KR20120048454A - 효과적인 열 방출을 가지는 발광 다이오드 장치 - Google Patents

효과적인 열 방출을 가지는 발광 다이오드 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20120048454A
KR20120048454A KR1020110013964A KR20110013964A KR20120048454A KR 20120048454 A KR20120048454 A KR 20120048454A KR 1020110013964 A KR1020110013964 A KR 1020110013964A KR 20110013964 A KR20110013964 A KR 20110013964A KR 20120048454 A KR20120048454 A KR 20120048454A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
vapor chamber
radiator
housing
heat
led
Prior art date
Application number
KR1020110013964A
Other languages
English (en)
Inventor
샤오-원 리
쉐-훙 푸
진-화 왕
젠-량 예
Original Assignee
타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 filed Critical 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드
Publication of KR20120048454A publication Critical patent/KR20120048454A/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/502—Cooling arrangements characterised by the adaptation for cooling of specific components
    • F21V29/507—Cooling arrangements characterised by the adaptation for cooling of specific components of means for protecting lighting devices from damage, e.g. housings
    • 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
    • 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
    • F21V15/00—Protecting lighting devices from damage
    • F21V15/01—Housings, e.g. material or assembling of housing parts
    • 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
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/51—Cooling arrangements using condensation or evaporation of a fluid, e.g. heat pipes
    • 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
    • F21V19/00—Fastening of light sources or lamp holders
    • F21V19/001—Fastening of light sources or lamp holders the light sources being semiconductors devices, e.g. LEDs
    • F21V19/003—Fastening of light source holders, e.g. of circuit boards or substrates holding light sources
    • F21V19/0055—Fastening of light source holders, e.g. of circuit boards or substrates holding light sources by screwing
    • 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
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/02—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being transformers, impedances or power supply units, e.g. a transformer with a rectifier
    • 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
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

본 개시는 발광 다이오드(light emitting diode; LED) 장치 및 그 제조 방법에 관한 것인다. LED 장치는 방열기를 증기 챔버와 결합시키도록 구성되어 상기 방열기와 상기 증기 챔버 사이에 폐쇄 공간을 형성하는 하우징을 포함한다. 상기 LED 장치는 상기 증기 챔버에 인접한 하우징에 부착되는 LED 모듈을 포함한다. 상기 증기 챔버는 상기 폐쇄 공간 내에서 상기 LED 모듈로부터 발생되는 열을 일정하게 분산시키도록 구성되어 상기 방열기 상에 온도장을 형성하여 효과적인 열 방출을 제공한다.

Description

효과적인 열 방출을 가지는 발광 다이오드 장치 {LIGHT EMITTING DIODE DEVICE WITH EFFECTIVE HEAT DISSIPATION}
종래의 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED) 장치는 그 응용에 따라 보통 몇몇 패키지 타입의 소자를 포함하고 있다. 한가지 흔한 소자가 동작시 발생하는 열을 방출하기 위한 방열기(heat sink)이다. 열 플럭스(flux)와 LED의 큰 열 밀도를 집중화하는 것은 열을 방출하기 위하여 큰 열 전달 영역을 가지는 방열기를 때때로 필요로 한다. 또 다른 흔한 소자는 수분 손상으로부터 내부의 전원을 보호하기 위한 방수 하우징이다. 이러한 하우징의 어셈블리는 어려울 수 있으며, 만일 이 하우징이 손상되거나 전원에 문제가 있으면 유지가 어려울 수 있다. 그리고 또 다른 흔한 소자는 LED로부터 중앙의 렌즈 영역을 통하여 나오는 빛(방사)을 안내하기 위한 반사기이다. 보통, 빛 강도는 이 소자로 인하여 감소한다.
