피발열체의 일측면에 장착되며 순차적으로 일단이 피발열체의 일측 및 타측으로 연장되어 피발열체로부터 발생된 열 을 피발열체의 양 측면으로 이송시키기 위한 다수의 히트파이프와, 상기 히트파이프의 일측 및 타측으로 연장된 일단에 각각 연결되어 히트파이프를 통하여 피발열체의 양 측면으로 이송된 열을 빠르게 냉각되게 하는 제1 및 제2 방열핀과, 상기 제1 및 제2 방열핀에서 발생되는 열을 효과적으로 방출하면서 상기 피발열체로 되돌아가는 것을 방지하기 위하여 방열핀을 둘러싸며, 양단부에 각각 공기흡입구와 공기방출구를 갖는 제1 및 제2 경통과, 상기 공기흡입구 또는 공기방출구에 설치되어 내부공기를 경통 외부로 배출하기 위한 송풍수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 방열 시스템을 제공한다.According to another feature of the invention, the present invention is mounted on one side of the heating element, and one end is sequentially extended to one side and the other side of the heating element to transfer a plurality of heat generated from the heating element to both sides of the heating element First and second heat dissipation fins connected to a heat pipe and one end extending to one side and the other side of the heat pipe, respectively, to rapidly cool the heat transferred to both sides of the heating element through the heat pipe; 2, the first and second barrels surrounding the heat dissipation fins and effectively dissipating heat generated by the heat dissipation fins to prevent the return to the heating element, and having air inlets and air outlets at both ends thereof, and the air inlets or air outlets. Is provided a heat dissipation system, characterized in that composed of a blowing means for discharging the internal air to the outside of the barrel The ball.
상기한 바와 같이 본 발명에서는 LCD의 BLU와 같은 면광원 또는 PDP와 같은 피방열체의 전면 또는 후면에 다수의 히트파이프를 장착시키고, 가청 주파수 이하로 동작되는 에어푸싱장치에 의해 히트파이프 말단부분에 장착된 방열핀의 열을 제거함으로써 피방열체의 동작 안정성을 향상시킬 수 있다.As described above, in the present invention, a plurality of heat pipes are mounted on the front or the rear of a surface light source such as a BLU of a LCD or a heat-radiating body such as a PDP, and the air pipe is operated at an end portion of the heat pipe by an air pushing device operated below an audible frequency. By removing the heat of the heat dissipation fins mounted, it is possible to improve the operational stability of the heat-radiating body.
(실시예)(Example)
이하에 상기한 본 발명을 바람직한 실시예가 도시된 첨부 도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings showing a preferred embodiment of the present invention described above in more detail.
첨부된 도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 방열 시스템의 사시도 및 측면도이다.2A and 2B are a perspective view and a side view of a heat dissipation system according to the present invention.
먼저, 도 2a 및 도 2b에 도시된 본 발명에 따른 방열 시스템은 MCPCB(Metal Core PCB)(28)에 다수의 LED(23)가 설치되어 전체적으로 면광원(24)을 형성하는 LCD용 백라이트유닛(BLU)을 냉각시키도록 적용된 구조를 예시하고 있다.First, in the heat dissipation system according to the present invention shown in FIGS. 2A and 2B, a plurality of
본 발명에 따른 방열 시스템은 다수의 LED(23)를 실장 및 지지체 역할을 할 수 있는 MCPCB(28)와, 상기 MCPCB(28)의 열을 MCPCB(28)의 양측면에 배치된 한쌍의 방열핀(26a,26b)까지 전달하여 열평형을 빠르게 이루도록 하는 다수의 히트파이프(27a,27b)와, 상기 히트파이프(27a,27b)의 열을 빠르게 냉각하여 주는 한쌍의 방열핀(26a,26b)과, 상기 방열핀(26a,26b)의 냉각을 보다 원활하게 도와 줄 수 있도록 가청주파수 미만에서 지속적인 진동판의 직선운동을 발생시켜서 에어를 푸싱하기 위한 한쌍의 에어푸싱장치(30a,30b)로 구성되어 있다.The heat dissipation system according to the present invention includes a MCPCB 28 capable of mounting and supporting a plurality of
이 경우, 상기 MCPCB(28)는 다수의 LED(23) 소자에서 발생한 열을 빠르게 전달하고, LED(23)의 배열을 유지하기 위하여 열전도성이 우수한 알루미늄, 구리 또는 이들의 합금으로 이루어진 재료로 형성되고, 상기 MCPCB(28) 기판에는 도전성 패턴이 형성되어 있어 다수의 LED(23)를 직접 조립함으로써, LED(23)의 발광시에 발생된 열이 MCPCB(28)의 전체 면적에 골고루 분포되도록 하여 온도변화에 따른 색온도 차이가 최소화되도록 한다. In this case, the
또한, MCPCB(28)에서 발생한 열의 확산성을 향상시킴과 동시에 한쌍의 방열핀(26a,26b)까지 열을 빠르게 전달하기 위하여, 다수의 히트파이프(27a,27b)를 순차적으로 일단이 MCPCB(28)의 일측 및 타측으로 연장되도록 MCPCB(28)의 배면에 배치한다. 상기 다수의 히트파이프(27a,27b)는 내부에 물, 알코올, 아세톤 등과 같이 기화가 용이한 액체들이 충진되어 있으며, 내벽에는 무산소동 파우더들로 소결되어 형성된 미세 구조를 가지고 있다. 히트파이프의 외벽관 또한 열전도가 우수한 구리 또는 합금으로 구성되어 있다. 히트파이프(27a,27b)는 MCPCB(28)와 결합이 용이하 도록 니켈과 주석 등과 같은 금속으로 도금 처리되는 것이 바람직하다. In addition, in order to improve heat spreadability of the heat generated from the MCPCB 28 and to rapidly transfer heat to the pair of
본 발명에서는 MCPCB(28) 후면에 다수의 히트파이프(27a,27b)를 번갈아 설치함에 의해, 전체 면적의 온도편차를 적게 만들어 주므로 균일한 면광원을 만들어 낼 수 있게 한다.In the present invention, by alternately installing a plurality of heat pipes (27a, 27b) on the back of the
상기 히트파이프(27a,27b)의 양측 연장 단부에는 효과적으로 방열을 할 수 있도록 한쌍의 방열핀(26a,26b)을 장착하며, 이 경우 바람직하게는 히트파이프(27a,27b)의 일측 단부가 한쌍의 방열핀(26a,26b)을 각각 관통하도록 배치하여, 효과적으로 방열할 수 있도록 한다. 상기 방열핀(26a,26b)은 열전도가 우수한 구리, 알루미늄 또는 합금 등과 같은 금속재료를 사용하며 냉각 효과가 극대화 될 수 있도록 가능한 표면적이 넓게 설계하여 배치한다. A pair of
상기 한쌍의 방열핀(26a,26b)의 외부에는 방열핀(26a,26b)에서 방출되는 열이 피방열체, 즉 MCPCB(28) 내부로 되돌아가는 것을 방지하기 위하여 외부에 한쌍의 경통(20a,20b)을 설치하고 경통(20a,20b)에는 공기의 흐름을 따라 공기 흐름이 조절될 수 있는 공기흡입구(21)와 공기방출구(22)를 각각 양측단부에 형성한다. 상기 경통(20a,20b)의 하부에는 공기흡입구(21)에 인접하여 흡입된 공기를 공기방출구(22)를 향하여 가압함에 의해 공기를 배출하기 위한 에어푸싱장치(30a,30b)가 각각 설치되어 있다.A pair of
상기와 같이 구성된 본 발명에서는 MCPCB(28)에 다수의 LED(23) 램프를 실장시켜 LED(23)에서 발생되는 열을 PCB 면상에 전도시켜 분산시키고, 인쇄회로기판 전면 또는 후면에 다수의 히트파이프(27a,27b)를 장착시켜 열을 양 측면으로 이송 시킨다. 이렇게, 히트파이프(27a,27b)의 양 측면으로 이송시킨 열은 히트파이프(27a,27b)의 말단 부분에 장착되어 있는 한쌍의 방열핀(26a,26b)을 통하여 방열이 이루어진다.In the present invention configured as described above, a plurality of
더욱이, 한쌍의 방열핀(26a,26b)에는 효과적으로 열을 방출하면서 MCPCB(28)로 되돌아가는 것을 방지하기 위하여 외부에 한쌍의 경통(20a,20b)이 설치되어 있고, 경통(20a,20b) 하부의 공기흡입구(21)에 인접하여 설치된 에어푸싱장치(30a,30b)는 후술하는 바와 같이 가청 주파수(20Hz) 이하의 주파수를 갖는 구동신호에 의해 작동되므로 진동판도 가청 주파수(20Hz) 이하의 주파수를 갖는 진동 출력, 즉 공기 압력을 지속적으로 발생시킨다. In addition, the pair of
이 경우, 경통(20a,20b)의 공기흡입구(21)와 공기방출구(22)에는 각각 흡기밸브(21a) 및 배기밸브(22a)가 설치되어, 에어푸싱장치(30a,30b)의 진동판이 상하 운동을 할 때 이에 동기하여 흡기밸브(21a) 및 배기밸브(22a)도 이에 연동하여 공기흡입구(21)를 통하여 도입된 외부공기가 공기방출구(22)를 통하여 외부로 배출되도록 한다. 즉, 에어푸싱장치(30a,30b)의 진동판이 하강할 때 흡기밸브(21a)는 열리고 배기밸브(22a)는 닫히며, 진동판이 상승할 때 흡기밸브(21a)는 닫히고 배기밸브(22a)는 열려지도록 후술하는 구동신호에 동기하여 제어가 이루어진다.In this case, the intake valve 21a and the exhaust valve 22a are provided in the
그 결과, 공기흡입구(21)로 흡입된 상대적으로 차가운 외부 공기가 상부에 위치한 공기방출구(22)를 향하여 가압됨에 의해 방열핀(26a,26b)의 외부와 접촉하면서 상승함에 의해 방열핀(26a,26b)에서 열교환이 이루어지면서 뜨거운 공기를 배출한다. As a result, the relatively cool external air sucked into the
따라서, 방열핀(26a,26b)의 열을 제거함으로써 MCPCB(28)를 포함하는 BLU 시스템 전체의 안정성을 향상시킨다. Therefore, the heat of the
또한, 상기 본 발명에서는 방열핀(26a,26b)의 강제 냉각을 위하여 자기갭 방식의 스피커와 유사한 에어푸싱장치(30a,30b)를 사용함에 의해 별도의 냉각팬(2) 설치 없이 효과적으로 소음 없이 열을 외부로 방출하는 효과가 있다. In addition, in the present invention, by using the air-pushing device (30a, 30b) similar to the magnetic gap type speaker for the forced cooling of the heat radiating fins (26a, 26b) effectively heat without noise without installing a separate cooling fan (2) It is effective to release to the outside.
도 3에 도시된 제2실시예는 소형의 방열핀(26a,26b)을 사용하기 때문에 MCPCB(28)의 후면에 번갈아 평행하게 배치된 다수의 히트파이프(27a,27b)의 양단부를 각각 한쌍의 수직방향 히트파이프(27c)로 연결하고 다수의 히트파이프(27a,27b) 중 일부의 연장부에 소형의 방열핀(26a,26b)이 결합되어 있으며, 에어푸싱장치(30a,30b)가 별도의 경통을 사용하지 않고 인접하여 설치되어 있다.Since the second embodiment shown in FIG. 3 uses the small
따라서, 제2실시예에서는 에어푸싱장치(30a,30b)로부터 발생된 가압 공기가 방열핀(26a,26b)을 거치면서 열교환이 이루어지므로 방열핀(26a,26b)의 냉각이 이루어지게 된다.Therefore, in the second embodiment, the pressurized air generated from the
이하에 상기 에어푸싱장치(30a,30b)에 대한 상세한 구성 및 작용에 대하여 설명한다. Hereinafter, the detailed configuration and operation of the air pushing device (30a, 30b) will be described.
