KR20160145338A

KR20160145338A - Led tv 냉각장치

Info

Publication number: KR20160145338A
Application number: KR1020150081772A
Authority: KR
Inventors: 류만성; 한창석
Original assignee: 주식회사 유나쿨텍
Priority date: 2015-06-10
Filing date: 2015-06-10
Publication date: 2016-12-20

Abstract

본 발명은 LED TV 냉각장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 작동유체가 충진되는 박형의 냉각챔버를 LED 모듈의 배면 테두리 부위에 부착하고 상기 작동유체를 외부로 순환/냉각시켜 LED에서 발생하는 열을 효율적으로 냉각할 수 있는 LED TV 냉각장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 LED TV 냉각장치는, LED를 백라이트 유닛(Back Light Unit)의 광원으로 채용하는 LED TV의 냉각장치에 있어서;
상기 LED가 다수 배치된 LED 모듈의 배면 테두리 부위에 각각 부착되는 것으로, 박형 냉각챔버의 내부공간에 비등과 응축에 의해 상기 LED에서 발생하는 열에 대해 냉각 작용을 하는 작동유체가 충진되는 것을 특징으로 한다.

Description

LED TV 냉각장치 {LED TV Cooling Device}

본 발명은 LED TV 냉각장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 작동유체가 충진되는 박형의 냉각챔버를 LED 모듈의 배면 테두리 부위에 부착하고 상기 작동유체를 외부로 순환/냉각시켜 LED에서 발생하는 열을 효율적으로 냉각할 수 있는 LED TV 냉각장치에 관한 것이다.

발광 다이오드(Lighting Emitting Diode, LED)는 칼륨, 인, 비소 등을 재료로 하여 전기 에너지를 가시 광선으로 전환할 수 있는 고체 형태의 반도체 소자로서, 이는 여러 가지 디스플레이, 조명 등에 널리 사용된다.

종래의 CRT TV도 점차 LED를 사용하는 TV로 대체되고 있는바, 이는 LED TV라 불린다.

상기 LED TV는 수명특성이 우수하고 저소비전력으로 선명한 영상을 구현할 수 있으며, 또한 TV 내에서 광원이 차지하는 부분을 최소화할 수 있어 LED TV를 더욱 슬림화할 수 있는 점에서 많은 주목을 받고 있다.

즉, 평판 디스플레이 장치의 대표적인 예라 할 있는 액정 디스플레이 장치(LCD)는 지속적인 기술 개발 노력에 따라 종래의 형광 램프를 대신하여 발광 다이오드(LED)를 백라이트 유닛(Back Light Unit)의 광원으로 채용함으로써 소비전력이 매우 적고 수명이 반영구적이며 밝기가 뛰어난 디스플레이를 구현하고 있다.

그러나 LED는 발열이 높은 특성으로 인하여 동작온도의 적절한 유지가 어려운 경우, 색의 변화뿐만 아니라 수명이 단축되는 단점이 있다.

따라서, LED 광원을 사용한 TV에서는 발생 열을 효과적으로 방출하여 안정적인 동작을 이룰 수 있는 장치가 필수적이다.

상기 LED TV에서 백라이트 유닛을 수납하는 역할을 하는 샤시는 LED 광원으로부터 발생하는 열을 방출해야 한다.

이러한 샤시는 강도 및 성형성이 우수할 것이 요구되고, 또한 LED TV의 두께가 얇아지고 경량화되는 추세에 따라, 샤시 역시 슬림화가 요구된다.

한편, 등록번호 제10-0704669에는 발광다이오드 냉각장치 및 이를 이용한 디스플레이장치에 대해 개시되어 있는바, 이 디스플레이장치(1)는 도 1에 도시된 바와 같이 발열량이 높은 발광다이오드를 포함하는 광원부(20)와, 광원부(20)의 열을 흡수하는 열흡수부재(30)와, 광원부(20)에 인접하게 위치하는 흡열부와 열흡수부재(30)에 인접하게 위치하는 발열부를 갖는 열전소자(40)를 갖는다.

또한, 열흡수부재(30)와 접촉하여 열흡수부재(30)의 열을 전도하는 열전도부재(53)와, 열전도부재(53)를 둘러싸며 열전도부재(53)의 열을 방출하는 방열핀(55)을 갖는 냉각부(50)를 갖는다.

또한, 상기 광원부(20)의 온도를 감지하여 전류량을 조절하도록 신호를 보내는 제어부(70)와, 제어부(70)의 신호를 받아 열전소자(40)에 전류를 공급하는 전원공급부(60)를 더 갖는다.

여기서 미설명부호 10은 디스플레이장치(1)의 케이싱이다.

그런데 선행특허의 디스플레이장치(1)는 LED의 냉각을 위해 다수의 구성이 넓은 점유면적을 차지하도록 입체적으로 배치되어 LED TV와 같은 디스플레이장치의 슬림화에 장애 요소로 작용하는 문제점이 있었다.

등록특허공보 제10-0704669호(등록일자 2007년04월02일)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 작동유체가 충진되는 박형의 냉각챔버를 LED 모듈의 배면 테두리 부위에 부착하여 LED TV를 슬림화할 수 있는 LED TV 냉각장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 작동유체가 충진되는 박형의 냉각챔버를 LED 모듈의 배면 테두리 부위에 부착하고 상기 작동유체를 외부로 순환/냉각시킨 후 다시 냉각챔버에 공급해서 LED에서 발생하는 열을 효율적으로 냉각함으로써, LED의 온도변화에 따른 색의 변화를 방지하면서 밝기를 조절할 수 있고 LED의 수명이 연장되어 장기간 LED를 안정적으로 작동할 수 있으며, 또한 LED TV의 열도 효율적으로 방출되어 LED TV의 성능과 수명을 높일 수 있는 LED TV 냉각장치를 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 LED TV 냉각장치는, LED를 백라이트 유닛(Back Light Unit)의 광원으로 채용하는 LED TV의 냉각장치에 있어서;

상기 LED가 다수 배치된 LED 모듈의 배면 테두리 부위에 각각 부착되는 것으로, 박형 냉각챔버의 내부공간에 비등과 응축에 의해 상기 LED에서 발생하는 열에 대해 냉각 작용을 하는 작동유체가 충진되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 박형 냉각챔버는 ㄷ자로 절곡된 챔버판과 평평한 방열판이 접합된 것으로, SUS 소재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각챔버에는 모세관 구조를 갖는 윅(wick)이 내부에 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각챔버는 증기 상태의 작동유체를 냉각챔버 외부로 순환시켜 냉각에 의해 액체로 상태로 변환한 후 다시 냉각챔버에 공급하는 순환관과 연통되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 순환관은 작동유체가 오랜 시간 동안 순환할 수 있도록 코일식으로 감진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 순환관은 외부 공기와의 접촉면적을 넓일 수 있도록 일렬로 배열된 다수의 냉각핀을 관통하여 설치되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 순환관에는 작동유체가 반대방향으로 흐르지 못하도록 체크밸브가 구비되는 것을 특징으로 한다.

상술한 과제의 해결 수단에 의하면, 작동유체가 충진되는 박형의 냉각챔버를 LED 모듈의 배면 테두리 부위에 부착하여 LED TV를 슬림화할 수 있다.

또한, 작동유체가 충진되는 박형의 냉각챔버를 LED 모듈의 배면 테두리 부위에 부착하고 상기 작동유체를 외부로 순환/냉각시킨 후 다시 냉각챔버에 공급해서 LED에서 발생하는 열을 효율적으로 냉각함으로써, LED의 온도변화에 따른 색의 변화를 방지하면서 밝기를 조절할 수 있고 LED의 수명이 연장되어 장기간 LED를 안정적으로 작동할 수 있으며, LED TV의 열이 효율적으로 방출되어 LED TV의 성능과 수명을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래 LED 냉각장치를 이용한 디스플레이장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 LED TV의 개략적인 분해도이다.
도 3a와 도 3b는 본 발명의 제1실시예에 따라 도 2에 나타낸 LED 모듈에 냉각장치를 구현한 모습을 보인 배면도와 단면도이다.
도 4a와 도 4b는 본 발명의 제2실시예에 따라 도 2에 나타낸 LED 모듈에 냉각장치를 구현한 모습을 보인 배면도와 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 냉각장치의 사시도이다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.

도면들 중 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 2는 본 발명이 적용되는 LED TV의 개략적인 분해도이다.

일반적인 LED TV는, 도 1에 도시된 바와 같이, 다수의 LED가 배치된 LED 모듈(160), 상기 LED 모듈(160)의 전방에 구비되어 LED 모듈(160)로부터 발생한 빛의 불균형을 완화하는 확산시트(150), 상기 확산시트(150) 전방에 구비되어 빛을 모아 휘도를 높여주는 프리즘시트(140), 상기 프리즘시트(140)를 보호하고 시야각을 증가시키는 보호시트(130), 상기 보호시트(130)의 전방에 구비되는 액정 패널(190), 상기 액정 패널(190)의 전방에 구비되어 이를 지지하는 전면 샤시(120), 상기 전면 샤시(120)의 전면에 구비되는 프런트 커버(110), 상기 LED 모듈(160)의 후방에 구비되어 이를 지지하는 배면 샤시(170) 및 상기 배면 샤시(170)의 후면에 구비되는 리어 커버(180)를 포함하여 구성된다.

상기 LED 모듈(160)은 다수의 LED가 배열된 LED 어레이(Array)(161), 상기 LED 어레이(161)를 제어하기 위한 피씨비(PCB:Printed Circuit Board)(163), 상기 피씨비(163)의 전면에 구비되는 반사시트(162)를 포함한다.

상기 피씨비(163)는 전극부(도시 생략)와 상기 LED 어레이(161)를 제어하는 회로를 구비하여 각각의 LED에 제어 신호를 전달한다.

이로써 상기 피씨비(163)는 제어회로 및 전극부를 통하여 적색광, 녹색광 및 청색광의 발광을 제어한다.

상기 확산시트(150)는 상기 LED 어레이(161)로부터 발생한 빛이 균일한 분포를 가지도록 LED 어레이(161)와 소정 간격을 두고 배치되고, 반사시트(162)는 상기 피씨비(163)의 전면에 구비되어 상기 확산시트(150)를 투과하지 못하고 피씨비(163) 쪽으로 반사된 빛을 재반사시킨다.

상기 LED 어레이(161)로부터 발생하여 확산시트(150)를 투과한 빛은 프리즘 시트(140) 및 보호시트(130)를 거쳐 액정 패널(190)로 입사하게 되며, 상기 확산시트(150)를 투과하지 못하고 피씨비(163) 쪽으로 입사되는 빛은 반사시트(162)에 의해 재반사된다.

상기 배면 샤시(170)에는 상기 LED 어레이(161)를 구동시키는 LED 구동 IC 칩(도시 생략), 커넥터(도시 생략) 등이 구비된다.

도 3a와 도 3b는 본 발명의 제1실시예에 따라 도 2에 나타낸 LED 모듈에 냉각장치를 구현한 모습을 보인 배면도와 단면도이다.

도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, LED 모듈(160)과 냉각장치(200)를 포함하여 구성된다.

다수의 LED가 배치된 LED 모듈(160)은 다수의 LED가 배열된 LED 어레이(161), 상기 LED 어레이(161)를 제어하기 위한 PCB(163), 상기 PCB(163)의 전면에 구비되는 반사시트(162)를 포함한다.

상기 LED 모듈(160)의 배면 사각 테두리 부위에는 다수의 LED에서 발생하는 열을 냉각하기 위한 냉각장치(200)가 각각 부착된다.

각 냉각장치(200)는 ㄷ자로 절곡된 챔버판(202)과 평평한 방열판(204)이 접합된 박형 냉각챔버의 내부공간(208)에 비등과 응축에 의해 냉각 작용을 하는 작동유체가 충진되어 이루어진다.

상기 챔버판(202)과 방열판(204)은 SUS 소재로 이루어지며, 용접이나 브레이징에 의해 서로 접합된다.

또한, 상기 냉각챔버의 내부공간(208)에는 모세관 구조를 갖는 윅(wick, 206)이 구비되어 작동유체가 윅(206)을 따라 위로 이동한다.

그리고 LED 모듈(160)의 배면 테두리에 냉각장치(200)는 열전도성 접착제나 볼팅에 의해 부착할 수 있고, 이를 위해 냉각챔버에 플랜지(미도시)를 형성할 수 있으며, 냉각챔버의 보강을 위해 내부에 보강리브(미도시)를 형성할 수도 있다.

이와 같은 구성에서 LED TV에 전원을 공급하여 ON하면 다수의 LED가 점등하면서 다수의 LED에서 열이 발생하여 LED 모듈(160)의 온도가 상승하게 된다.

상기 LED 모듈(160)의 열은 LED 모듈(160)의 PCB(163)의 배면과 접촉한 챔버판(202)을 통해 냉각챔버 내부공간(208)의 작동유체에 전달되고, 상기 작동유체는 윅(206)을 따라 이동하면서 열에 의해 증발하여 증기 상태로 되며, 이때 증기는 반대편의 방열판(208)을 통해 냉각챔버 외측에 열을 전달하면서 응축된다.

이 응축된 액체는 중력에 의해 냉각챔버의 내부 표면 즉, 방열판(204)의 내측면을 따라 하부로 이동하게 되고 이와 같은 작동유체의 비등과 응축의 반복으로 LED 모듈(160)에서 발생하는 열을 냉각하게 된다.

도 4a와 도 4b는 본 발명의 제2실시예에 따라 도 2에 나타낸 LED 모듈에 냉각장치를 구현한 모습을 보인 배면도와 단면도이다.

도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, LED 모듈(160)과 냉각장치(200)를 포함하여 구성된다.

상기 LED 모듈(160)의 배면 사각 테두리 부위에는 LED에서 발생하는 열을 냉각하기 위한 냉각장치(200)가 각각 부착된다.

상기 챔버판(202)과 방열판(204)은 SUS 소재로 이루어지며 용접이나 브레이징에 의해 서로 접합된다.

상기 냉각챔버는 냉각챔버에서 배출된 증기 상태의 작동유체를 냉각챔버 외부로 순환시켜 냉각에 의해 액체로 상태로 변환한 후, 다시 냉각챔버에 공급하는 순환관(210)과 연통된다.

이때 순환관(210)은 작동유체가 외부에서 오랜 시간 동안 순환될 수 있도록 코일식으로 감기고, 그 순환관(210)의 도중에는 작동유체가 반대로 순환되지 못하도록 체크밸브(214)가 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 냉각챔버의 내부공간(208)에는 모세관 구조를 갖는 윅(206)이 구비되어 작동유체가 윅(206)을 따라 위로 이동한다.

그리고 LED 모듈(160)의 배면 테두리 부위에 냉각장치(200)는 열전도성 접착제나 볼팅에 의해 부착할 수 있고, 이를 위해 냉각챔버에 플랜지(미도시)를 형성할 수 있으며, 냉각챔버의 보강을 위해 내부에 보강리브(미도시)를 형성할 수도 있다.

상기 LED 모듈(160)의 열은 LED 모듈의 PCB(163)의 배면과 접촉한 챔버판(202)을 통해 냉각챔버 내부공간(208)의 작동유체에 전달되고, 상기 작동유체는 윅(206)을 따라 위로 이동하면서 열에 의해 증발하여 증기 상태로 되며, 이때 증기는 반대편의 방열판(204)을 통해 냉각챔버 외측에 열을 전달하면서 응축된다.

이 응축된 액체는 중력에 의해 냉각챔버의 내부 표면 즉, 방열판(204)의 내측면을 따라 하부로 이동하게 된다.

그런데 여러 이유로 작동유체가 완전히 액체로 응축되지 못하고 증기 상태로 남아있는 경우가 발생할 수 있다.

본 실시예에서 이 증기 상태의 작동유체는 순환관(210)을 통해 냉각챔버 외부로 배출되어 코일형 순환관(210)을 따라 오랫동안 이동하면서 냉각되어 완전히 액체로 응축된 후 냉각챔버 내부로 다시 공급되며, 이와 같은 작동유체의 비등과 응축의 반복으로 LED 모듈(160)에서 발생하는 열을 냉각하게 된다.

이때 순환관(210)에는 체크밸브(214)가 구비되어 작동유체는 반대방향으로 흐르지 못한다.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 냉각장치의 사시도이다.

냉각장치(200)는 ㄷ자로 절곡된 챔버판(202)과 평평한 방열판(204)이 접합된 냉각챔버의 내부공간에 비등과 응축에 의해 냉각 작용을 하는 작동유체가 충진되어 이루어진다.

상기 냉각챔버는 냉각챔버에서 배출된 증기 상태의 작동유체를 냉각챔버 외부로 순환시켜 냉각에 의해 액체로 상태로 변환한 후 다시 냉각챔버에 공급하는 순환관(210)과 연통된다.

이때 순환관(210)은 일렬로 배열된 다수의 냉각핀(212)을 관통 설치되어 외부 공기와의 접촉면적을 넓히고, 그 순환관(210)의 도중에는 작동유체가 반대로 순환되지 못하도록 체크밸브(214)가 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 냉각챔버의 내부공간에는 모세관 구조를 갖는 윅이 구비되어 작동유체가 윅을 따라 위로 이동한다.

그리고 LED 모듈의 배면 테두리 부위에 냉각장치(200)는 열전도성 접착제나 볼팅에 의해 부착할 수 있고, 이를 위해 냉각챔버에 플랜지(미도시)를 형성할 수 있으며, 냉각챔버의 보강을 위해 내부에 보강리브(미도시)를 형성할 수도 있다.

상기 냉각장치(200)의 작용에 대해서 제2실시예에서 설명하였으므로 여기서는 설명을 약한다.

이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

160: LED 모듈 161: LED 어레이
162: 반사시트 163: PCB
200: 냉각장치 202: 챔버판
204: 방열판 206: 윅(WICK)
208: 내부공간 210: 순환관
212: 냉각핀 214: 체크밸브

Claims

LED를 백라이트 유닛(Back Light Unit)의 광원으로 채용하는 LED TV의 냉각장치에 있어서;
상기 LED가 다수 배치된 LED 모듈의 배면 테두리 부위에 각각 부착되는 것으로, 박형 냉각챔버의 내부공간에 비등과 응축에 의해 상기 LED에서 발생하는 열에 대해 냉각 작용을 하는 작동유체가 충진되는 것을 특징으로 하는 LED TV 냉각장치.
제1항에 있어서,
상기 박형 냉각챔버는 ㄷ자로 절곡된 챔버판과 평평한 방열판이 접합된 것으로, SUS 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 LED TV 냉각장치.
제1항에 있어서,
상기 냉각챔버에는 모세관 구조를 갖는 윅(wick)이 내부에 구비되는 것을 특징으로 하는 LED TV 냉각장치.
제1항에 있어서,
상기 냉각챔버는 증기 상태의 작동유체를 냉각챔버 외부로 순환시켜 냉각에 의해 액체로 상태로 변환한 후 다시 냉각챔버에 공급하는 순환관과 연통되는 것을 특징으로 하는 LED TV 냉각장치.
제4항에 있어서,
상기 순환관은 작동유체가 오랜 시간 동안 순환할 수 있도록 코일식으로 감진 것을 특징으로 하는 LED TV 냉각장치.
제4항에 있어서,
상기 순환관은 외부 공기와의 접촉면적을 넓일 수 있도록 일렬로 배열된 다수의 냉각핀을 관통하여 설치되는 것을 특징으로 하는 LED TV 냉각장치.
제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 순환관에는 작동유체가 반대방향으로 흐르지 못하도록 체크밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 LED TV 냉각장치.