LED 제조 및 동작을 포함하여 LED 장치를 개선할 필요가 계속 존재한다. 이러한 개선은 위에서 열거한 하나 이상의 패키지 타입의 소자들을 개선하는 것을 포함하나 여기에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 방열기와 증기 챔버를 구비한 하우징을 포함하는 LED 장치가 제공된다. 하우징은 방열기와 증기 챔버를 결합하여 그들 사이에 있는 폐쇄 공간을 형성하도록 구성된다. LED 장치는 증기 챔버에 인접한 하우징에 부착된 하나 이상의 LED 모듈을 포함한다. LED 모듈은 동작시 빛과 열을 방사시키도록 구성된다. 증기 챔버는 방열기 상에서 일정한 온도장(temperature field)을 형성하도록 폐쇄 공간 내에서 LED 모듈로부터 발생하는 열을 일정하게 확산시키도록 구성되어 효과적인 열 방출을 제공한다.
다양한 구현에 있어서, 하우징은 방열기를 가진 제어 박스와 제어부 및 전원을 둘러싸도록 구성된 커버를 포함할 수 있다. 하우징은 방수 어셈블리를 위한 제어 박스에 부착되도록 구성될 수 있다. 제어부 및 전원은 제어 박스에 부착되고 방수 어셈블리를 위한 커버에 의하여 둘러싸이도록 구성될 수 있다. 제어박스의 방열기는 제어부 및 전원으로부터 열을 방출하도록 구성될 수 있다. LED 모듈은 방수기능을 가질 수 있다. 각 LED 모듈은 전원으로부터 그곳으로 전압이 인가될 때 빛을 방사시키도록 구성된 하나 이상의 LED 소자를 포함할 수 있다. LED 모듈은 하나 이상의 스크루를 가진 하나 이상의 잠금장치를 구비한 하우징에 부착될 수 있다.
다양한 구현에 있어서, 하우징은 하나 이상의 전기 커넥터를 구비하며, 각 LED 모듈은 하우징의 적어도 하나의 전기 커넥터와 대응하는 적어도 하나의 전기 커넥터를 포함하여 하우징이 LED 모듈에 전기적으로 접속되도록 구성된다. 전기 커넥터는 각 LED 모듈에게 LED 모듈의 동작을 위한 제어 박스 내에서 제어부 및 전원으로의 전기적 접속을 제공하도록 구성될 수 있다. 하우징의 증기 챔버는 LED 모듈로부터 방열기로 열을 전달하도록 구성될 수 있다. 하우징의 방열기는 열을 방출하도록 구성될 수 있다.
일 구현에 있어서, 증기 챔버의 폐쇄 공간의 내부영역은 물과 알코올 중 적어도 하나를 포함하는 유체로 채워질 수 있는 빈 공간을 포함할 수 있다. 또 다른 구현에 있어서, 증기 챔버의 폐쇄 공간의 내부영역은 물과 알코올 중 적어도 하나를 포함하는 유체로 채워질 수 있는 다공성 물질을 포함할 수 있다. 상기 다공성 물질은 증기 챔버의 폐쇄 공간 내에서 유체를 순환시키도록 모세관 현상을 진행시킬 수 있다.
또 다른 실시예에서, 동작시 빛을 방사시키고 열을 발생시키는 하나 이상의 LED 모듈과, 상기 LED 모듈로부터 발생되는 열을 분산시키도록 구성된 증기 챔버와, 상기 증기 챔버로부터 전달되는 열을 방출시키도록 구성된 방열기와, 상기 방열기와 상기 증기 챔버를 결합시키도록 구성되어 상기 증기 챔버내에 열을 일정하게 분산시키는 폐쇄 공간을 형성하고 상기 방열기상에 온도장을 형성하여 효과적인열 방출을 제공하는 하우징을 포함하는 장치가 제공된다.
또 다른 실시예에서, 동작시 열을 발생시키는 하나 이상의 LED 모듈을 동작시켜 빛을 방사하는 단계와, 상기 LED 모듈로부터 증기 챔버로 열을 전달하는 단계와, 상기 LED 모듈로부터 전달된 열을 상기 증기 챔버의 폐쇄 공간 전체에 걸쳐 분산시키는 단계와, 상기 증기 챔버로부터 방열기로 열을 전달하는 단계와, 그리고 상기 방열기로부터 열을 분산시키는 단계를 포함하는 하며, LED 장치의 열 전달 방법이 제공된다. 일 측면에서, 상기 증기 챔버는 상기 방열기 상에 온도장을 형성시켜 효과적인 열 방출을 제공할 수 있도록 LED 모듈로부터 열을 일정하게 분산시키도록 구성된다.
조명기구 하우징은 방열기와 증기 챔버를 함께 결합하여 열적 저항을 감소시키고 열 전달률을 증가시킴으로써 효과적인 열 방출을 제공한다. 일 측면에서, 증기 챔버의 사용은 다른 이점들과 함께 감소된 방열기 크기를 허용한다.
본 개시는 첨부한 도면과 함께 읽었을 때 하기의 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 본 업계의 표준 관례에 따라, 여러 특징부들은 일정한 비율로 도시한 것이 아니며 설명의 목적으로만 사용된다는 것이 강조된다. 사실상, 도면에서 다양한 특징부들의 크기는 논의의 명확성를 위해 임의로 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 동일한 참조 번호들은 하나 혹은 그 이상의 도면에 도시된 동일한 요소를 지칭하는데 사용됨을 이해하여야 할 것이다.
도 1a 부터 도 1d는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명기구 하우징을 가진 LED 장치를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명기구 하우징을 가진 LED 장치의 열 전달 방법을 도시한 것이다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 실시예들에 따른 LED 장치의 샘플 시뮬레이션 결과를 도시한 것이다.
본 개시는 서로 다른 많은 실시예들을 제공하며, 이러한 실시예들은 본 발명으로부터 이익을 얻을 수 있는 시스템, 장치 및 방법의 예로서만 제공된다. 본 발명 그 자체는 이러한 실시예들의 어느 것으로 한정돼서는 안 된다. 또한, 도면에 있어서, 층과 영역의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다. 또한, 하나의 요소나 층이 또 다른 요소나 층위에 있거나 그것에 결합된다라고 언급하는 것은 하나의 요소나 층이 다른 요소나 층 바로 위에 있거나 그것에 직접 결합될 수 있다라는 것을, 혹은 사이에 끼어있는 요소나 층이 존재할 수 있다라는 것으로 이해할 수 있을 것이다.
공간적으로 상대적인 용어인 "밑에", "아래에", "하부에", "위에", "상부에"등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 요소 혹은 특징의 또 다른 요소(들) 혹은 특징(들)에 대한 관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 나타낸 방향에 더하여 사용 혹은 동작에 있어서 장치의 다른 방향을 포함하는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 만일 도면에 도시되어 있는 장치를 뒤집을 경우, 다른 소자 혹은 특징부의 "밑에" 또는 "아래"에 있는 것으로 기술된 소자는 다른 소자 혹은 특징부의 "위"에 놓여질 수 있는 것이다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 위와 아래의 방향을 모두 포함할 수 있다. 장치는 다른 방향으로도 위치(90도로 혹은 다른 방향에서 회전)할 수 있으며, 여기서 사용되는 공간적으로 상대적인 용어는 방향에 따라 마찬가지로 해석될 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
본 개시의 실시예는 효율적인 열 방출을 하는 개선된 조명기구 하우징을 가진 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED) 장치에 관한 것이다. 일 측면에 있어, 상기 조명기구 하우징은 방열기와 증기 챔버를 함께 결합하여 열저항을 감소시키고 열 전달율을 증가시킴으로써 효과적인 열 방출을 제공한다. 다른 측면에 있어, 상기 증기 챔버의 사용은 좀 더 상세히 설명되는 바와 같이 다른 이점과 함께 감소된 방열 크기를 허용한다.
도 1a 부터 도 1d는 본 발명의 일 실시예에 따라 조명기구 하우징(110)을 가진 LED 장치(100)를 도시한 것이다.
도 1A는 방열기(112)와 증기 챔버(114)를 구비한 조명기구 하우징(110), 방열기(122)를 구비한 제어 박스(120), 커버(130), 및 하나 이상의 LED 모듈(140)를 포함하고 있는 LED 장치(100)를 도시한 것이다. 도 1b는 상기 조명기구 하우징(110)에 부착된 다수의 LED 모듈(140)을 도시한 것이다. 도 1c는 LED 장치(100)의 분해도이다. 도 1c에 도시한 바와 같이 LED 장치(100)은 제어부 및 전원(150)을 포함한다.
도 1b를 참조하면, 하우징(110)은 그것에 부착되는 하나 이상의 LED 모듈(140)을 수용하도록 구성된 조명등 구조를 포함한다. 일 측면에서, 상기 LED 모듈(140)의 각각은 방수가 된다. 제어 박스(120)은 그것에 부착되는 하우징(110)을 수용하도록 구성된다. 일 측면에서, 상기 하우징(110)은 방수 어셈블리를 위하여 제어 박스(120)에 부착되도록 구성된다. 제어 박스(120)는 그것에 부착되는 제어부 및 전원(150)을 수용하도록 구성된다. 제어 박스(120)는 그것에 부착되는 커버(130)를 수용하도록 구성된다. 일 측면에서, 도 1c에 도시한 바와 같이 제어부 및 전원(150)은 제어 박스(120)에 부착되며 방수 어셈블리를 위하여 커버(130)에 의하여 둘러싸여 있다. 또 다른 측면에서, LED 모듈(140)과, 설치된 제어부 및 전원(150)을 가지고 있는 제어 박스(120)가 방수 기능을 가진다면 LED모듈(140)이 하우징(110)에 직접 장착될 수도 있다. 따라서, LED 장치(100)의 어셈블리는 그것의 각 소자가 이미 어셈블리 전에 방수가 되기 때문에 단순화된다.
도 1d는 조명기구 하우징(110)으로의 LED 모듈(140)의 어셈블리를 도시한 것이다. 도 1d에 나타난 바와 같이, 하우징은 각 대응하는 LED 모듈(140)의 전기 커넥터(144)를 수용하도록 구성된 하나 이상의 전기 커넥터(142)를 포함한다. 일 측면에서, 각 LED 모듈(140)은 하우징(110)의 전기 커넥터(142)에 대응하는 적어도 하나의 전기 커넥터(144)를 포함하여 하우징이 도 1b에 나타난 바와 같이 다수의 LED 모듈(140)에 전기적으로 접속되도록 구성된다. 또 다른 측면에서, 전기 커넥터(142,144)는 LED 모듈(140)의 동작을 위하여 제어 박스(120)내에 있는 제어부 및 전원(150)으로의 전기적 접속을 LED 모듈(140)에게 제공하도록 구성된다.
도 1d에 도시한 바와 같이, LED 모듈(140)은 나사, 리벳 등과 같은 하나 이상의 잠금장치(146)를 가진 하우징(110)에 부착될 수 있다. 일 측면에서, LED 모듈(140)은 커넥터(142) 및/또는 잠금장치(146)를 가진 하우징(110)에 직접적으로 그리고 단단히 장착될 수 있다. 또 다른 측면에서, LED 모듈(140)은 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 글루, 레진, 에폭시 등과 같은 접착제를 가진 하우징(110)에 부착될 수 있다.
하우징(110)을 참고하면, 증기 챔버(114)는 LED 모듈(140)로부터 방열기(112)로 열을 일정하고 빠르게 전달하도록 구성될 수 있다. 방열기(112)는 열을 방출하도록 구성된다. 일 측면에서, 본 개시의 범위를 벗어나지 않고도 LED 모듈(140)의 어떤 대류냉각이 일어날 수 있다.
제어박스(120)를 참고하면, 방열기(122)는 제어부 및 전원(150)으로부터 열을 방출하도록 구성된다. 일 측면에서, 제어부 및 전원(150)으로부터 발생되는 열은 LED 모듈(140)로부터 발생되는 열만큼 그렇게 많지 않을 수 있다. 또 다른 측면에서, 제어부 및 전원(150)은 방수기능을 가지도록 구성된다.
일 실시 예에서, LED 모듈(140)은 전원(150)으로부터 전압이 그곳으로 인가될 때 빛을 방사하도록 구성된 하나 이상의 LED 소자(148)를 포함한다. 예를 들어, 제 1b도에 나타난 바와 같이 각 LED 모듈(140)은 예컨대 여섯 개의 LED와 같은 다수의 LED(148)를 포함할 수 있다. 일 측면에서, LED 모듈(140)은 모두 하우징(110)의 방열기(112)를 통하여 방출될 수 있는 많은 양의 열을 발생시킨다. 또 다른 측면에서, LED 모듈(140)은 방수기능을 가지도록 구성된다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 장치(100)의 조명기구 하우징(110)의 열 전달 방법(200)을 도시한 것이다. 일 측면에 있어서, 도 2에 도시한 바와 같이 하우징(110)은 방열기(112)를 증기 챔버(114)와 결합시켜 그들 사이에 폐쇄 공간(220)을 형성한다. 따라서, 즉 증기 챔버(114)는 LED 모듈(140)과 방열기(112) 사이의 하우징(110)에 폐쇄 공간(220)을 형성하도록 구성된다. 또 다른 측면에서, 하우징(110)은 열을 LED 모듈(140)로부터 증기 챔버(114)를 통하여 방열기(112)로 전달하도록 구성된다.
일 측면에서, LED 모듈(140)은 동작시 열을 발생함으로써 열원으로서의 역할을 하며, 발생된 열은 LED 모듈(140)로부터 증기 챔버(112)의 폐쇄 공간(220)으로 전달된다. 증기 챔버(114)는 LED 모듈(140)로부터 전달된 열을 폐쇄 공간(220) 정체에 걸쳐 일정하게 분산시킴으로써 분배된 열원으로서의 역할을 하는 폐쇄 공간(220)을 포함한다. 증기 챔버(112)의 폐쇄 공간(220)에서 일정하게 분산된 열은 일정한 방식으로 방열기(114)로 전달된다. 방열기(112)는 증기 챔버(114)의 폐쇄 공간(220)으로부터 전달된 열을 일정하게 방출한다.
일 측면에서, 증기 챔버(114)는 방열기(112) 상에서 더 일정한 온도장을 형성할 수 있도록 열 플럭스를 빠르게 분포시켜 효과적인 열 방출을 제공한다. 증기 챔버(114)를 통한 방열기(112)로의 더 균일한 온도 분포는 방열기(112)의 전체 열 방출을 개선시킨다. 종래의 방열기 사용은 방열기상에서 작은 영역의 고온과 넓은 영역의 저온의 결과로 작은 영역의 방열기에서만 균일하지 않은 열 분포를 제공하여 덜 효율적이고 비효과적이다.
일 구현에 있어서, 증기 챔버(114)의 폐쇄 공간(220)의 내부 영역은 예를 들면, 물, 알코올 등과 같은 작동 유체(working fluid)로 채워질 수 있는 빈 공간을 포함할 수 있다. 일 측면에서, 상기 유체는 증기 챔버(112)의 폐쇄 공간(220)에 의해 정의된 내부 영역을 채울 수 있다. 또 다른 측면에서, 상기 유체는 폐쇄 공간(220) 전체에 걸쳐 열을 좀 더 균일하게 분산시키기 위하여 증기 챔버(112)의 폐쇄 공간(220) 내에서 순환될 수도 있다. 또 다른 측면에서, 변하는 압력 하에서, 전달된 열은 증기 챔버(112)의 폐쇄 공간(220)에 있는 유체를 증발시킬 수 있어서 냉각되거나 냉각할때 응결될 수 있다.
또 다른 구현에 있어서, 증기 챔버(112)의 폐쇄 공간(220)의 내부 영역은 예를 들어, 물, 알코올 등과 같은 작동 유체로 채워질 수 있는 어떤 타입의 다공성 물질을 포함할 수 있다. 일 측면에서, 다공성 물질은 증기 챔버(124)의 폐쇄 공간(220)에 의하여 정의된 내부영역을 채울 수 있다. 다공성 물질은 그것을 통하여 유체를 순환시키도록 모세관 현상을 진행시킬 수 있다. 또 다른 측면에서, 변하는 압력하에서, 전달된 열은 증기 챔버(114)의 폐쇄 공간(220)에 있는 유체를 증발시킬 수 있어서 그 다음 냉각되거나 냉각시 응결될 수 있다. 다공성 물질은 유체의 작은 방울들이 응결하는 속도를 증가시킬 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따라, 방열기(112)와 증기 챔버(114)를 가진 조명기구 하우징(110)의 온도(섭씨;oC) 대 시간(초)에 대한 샘플 시뮬레이션 결과(300)를 도시한 것이다.
도 3a에 도시한 바와 같이, 증기 챔버(114)를 구비한 하우징(110)은 시뮬레이션(300) 동안에 약 3600초(즉, 60분)에 걸쳐 약 32oC 보다 적어도 낮은 온도로 냉각을 유지하는 것을 보여준다. 일 측면에 있어서, 증기 챔버(114)를 구비한 하우징(110)은 또한 시뮬레이션(300) 동안에 더 느린 속도로 온도가 천천히 상승함을 보여준다.
따라서, 도 3a에 도시한 바와 같이 LED 조명기구 하우징(110)은 매우 효과적인 열 방출을 가진다. 일 측면에서, 하우징(110)은 방열기(112)와 증기 챔버(114)를 함께 결합시켜 매우 효과적인 열 방출을 위한 폐쇄 공간(200)을 제공한다. 그리하여, 하우징(110)은 열적 저항을 감소시키고 열 전달률을 증가시킴으로써 더욱 효과적인 열 방출을 제공하도록 구성된다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따라, 증기 챔버(114)없이 방열기(112)만 구비한 조명기구 하우징(110)의 온도(섭씨;oC) 대 시간(초)에 대한 또 다른 샘플 시뮬레이션 결과(302)를 도시한 것이다.
도 3b에 도시한 바와 같이, 증기 챔버(114)를 구비하지 않은 하우징(110)은 시뮬레이션 동안에 약 1000초(즉, 약 16.5분)에 걸쳐 약 70oC로 온도가 크게 상승하는 것을 보여준다. 일 측면에서, 증기 챔버(114)를 구비하지 않은 하우징(110)은 또한 도 3a의 시뮬레이션(300)보다 시뮬레이션(302) 동안에 더 빠른 속도로 더 높은 온도로 급속히 상승하는 것으로 도시되어 있다.
따라서, 도 3b에 도시한 바와 같이, 증기 챔버(114)를 구비하지 않은 LED 조명기구 하우징(110)은 덜 효과적인 열 방출을 가지게 될 것이다. 일 측면에서, 하우징(110)은 방열기(112)만으로 시뮬레이션 되어 덜 효과적인 열 방출을 제공한다. 이와 같이, 증기 챔버(114)를 구비하지 않은 하우징(110)은 열적 저항을 증가시키고 열 전달률을 방해함으로써 덜 효과적인 열 방출을 제공한다.
상술한 바와 같이, 본 개시의 실시예는 효과적인 열 방출을 가진 조명기구 하우징을 구비한 LED 장치에 관한 것이다.
본 개시의 실시예들을 서술하였지만 이러한 실시예들은 본 개시를 설명하나 이를 한정하지 않는다. 또한, 본 개시의 실시예들은 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니며, 많은 수정과 변경이 해당 기술 분야의 숙련된 당업자에 의하여 본 개시의 원리에 따라 이루어질 수 있으며 하기에 청구되는 바와 같이 본 개시의 사상 및 영역 내에서 포함될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 발광 다이오드(light emiting diode;LED) 장치에 있어서,
    방열기 및 증기 챔버를 구비하며, 상기 방열기를 상기 증기 챔버와 결합시키도록 구성되어 상기 방열기와 상기 증기 챔버 사이에 폐쇄 공간을 형성하는 하우징; 및
    상기 증기 챔버에 인접한 하우징에 부착되며 동작시 빛과 열을 방사시키도록 구성된 하나 이상의 LED 모듈을 포함하며,
    상기 증기 챔버는 상기 폐쇄 공간 내에서 상기 LED 모듈로부터 발생되는 열을 분산시키도록 구성되어 열 방출을 위한 상기 방열기 상에 온도장을 형성하는 것을 특징으로 하는 LED 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 하우징은
    방열기를 구비한 제어 박스; 및
    제어부 및 전원를 둘러싸도록 구성된 커버를 더 포함하며,
    상기 하우징은 방수 어셈블리를 위한 상기 제어 박스에 부착되도록 구성되며,
    상기 제어부 및 전원은 상기 제어 박스에 부착되고 방수 어셈블리를 위한 상기 커버에 의하여 둘러싸여지도록 구성되며,
    상기 제어 박스의 방열기는 상기 제어부 및 전원로부터의 열을 방출시키도록 구성된 LED 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 증기 챔버의 상기 폐쇄 공간의 내부는 물과 알코올 중 적어도 하나를 포함하는 유체로 채워지는 빈 공간을 포함하는 것인 LED 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 증기 챔버의 상기 폐쇄 공간의 내부 영역은 물과 알코올 중 적어도 하나를 포함하는 유체로 채워지는 다공성 물질을 포함하며, 상기 다공성 물질은 상기 증기 챔버의 폐쇄 공간내에서 유체를 순환시키도록 모세관 현상을 진행시키는 것인 LED 장치.
  5. 장치에 있어서,
    동작시 빛을 방사시키고 열을 발생시키도록 구성된 하나 이상의 발광다이오드(light emit diode;LED) 모듈;
    상기 LED 모듈로부터 발생되는 열을 분산시키도록 구성된 증기 챔버;
    상기 증기 챔버로부터 전달되는 열을 방출시키도록 구성된 방열기; 및
    상기 방열기를 상기 증기 챔버와 결합시키도록 구성되어 상기 증기 챔버내에 열을 분산시키는 폐쇄 공간을 형성하고 상기 방열기상에 온도장을 형성하여 열 방출을 제공하는 하우징을 포함하는 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 하우징은
    방열기를 구비한 제어 박스; 및
    제어부 및 전원를 둘러싸도록 구성된 커버를 더 포함하며,
    상기 하우징은 방수 어셈블리를 위한 상기 제어 박스에 부착되도록 구성되며,
    상기 제어부 및 전원은 상기 제어 박스에 부착되고 방수 어셈블리를 위한 상기 커버에 의하여 둘러싸여지도록 구성되며,
    상기 제어 박스의 방열기는 상기 제어부 및 전원로부터의 열을 방출시키도록 구성된 장치.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 증기 챔버의 상기 폐쇄 공간의 내부는 물과 알코올 중 적어도 하나를 포함하는 유체로 채워지는 빈 공간을 포함하는 것인 장치.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 증기 챔버의 상기 폐쇄 공간의 내부 영역은 물과 알코올 중 적어도 하나를 포함하는 유체로 채워지는 다공성 물질을 포함하며, 상기 다공성 물질은 상기 증기 챔버의 폐쇄 공간내에서 유체를 순환시키도록 모세관 현상을 진행시키는 것인 장치.
  9. 발광다이오드(light emit diode;LED) 장치의 열 전달 방법에 있어서,
    동작시 열을 발생시키는 하나 이상의 LED 모듈을 동작시켜 빛을 방사하는 단계;
    상기 LED 모듈로부터 증기 챔버로 열을 전달하는 단계;
    상기 LED 모듈로부터 전달된 열을 상기 증기 챔버의 폐쇄 공간 전체에 걸쳐 분산시키는 단계;
    상기 증기 챔버로부터 방열기로 열을 전달하는 단계; 그리고
    상기 방열기로부터 열을 분산시키는 단계;를 포함하며,
    상기 증기 챔버는 상기 방열기 상에 온도장을 형성시켜 열 방출을 제공할 수 있도록 LED 모듈로부터 열을 분산시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 열 전달 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 LED 장치는, 상기 방열기를 상기 증기 챔버와 결합시켜 상기 증기 챔버내에 폐쇄 공간을 형성하고 상기 방열기상에 온도장을 형성하여 열 방출을 제공하는 하우징을 포함하며,
    상기 LED 모듈은 상기 증기 챔버에 인접한 상기 하우징에 부착되며 각 LED 모듈은 빛을 방사시키도록 구성된 하나 이상의 LED 소자를 포함하는 것인 열 전달 방법.
KR1020110013964A 2010-11-05 2011-02-17 효과적인 열 방출을 가지는 발광 다이오드 장치 KR20120048454A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/940,151 2010-11-05
US12/940,151 US8529098B2 (en) 2010-11-05 2010-11-05 Light emitting diode device with effective heat dissipation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20120048454A true KR20120048454A (ko) 2012-05-15

Family

ID=46019478

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110013964A KR20120048454A (ko) 2010-11-05 2011-02-17 효과적인 열 방출을 가지는 발광 다이오드 장치

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8529098B2 (ko)
KR (1) KR20120048454A (ko)
CN (1) CN102661491A (ko)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200821500A (en) 2006-11-03 2008-05-16 Thermoking Technologies Co Ltd Heat conduction and dissipation method and structure of an illumination lamp
CN101294698B (zh) * 2007-04-27 2010-06-02 新灯源科技有限公司 发光二极管照明装置
CN201117675Y (zh) * 2007-08-17 2008-09-17 广东昭信光电科技有限公司 大功率发光二极管散热的微结构基板
CN101315927B (zh) * 2008-07-21 2010-06-02 华南理工大学 一种大功率led相变热沉结构
TWM358259U (en) 2009-02-09 2009-06-01 Pyroswift Holding Co Ltd Assembly structure of LED lighting lamp
CN101847679A (zh) * 2009-04-02 2010-09-29 刘春� 一种led发光体的等温体散热衬底和led发光体等温体散热方法
CN101865370B (zh) * 2009-04-16 2013-08-07 富准精密工业(深圳)有限公司 发光二极管灯具

Also Published As

Publication number Publication date
US20120113639A1 (en) 2012-05-10
CN102661491A (zh) 2012-09-12
US8529098B2 (en) 2013-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100891433B1 (ko) Ｌｅｄ전구의 방열장치
JP2011501464A (ja) Ｌｅｄ光源用拡散器
KR20070118171A (ko) 히트 싱크, 램프 및 히트 싱크를 제조하는 방법
PT1895227E (pt) Um aparelho semicondutor para emissão de luz, equipado com um módulo para condução/dissipação de calor
KR101152297B1 (ko) 엘이디조명등
KR101131426B1 (ko) 방열 효율이 우수한 발광 다이오드 조명 장치 및 이에 사용되는 방열 절연 분산액
US20150098223A1 (en) Omnidirectional LED bulb
KR100981329B1 (ko) 옥외용 ｌｅｄ 조명등
US20120294002A1 (en) Vapor chamber cooling of solid-state light fixtures
KR101010351B1 (ko) 나노 분말을 이용한 방열장치
KR101228757B1 (ko) 이중 냉각 구조를 갖는 ｌｅｄ 조명장치
KR20120136145A (ko) 방송용 조명장치
JP6587641B2 (ja) Ｌｅｄの放熱装置
KR20090000151U (ko) 엘이디조명기구용 방열기
KR100989452B1 (ko) 엘이디 조명장치
KR101796209B1 (ko) 엘이디 조명등의 방열구조
US20160341413A1 (en) Led lighting device
JP2005340392A (ja) 光照射装置
KR20120048454A (ko) 효과적인 열 방출을 가지는 발광 다이오드 장치
KR20170030181A (ko) 방열 구조를 지닌 엘이디모듈
RU2619912C2 (ru) Светодиодный осветительный прибор
CN114153092A (zh) 背光模组及显示装置
JP2022148364A (ja) 紫外線照射装置
KR20160100712A (ko) 직접 냉각식 발광다이오드 조명기기
KR101883170B1 (ko) 방열성능을 향상시킨 의료용 간이 조명장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E601 Decision to refuse application