에어푸싱장치(30)는 자기 갭(magnetic gap) 방식의 진동판 구동장치를 이용하여 구현될 수 있다. 자기 갭 방식 진동판 구동장치의 대표적인 예는 전기-음향 변환장치, 즉 스피커이다. 그러나, 스피커는 일반적으로 음성신호의 재생을 위하여 콘 형상의 종이를 진동판으로 이용하고 있어, 내구성이 약한 문제가 있다. 본 발명에서는 이러한 문제를 고려하여 설계되었다.The
도 4a를 참고하면, 에어푸싱장치(30)는 영구자석(41)이 요크(42)의 내부에 설치되고, 마그넷(41)의 상부에 톱플레이트(43)가 설치된 자기회로(M)의 자기갭(G)에 구동코일(44)이 권취된 보빈(45)이 위치해 있다. 또한 보빈(45)의 상부는 금속재로 이루어진 진동판(47)의 중앙부에 부착되고, 진동판(47)의 외주부는 유연성이 있는 에지부(48)를 통하여 프레임(46)의 상단부에 고정되어 있다.Referring to FIG. 4A, the
상기한 도 4a에 도시된 에어푸싱장치(30)는 영구자석(41)이 요크(42)의 내부에 설치되어 있는 내자형 구조이나, 도 4b와 같이 영구자석(41)이 요크(42)의 외부에 설치되어 있는 외자형 구조를 이루는 것도 가능하다. The air-pushing
도 4b를 참고하면, 외자형 구조의 에어푸싱장치(30)는 환형의 영구자석(41)이 요크(42)의 외부에 설치되고, 요크(42)의 중앙으로부터 상측으로 봉 형상의 센터 폴(42a)이 돌출되어 있으며, 영구자석(41)의 상부에 톱플레이트(43)가 설치된 자기회로(M)의 자기갭(G)에 구동코일(44)이 권취된 보빈(45)이 위치해 있다. 또한 보빈(45)의 상부는 금속재로 이루어진 진동판(47)의 중앙부에 부착되고, 진동판(47)의 외주부는 유연성이 있는 에지부(48)를 통하여 프레임(46)의 상단부에 고정되어 있다.Referring to FIG. 4B, the
일반적으로 내자형의 구조가 외자형의 구조보다 누설자속이 적게 발생되는 이점이 있으나, 내자형 구조는 사용 가능한 영구자석(41)의 크기가 작기 때문에 큰 출력을 발생하는 측면에서는 외자형이 유리하다.In general, the magnetic structure has the advantage that less leakage magnetic flux than the magnetic structure, but the magnetic structure is advantageous in terms of generating a large output because the size of the
상기 진동판(47)은 스피커의 진동판으로 사용되는 콘지 대신에 내구성을 고려하여 금속재로 이루어진 것을 사용하는 것이 바람직하고, 상기 에어푸싱장치(30) 는 가청 주파수(20Hz) 이하의 주파수를 갖는 구동신호가 구동코일(44)에 인가될 때, 진동판(47)은 고정된 자기회로(M)에서 발생되는 비교번(직류) 자속과 상하유동 가능한 구동코일(44)에서 발생되는 교번(교류) 회전 자속이 플레밍의 왼손법칙에 따라 서로 반응하여 발생되는 흡입 및 반발력에 의해 진동판(47)과 구동코일(44)이 상/하로 진동하여 구동신호에 대응한 진동 음압이 발생된다. 따라서, 에어푸싱장치(30)의 진동판(47)은 가청 주파수 이하의 주파수로 상하 진동하여 공기를 가압하는 역할을 한다. 이 경우 프레임(46)에는 진동판(47)이 상하로 진동할 때 원활한 진동이 이루어질 수 있도록 다수의 공기통로(46a)가 천공되어 있다. The
도 4b에서 미설명 부재번호 49는 진동판(47)의 진동범위를 제한하기 위한 댐퍼를 나타내며, 이러한 댐퍼의 채용여부는 진동판(47)과 에지부(48)의 재질의 특성과, 구동코일(44)에 인가되는 구동신호의 최대치에서 진동판이 상하 진동하는 거리를 충분하게 수용하도록 자기회로의 요크(42)가 설계되어 있는 지의 여부에 따라 결정되어야 한다. In FIG. 4B,
한편, 도 4c를 참고하면, 본 발명에 따른 자기 갭 방식의 에어푸싱장치(30)는 상기 도 4a 및 도 4b에 도시된 실시예 구조에서 영구자석(41)을 사용하는 것 대신에 전자석(50)을 이용한 자기회로에 형성된 자기 갭(G)에 진동판(52)을 상하로 구동시키기 위한 구동코일(53)이 권취된 보빈(54)이 삽입되어 있는 구조를 갖고 있다.On the other hand, referring to Figure 4c, the magnetic gap-type air-pushing
상기 전자석(50)은 요크(51)에 직류전원(DC)이 인가되는 코일(62)이 권취되어, 자기회로 내에 강력하고 지속적인 직류자속을 공급함에 의해 구동코일(53)이 플레밍의 왼손 법칙에 따라 상하의 움직임을 유도하는 역할을 한다. The
자기회로 통로를 형성하는 요크(51)는 도 4a에 도시된 내자형 구조의 요크(42)와 유사하게 원형의 베이스(51a)와, 베이스(51a)의 중앙으로부터 상측으로 돌출되어 전자석용 코일(62)이 권취된 봉 형상의 센터 폴(51b)과, 베이스(51a)의 단부로부터 상측으로 센터 폴(51b)의 높이만큼 연장된 원통형상의 외측 연장부(51c)와, 외측 연장부(51c)로부터 내측으로 2단 절곡 연장되어 센터 폴(51b) 상단과의 사이에 자기 갭(G)을 형성하는 자기 갭 형성부(51d)로 이루어져 있다. The
따라서, 상기 요크 구조에서는 센터 폴(51b)과 외측 연장부(51c) 사이에 충분한 양의 전자석용 코일(62)이 권취될 수 있는 공간 구조를 갖고 있어 강력한 전자석을 구성할 수 있게 된다. 이 경우 자기 갭(G)에 삽입되어 상하로 진동하는 구동코일(53)에 효율적으로 자기력이 미치도록 하기 위해서 요크(51)의 자기 갭 형성부(51d)는 구동코일(53)과 보빈(54)이 진동하는 범위를 충분히 커버하도록 길게 형성하는 것이 바람직하다.Therefore, the yoke structure has a space structure in which a sufficient amount of the
또한 보빈(54)의 상부는 금속재로 이루어진 진동판(52)의 중앙부에 부착되고, 진동판(52)의 외주부는 유연성이 있는 에지부(58)를 통하여 프레임(56)의 상단부에 고정되어 있고, 프레임(56)에는 진동판(52)이 상하로 진동할 때 원활한 진동이 이루어질 수 있도록 다수의 공기통로(56a)가 천공되어 있다. In addition, the upper portion of the
요크(51)의 센터 폴(51b)에 권취되는 전자석용 코일(62)은 센터 폴(11b)의 상단부가 N극을 이루고, 자기 갭 형성부(51d)가 S극을 이루도록 코일의 권선 방향과 전류 흐름방향을 설정한다. 따라서, 구동코일(53)에 극성이 주기적으로 변하는 정현파 구동신호가 인가되면 구동코일(53)의 교류성 회전 자기장과 자기 갭(G) 내에 직류 자기장이 상호 작용하여 플레밍의 왼손 법칙에 따라 보빈(54)에 권선된 구동코일(3)은 자기 갭(G) 내에서 상하로 진동하게 되고, 그 결과 진동판(52)도 상하로 진동한다.The
한편, 에어푸싱장치(30)는 도 5에 도시된 바와 같이 구동코일(53)에 극성이 주기적으로 변하는 예를 들어, 정현파 구동신호를 인가하기 위해, 주파수 설정용 가변저항(35)을 구비하고 주파수 설정용 가변저항(35)의 저항값 설정에 따라 1~20Hz 범위의 주파수를 갖는 정현파 신호를 발생하는 정현파 신호발생기(31)와, 상기 정현파 신호발생기(31)의 정현파 신호를 전압 증폭하기 위한 전압증폭기(32)와, 상기 전압 증폭된 정현파 신호를 전력 증폭하기 위한 전력증폭기(34)와, 상기 전압증폭기(32)와 전력증폭기(34) 사이에 삽입되어 전력증폭기(34)로 인가되는 전압값을 조정함에 의해 구동코일(53)로 인가되는 구동신호의 파워를 선택할 수 있게 해주는 파워조절용 가변저항(33)을 포함하고 있다. 이 경우 구동신호는 정현파 신호 이외에 주기적으로 극성이 반전되는 다른 신호, 예를들어, 구형파(square wave) 신호를 사용하는 것도 가능하다.Meanwhile, as shown in FIG. 5, the
상기한 구동회로는 도 4a 내지 도 4c에 도시된 에어푸싱장치(30) 모두에 적용될 수 있다. The above driving circuit can be applied to all of the
상기와 같이 구성된 본 발명의 에어푸싱장치(30)는 먼저, 전자석용 코일(62)에 DC 전원이 인가되어 코일(62)이 여자되면, 이에 따라 요크(51)는 전자석을 형성하게 되고, 그 결과 센터 폴(51b)의 상단부가 N극, 이에 대응하는 자기 갭 형성 부(51d)가 S극을 이루게 된다. 그 결과, 전자석(50)의 요크(51)에 의해 형성된 자기회로 중 센터 폴(51b) 상단과 자기 갭 형성부(51d) 사이에는 자기 갭(G)이 형성된다. In the
이 때 사용자가 주파수 설정용 가변저항(35)을 조정하여 원하는 저항값(즉, 주파수값)을 설정하면, 이에 따라 1~20Hz 범위 중 어느 하나의 주파수를 갖는 정현파 신호가 정현파 신호발생기(31)로부터 발생되어, 전압증폭기(32)로 인가된다. 상기 전압증폭기(32)에서는 후단의 전력증폭기(34)에서 충분한 전력증폭이 이루어질 수 있도록 미리 전압증폭을 실시하게 된다.At this time, if the user adjusts the frequency setting
그후, 전압 증폭된 정현파 신호는 사용자의 파워조절용 가변저항(33)의 설정값에 따라 선택된 값으로 정현파 신호의 전력증폭이 이루어져서 비자성체 보빈(54)에 권취된 구동코일(53)로 인가된다.Thereafter, the voltage amplified sine wave signal is applied to the driving
따라서, 구동코일(53)에 극성이 주기적으로 변하는 정현파 구동신호가 인가되면 구동코일(53)의 교류성 회전 자기장과 자기 갭(G) 내에 직류 자기장이 상호 작용하여 플레밍의 왼손 법칙에 따라 보빈(54)에 권선된 구동코일(53)은 정현파 구동신호의 극성이 주기적으로 반전되므로, 이에 따라 자기 갭(G) 내에서 상하로 진동하게 되고, 그 결과 진동판(52)도 상하로 수직 진동이 이루어지게 된다.Therefore, when a sinusoidal wave drive signal whose polarity is periodically changed is applied to the
본 발명에 따른 에어푸싱장치(30)에서는 구동신호의 극성반전에 따라 이에 대응하여 진동판(52)이 상하로 수직 진동이 이루어지는 방식이므로, 구동신호의 주파수 설정에 대응하여 정확한 수직 진동 회수의 제어가 가능하며, 수직 진동시에 진동판이 상하로 단진동하므로 소음 발생이 없게 된다.In the air-pushing
따라서, 본 발명에 채용된 에어푸싱장치(30)에서는 20Hz 이하의 주파수에서도 구동코일이 강한 자력을 발생할 수 있는 전자석을 이용한 자기회로의 자기 갭에 구동코일(53)이 삽입되어 있어 충분한 수직 진동력을 제공한다.Therefore, in the
상기한 바와 같이 본 발명에서는 MCPCB(28) 전체 후면에 히트파이프(27a,27b)를 교대로 배치하여 LED(23)에서 발생한 열을 면 전체에 골고루 분산하여 주므로 구간별 온도변화에 의한 밝기 및 색변화의 편차를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 고휘도 LED(23)을 MCPCB(28)의 평면상에 다양한 패턴으로 배치할 수 있으므로 화면변화에 따른 동기화 설계 또한 용이하다.As described above, in the present invention, the
상기 실시예에서는 한쌍의 방열핀을 양측에 배치하고, 히트파이프를 번갈아 일측 및 타측에 배치된 방열핀과 연결시킴에 의해 온도 편차를 적게 하는 구조를 제시하였으나, 방열핀을 일측에만 배치하고 모든 히트파이프의 단부를 연결하는 것도 가능하다.In the above embodiment, a pair of heat dissipation fins are disposed on both sides and the heat pipes are alternately connected to the heat dissipation fins arranged on one side and the other side to reduce the temperature deviation. However, the heat dissipation fins are disposed only on one side and the ends of all the heat pipes. It is also possible to connect.
또한, 상기 실시예에서는 무소음 방열 시스템을 구현하기 위하여 방열핀(26a,26b)의 강제 냉각에 자기갭 방식의 에어푸싱장치(30a,30b)를 사용하고 있으나, 공기흡입구(21)와 공기방출구(22) 중 어느 하나 또는 양측에 주지된 송풍기(blower)를 사용하여 경통(20a,20b) 내부로 외부공기를 가압하여 공급하거나 또는 내부의 공기를 외부로 배기시키는 것도 가능하다. 이 경우는 종래에 다수의 냉각팬을 사용하는 경우에 비하여 상대적으로 소음의 레벨이 크게 감소하게 되며, 방열효과도 우수하게 된다.In addition, in the above embodiment, a magnetic gap type
상기한 바와 같이 본 발명에서는 다수의 LED가 실장된 MCPCB의 전면 또는 후면에 히트파이프를 번갈아 설치하고 히트파이프 말단부분에 장착된 방열핀의 열을 에어푸싱장치에 의해 제거함으로써 전체면적의 온도편차를 적게 하여 균일한 광원을 만들어 낼 수 있을 뿐만 아니라, MCPCB를 구비한 BLU의 동작 안정성을 향상시킬 수 있고, MCPCB 전면에 패턴 설계가 가능하므로 설계자에게 설계상의 편익을 제공할 수 있다. As described above, in the present invention, the heat pipes are alternately installed on the front or the rear of the MCPCB on which the plurality of LEDs are mounted, and the heat dissipation fins mounted on the heat pipe ends are removed by an air pushing device to reduce the temperature deviation of the entire area. Not only can produce a uniform light source, but also improve the operation stability of the BLU having the MCPCB, and the design of the pattern on the front of the MCPCB can be provided to the designer can provide design benefits.
또한 가청주파수 이하에서 작동하는 에어푸싱장치를 사용함으로써, 별도의 냉각팬 설치 없이 효과적으로 내부에서 발생된 열을 효과적으로 외부로 배출할 수 있어 냉각팬 소음을 줄일 수 있는 이점이 있다. In addition, by using an air pushing device operating below the audible frequency, it is possible to effectively discharge the heat generated from the inside to the outside effectively without installing a separate cooling fan has the advantage of reducing the cooling fan noise.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.In the above, the present invention has been illustrated and described with reference to specific preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments and is not limited to the spirit of the present invention. Various changes and modifications can be made by those who have
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |