KR20120086001A - Cooling system having heat pipe - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 히트파이프가 장착된 냉각장치에 관한 것으로서, 특히 히트파이프를 이용하여 발열체에서 발생된 열을 보다 신속하게 전달시켜 냉각시킬 수 있는 히트파이프가 장착된 냉각장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cooling device equipped with a heat pipe, and more particularly, to a cooling device equipped with a heat pipe capable of cooling the heat generated by the heating element more quickly by using the heat pipe.
고출력 LED를 이용한 LED조명 제품에는 투광등과 LED가로등이 주를 이루고 있으며 일부는 실내 조명 제품들이 판매되고 있다.LED lighting products using high-power LEDs are mainly made of floodlights and LED street lights, and some of them are sold indoor lighting products.
LED가로등은 고출력 광원을 얻기 위하여 다량의 LED를 사용해야 하며 다량의 LED효율은 열로 변환되어 광효율 저하는 물론이고 접합온도의 상승으로 수명을 저하시킨다. LED street lamps must use a large amount of LED to obtain a high output light source, and the large amount of LED efficiency is converted into heat, which lowers the light efficiency and decreases the lifespan by increasing the junction temperature.
때문에 고효율 히트싱크를 이용하여 LED가로등이나 보안등의 열 저항을 줄여 LED소자의 성능과 신뢰성을 향상시킬 필요가 절실하다.Therefore, there is an urgent need to improve the performance and reliability of LED devices by reducing the thermal resistance of LED street lights and security lamps by using high efficiency heat sinks.
보통 LED모듈의 열전달 경로는 LED패키지내에서 열전달, LED패키지에서 PCB로, PCB에서 히트싱크로, 히트싱크에서 외부로 대류 열전달시키는 단계를 거치게 된다.Normally, the heat transfer path of the LED module goes through heat transfer in the LED package, convection heat transfer from the LED package to the PCB, from the PCB to the heat sink, and from the heat sink to the outside.
최근에는 열전도율이 동(Cu)의 30배 이상 빠른 히트파이프를 이용하여 효과적으로 외부에 열전달을 하는 기술이 개발되고 있다.Recently, a technology for effectively transferring heat to the outside by using a heat pipe whose heat conductivity is 30 times faster than copper (Cu) has been developed.
일반적으로 히트파이프는 고온에서 저온으로의 열 교환ㆍ수송 능력이 우수하기 때문에, 전자ㆍ통신장비 및 산업기계 등에서 열교환 및 수송용 열소자로 사용되어져 오고 있다.In general, heat pipes have excellent heat exchange and transport capability from high temperature to low temperature, and thus, heat pipes have been used as heat elements for heat exchange and transport in electronics, communication equipment, and industrial machinery.
특히, 전자ㆍ통신장비 및 컴퓨터 등의 칩 설계 및 제조기술의 발달로 선폭의 축소와 부피의 감소로 인하여 단위 부피 또는 단위 면적당 발열량이 증가되는 추세에 있다.In particular, due to the development of chip design and manufacturing technology of electronic and communication equipment and computers, the amount of heat generated per unit volume or area is increasing due to the reduction of line width and volume.
히트파이프는 공기냉각을 이용한 히트싱크/팬 방식보다 열처리 성능이 우수하기 때문에 이러한 장치의 냉각소자로 많이 사용되고 있고 발열량 증가에 따라 더욱 적용사례가 증가할 것으로 예측되어 진다.Since heat pipes have better heat treatment performance than heat sinks / fans using air cooling, they are widely used as cooling elements in such devices, and it is expected that application cases will increase as heat generation increases.
이러한 히트파이프가 장착된 냉각장치는, LED모듈과 같은 발열체가 히트파이프의 일단에 장착된 히트싱크에 결합되어, LED모듈에서 발생되는 열을 히트파이프의 타단으로 신속하여 이동시켜 냉각시키는 구조로 되어 있다.The heat pipe-mounted cooling device has a structure in which a heating element such as an LED module is coupled to a heat sink mounted at one end of the heat pipe, so that the heat generated from the LED module is quickly moved to the other end of the heat pipe and cooled. have.
그러나, 종래의 히트파이프가 장착된 냉각장치는, LED모듈과 같은 발열체에 전기를 공급하기 위한 회로기판을 히트싱크와 별개로 제작하여 이를 상호 결합시키는 구조로 되어 있었다.However, the conventional heat pipe-mounted cooling device has a structure in which a circuit board for supplying electricity to a heating element such as an LED module is separately manufactured from the heat sink and coupled to each other.
이 경우, 회로기판과 히트싱크의 접착이 완벽하지 않아 조금의 공기층이라도 생기면 열전달 효율이 현저하게 떨어지는 단점이 있다.In this case, since the adhesion between the circuit board and the heat sink is not perfect, even if a little air layer is generated, the heat transfer efficiency is remarkably inferior.
또한, 종래의 히트파이프는 소형화가 곤란하거나 제조 공정이 까다롭고, 공정상 제조 단가가 상승하여 대중화를 이루는데 어려움이 있고, 다량의 열을 이송하는데 문제점이 있다.In addition, conventional heat pipes have difficulty in miniaturization or difficult manufacturing processes, have difficulty in achieving popularization due to increased manufacturing costs in the process, and have a problem in transferring a large amount of heat.
또한, 히트파이프 내부에 충진되어 있는 작동유체에 탄소나노튜브를 혼합하여 사용하는 경우도 있는데, 이 경우 효율은 좋으나, 그 분산 과정이 난이도가 높고 비용도 높은 뿐만 아니라 고온가열이 반복되는 과정이 계속되면 분산되었던 나노튜브는 열전달을 방해하는 파울링 현상으로 뭉쳐지는 현상이 나타나게 되어, 본래의 기능을 상실하기 때문에 이루고자 하는 효율 향상이 반감되는 문제점이 있다.In addition, in some cases, carbon nanotubes are mixed with a working fluid filled in the heat pipe, and in this case, the efficiency is good, but the dispersion process is not only high in difficulty, high in cost, but also repeated in high temperature heating. When the nanotubes are dispersed, the phenomenon of aggregation occurs due to fouling phenomenon that hinders heat transfer, and thus the efficiency improvement to be achieved is halved because the original function is lost.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 발열체가 장착되는 회로기판과 히트싱크를 일체형으로 제작하여 열전달 효율을 향상시키고, 윅에 탄소나노튜브를 코팅하여 히트파이프의 열전달 및 방열효과를 증대시킬 수 있는 히트파이프가 장착된 냉각장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above-mentioned problems, to improve the heat transfer efficiency by manufacturing a circuit board and a heat sink in which the heating element is mounted integrally, and coating the carbon nanotube on the wick to increase the heat transfer and heat dissipation effect of the heat pipe It is an object of the present invention to provide a cooling device equipped with a heat pipe.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 히트파이프가 장착된 냉각장치는, 히트파이프와; 일면에 발열체가 장착되고, 상기 히트파이프를 감싸고 있는 히트싱크로 이루어지되, 상기 히트파이프는, 내부에 작동유체가 충진된 중공형상의 관체와; 상기 관체의 내부에 배치되는 막대 형상의 윅(wick)으로 이루어지고, 상기 히트싱크는, 금속회로기판으로 이루어져 일면에 상기 발열체가 전기적으로 결합된 하부부재와; 상기 히트파이프의 반대방향으로 방열핀이 형성되고, 상기 하부부재와 결합하는 상부부재로 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the heat pipe equipped with the present invention includes a heat pipe; A heating element is mounted on one surface, and the heat sink is formed around the heat pipe. The heat pipe includes: a hollow tubular body filled with a working fluid therein; A lower wick formed of a rod-shaped wick disposed inside the tubular body, the heat sink comprising a metal circuit board, the heating element being electrically coupled to one surface thereof; Heat dissipation fins are formed in the opposite direction of the heat pipe, characterized in that consisting of an upper member for coupling with the lower member.
상기 하부부재와 상부부재는 상기 히트파이프를 사이에 두고 상기 히트파이프의 일단에 장착되고, 상기 히트싱크는 상기 히트파이프의 타단에 장착되는 다수개의 방열판을 더 포함하여 이루어진다.The lower member and the upper member are mounted on one end of the heat pipe with the heat pipe interposed therebetween, and the heat sink further includes a plurality of heat sinks mounted on the other end of the heat pipe.
상기 하부부재에는 상기 히트파이프의 일단의 하부가 안착되는 하부안착홈이 형성되어 있고, 상기 상부부재에는 상기 히트파이프의 일단의 상부가 안착되는 상부안착홈이 형성되며, 상기 방열핀은 상기 히트파이프의 일단을 중심으로 방사형으로 형성되고, 상기 방열판은 상기 히트파이프의 길이방향의 수직방향으로 다수개가 이격장착된다.The lower member is provided with a lower seating groove in which the lower end of one end of the heat pipe is seated, and the upper member is formed with an upper seating recess in which the upper end of one end of the heat pipe is seated. It is formed radially around one end, and the plurality of heat sinks are spaced apart in the vertical direction of the longitudinal direction of the heat pipe.
상기 히트파이프는 일직선형으로 형성되되, 상기 히트파이프의 타단은 일단보다 높게 위치한다.The heat pipe is formed in a straight line, the other end of the heat pipe is positioned higher than one end.
또한, 상기 하부부재와 상부부재는 일체로 이루어지고, 상기 관체는 상기 히트싱크의 길이방향으로 형성된 홀에 의해 형성될 수도 있다.In addition, the lower member and the upper member is formed integrally, the tube may be formed by a hole formed in the longitudinal direction of the heat sink.
또한, 상기 상부부재는 상기 하부부재의 상부에 배치되고, 상기 방열핀은 상기 하부부재와 상부부재의 적층방향의 수직방향으로 돌출 형성되며, 상기 히트파이프는 상기 상부부재의 내부에 상하방향으로 장착되도록 할 수도 있다.In addition, the upper member is disposed on the upper portion of the lower member, the heat dissipation fins are formed to protrude in the vertical direction of the stacking direction of the lower member and the upper member, so that the heat pipe is mounted in the vertical direction in the upper member You may.
상기 발열체는 LED패키지로 이루어져 상기 하부부재에 장착된다.The heating element is made of an LED package and mounted on the lower member.
상기 윅에는 탄소나노튜브가 코팅되어 있다.The wick is coated with carbon nanotubes.
상기 윅은, 압축된 다공천연섬유와; 상기 다공천연섬유의 외주면을 감싸는 부직포로 이루어지고, 상기 다공천연섬유와 부직포에는 상기 탄소나노튜브가 함유되어 코팅된다.The wick is compressed compressed natural fibers; It consists of a nonwoven fabric surrounding the outer circumferential surface of the porous natural fiber, the porous natural fiber and the nonwoven fabric containing the carbon nanotubes are coated.
상기 윅의 직경은 상기 관체의 내경보다 작고 상기 관체의 내부에서 유동가능하게 배치되어, 상기 윅은 중력에 의해 상기 관체의 하부에 배치된다.The diameter of the wick is smaller than the inner diameter of the tube and is arranged to be flowable inside the tube, so that the wick is disposed below the tube by gravity.
상기 작동유체의 양은 상기 윅이 최대로 흡수할 수 있는 양의 100 ~ 110%임이 바람직하다.The amount of working fluid is preferably 100 to 110% of the amount that the wick can absorb maximum.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 히트파이프가 장착된 냉각장치에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.According to the cooling apparatus equipped with the heat pipe of the present invention as described above has the following effects.
히트싱크를 이루는 하부부재를 금속회로기판으로 제작하여 여기에 발열체를 전기적으로 연결되도록 직접 결합시킴으로써, 발열체가 전기적으로 장착되는 회로기판과 히트싱크를 일체형으로 할 수 있어 열전달 효율을 향상시킬 수 있다.The lower member constituting the heat sink is made of a metal circuit board and directly coupled to the heating element so as to be electrically connected thereto, so that the circuit board and the heat sink on which the heating element is electrically mounted can be integrated to improve heat transfer efficiency.
또한, 히트파이프를 이루는 윅에 탄소나노튜브를 코팅하여 히트파이프의 열전달 및 방열효과를 증대시킬 수 있다.In addition, it is possible to increase the heat transfer and heat dissipation effect of the heat pipe by coating the carbon nanotubes on the wick forming the heat pipe.
도 1은 본 발명의 실시예1에 따른 히트파이프가 장착된 냉각장치의 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예1에 따른 히트파이프가 장착된 냉각장치의 측면도,
도 3은 본 발명의 실시예1에 따른 히트파이프가 장착된 냉각장치의 평면도,
도 4는 도 1의 A-A선을 취하여 본 단면도,
도 5는 도 1의 B-B선을 취하여 본 단면도,
도 6은 본 발명의 실시예1에 따른 히트파이프와 종래 열전달재료의 열전도율을 비교한 비교도면,
도 7은 본 발명의 실시예1에 따른 히트파이프가 장착된 냉각장치가 가로등에 장착된 예를 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 실시예2에 따른 히트파이프가 장착된 냉각장치의 사시도,
도 9는 도 8의 C-C선을 취하여 본 단면도,
도 10은 본 발명의 실시예3에 따른 히트파이프가 장착된 냉각장치의 사시도,
도 11은 도 10에서 D-D선을 취하여 본 단면도,1 is a perspective view of a cooling apparatus equipped with a heat pipe according to Embodiment 1 of the present invention;
2 is a side view of a cooling apparatus equipped with a heat pipe according to Embodiment 1 of the present invention;
3 is a plan view of a cooling apparatus equipped with a heat pipe according to Embodiment 1 of the present invention;
4 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1;
5 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG.
6 is a comparative view comparing the thermal conductivity of the heat pipe according to the first embodiment of the present invention and the conventional heat transfer material,
FIG. 7 is a view showing an example in which a heat pipe-mounted cooling device according to Embodiment 1 of the present invention is mounted on a street lamp. FIG.
8 is a perspective view of a cooling apparatus equipped with a heat pipe according to Embodiment 2 of the present invention;
9 is a cross-sectional view taken along line CC of FIG. 8;
10 is a perspective view of a cooling apparatus equipped with a heat pipe according to
FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line DD in FIG. 10;
도 1은 본 발명의 실시예1에 따른 히트파이프가 장착된 냉각장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예1에 따른 히트파이프가 장착된 냉각장치의 측면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예1에 따른 히트파이프가 장착된 냉각장치의 평면도이고, 도 4는 도 1의 A-A선을 취하여 본 단면도이며, 도 5는 도 1의 B-B선을 취하여 본 단면도이고, 도 6은 본 발명의 실시예1에 따른 히트파이프와 종래 열전달재료의 열전도율을 비교한 비교도면이며, 도 7은 본 발명의 실시예1에 따른 히트파이프가 장착된 냉각장치가 가로등에 장착된 예를 도시한 도면이다.1 is a perspective view of a cooling apparatus equipped with a heat pipe according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a side view of a cooling apparatus equipped with a heat pipe according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 4 is a plan view taken along line AA of FIG. 1, FIG. 5 is a cross sectional view taken along line BB of FIG. 1, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. FIG. 7 is a comparative view comparing heat conductivity of a heat pipe according to Embodiment 1 and a conventional heat transfer material, and FIG. 7 is a view illustrating an example in which a cooling device equipped with a heat pipe according to Embodiment 1 of the present invention is mounted on a street lamp.
본 발명의 히트파이프가 장착된 냉각장치는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 히트파이프(100)와, 히트싱크(200)로 이루어진다.Cooling apparatus equipped with a heat pipe of the present invention, as shown in Figures 1 to 3, the
상기 히트파이프(100)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 관체(110)와, 윅(120)으로 이루어진다.The
상기 관체(110)는 중공형상으로 형성되어 일단과 타단이 폐쇄되어 있고, 상기 히트싱크(200)와 접하고 있으며, 내부에는 작동유체가 충진되어 있다.The
상기 윅(120)은 상기 관체(110)의 내부에 삽입 배치되며, 외부는 균일한 모세관 구조를 가지고 있고 내부는 흡입력이 강력한 구조를 가지도록 구성되어, 빠른 열 이송력과 응축된 작동유체가 빠르게 귀환하도록 한다.The
이러한 상기 윅(120)에는 탄소나노튜브(130)가 코팅되어 있다.The
자세하게는, 상기 윅(120)은 도 4에 도시된 바와 같이, 다공천연섬유(121)와 부직포(122)로 이루어진다.In detail, the
상기 다공천연섬유(121)는 압축된 상태의 원기둥 형상으로 형성되어 강력한 흡입력을 가지고 있다.The porous
상기 부직포(122)는 상기 다공천연섬유(121)의 외주면을 감싸고 있으며, 균일한 모세관 구조를 가지고 있다.The
위와 같은 상기 다공천연섬유(121)와 부직포(122)에 의해 상기 윅(120)은 흡입력이 강하고, 균일한 모세관 구조를 가지게 되어, 작동유체를 많이 머금으면서 빠르게 귀환시킬 수 있다.By the porous
종래에는 상기 윅(120)의 소재를 금속을 사용하였기 때문에, 작동유체의 흡입력이 높지 못했다.Conventionally, since the material of the
상기 탄소나노튜브(130)는 상기 다공천연섬유(121) 및 부직포(122)에 함유되어 코팅됨으로써, 상기 윅(120)의 열전도 및 방열효과를 보다 높이는 역할을 한다.The
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 히트파이프(100)는 상기 윅(120)에 탄소나노튜브(130)가 코팅되어 있어서, 알루미늄 및 구리뿐만 아니라 종래의 히트파이프(100)보다 열전도율이 월등히 높음을 알 수가 있다.As shown in FIG. 6, the
상기 윅(120)에 코팅되는 상기 탄소나노튜브(130)는 10~20 나노미터이고, 0.2~0.5% 탄소나노튜브(130)를 물에 분산한 상태에서 상기 다공천연섬유(121)와 부직포(122)로 이루어진 구조체를 수차례 침수했다가 건조하는 과정을 거쳐 내외부에 코팅을 한다.The
이러한 코팅공정을 마치면, 윅(120)의 전부분에 상기 탄소나노튜브(130)가 코팅되어 복합구조의 기능인 모세관 작용과 흡수작용이 기존 사용하는 윅(120)보다 월등한 성능을 가지도록 할 수 있다.After the coating process, the
그리고, 압축된 상기 다공천연섬유(121)의 외주면에 상기 부직포(122)를 감쌈으로써, 탄력이 우수해져 상기 윅(120)을 지지하기 위한 별도의 지지봉이 불필요하고, 상기 다공천연섬유(121)는 내열성 및 내화학성을 가지고 있어 어떠한 조건의 온도와 작동유체에도 아무런 문제없이 사용할 수 있다.In addition, by wrapping the
위와 같이, 상기 윅(120)에 탄소나노튜브(130)을 코팅하여 형성함으로써, 작동유체에 탄소나노튜브(130)를 분산하여 사용했던 종래기술보다, 사용하는 번거로움과 난이도를 없애고, 시간이 지나면 작동유체에서 파울링 작용에 의하여 효율이 반감되는 문제점을 해결할 수 있다.As described above, by forming the
또한 균일한 모세관 압력과 강력한 흡수력을 가진 윅(120)에 탄소나노튜브(130)를 코팅함으로써, 열전도 속도를 기존의 히트파이프(100)보다 40%이상 향상시켰으며, 열효율을 30%이상 상승시켜 에너지가 절감되게 하였다.In addition, by coating the
한편, 상기 윅(120)의 직경은 상기 관체(110)의 내경보다 작고 상기 관체(110)의 내부에서 유동가능하게 배치되어, 상기 윅(120)은 자유상태에서 중력에 의해 항상 상기 관체(110)의 하부에 배치된다.On the other hand, the diameter of the
즉, 상기 윅(120)은 상기 관체(110)의 내부에 고정결합되어 있지 않고 유동가능하게 배치되어 있어, 항상 상기 관체(110)의 하부에 배치되게 된다.That is, the
그리고, 상기 관체(110) 내부에 있는 상기 작동유체의 양은 상기 윅(120)이 최대로 흡수할 수 있는 양의 100~110%로 충진되어 있도록 한다.And, the amount of the working fluid in the tubular 110 is to be filled with 100 ~ 110% of the amount that the
상기 작동유체의 양이 상기 윅(120)이 최대로 흡수할 수 있는 양보다 적을 경우에는, 상기 윅(120)이 건조되는 문제점과 상기 관체(110)의 증발부가 응축부보다 높게 배치된 경우 작동유체가 증발부에 거의 없어지는 문제점이 있다.When the amount of the working fluid is less than the amount that the
또한, 상기 작동유체의 양이 상기 윅(120)이 최대로 흡수할 수 있는 양보다 매우 많을 경우에는 상기 작동유체가 열전달에 장애물로 작용하여 열전달의 효과가 저하된다.In addition, when the amount of the working fluid is much greater than the amount that the
따라서, 본 발명과 같이 상기 작동유체의 양은 상기 윅(120)이 최대로 흡수할 수 있는 양의 100 ~ 110%로 충진되도록 한다.Therefore, as in the present invention, the amount of the working fluid is to be filled to 100 ~ 110% of the amount that the
위와 같이 상기 작동유체의 양을 충진함으로써, 상기 작동유체는 거의 모두가 상기 윅(120)에 흡수된 상태로 존재하게 된다.By filling the amount of the working fluid as described above, the working fluid is present in almost all absorbed state in the wick (120).
위와 같은 상기 히트파이프(100)는 일직선형으로 형성되어 있고, 상기 방열판(230)이 장착된 상기 히트파이프(100)의 타단이 상기 히트싱크(200)가 장착된 일단보다 높게 위치하도록 함이 바람직하다.The
상기 히트싱크(200)는 일면에 발열체(211)가 장착되고, 상기 히트파이프(100)를 감싸고 있다.The
이러한, 상기 히트싱크(200)는 하부부재(210)와, 상부부재(220)와, 방열판(230)으로 이루어진다.The
상기 하부부재(210)는 금속회로기판으로 이루어져 상기 히트파이프(100)의 하부에 배치되고, 하면에 상기 발열체(211)가 전기적으로 결합되어 있다.The
상기 상부부재(220)는 상기 히트파이프(100)의 상부에 배치되어 상기 히트파이프(100)의 일단을 사이에 두고 상기 하부부재(210)와 결합하여 상기 하부부재(210)와 함께 상기 히트파이프(100)의 일단을 감싼다.The
상기 상부부재(220)에는 다수개의 방열핀(221)이 형성되어 있고, 상기 방열핀(221)은 상기 히트파이프(100)의 일단을 중심으로 방사형으로 형성되어 있다.A plurality of
상기 하부부재(210)에는 상기 히트파이프(100)의 일단의 하부가 안착되는 하부안착홈(212)이 형성되어 있고, 상기 상부부재(220)에는 상기 히트파이프(100)의 일단의 상부가 안착되는 상부안착홈(222)이 형성되어 있다.The
그리고, 상기 하부부재(210)의 하면에 결합되는 상기 발열체(211)는 금속회로기판으로 이루어진 상기 하부부재(210)와 전기적으로 결합되는 LED패키지로 이루어져 상기 하부부재(210)에 장착된다.The
상기 발열체(211)는 LED패키지뿐만 아니라, 열을 발생시키면서 상기 하부부재(210)에 전기적으로 결합되는 반도체칩 등으로 이루어질 수도 있다.The
본 실시예에서는 상기 발열체(211)가 LED패키지로 이루어져 있고, 이러한 발열체(211)가 금속회로기판으로 이루어진 상기 하부부재(210)에 전기적으로 통할 수 있도록 결합하여, 도 7에 도시된 바와 같이 가로등에 장착하여 조명장치로 활용된 것을 도시하였다.In the present embodiment, the
위와 같이, 상기 발열체(211)를 상기 히트싱크(200)에 전기적으로 직접 결합시킴으로써, 종래와 같이 발열체(211)를 회로기판에 결합한 후 이를 다시 히트싱크(200)에 결합시키는 것보다 간단하고, 상기 발열체(211)가 장착되는 회로기판이 상기 히트싱크(200)를 이루는 하부부재(210)이기 때문에 회로기판과 히트싱크(200)를 일체로 제작하게 되어 상기 발열체(211)에서 발생되는 열을 상기 히트싱크(200)로 보다 잘 전달할 수 있다.As described above, by directly coupling the
상기 방열판(230)은 다수개의 판재로 이루어져 상호 이격되어 있고, 상기 히트파이프(100)의 타단에 장착되어 있다.The
이러한 상기 방열판(230)은 상기 히트파이프(100)의 길이방향의 수직방향으로 장착되어 있다.The
상기 히트싱크(200)는 필요에 따라 상기 방열판(230)없이 상기 하부부재(210)와 상부부재(220)만으로 이루어질 수도 있다.The
위와 같은 구조로 이루어진 본 발명의 히트파이프(100)가 장착된 냉각장치는 도 7에 도시된 바와 같이, 가로등에 적용하여 활용할 수도 있고, 그에 따른 분야에도 적용하여 활용될 수 있다.The cooling apparatus equipped with the
도 7(a)는 히트파이프(100)가 수평으로 배치된 상태를 도시한 것이고, 도 7(b)는 히트파이프(100)가 경사지게 배치된 것을 도시한 것으로써, 도 7(b)에 도시된 바와 같이 히트파이프(100)의 타단이 일단보다 높게 배치되도록 경사지게 배치함이 바람직하다.FIG. 7A illustrates a state in which the
본 발명의 구성을 이루는 상기 히트파이프(100)는 윅(120)이 관체(110) 내부에서 유동할 수 있도록 되어 있고, 윅(120)이 다공천연섬유(121)와 부직포(122)로 이루어지며, 윅(120)의 내외주면에 탄소나노튜브(130)가 함유되어 코팅되어 있기 때문에, 응축부쪽 즉 상기 방열판(230) 쪽이 약간 낮아도 작동이 원활하게 이루어질 수도 있다.The
이는 상기 다공천연섬유(121)가 흡입력이 강하고 상기 부직포(122)가 균일한 모세관을 가지고 있기 때문에, 상기 방열판(230) 쪽이 약간 낮아도 작동유체는 상기 다공천연섬유(121)와 부직포(122)로 이루어진 윅(120)에 의해 상기 히트파이프(100)의 일단으로 용이하게 이동할 수 있다.This is because the
또한, 상기 윅(120)에는 상기 탄소나노튜브(130)가 코팅되어 있어서, 상기 발열체(211)에서 발생된 열이 상기 탄소나노튜브(130)의 높은 열전도로에 의해 윅(120) 전체를 통해 발열됨으로써, 히트파이프(100)의 열효율을 매우 증대시킬 수 있다.In addition, the
또한 윅(120)의 제조단가를 획기적으로 50%이상 감소시켜 누구나 쉽게 사용하는데 부담이 없고, 응용제품의 체적을 줄일 수 있는 만큼 원재료의 원가절감이 되어 경제적 이익을 얻을 수 있다.
In addition, by reducing the manufacturing cost of the
도 8은 본 발명의 실시예2에 따른 히트파이프가 장착된 냉각장치의 사시도이고, 도 9는 도 8의 C-C선을 취하여 본 단면도이다.8 is a perspective view of a cooling apparatus equipped with a heat pipe according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line C-C of FIG. 8.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 실시예2의 히트파이프가 장착된 냉각장치는, 히트파이프(100)와 히트싱크(200)로 이루어진다.As shown in FIG. 8 and FIG. 9, the cooling apparatus equipped with the heat pipe of the second embodiment includes a
실시예2에서 상기 히트싱크(200)는 실시예1의 히트싱크(200)와 달리 일체형으로 이루어져 있다.In the second embodiment, the
즉, 실시예1에서는 히트싱크(200)가 하부부재(210)와 상부부재(220)가 상호 결합하여 이루어져 있는데, 실시예2에서는 하부부재(220)와 상부부재(220)가 일체로 이루어져 히트싱크(200)를 형성한다.That is, in the first embodiment, the
그리고, 상기 히트파이프(100)를 형성하는 관체(110)는 별도로 제작되어 장착되지 않고, 상기 히트싱크(200)에 길이방향으로 형성된 홀에 의해 형성된다.In addition, the
즉, 상기 히트싱크(200)의 내부에 길이방향으로 길게 홀을 형성함으로써 이것이 상기 관체(110)가 된다.That is, by forming a hole in the longitudinal direction in the inside of the
이때, 상기 관체(110)를 형성하는 홀은 내부에 윅(120)을 삽입하도록 하기 위해 일단이 개방되어 있고 타단이 폐쇄되어 있으며, 상기 윅(120)을 삽입한 상태에서는 별도의 덮개(140)를 이용하여 홀의 일단을 폐쇄하도록 한다.At this time, the hole forming the
한편, 상기 하부부재(210)의 하면에는 상기 발열체(211)가 장착된 별도의 회로기판이 장착될 수도 있다.Meanwhile, a separate circuit board on which the
그 외 다른 사항은 실시예1과 동일 유사한바, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
Other matters are the same as in Example 1, and detailed description thereof will be omitted.
도 10은 본 발명의 실시예3에 따른 히트파이프가 장착된 냉각장치의 사시도이고, 도 11은 도 10에서 D-D선을 취하여 본 단면도이다.10 is a perspective view of a cooling apparatus equipped with a heat pipe according to
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 실시예3의 히트파이프가 장착된 냉각장치는, 히트파이프(100)와 히트싱크(200)로 이루어진다.10 and 11, the cooling apparatus equipped with the heat pipe of
상기 히트싱크(200)는 하부부재(210)와 상부부재(220)로 이루어진다.The
상기 하부부재(210)의 하면에는 발열체(211)가 장착되어 있다.The
이때, 상기 하부부재(210)의 하면에는 상기 발열체(211)가 장착된 별도의 회로기판이 장착될 수도 있다.In this case, a separate circuit board on which the
그리고, 상기 상부부재(220)는 상기 하부부재(210)의 상부에 결합되고, 방열핀(221)은 상기 하부부재(210)와 상부부재(220)의 적층방향의 수직방향으로 돌출 형성되어 있다.The
상기 히트파이프(100)는 상기 상부부재(220)의 내부에 상하방향으로 장착된다.The
이러한 상기 히트파이프(100)는 관체(110)와 윅(120)으로 이루어지고, 상기 관체(110)는 실시예1과 같이 별도로 제작되어 상기 상부부재(220)의 내부에 상방향으로 장착될 수도 있고, 실시예2와 같이 상부부재(220)에 상방향으로 홀을 형성하여 그것이 관체(110)가 될 수도 있다.The
도 11에서는 상기 관체(110)를 별도로 제작하여 이를 장착한 것이 도시되어 있다.In FIG. 11, the
상기 히트파이프(100)의 하단은 상기 발열체(211)가 장착된 하부부재(210)와 접하게 된다.The lower end of the
그 외 다른 사항은 실시예1 또는 실시예2와 동일 유사한바, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
Other matters are similar to those of the first embodiment or the second embodiment, and detailed description thereof will be omitted.
본 발명인 히트파이프가 장착된 냉각장치는 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술 사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.The cooling apparatus equipped with the heat pipe of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be variously modified and implemented within the range in which the technical idea of the present invention is permitted.
100 : 히트파이프, 110 : 관체, 120 : 윅, 121 : 다공천연섬유, 122 : 부직포, 130 : 탄소나노튜브, 140 : 덮개, 200 : 히트싱크, 210 : 하부부재, 211 : 발열체, 212 : 하부안착홈, 220 : 상부부재, 221 : 방열핀, 222 : 상부안착홈, 230 : 방열판, 100: heat pipe, 110: tube, 120: wick, 121: porous natural fiber, 122: nonwoven fabric, 130: carbon nanotube, 140: cover, 200: heat sink, 210: lower member, 211: heating element, 212: lower Seating groove, 220: upper member, 221: heat sink fin, 222: upper seating groove, 230: heat sink,
Claims (11)
일면에 발열체가 장착되고, 상기 히트파이프를 감싸고 있는 히트싱크로 이루어지되,
상기 히트파이프는,
내부에 작동유체가 충진된 중공형상의 관체와;
상기 관체의 내부에 배치되는 막대 형상의 윅(wick)으로 이루어지고,
상기 히트싱크는,
금속회로기판으로 이루어져 일면에 상기 발열체가 전기적으로 결합된 하부부재와;
상기 히트파이프의 반대방향으로 방열핀이 형성되고, 상기 하부부재와 결합하는 상부부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 히트파이프가 장착된 냉각장치.A heat pipe;
The heating element is mounted on one surface, and made of a heat sink surrounding the heat pipe,
The heat pipe,
A hollow tube filled with a working fluid therein;
A rod-shaped wick disposed inside the tubular body,
The heat sink,
A lower member having a metal circuit board electrically coupled to the heating element on one surface thereof;
The heat dissipation fin is formed in the opposite direction of the heat pipe, the cooling device equipped with a heat pipe, characterized in that consisting of the upper member coupled to the lower member.
상기 하부부재와 상부부재는 상기 히트파이프를 사이에 두고 상기 히트파이프의 일단에 장착되고,
상기 히트싱크는 상기 히트파이프의 타단에 장착되는 다수개의 방열판을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 히트파이프가 장착된 냉각장치.The method of claim 1,
The lower member and the upper member is mounted to one end of the heat pipe with the heat pipe therebetween,
The heat sink is a heat pipe is equipped with a heat pipe further comprises a plurality of heat sinks mounted on the other end of the heat pipe.
상기 하부부재에는 상기 히트파이프의 일단의 하부가 안착되는 하부안착홈이 형성되어 있고,
상기 상부부재에는 상기 히트파이프의 일단의 상부가 안착되는 상부안착홈이 형성되며,
상기 방열핀은 상기 히트파이프의 일단을 중심으로 방사형으로 형성되고,
상기 방열판은 상기 히트파이프의 길이방향의 수직방향으로 다수개가 이격장착된 것을 특징으로 하는 히트파이프가 장착된 냉각장치.The method of claim 2,
The lower member is provided with a lower seating groove for mounting the lower end of the one end of the heat pipe,
The upper member is formed with an upper seating groove in which the upper end of one end of the heat pipe is seated,
The heat dissipation fin is formed radially about one end of the heat pipe,
The heat sink is a heat pipe is equipped with a heat pipe, characterized in that a plurality of spaced apart in the vertical direction of the heat pipe.
상기 히트파이프는 일직선형으로 형성되되,
상기 히트파이프의 타단은 일단보다 높게 위치하는 것을 특징으로 하는 히트파이프가 장착된 냉각장치.The method of claim 2,
The heat pipe is formed in a straight line,
Cooling device equipped with a heat pipe, characterized in that the other end of the heat pipe is located higher than one end.
상기 하부부재와 상부부재는 일체로 이루어지고,
상기 관체는 상기 히트싱크의 길이방향으로 형성된 홀에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 히트파이프가 장착된 냉각장치.The method of claim 1,
The lower member and the upper member is made integrally,
And said tubular body is formed by a hole formed in the longitudinal direction of said heat sink.
상기 상부부재는 상기 하부부재의 상부에 배치되고,
상기 방열핀은 상기 하부부재와 상부부재의 적층방향의 수직방향으로 돌출 형성되며,
상기 히트파이프는 상기 상부부재의 내부에 상하방향으로 장착되는 것을 특징으로 하는 히트파이프가 장착된 냉각장치.The method of claim 1,
The upper member is disposed above the lower member,
The heat dissipation fin is formed to protrude in the vertical direction of the stacking direction of the lower member and the upper member,
The heat pipe is a cooling device equipped with a heat pipe, characterized in that mounted to the inside of the upper member in the vertical direction.
상기 발열체는 LED패키지로 이루어져 상기 하부부재에 장착되는 것을 특징으로 하는 히트파이프가 장착된 냉각장치.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
The heating element is a cooling device equipped with a heat pipe, characterized in that the LED package is mounted on the lower member.
상기 윅에는 탄소나노튜브가 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 히트파이프가 장착된 냉각장치.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
The wick is a cooling device equipped with a heat pipe, characterized in that the carbon nanotubes are coated.
상기 윅은,
압축된 다공천연섬유와;
상기 다공천연섬유의 외주면을 감싸는 부직포로 이루어지고,
상기 다공천연섬유와 부직포에는 상기 탄소나노튜브가 함유되어 코팅되는 것을 특징으로 하는 히트파이프가 장착된 냉각장치.The method of claim 8,
The wick is,
Compressed porous natural fibers;
It consists of a nonwoven fabric surrounding the outer circumferential surface of the porous natural fiber,
The porous fiber and the nonwoven fabric is equipped with a heat pipe, characterized in that the coating containing carbon nanotubes.
상기 윅의 직경은 상기 관체의 내경보다 작고 상기 관체의 내부에서 유동가능하게 배치되어,
상기 윅은 중력에 의해 상기 관체의 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 히트파이프가 장착된 냉각장치.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
The diameter of the wick is smaller than the inner diameter of the tube and is arranged to be flowable inside the tube,
And the wick is disposed under the tube by gravity.
상기 작동유체의 양은 상기 윅이 최대로 흡수할 수 있는 양의 100 ~ 110%인 것을 특징으로 하는 히트파이프가 장착된 냉각장치.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
Cooling device equipped with a heat pipe, characterized in that the amount of the working fluid is 100 to 110% of the maximum absorbable amount of the wick.
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