KR20150089100A - 공냉식 냉각 수단이 구비된 uv-led 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 공냉식 냉각수단이 구비된 수지 경화용 UV-LED 장치는, 복수의 UV-LED 모듈로 이루어진 UV-LED 유닛; 상기 UV-LED 유닛이 장착되는 LED 장착부; 상기 LED 장착부와의 사이에 유입구와 유출구를 가지는 제 1 유체 통로를 구비하며, 상기 LED 장착부의 후방에 배치되어, 상기 LED 장착부로부터 전달된 열을 외기로 방열하는 히트 싱크; 및 상기 제 1 유체 통로의 유입구로 공기를 공급하는 공기공급수단을 포함한다.
본 발명에 따르면, UV-LED의 방열부인 히트 싱크 뿐만아니라 LED 발광체 모듈 자체를 냉각을 할 수 있어서 UV-LED 모듈의 냉각효율을 높일 수 있다.

Description

공냉식 냉각 수단이 구비된 UV-LED 장치{UV-LED DEVICE HAVING AIR COOLING SYSTEM }
본 발명은 수지 경화용 UV-LED 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수지 경화용 UV-LED 장치의 공기 냉각시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 건조용 UV-LED 장치의 공기 냉각시스템에 관한 것이다.
최근 정보화 사회로 시대가 급발전함에 따라 액정표시장치(liquid crystal display : LCD)가 해상도, 컬러표시, 화질 등에서 우수하여 노트북이나 데스크탑 컴퓨터의 모니터에 활발하게 적용되고 있다.
일반적인 액정표시장치 제조공정은 컬러필터기판과 어레이 기판을 얻기 위한 기판제조공정과, 액정패널을 완성하는 셀(cell)공정 그리고 액정패널과 백라이트를 일체화시키는 모듈(module)공정으로 구분될 수 있다.
이중 기판제조공정에서는 박막증착, 포토리소그라피, 식각 등의 과정을 수 차례 반복해서 각 기판에 어레이층과 컬러필터층을 구현하고, 셀공정에서는 컬러필터기판과 어레이 기판 중 어느 하나에 합착을 위한 실패턴(seal pattern)을 형성한 후 액정층을 사이에 두고 양 기판을 대면 합착시켜 액정패널을 완성하며, 이렇게 완성된 액정패널은 모듈공정에서 편광판과 구동회로 등이 부착된 후 백라이트와 일체화되어 액정표시장치를 이룬다.
이때 셀공정에 있어서, 컬러필터기판과 어레이기판 사이에 액정주입을 위한 갭 형성과 주입된 액정이 새지 않게 하기 위해 형성되는 실패턴은 가열에 의해 경화되는 열경화성 수지와 자외선에 의해 경화되는 자외선 경화성 수지로 구분될 수 있는데, 현재에는 저온공정에서 보다 향상된 접착력을 나타내는 자외선 경화성 수지가 널리 이용된다. 자외선 경화성 수지 실런트는 광개시제와 자외선(UV)경화제가 함유된 모너머(monomer) 그리고 모노머 내에 셀갭 유지 기능을 위한 유리섬유가 포함되어 있다.
스크린 인쇄법과 디스펜서 인쇄방법으로 양 기판 중 어느 하나의 가장자리에 실런트를 형성한 후, 양 기판 사이에 액정을 주입한 상태에서 수은 자외선 램프 또는 메탈 할라이드 램프를 통해 자외선(UV)을 조사하여 실런트를 경화시켜 실패턴을 형성하게 된다.
그러나, UV 수지 또는 도료의 경화에 이용되던 UV 램프가 UV-LED 장치로 대체되고 있는 추세이다. UV 램프는 소비전력이 약 300~500watts로 크고, Xe(Xenon), Hg와 같은 환경 유해 물질을 유발하며, 원치 않는 단파장을 유발하여 경화하고자하는 수지 또는 도료에 황변 현상을 야기하는 문제점이 있다. 반면, UV-LED 장치는 소비 전력이 UV 램프에 비해 크기가 훨씬 작고 원하는 파장대의 UV를 이용하여 수지 또는 도료를 경화시킬 수 있다. 또한, LED는 UV 램프와 비교할 때 환경 유해 물질의 발생이 없고 수명이 긴 장점을 갖는다.
LED(Light Emitting Diode)와 같은 반도체 발광소자는 에너지 효율이 높아서 고출력의 조명장치로서 이용되기도 하지만, 앞에서 설명한 바와 같이 에너지 효율이 높고 환경 친화적이어서 자외선을 발산하여 수지를 경화하는 장치로서 이용되고 있다(도 1 참조). 또한, 높은 발광량을 이용하여 도료를 건조시키거나 가공식품을 건조시키는 것과 같은 제품 건조 장치로서 이용되기도 한다.
그러나, LED 작동시 광으로 변환되지 못한 에너지가 열로써 LED 내에서 지체하며, 이는 LED의 성능, 효율 및 수명을 저하시키는 원인이 된다. 게다가, 이러한 문제는 UV 수지 경화장치에 이용되는 UV LED의 경우 더욱 심각할 수 있다. LCD, OLED, PDP와 같은 패널 제조시 이용되는 UV 수지 경화장치에 이용되는 UV LED에서는 일반적으로 LCD, OLED, PDP와 같은 패널로 40℃이상의 열이 가해질 경우에는 LCD, OLED, PDP 패널의 품질을 떨어뜨리게 된다.
이에 대해, 종래에는 LED로부터 나온 열을 외부로 빨리 내보내도록, 메탈 PCB, 금속 방열판 및/또는 히트싱크를 이용하고 있지만 한계가 있다. 또한, 반도체 발광소자와 같은 전자부품을 금속 방열구조에 배치하고, 그 금속 방열구조에 냉매를 분사함으로써, 분사된 냉매가 열을 흡수해 기화하는 작용을 통해 전자부품을 냉각하는 장치가 PCT 공개번호 WO 2005/011350호에 개시된 바 있다. 그러나, 개시된 종래의 기술은 냉각온도를 조절하기 쉽지 않고, 냉매의 작용을 제어하는 것도 쉽지 않은 단점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 한국특허 제1010866호에는 열전도에 의해 발광소자로부터 열을 전달받도록 배치된 냉각블록, 상기 냉각블록내에 냉매를 공급하기 위한 하나의 냉매라인 및 상기 냉매를 냉각블록 외부로 배출하기 위한 다른 냉매라인으로 이루어진 UV-LED 모듈냉각장치가 개시된 바 있다(도 2 참조). 그러나, 이러한 종래의 기술은 히트 싱크만 냉각을 할 수 있고, LED 발광체는 냉각을 할 수 없어서 UV-LED 모듈의 냉각효율이 떨어지고, 냉매가 유출될 우려가 있어서 제조공정 중에 있는 LCD, OLED, PDP와 같은 패널이 오염될 우려가 있다.
따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 고려하여, 본 발명에 따르면 액정표시장치에서의 패널 접착제를 경화시키기 위한 UV-LED 장치를 보다 효율적으로 냉각시키기 위하여 공냉식 냉각시스템이 구비된 UV-LED 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공냉식 냉각수단이 구비된 UV-LED 장치는, 복수의 UV-LED 모듈로 이루어진 UV-LED 유닛; 상기 UV-LED 유닛이 장착되는 LED 장착부; 상기 LED 장착부와의 사이에 유입구와 유출구를 가지는 제 1 유체 통로를 구비하며, 상기 LED 장착부의 후방에 배치되어, 상기 LED 장착부로부터 전달된 열을 외기로 방열하는 히트 싱크; 및 상기 제 1 유체 통로의 유입구로 공기를 공급하는 공기공급수단을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공냉식 냉각수단이 구비된 UV-LED 장치에서는, UV-LED 유닛의 전방으로부터 간격이 띄워지도록 소정의 높이를 가진 프레임에 의해 글라스가 UV-LED 유닛의 전방에 부착되어, 상기 UV-LED 유닛과 상기 글라스 사이에 유입구와 유출구를 가지는 제 2 유체 통로가 추가로 구비되며, 상기 공기공급수단이 상기 제 2 유체 통로의 유입구로 공기를 공급할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 공냉식 냉각수단이 구비된 UV-LED 장치는, 복수의 UV-LED 모듈로 이루어진 UV-LED 유닛; 상기 UV-LED 유닛이 장착되는 LED 장착부; 상기 LED 장착부로부터 전달된 열을 외기로 방열하기 위하여 상기 LED 장착부의 후방에 배치되는 히트 싱크; 상기 UV-LED 유닛의 전방으로부터 간격이 띄워지도록 소정의 높이를 가진 프레임에 의해 부착되는 글라스; 상기 UV-LED 유닛과 상기 글라스 사이에 형성되며, 유입구와 유출구를 가지는 제 2 유체 통로; 및 상기 제 2 유체 통로의 유입구로 공기를 공급하는 공기공급수단을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공냉식 냉각수단이 구비된 UV-LED 장치에서는, 히트 싱크에 복수의 방열핀이 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공냉식 냉각수단이 구비된 UV-LED 장치에서는, 제 1 유체 통로내에는 LED 장착부와 히트 싱크를 연결하는 복수의 블록이 길이방향으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공냉식 냉각수단이 구비된 UV-LED 장치에서는, 제 1 유체 통로내에는 LED 장착부와 히트 싱크를 연결하는 복수의 길이방향의 블록의 중간에 복수의 연통부가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공냉식 냉각수단이 구비된 UV-LED 장치에서 상기 공기공급수단은 에어 컴프레서로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공냉식 냉각수단이 구비된 UV-LED 장치에서는, 글라스를 UV-LED 유닛의 전방에 부착시키는 프레임에 적어도 2개 이상의 공기 연통구가 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 액정표시장치에서의 패널 접착제를 경화시키기 위한 UV-LED 장치를 보다 효율적으로 냉각시키기 위하여 공냉식 냉각시스템이 구비된 UV-LED 장치가 제공되므로, UV-LED의 방열부인 히트 싱크 뿐만아니라 LED 발광체 모듈 자체를 냉각을 할 수 있어서 UV-LED 모듈의 냉각효율을 높일 수 있으며, 냉매 유출의 염려가 없어서 LCD, OLED, PDP와 같은 패널 제조공정 중에 오염이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 액정표시장치의 실런트 경화를 위한 종래의 UV-LED 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 UV-LED 모듈의 액체 냉각장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 건조 또는 수지 경화용 UV-LED 장치의 공냉식 냉각시스템의 개략 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 건조 또는 수지 경화용 UV-LED 장치의 공냉식 냉각시스템의 개략 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 건조 또는 수지 경화용 UV-LED 장치의 공냉식 냉각시스템의 개략 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 건조 또는 수지 경화용 UV-LED 장치의 공냉식 냉각시스템의 개략 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 건조 또는 수지 경화용 UV-LED 장치의 공냉식 냉각시스템의 유체 통로의 일예를 나타내는 개략적인 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 건조 또는 수지 경화용 UV-LED 장치의 공냉식 냉각시스템의 유체 통로의 다른예를 나타내는 개략적인 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 건조 또는 수지 경화용 UV-LED 장치의 공냉식 냉각시스템의 유체 통로의 다른예를 나타내는 개략적인 분해 사시도이다.
전술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 실시예를 통하여 보다 분명해질 것이다.
특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 출원의 명세서에서 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 출원의 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 또는 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "∼사이에"와 "바로 ∼사이에" 또는 "∼에 인접하는"과 "∼에 직접 인접하는" 등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원의 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원의 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 건조 또는 수지 경화용 UV-LED 장치의 공냉식 냉각시스템의 개략 단면도이며; 도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 건조 또는 수지 경화용 UV-LED 장치의 공냉식 냉각시스템의 개략 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 공냉식 냉각시스템이 구비된 건조 또는 수지 경화용 UV-LED 장치에서는, 복수의 UV-LED 모듈(10)로 이루어진 UV-LED 유닛이 장착되는 LED 장착부(20)와 히트 싱크(30)의 사이에는 냉각용 공기가 흐를 수 있는 제 1 유체 통로(41)가 형성된다. 상기 제 1 유체 통로(41)에는 유입구(44)와 유출구(45)가 형성되며, 공기공급수단(40)으로부터 공급되는 공기가 공급관(43)을 통하여 상기 유입구(44)에 연결된다. 또한, 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, LED 장착부(20)와 히트 싱크(30)는 복수의 열전도 블록(23, 24)에 의해 연결될 수 있으며, 히트 싱크(30)의 외측에는 복수의 방열핀(31)이 형성될 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 공냉식 냉각수단이 구비된 UV-LED 장치는 LED 발광체에서 발생되는 열이 LED 장착부(20)를 통하여 히트 싱크(30)로 전달될 뿐아니라, 공기공급수단으로부터 제 1 유체 통로(41)의 유입구(44)로 유입되어 유출구(45)로 배출되는 냉각 공기가 LED 발광체의 열을 흡수하게 되므로, UV-LED 장치의 냉각효율이 현저하게 증대된다. 또한, 도 8에 도시된 바와 같이, LED 장착부(45)와 히트 싱크(30)가 열전도 블록(23)에 의해 연결될 수 있다. 또한, 도 9에 도시된 바와 같이, LED 장착부(20)와 히트 싱크(30) 사이에 설치된 복수의 열전도 블록(23)의 중간에 복수의 연통부(25)가 설치될 수 있다. 본 발명에 따른 공냉식 냉각시스템이 구비된 UV-LED 장치에서, 히트 싱크(30)는, 예를 들어, 체결구멍(32)을 통하여 나사(미도시)를 이용하여 LED 장착부(20) 둘레의 프레임(26)의 홀(22)에 나사결합될 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같은 다른 실시예에서는, LED 장착부(20)와 히트 싱크(30)의 사이에는 냉각용 공기가 흐를 수 있는 제 1 유체 통로(41)를 형성하지 않고, UV-LED 유닛과 글라스(50) 사이에 유입구(46)와 유출구(47)를 가지는 제 2 유체 통로(42)만을 형성할 수 있다. 도 5의 실시예에서는, 상기 제 2 유체 통로(42)의 유입구(46)에 공기공급수단(40)이 연결관(43)을 통하여 연결되어, 공기를 제 2 유체 통로(42)로 공급하며, 제 2 유체 통로(42)로 공급된 공기는 UV-LED 모듈(10)에서 발생된 열을 흡수한 후 유출구(47)를 통하여 외부로 배출된다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, UV-LED 유닛의 전방으로부터 간격이 띄워지도록 소정의 높이를 가진 프레임(48)에 의해 글라스(50)를 설치하는 경우, UV-LED 모듈(10)의 상부면과 글라스(50) 사이의 공간부에 제 2 유체 통로(42)가 형성될 수 있다. 공기공급수단(40)으로부터 공급된 냉각공기는 공기공급관(43)을 통하여 공급되면서 일부는 유입구(44)를 통하여 제 1 유체 통로(41)로 공급되고, 일부는 유입구(46)를 통하여 제 2 유체 통로(42)로 공급된다. 제 2 유체 통로(42)로 공급된 냉각공기는 UV-LED 모듈의 발생열을 흡수한 다음 유출구(47)을 통하여 배출된다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, UV-LED 유닛의 전방에 글라스(50)를 설치하는 경우, UV-LED 모듈(10)의 상부면과 글라스(50) 사이의 공간부에 제 2 유체 통로를 설치하지 않고, UV-LED 모듈(10)의 상부면과 글라스(50) 사이의 공간부의 공기 유통을 위하여 양 측부에 통기구들(46a, 47a)을 설치할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 공냉식 냉각수단이 구비된 UV-LED 장치에 이용되는 공기공급수단은 에어 컴프레서가 이용될 수 있다. 에어 컴프레서가 공기공급수단으로 이용되는 경우에는, 공압으로 작동되는 공구들을 위하여 작업장내에 기 설치되어 있는 에어 컴프레서를 이용할 수 있다. 이 경우 UV-LED 장치에 공급되는 공기의 압력을 조절하기 위하여 공기압 조절수단(도시하지 않음)이 구비되는 것이 바람직하다.
이어서, 본 발명에 따른 공냉식 냉각 수단이 구비된 UV-LED 장치의 작용효과에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공냉식 냉각수단이 구비된 UV-LED 장치에서는 LED 장착부(20)의 후방과 히트 싱크(30) 사이에 설치된 제 1 유체 통로(41)의 유입구(44)로 공기공급수단(40)으로부터 압축공기가 계속 공급되어 유출구(45)로 배출된다. 이에 따라, 제 1 유체 통로(41)로부터 외부로 배출되는 공기는 히트 싱크(30)로부터 열을 흡수할 뿐아니라 LED 모듈에서 발생한 열도 흡수하여 외부로 배출된다. 이와 같이, LED 모듈에서 발생한 열을 직접 흡수하여 외부로 배출하기 때문에, 히트 싱크(30)로 전달되는 열량을 감소시키고, 히트 싱크(30)로부터도 열을 흡수하기 때문에 히트 싱크(30)의 방열성능을 향상시키는 작용을 하게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 공냉식 냉각수단이 구비된 UV-LED 장치에서는 UV-LED 모듈(10)의 상부면과 글라스(50) 사이에 추가로 설치된 제 2 유체 통로(42)로 압축공기가 계속 공급되어 유출구(47)로 배출되는 경우에는, LED 모듈(10)의 상부면으로 압축공기가 흐르기 때문에 압축공기가 LED 모듈(10)의 발생열을 직접 흡수하여 외부로 배출시키는 작용을 하게 된다. 이에 따라, LED 모듈(10)로부터 발생한 열이 히트 싱크(30)로 절달되는 열량을 감소시키므로, UV-LED 장치로부터 발생된 열량을 보다 효율적으로 냉각시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 공냉식 냉각수단이 구비된 UV-LED 장치에서는 UV-LED 유닛의 전방과 글라스(50) 사이에만 제 2 유체 통로(42)가 설치되고, 제 2 유체 통로(42)의 유입구(46)로 공기공급수단(40)으로부터 압축공기가 계속 공급되어 유출구(47)로 배출된다. 이에 따라, 제 2 유체 통로(42)로부터 외부로 배출되는 공기는 LED 모듈에서 발생한 열을 흡수하여 외부로 배출된다. 이와 같이, LED 모듈에서 발생한 열을 직접 흡수하여 외부로 배출하기 때문에, 히트 싱크(30)로 전달되는 열량을 감소시키기 때문에 히트 싱크(30)의 방열성능을 향상시키는 작용을 하게 된다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, UV-LED 유닛의 전방에 글라스(50)를 설치하는 경우, UV-LED 모듈(10)의 상부면과 글라스(50) 사이의 공간부에 제 2 유체 통로를 설치하지 않고, UV-LED 모듈(10)의 상부면과 글라스(50) 사이의 공간부의 공기 유통을 위하여 양 측부에 통기구들(46a, 47a)을 설치할 수 있다. 이에 따라 상기 통기구들을 통하여 유동하는 공기가 LED 모듈(10)의 발생열을 직접 흡수하여 외부로 배출시키는 작용을 하게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 공냉식 냉각수단이 구비된 UV-LED 장치에서는 제 1 유체 통로(41)가 LED 모듈 장착부(20)와 히트 싱크(30) 사이의 직접적인 열전달은 LED 모듈 장착부(20)와 히트 싱크(30)를 연결하는 제 1 유체 통로(41)의 둘레벽들(26)을 통하여 이루어진다. 상기 제 1 유체 통로(41)내에 LED 장착부(45)와 히트 싱크(30)를 연결하는 복수의 길이방향의 열전도 블록(23)을 설치하는 경우에는 LED 장착부(20)로부터 히트 싱크(30)로의 직접적인 열전도량이 증대되어 UV-LED 장치의 냉각효율이 더 증대된다. 또한, LED 장착부(20)와 히트 싱크(30) 사이에 설치된 복수의 길이방향의 열전도 블록(23)의 중간에 복수의 연통부(25)가 설치된 경우에는 상기 제 1 유체 통로(41)내에서 유동하는 냉각 공기가 길이방향의 열전도 블록을 가로질러 횡방향으로 유동하게 될 수 있게 된다. 이에 따라, 상기 제 1 유체 통로(41)내에서의 냉각 공기의 흐름이 와류로 되어 냉각 공기가 제 1 유체 통로(41)내에 머무는 시간이 증대되어 UV-LED 장치의 냉각효율이 더 증대될 수 있게 된다.
본 출원의 발명자는 본 발명에 따른 공냉식 냉각 수단이 구비된 수지 경화용 UV-LED 장치의 방열 능력을 파악하기 위하여 다음과 같은 시험을 수행하였다.
히트 싱크부(30)의 온도 "Th", LED 장착부(20)의 온도 "Tc" 및 UV-LED 장치의 글라스(50)와 LED 패널에 접착된 액정글라스(70) 사이의 공간부의 온도 "Ts"를, 공기공급수단(40)으로부터 5 bar의 압축공기를 제 1 유체 통로(41)와 제 2 유체 통로(42)로 공급하여 UV-LED 모듈들(10) 및 히트 싱크(30)를 공냉식으로 냉각하는 경우와 냉각하지 않는 경우와 비교하여 시험하였다.
상기 시험에서는 UV-LED 장치의 글라스(50)와 LED 패널에 접착된 액정글라스(70) 사이의 거리를 다르게 하여 공간부의 온도 "Ts"를 측정하였다.

공기압력
Th
Tc		 Ts
UV-LED 장치의 글라스(50)와 LED 패널에 접착된 액정글라스(70) 사이의 거리
5mm 4mm 3mm 2mm 1mm
대기압 121℃ 125.3℃ 95℃ 99℃ 105℃ 110℃ 114℃
5 bar 92.7℃ 99.2℃ 60.4℃ 66℃ 71.5℃ 74.7℃ 77.3℃
상기 [표1]에서 알 수 있는 바와 같이, 압축공기를 제 1 유체 통로(41)와 제 2 유체 통로(42)로 공급하여 UV-LED 모듈들(10) 및 히트 싱크(30)를 냉각하는 경우에는 "Th", "Tc" 및 "Ts"의 온도가 현저하게 저하되어 LCD 패널로 과도한 열이 전달되지 않게 된다. 구체적으로 설명하면, 압축공기를 공급하지 않은 경우와 비교할 때, 압축공기를 제 1 유체 통로(41)와 제 2 유체 통로(42)로 공급한 경우에는, "Th"의 온도는 약 28.3℃ 저하되고, "Tc"의 온도는 약 26.1℃ 저하되며, "Ts"의 온도는 약 33℃ 내지 약 36.7℃ 저하되었다.
상기 [표1]에서 알 수 있는 바와 같이, UV-LED 장치의 글라스(50)와 LED 패널에 접착된 액정글라스(70) 사이의 거리에 따른 냉각 효과의 차이는 크지 않다. 따라서, UV-LED 장치의 글라스(50)와 LED 패널에 접착된 액정글라스(70)를 너무 밀접하게 접근시켜 설치할 필요는 없으므로, 상기 UV-LED 장치의 글라스(50)와 LED 패널에 접착된 액정글라스(70) 사이의 거리는 예를 들어, 5mm 내지 3mm로 설정할 수 있다.
상기 시험에서, 본 발명에 따른 공냉식 냉각 수단이 구비된 UV-LED 장치를 LCD 패널의 제조공정에서의 자외선 경화성 수지의 경화에 이용하는 경우를 대상으로 하였지만, 본 발명에 따른 공냉식 냉각 수단이 구비된 UV-LED 장치는 OLED, PDP 등과 같은 모든 평판 패널의 제조공정에서의 자외선 경화성 수지의 경화에 이용될 수 있다.
이어서, 본 발명에 따른 공냉식 냉각수단이 구비된 UV-LED 장치의 다른 실시예에 대하여 설명한다.
본 발명에 따른 공냉식 냉각수단이 구비된 UV-LED 장치는 액정표시장치의 제조공정에서 판넬을 접착시키기 위하여 사용되는 자외선 경화성 수지를 경화에 이용될 수 있을 뿐아니라, 예를 들어, 식품의 가공공정에서와 같이 소정의 제품을 건조하거나 도료를 건조하는 건조 공정에도 이용될 수 있다.
본 발명에 따른 공냉식 냉각수단이 구비된 UV-LED 장치가 건조 장치로 이용되는 경우에는 제 2 유체 통로(42)는 설치하지 않고, 도 3 또는 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 유체 통로(41)만을 설치하여, LED 모듈(10)로부터 발생된 열이 건조 대상 제품을 향하여 발산된다. 본 발명에 따른 공냉식 냉각수단이 구비된 UV-LED 장치가 건조 장치로 이용되는 경우는 제 2 유체 통로(42)를 구비하지 않을 것을 제외하고는 수지 경화장치로 이용되는 경우와 작용효과가 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
10 : UV-LED 모듈 20 : LED 장착부
23, 24 : 열전도 블록 30 : 히트 싱크
31 : 방열핀 40 : 공기공급수단
41, 42 : 유체 통로 44, 46 : 유입구
45, 47 : 유출구 50 : 글라스
60 : LCD 판넬 70 : 접착제
80 : 액정 글라스 400 : 액체 냉각장치

Claims (8)

  1. 복수의 UV-LED 모듈로 이루어진 UV-LED 유닛;
    상기 UV-LED 유닛이 장착되는 LED 장착부;
    상기 LED 장착부와의 사이에 유입구와 유출구를 가지는 제 1 유체 통로를 구비하며, 상기 LED 장착부의 후방에 배치되어, 상기 LED 장착부로부터 전달된 열을 외기로 방열하는 히트 싱크; 및
    상기 제 1 유체 통로의 유입구로 공기를 공급하는 공기공급수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 공냉식 냉각수단이 구비된 UV-LED 장치.
  2. 복수의 UV-LED 모듈로 이루어진 UV-LED 유닛;
    상기 UV-LED 유닛이 장착되는 LED 장착부;
    상기 LED 장착부로부터 전달된 열을 외기로 방열하기 위하여 상기 LED 장착부의 후방에 배치되는 히트 싱크;
    상기 UV-LED 유닛의 전방으로부터 간격이 띄워지도록 소정의 높이를 가진 프레임에 의해 부착되는 글라스;
    상기 UV-LED 유닛과 상기 글라스 사이에 형성되며, 유입구와 유출구를 가지는 제 2 유체 통로; 및,
    상기 제 2 유체 통로의 유입구로 공기를 공급하는 공기공급수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 공냉식 냉각수단이 구비된 UV-LED 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 UV-LED 유닛의 전방으로부터 간격이 띄워지도록 소정의 높이를 가진 프레임에 의해 글라스가 상기 UV-LED 유닛의 전방에 부착되어, 상기 UV-LED 유닛과 상기 글라스 사이에 유입구와 유출구를 가지는 제 2 유체 통로가 추가로 구비되며,
    상기 공기공급수단이 상기 제 2 유체 통로의 유입구로 공기를 공급하는 것을 특징으로 하는 공냉식 냉각수단이 구비된 UV-LED 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 히트 싱크에 복수의 방열핀이 구비된 것을 특징으로 하는 공냉식 냉각수단이 구비된 UV-LED 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 유체 통로내에는 상기 LED 장착부와 상기 히트 싱크를 연결하는 복수의 열전도 블록이 길이방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 공냉식 냉각수단이 구비된 UV-LED 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 유체 통로내에는 상기 LED 장착부와 상기 히트 싱크를 연결하는 복수의 길이방향의 열전도 블록의 중간에 복수의 연통부가 형성된 것을 특징으로 하는 공냉식 냉각수단이 구비된 UV-LED 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 공기공급수단이 에어 컴프레서인 것을 특징으로 하는 공냉식 냉각수단이 구비된 UV-LED 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 UV-LED 유닛의 전방으로부터 간격이 띄워지도록 소정의 높이를 가진 프레임에 의해 글라스가 상기 UV-LED 유닛의 전방에 부착되며,
    상기 프레임에 적어도 2개 이상의 공기 연통구가 형성된 것을 특징으로 하는 공냉식 냉각수단이 구비된 UV-LED 장치.
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