KR20100137595A - 고출력 엘이디의 방열을 위한 액체냉각장치 - Google Patents
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Abstract
고출력 엘이디에 의해 발생하는 열에 대한 액체냉각장치를 제공한다.
본 발명은 전원인가시 빛을 발생시키는 엘이디가 기판상에 적어도 하나 탑재된 엘이디 모듈 ; 상기 엘이디 모듈이 적어도 하나 탑재되는 전열면을 구비하고, 상기 전열면에 의해서 밀폐되는 내부공간에 냉각유체가 흐르는 순환유로를 형성하는 자켓본체를 갖추어 상기 전열면을 통해 전달되는 열과 열교환되는 냉각유체가 채워지는 냉각자켓 ; 상기 냉각자켓과 연결라인을 매개로 연결되고 상기 냉각자켓으로부터 배출되는 냉각유체가 순환하는 외부 방열체 ; 및 상기 냉각자켓과 외부 방열체 사이에 구비되어 상기 외부 방열체 내부에서 순환되면서 열교환된 냉각유체가 상기 냉각자켓으로 공급되도록 상기 냉각유체를 강제순환시키는 압전펌프;를 포함한다.
본 발명에 의하면, 엘이디 모듈 광원에서 발생하는 열을 광원으로부터 효과적으로 외부로 방출하여 광원의 과열을 방지하고, 냉각효율을 높일 수 있다.
엘이디, 액체냉각, 전열면, 냉각자켓, 압전펌프, 외부 방열체, 방열
Description
본 발명은 고출력 엘이디의 발열을 액체냉각하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세히는 엘이디 모듈 광원에서 발생하는 열을 광원으로부터 냉매를 이용하여 효과적으로 외부로 방출하여 광원의 과열을 방지할 수 있는 고출력 엘이디의 외부방열을 위한 액체냉각장치에 관한 것이다.
일반적으로 발광다이오드인 엘이디(LED : Light Emitting Diode)는 기존의 형광등, 백열등과 같은 광원에 비하여 소형이고, 수명이 길뿐만 아니라 전기에너지가 빛에너지로 직접 변환되기 때문에 전력소모가 적어 에너지효율이 높고, 높은 광휘도를 가지며, 빠른 응답특성을 가짐과 동시에 유해물질이 발생하지 않는 친환경 적인 소자임에 따라 프로젝터, 프로젝션, 영상광고판 등과 같은 디스플레이장치의 광원이나 고휘도 투광기의 광원에 적용하여 각광받고 있다.
이러한 장치의 광원으로 사용되는 엘이디는 장수명, 저소비전력의 장점이 있지만 작동시 높은 발열 특성으로 인해 동작온도의 적절한 유지가 어렵고, 색의 변형 뿐만 아니라 수명이 단축되는 단점이 있음에 따라 엘이디 동작시 발생되는 열을 효과적으로 외부로 방출시키는 방열장치가 필수적으로 요구된다.
대한민국특허공개공보 제2003-79599(2003. 10. 10)호에는 엘이디 광원에서 발열되는 열을 제거하여 온도를 균일화하기 위하여 히트파이프와 엘이디를 연결하여 엘이디 작동시 발생하는 열을 외부로 방열하고, 히트파이프의 냉각은 외부공기에 의한 자연대류로 이루어지는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 이러한 종래기술은 히트파이프의 냉각이 파이프 내부 냉매의 상변화에 의한 열전달에 의존하므로 광원에서 발열하는 열이 전달될 수 있는 범위가 제한될 뿐만 아니라 복수개로 구비되는 엘이디간의 온도차이가 발생하는 문제점이 있었다.
특히, 대형 광고용 디스플레이장치나 고광량의 조명용 투광기와 같이 고휘도를 위하여 고출력의 엘이디 광원이 탑재되는 경우, 엘이디에서 발생하는 열을 외부로 신속하게 방출하여 장치의 전체적인 온도를 효과적으로 균일화하는데 한계가 있다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 엘이디 모듈 광원에서 발생하는 열을 광원으로부터 효과적으로 외부로 방출하여 광원의 과열을 방지할 수 있는 고출력 엘이디의 방열을 위한 액체냉각장치를 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로써, 본 발명은 전원인가시 빛을 발생시키는 엘이디가 기판상에 적어도 하나 탑재된 엘이디 모듈 ; 상기 엘이디 모듈이 적어도 하나 탑재되는 전열면을 구비하고, 상기 전열면에 의해서 밀폐되는 내부공간에 냉각유체가 흐르는 순환유로를 형성하는 자켓본체를 갖추어 상기 전열면을 통해 전달되는 열과 열교환되는 냉각유체가 채워지는 냉각자켓 ; 상기 냉각자켓과 연결라인을 매개로 연결되고 상기 냉각자켓으로부터 배출되는 냉각유체가 외부로 열을 전달하여 방출시키는 외부 방열체 ; 및 상기 냉각자켓과 외부방열체 사이에 구비되어 상기 외부 방열체 내부에서 순환되면서 열교환된 냉각유체가 상기 냉각자켓으로 공급되도록 상기 냉각유체를 강제순환시키는 압전펌프;를 포함하는 고출력 엘이디의 방열을 위한 액체냉각장치를 제공한다.
바람직하게, 상기 전열면은 상기 엘이디 모듈의 엘이디가 탑재되는 기판부재로 구비된다.
바람직하게, 상기 냉각자켓의 순환유로는 상기 엘이디 모듈의 탑재면과 서로 나란하게 배치된다.
바람직하게, 상기 외부 방열체는 상기 자케본체의 외부면과 일측 외부면이 면접하도록 적층배치되고, 상기 외부 방열체의 타측 외부면은 외부공기와 접하여 자연냉각되거나 외부공기를 강제공급하는 냉각팬에 의해서 강제냉각된다.
바람직하게, 상기 압전펌프는 압전 세라믹 시트가 다층으로 적층되고, 외부전원과 전기적으로 연결되는 압전엑츄에이터와, 전원인가시 길이방향으로 신축변위되는 압전엑츄에이터가 배치되는 압전펌프 본체와, 상기 압전펌프 본체의 상단에 조립되고 냉각유체가 토출되는 토출구와 연결되는 상부 중앙공을 관통형성한 토출구 몸체와, 상기 토출구 몸체에 적층조립되고 냉각유체가 유입되는 유입구와 연결되면서 상기 상부 중앙공과 일치되는 덮개 중앙공을 관통형성한 유입구 몸체와, 상기 유입구 몸체의 상부면을 덮어 밀폐하는 덮개부재와, 상기 압전 엑츄에이터의 상단에 조립되어 상기 상부 중앙공을 덮도록 토출구 몸체의 하부면에 접하는 피스톤 붙이 다이어프램 및 상기 피스톤 붙이 다이어프램의 상하작동에 의해서 중앙에 절개된 절개편을 선택적으로 상하작동시켜 상기 상부 중앙공과 덮개 중앙공간의 유로를 개폐하도록 상기 토출구 몸체와 유입구 몸체사이에 배치되는 체크밸브를 포함한다.
본 발명에 의하면, 엘이디 모듈이 탑재되는 전열면을 통하여 전달되는 열을 냉각자켓의 내부를 흐르는 냉각유체에 의해서 흡수하여 엘이디 모듈을 냉각하고, 냉각자켓과 외부 방열체사이에 구비되는 압전펌프에 의해서 냉각유체를 저소비 전 력으로 안정적으로 순환공급함으로써, 광원인 엘이디 모듈의 작동시 발생하는 열을 광원으로부터 효과적으로 외부로 방출하여 광원이 과열되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 과열에 따른 광원의 휘도 및 사용수명이 저하되는 것을 근본적으로 방지할 수 있고, 소비전력을 줄일 수 있는 효과가 얻어진다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 첨부된 도면에 따라 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고출력 엘이디의 방열을 위한 액체냉각장치를 도시한 전체 사시도이며, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 고출력 엘이디의 방열을 위한 액체냉각장치를 도시한 분해 사시도이다.
본 발명의 실시예에 따른 액체냉각장치(100)는 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 엘이디 모듈(110), 냉각자켓(120), 외부 방열체(130) 및 압전펌프(140)를 포함한다.
상기 엘이디 모듈(110)은 점광원인 엘이디(111)가 기판(113)상에 적어도 하나 탑재되어 전원인가시 빛을 발생시키는 발광원과 더불어 빛과 더불어 열을 발생시키는 발열원이다.
이러한 엘이디 모듈(110)의 작동을 위해서 공급되는 전체 에너지 중 15% 내지 30%는 빛을 발생시키도록 빛에너지로 전환되지만 나머지 70% 내지 85%는 열을 발생시키는 열에너지로 전환됨으로써 상기 엘이디 모듈은 작동 후 시간이 경과함에 따라 온도가 증가하게 된다.
여기서, 상기 발광칩을 갖는 엘이디(111)는 대략 직사각 판상의 기판(133)에 일정간격을 두고 복수개 탑재되고, 복수개의 기판(133)이 병렬로 배치되는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며 하나의 기판 상에 도트 및 매트릭스상으로 하나 또는 그 이상으로 구비될 수 있다.
상기 엘이디 모듈에 구비되는 점광원인 엘이디(111)는 고휘도를 갖는 고출력 엘이디 소자일 수 있으며, 상기 기판(133)은 열전도성이 우수한 알루미늄과 같은 금속소재로 이루어진 금속기판으로 구비될 수 있다.
상기 냉각자켓(120)은 상기 엘이디 모듈(110)이 적어도 하나 탑재되는 전열면(121)을 구비하고, 물, 냉매와 같은 냉각유체가 일방향으로 흐르는 순환유로(123)를 구비하는 내부공간을 자켓본체(125)를 포함하여 전열면을 통해 전달되는 열과 열교환되는 냉각유체가 채워진다.
상기 엘이디 모듈(110)은 상기 기판(133)과 전열면(121)사이에 구비되는 열전도성 접착제를 매개로 상기 전열면(121)상에 탑재되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 전열면(121)은 상기 순환유로(123)를 내부공간에 형성한 자켓본체(125)의 개방된 상부를 덮어 밀폐하도록 금속덮개부재로 구비되어 엘이디 모듈(110)이 탑재되는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며 상기 전열면(121)은 상기 엘이디(111)가 탑재되는 기판부재로 구비됨으로써 전열면과 기판을 서로 일체화하여 구성부품수를 줄일 수도 있다.
상기 순환유로(123)는 상기 자켓본체(125)의 내부공간에 일정간격으로 구비되는 수직격벽(124)에 의해서 형성되며, 상기 수직격벽(124)은 상기 서로 마주하는 자켓본체(125)의 벽면에 교대로 번갈아 연결됨으로써 상기 냉각유체가 흐르는 순환유로(123)는 지그재그상으로 형성되어 상기 냉각유체가 자켓본체에 순환하여 열교환되는 시간을 길게 연장할 수 있다.
여기서, 상기 수직격벽(124)에 의해서 형성되는 순환유로(123)는 상기 엘이디모듈(110)과의 열교환 효율을 높일 수 있도록 발열원인 엘이디 모듈의 탑재면과 서로 나란하게 배치되는 것이 바람직하다.
상기 순환유로(123)의 입구측 자켓본체(125)의 벽면에는 상기 압전펌프(140)의 냉각유체가 유입되도록 유입라인(129)과 연결되는 적어도 하나의 유입공(126)을 구비하고, 상기 순환유로(123)의 출구측 자켓본체(125)의 벽면에는 열교환된 냉각유체를 외부 방열체(130)측으로 배출하도록 연결라인(132)과 연결되는 적어도 하나의 유출공(127)을 구비한다.
상기 외부 방열체(130)는 상기 냉각자켓(120)의 자켓본체(125)에 형성된 유출공(127)과 연결라인(132)을 매개로 연결되어 상기 냉각자켓(120)의 순환라인을 따라 순환되면서 발열원인 엘이디모듈이 탑재된 전열면과 열교환된 냉각유체가 외부로 이동되어 라디에이터와 같이 외부 방열용 파이프 유로 또는 격벽을 갖는 외부방열 부재이다.
이러한 외부 방열체(130)는 상기 자켓본체(125)의 외부면과 일측 외부면이 면접하도록 적층배치되어 상기 냉각자켓과의 열교환이 이루어지고, 상기 외부 방열체와 자켓본체사이에는 열전도성 접착제를 구비할 수도 있다.
그리고, 상기 외부 방열체(130)의 타측 외부면은 내부유입되어 일시저장되는 냉각유체를 냉각시킬 수 있도록 외부공기와 접하여 자연냉각되거나 외부공기를 강제공급하는 냉각팬에 의해서 강제냉각될 수 있다.
또한, 상기 외부 방열체(130)의 내부공간에는 상기 냉각자켓으로부터 배출되어 유입된 냉각유체가 순환될 수 있도록 상기 냉각자켓과 마찬가지로 수직격벽에 의해서 순환유로를 구비하는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며 방열용 파이프형태의 유로로 구비될 수도 있다.
여기서, 상기 냉각자켓(120)과 외부 방열체(130)는 열전도성이 우수하고 기계가공성이 우수한 알루미늄과 같은 금속소재로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 엘이디 모듈(110)과 냉각자켓(120)사이 또는 상기 냉각자켓(120)과 외부 방열체(130)사이에는 냉각효율을 높일 수 있도록 열전소자(미도시)를 선택적으로 구비할 수도 있다.
상기 압전펌프(140)는 상기 외부 방열체(130)에서 일시 순환되면서 냉각된 냉각유체를 강제배출하고, 강제배출된 냉각유체가 상기 냉각자켓(120)의 내부공간으로 강제공급되도록 상기 냉각자켓(120)과 외부 방열체(130)사이에서 상기 냉각유체를 강제순환시키는 펌핑력을 제공하는 것이다.
이러한 압전펌프(140)는 상기 냉각자켓(120)측으로 냉각유체를 공급하도록 유입라인(129)을 매개로 냉각자켓(120)과 연결되고, 상기 외부 방열체(130)로부터 배출되는 냉각유체를 공급받을 수 있도록 상기 외부 방열체(130)과 유출라인(134)과 연결됨과 동시에 전원케이블(149a)을 매개로 펌프구동드라이브(149)와 전기적으로 연결된다.
상기 압전펌프(140)는 도 3(a)(b) 및 도 4(a)(b)에 도시한 바와 같이, 유전율을 갖는 세라믹시트가 다층으로 적층되고, 외부전원과 전기적으로 연결되는 압전엑츄에이터(141)와, 전원인가시 길이방향으로 신축변위되는 압전엑츄에이터(141)가 수직하게 배치되는 압전펌프 본체(142)와, 상기 압전펌프 본체(142)의 상단에 조립되고 냉각유체가 배출되는 배출구(143a)와 연결되는 상부 중앙공(143b)을 관통형성한 토출구 몸체(143)와, 상기 토출구 몸체(143)상에 적층조립되고 냉각유체가 유입되는 유입구(144a)와 연결되면서 상기 상부 중앙공(143b)과 일치되는 덮개 중앙공(144b)을 관통형성한 유입구 몸체(144)와, 상기 유입구 몸체(144)의 상부면을 덮어 밀폐하는 덮개부재(145)와, 상기 압전 엑츄에이터(141)의 상단에 조립되어 상기 상부 중앙공을 덮도록 토출구 몸체의 하부면에 접하는 피스톤 붙이 다이어프램(146) 및 상기 피스톤 붙이 다이어프램(146)의 상하작동에 의해서 중앙에 절개된 절개편(147a)을 선택적으로 상하작동시켜 상기 상부 중앙공(143b)과 덮개 중앙공(144b)간의 유로를 개폐하도록 상기 토출구 몸체(143)와 유입구 몸체(144)사이에 배치되는 체크밸브(147)을 포함한다.
상기 압전엑츄에이터(141)는 도 5에 도시한 바와 같이, Pb(Zr,Ti)O3 와 같은 세라믹 소재로 이루어지는 원반박판(141a)과, 그 외측테두리를 감싸고 포스포르 브론즈(Phosphor Bronze)와 같은 금속소재로 이루어지는 금속심(141b)을 포함하여 양극과 음극이 각각 전기적으로 연결되는 세라믹시트(141c)가 축방향(길이방향)으로 다층으로 적층된 원통구조물로 이루어질 수 있다.
전력소모가 낮은 바이몰프 압전소자로 이루어지는 압전엑츄에이터(141)는 인가되는 전압 및 주파수를 제어하여 전원인가시 축방향(길이방향)으로 신축변위되는 압전엑츄에이터의 신축량을 조절할 수 있도록 펌프구동드라이브(149)와 전기적으로 연결되며, 상기 펌프구동드라이브에는 전압 증폭회로, 과전압 보호회로 및 고온방지회로 등을 구비하는 것이 바람직하다.
여기서, 압전엑츄에이터를 구성하는 세라믹시트가 하기 표 1과 같은 소재로 이루어지는 바이몰프 압전소자(미도시)로 이루어지는 경우에는 300V의 전압과 100Hz 또는 200Hz의 구동주파수를 갖는 전원이 공급되면, 도 6과 같이 압전엑츄에이터의 중앙에서 최대 167㎛ 의 휨변위가 발생함을 알 수 있으며, 이러한 압전엑츄에이터는 그자신이 다이아프램으로 되어 상하왕복운동을 수행할 수 있는 것이다.
| 구분 | 원반박판 | 금속심 |
| 소재 | Pb(Zr,Ti)O3 | Phosphor Bronze |
| 외경(mm) | 45 | 50 |
| 두께(㎛) | 300 | 200 |
상기 압전펌프 본체(142)는 내부배치되는 원통형 압전엑츄에이터(141)를 외부노출시키는 개구부(142a)를 외부측면에 개구형성한 대략 직육면체의 구조물이며, 이러한 압전펌프 본체(142)의 하부단에는 상기 압전엑츄에이터(141)의 하부단이 삽입되어 고정되도록 홀더(148a)를 갖는 하부베이스(148)가 조립되며, 상부단에는 상기 압전엑츄에이터(141)의 상단인 자유단을 외부노출시키도록 원형공(142b)을 개구형성한다.
상기 토출구 몸체(143)는 상기 피스톤 붙이 다이어프램(146)과 대응하는 하부면에 상기 피스톤 붙이 다이어프램이 배치되는 하부배치홈(143c)를 함몰형성하고, 상기 체크밸브(147)와 대응하는 상부면에는 상기 체크밸브(147)가 배치되는 상부배치홈(143d)를 함몰형성한다.
상기 유입구 몸체(144)는 상기 체크밸브(147)와 대응하는 하부면에 상기 절개편(147a)을 제외하는 체크밸브(147)와 밀착되는 돌출부(144c)를 구비하고, 상기 덮개부재(145)와 대응하는 상부면에 실링부재(144e)가 삽입배치되는 실링홈(144d)을 구비한다.
상기 덮개부재(145)는 상기 유입구 몸체(144), 토출구 몸체(143), 압전펌프 본체(142)를 관통하여 하부베이스(148)에 체결되는 복수개의 체결부재를 매개로 상기 유입구 몸체상에 교체가능하도록 조립된다.
상기 피스톤 붙이 다이어프램(146)은 상기 압전엑츄에이터(141)의 상단인 자유단에 형성된 조립홈(141d)에 삽입되어 고정되도록 하부단에 돌출형성되는 소경부(146a)와, 상기 상부 중앙공(143b)을 덮도록 상기 토출구 몸체의 하부면에 외측테두리가 항상 밀착되는 박형 가압판(146b)을 포함하는 탄성고무소재로 이루어진다.
상기 체크밸브(147)는 중앙에 절개형성된 절개편(147)이 상기 상부 중앙공과 덮개 중앙공사이에 배치되도록 상기 토출구 몸체의 상부면에 형성된 상부 배치홈(143d)에 배치되는 대략 원반상의 탄성부재이다.
도 7(a)(b)는 본 발명의 실시 예에 따른 고출력 엘이디 액체냉각장치가 투광기에 적용된 사시도이고, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 고출력 엘이디 액체냉각장치가 투광기에 적용된 분해사시도이다.
상기 투광기(200)는 상기 엘이디모듈(110), 냉각자켓(120), 상기 외부 방열체(130)가 연속하여 적층된 적층구조물이 배치되는 돌출부(212)와, 상기 압전펌프(140)와 펌프구동드라이브(149)가 배치되는 함몰부(214))를 바닥면에 구비하는 하부케이싱(210)과, 상기 엘이디 모듈(110)의 작동시 발광된 빛을 외부로 투사하도록 투시창(222)을 갖추어 상부로 개방된 하부케이싱(210)을 덮는 상부케이싱(220)을 포함하여 구비될 수 있다.
상기 외부 방열체(130)가 배치되는 하부케이싱(210)의 하부면에는 외부공기와의 접촉면적을 확대하여 열교환 효율을 높일 수 있도록 냉각핀(216)을 구비할 수 있으며, 상기 냉각핀(216)에는 냉각팬을 추가하여 장착하여 외부공기를 강제로 공급할 수도 있다.
상기한 구성을 갖는 고출력 엘이디 액체냉각장치(100)는 발광원인 엘이디 모듈(110)에 전원이 인가되면, 이에 구비된 엘이디(111)는 빛을 발생시키도록 발광됨과 더불어 열을 발생시키고, 발생된 열은 기판(113) 및 전열면(121)을 통하여 냉각자켓(120)측으로 전달된다.
그리고, 상기 압전펌프(140)와 전원케이블(149)을 매개로 연결된 펌프구동드라이브(149)를 통하여 상기 압전펌프(140)의 압전엑츄에이터(141)에 전원이 공급되면, 세라믹시트가 다층으로 적층된 압전엑츄에이터(141)는 인가전압 및 구동주파수에 따라 축방향(길이방향)으로 신장되거나 수축되는 신축작용을 함으로서 하부단이 하부베이스(148)에 고정된 압전엑츄에이터(141)의 상단인 자유단은 상방으로 일정높이 상승되거나 하강복귀되는 상하왕복운동을 하게 된다.
즉, 도 4(a)에 도시한 바와 같이, 상기 압전엑츄에이터(141)의 상단인 자유단이 상승되어 이에 구비된 피스톤 붙이 다이어프램(146)이 상승되면, 토출구 몸체(143)의 상부 중앙공(143b)와 연결된 내부공간에 채워져 있던 냉각유체는 피스톤 붙이 다이어프램의 상승압력에 의해서 배출구(143a)와 이에 연결된 배출라인(129)측으로 밀어내어 냉각유체를 냉각자켓(120)측으로 공급하게 된다.
이때, 상기 유입구 몸체(144)의 덮개중앙공(144b)은 피스톤 붙이 다이어프램의 상승압력에 의해서 상승되는 체크밸브(147)의 절개편(147a)에 의해 닫혀짐으로써 토출구 몸체내의 냉각유체가 유입구 몸체의 덮개중앙공으로 역류하는 것을 방지하게 된다.
연속하여, 상기와 반대로 압전엑츄에이터(141)의 상단인 자유단이 하강되어 이에 구비된 피스톤 붙이 다이어프램(146)이 하강되면, 유입구 몸체(144)의 덮개 중앙공(144b)과 연결된 내부공간에 채워져 있던 냉각유체는 상기 유입구 몸체(144)의 덮개중앙공(144b)이 피스톤 붙이 다이어프램의 하강압력에 의해서 하강되는 체크밸브(147)의 절개편(147a)에 의해 개방됨으로써 개방된 덮개 중앙공(144b)을 통하여 토출구 몸체내로 일정량 유입된다. 이와 동시에 상기 냉각유체는 덮개 중앙공(144b)을 통해 토출구 몸체내로 유입된 일정량 만큼 상기 유입구(144a)를 통하여 상기 유입구 몸체의 내부로 유입된다.
이때, 상기 피스톤 붙이 다이어프램의 상단에 형성되는 박형 가압판(146b)은 외측테두리가 상기 토출구 몸체(143)의 하부면에 항상 밀착됨으로써 상기 피스톤 붙이 다이어프램(146)의 하강시 상기 토출구 몸체내로 강제흡입된 냉각유체가 외부로 유출되는 것을 방지하게된다.
이에 따라, 상기 펌프구동드라이브(149)를 통하여 압전엑츄에이터(141)에 인가되는 구동신호를 절환시켜 상기 압전엑츄에이터의 신축작동에 의한 피스톤 붙이 다이어프램의 승하강운동이 주기적으로 반복되면, 상기 피스톤 붙이 다이어프램의 상하펌핑작동에 의해서 토출구 몸체와 유입구 몸체내의 냉각유체는 유입라인을 통하여 정량씩 냉각자켓측으로 강제공급되고, 외부 방열체내의 냉각유체는 유출라인을 통하여 상기 압전펌프내로 강제공급되는 것이다.
한편, 상기 냉각자켓(120)내의 냉각유체는 순환유로(123)를 따라 흐르면서 전열면(121)을 통하여 전달되는 엘이디 모듈의 열과 열교환되면서 상기 엘이디 모듈을 냉각하게 되고, 상기 엘이디모듈가 열교환된 냉각유체는 상기 압전펌프(140)의 펌핑작동에 의해서 연결라인(132)을 통하여 외부 방열체(130)내로 공급되어 일시 저장되어 순환하면서 자연냉각되거나 강제 냉각된다.
연속하여, 상기 외부 방열체(130)내에서 온도가 낮아지도록 열교환된 냉각유체는 상기 압전펌프(140)의 펌핑작동에 의해서 유출라인(134)을 통하여 토출구 몸체와 유입구 몸체내로 유입된 다음 유입라인을 통하여 상기 냉각자켓으로 순환공급된다.
이에 따라, 상기 압전펌프(140)의 작동에 의해서 냉각자켓, 외부 방열체 및 압전펌프를 따라 되는 연속하여 순환되는 냉각유체에 의해서 발광시 열을 발생시키는 엘이디 모듈의 과열 방지하면서 일정온도를 갖도록 유지함으로써 발열에 따른 휘도 및 수명이 저하되는 것을 예방할 수 있는 것이다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고출력 엘이디의 방열을 위한 액체냉각장치를 도시한 전체 사시도이다
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 고출력 엘이디의 방열을 위한 액체냉각장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 고출력 엘이디의 방열을 위한 액체냉각장치에 채용되는 압전펌프를 도시한 것으로서,
(a)는 전체 사시도이고, (b)는 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 고출력 엘이디의 방열을 위한 액체냉각장치에 채용되는 압전펌프의 작동상태도로서,
(a)는 피스톤 붙이 다이어프램이 상승된 상태도이고, (b)는 피스톤 붙이 다이어프램이 하강복귀된 상태도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 고출력 엘이디의 방열을 위한 액체냉각장치에 채용되는 압전펌프의 압전엑츄에이터를 구성하는 바이몰프 세라믹시트를 도시한 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 고출력 엘이디의 방열을 위한 액체냉각장치에 채용되는 압전펌프의 바이몰프 압전엑츄에이터에서 휨 변위와 외경간의 상관관계를 도시한 그래프이다.
도 7(a)(b)는 본 발명의 실시 예에 따른 고출력 엘이디의 방열을 위한 액체냉각장치가 투광기에 적용된 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 고출력 엘이디의 방열을 위한 액체냉각장치가 투광기에 적용된 분해사시도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 엘이디 모듈 111 : 엘이디
113 : 기판 120 : 냉각자켓
121 : 전열면 123 : 순환유로
124 : 수직격벽 125 : 자켓본체
130 : 외부 방열체 140 : 압전펌프
141 : 압전엑츄에이터 142 : 압전펌프 본체
143 : 토출구 몸체 144 : 유입구 몸체
145 : 덮개부재 146 : 피스톤 붙이 다이어프램
147 : 체크밸브 148 : 하부베이스
149 : 펌프구동드라이브 200 : 투광기
Claims (5)
- 전원인가시 빛을 발생시키는 엘이디가 기판상에 적어도 하나 탑재된 엘이디 모듈 ;상기 엘이디 모듈이 적어도 하나 탑재되는 전열면을 구비하고, 상기 전열면에 의해서 밀폐되는 내부공간에 냉각유체가 흐르는 순환유로를 형성하는 자켓본체를 갖추어 상기 전열면을 통해 전달되는 열과 열교환되는 냉각유체가 채워지는 냉각자켓 ;상기 냉각자켓과 연결라인을 매개로 연결되고 상기 냉각자켓으로부터 배출되는 냉각유체가 일시 저장되는 외부 방열체 ; 및상기 냉각자켓과 외부 방열체사이에 구비되어 상기 외부 방열체에서 순환되면서 열교환된 냉각유체가 상기 냉각자켓으로 공급되도록 상기 냉각유체를 강제순환시키는 압전펌프;를 포함하는 고출력 엘이디의 방열을 위한 액체냉각장치.
- 제1항에 있어서,상기 전열면은 상기 엘이디 모듈의 엘이디가 탑재되는 기판부재로 구비됨을 특징으로 하는 고출력 엘이디의 방열을 위한 액체냉각장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 냉각자켓의 순환유로는 상기 엘이디 모듈의 탑재면과 서로 나란하게 배 치됨을 특징으로 하는 고출력 엘이디의 방열을 위한 액체냉각장치.
- 제1항에 있어서,상기 외부 방열체는 상기 자케본체의 외부면과 일측 외부면이 면접하도록 적층배치되고, 상기 외부 방열체의 타측 외부면은 외부공기와 접하여 자연냉각되거나 외부공기를 강제공급하는 냉각팬에 의해서 강제냉각됨을 특징으로 하는 고출력 엘이디의 방열을 위한 액체냉각장치.
- 제1항에 있어서,상기 압전펌프는 세라믹시트가 다층으로 적층되고, 외부전원과 전기적으로 연결되는 압전엑츄에이터와, 전원인가시 길이방향으로 신축변위되는 압전엑츄에이터가 배치되는 압전펌프 본체와, 상기 압전펌프 본체의 상단에 조립되고 냉각유체가 배출되는 배출구와 연결되는 상부 중앙공을 관통형성한 토출구 몸체와, 상기 토출구 몸체에 적층조립되고 냉각유체가 유입되는 유입구와 연결되면서 상기 상부 중앙공과 일치되는 덮개 중앙공을 관통형성한 유입구 몸체와, 상기 유입구 몸체의 상부면을 덮어 밀폐하는 덮개부재와, 상기 압전 엑츄에이터의 상단에 조립되어 상기 상부 중앙공을 덮도록 토출구 몸체의 하부면에 접하는 피스톤 붙이 다이어프램 및 상기 피스톤 붙이 다이어프램의 상하작동에 의해서 중앙에 절개된 절개편을 선택적으로 상하작동시켜 상기 상부 중앙공과 덮개 중앙공간의 유로를 개폐하도록 상기 토출구 몸체와 유입구 몸체사이에 배치되는 체크밸브를 포함함을 특징으로 하는 고 출력 엘이디의 방열을 위한 액체냉각장치.
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| Date | Code | Title | Description |
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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Payment date: 20140310 Year of fee payment: 4 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |