WO2013180379A1 - 간접 수냉식 발광다이오드 조명기구 - Google Patents

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WO2013180379A1
WO2013180379A1 PCT/KR2013/002939 KR2013002939W WO2013180379A1 WO 2013180379 A1 WO2013180379 A1 WO 2013180379A1 KR 2013002939 W KR2013002939 W KR 2013002939W WO 2013180379 A1 WO2013180379 A1 WO 2013180379A1
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김대수
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Kim Daesoo
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    • F21Y2107/30—Light sources with three-dimensionally disposed light-generating elements on the outer surface of cylindrical surfaces, e.g. rod-shaped supports having a circular or a polygonal cross section
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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the present invention relates to an indirect water-cooled light emitting diode luminaire, and more particularly, an indirect water-cooled light emitting diode that can deliver heat generated from a light emitting diode to a cooling tank quickly by using a heat pipe, which is a superconductor, to realize an excellent cooling effect. Relates to a lighting fixture.
  • lighting equipment converts electrical energy into light energy to identify objects even in a dark place, and recently, it is also widely used to create an interior decoration or a cozy atmosphere.
  • lighting fixtures are manufactured in various forms, and conventionally, lighting fixtures using incandescent lamps or fluorescent lamps have been mainly used.
  • Incandescent lamps are inexpensive to manufacture, but in converting electrical energy to light energy, a lot of heat is generated and recently they are not used. Fluorescent lamps consume less power due to higher energy conversion efficiency than incandescent lamps, but a lot of time during lighting. This takes a long time and has a short lifespan.
  • the light emitting diodes have advantages such as high processing speed and low power consumption, and are highly regarded as next generation strategic products because they are environmentally friendly and have high energy saving effects.
  • a light fixture using a light emitting diode has been in the spotlight as a light fixture due to its low power consumption of about 10 to 15%, a semi-permanent life of more than 100,000 hours, and environmentally friendly characteristics compared to conventional incandescent or fluorescent lamps.
  • a heat sink is essentially installed as a means for dissipating such heat. There is a problem in that it is insufficient to effectively dissipate heat emitted from the light emitting diodes.
  • An object of the present invention for solving the above problems is to indirectly cooled the indirect water cooling method to conduct the heat emitted from the light emitting diode to the coolant to cool the heat generated from the light emitting diode LED lighting indirectly In providing an appliance.
  • Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide an indirect water-cooled light-emitting LED lighting device that can realize the excellent cooling effect by quickly transferring the heat generated from the light emitting diode to the cooling tank using a heat pipe that is a superconductor.
  • Another technical problem to be achieved by the present invention is to install at least one heat sink along the circumferential surface of the heat pipe located in the internal chamber of the cooling tank to increase the contact area with the coolant to further increase the cooling effect.
  • a diode luminaire Provided is a diode luminaire.
  • Another technical problem to be achieved by the present invention is to further include a vaporization tank in the cooling tank to store the vaporized gas generated during the evaporation of the cooling water and to more effectively absorb the heat of the cooling tank by the latent heat of evaporation to increase the efficiency of the cooling tank To provide an indirect water-cooled light emitting diode lighting fixture.
  • the present invention for achieving the above object is a socket portion for electrically coupling with a connector that is a power supply source, a lamp portion located below the socket portion and having a space portion therein, the lamp portion is located in the space portion of the lamp portion
  • Indirectly includes a printed circuit board having an LED applied to light the current supplied and a cooling tank positioned between the socket part and the lamp part and having a chamber in which coolant is stored to cool the heat emitted from the LED.
  • Pipe is installed, the cooling tank is generated in the process of cooling the heat pipe Storing the vaporized gas, and is characterized in that the tank is further provided to be vaporized to absorb the heat of the cooling tank.
  • the vaporization tank is installed between the cooling tank and the socket portion, the vaporization chamber is formed therein, and the inner bottom surface is preferably configured to be formed through at least one through-hole passing through the connection with the cooling tank.
  • the vaporization tank is disposed on both sides of the cooling tank, the vaporization chamber is formed inside one end of the pipe is connected, the other end of the pipe is preferably configured to be connected to the cooling tank.
  • FIG. 1 is a three-dimensional view showing the configuration of an indirect water-cooled LED lighting device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a cross section of FIG. 1;
  • FIG 3 is a view showing the configuration of an indirect water-cooled LED lighting device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing the configuration of an indirect water-cooled LED lighting device according to a third embodiment of the present invention.
  • lamp portion 20 socket portion
  • cooling tank 32 chamber
  • coolant 40 printed circuit board
  • a socket part electrically coupled to a connector, which is a power supply source, and a lamp unit positioned below the socket unit and having a space portion therein, and positioned in a space portion of the lamp unit and lighted by a current supplied from the socket unit
  • the indirect water-cooled LED lighting device comprising a printed circuit board and an LED is installed between the socket and the lamp unit and a cooling tank is formed inside the cooling tank for cooling the heat emitted from the LED
  • a heat pipe supporting the printed circuit board and conducting heat transferred from the LED to the printed circuit board to the cooling tank to cool the heat emitted from the LED.
  • the tank stores the vaporized gas generated during the cooling of the heat pipe and the It characterized in that the tank is further provided to be vaporized to absorb the heat of the respective tank.
  • a light emitting diode LED is mounted on the outer surface of the heat pipe, which is a superconductor, and the tip of the heat pipe is located in the inner chamber of the cooling tank to quickly transfer the heat generated from the LED to the chamber of the cooling tank, and store it in the chamber.
  • Indirect water-cooled light emitting diode lighting fixtures can be implemented to achieve excellent cooling effect by allowing them to be treated with cooling water.
  • FIG. 1 is a three-dimensional view showing the configuration of an indirect water-cooled LED lighting device according to a preferred embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a view showing a cross-section of FIG.
  • the indirect water-cooled LED lighting device 100 of the present invention is largely constituted by a lamp unit 10 and a socket 20.
  • the lamp unit 10 is made of a transparent (or translucent) material that can transmit light, and a space portion 12 is formed therein, and the space portion 12 has a light emitting diode (Light Emitting Diode) Hereinafter referred to as " LED "
  • LED Light Emitting Diode
  • the socket 20 is fastened to a connector (electrical connection mechanism) which is an external power supply source, and applies current to the LED 42 installed in the space 12 of the lamp unit 10.
  • a cooling tank 30 is installed between the lamp unit 10 and the socket unit 20.
  • the cooling tank 30 is a coolant 34 filled with heat transferred from the printed circuit board 40 to the internal chamber 32 when heat emitted from the LED 42 is transferred to the printed circuit board 40. Cooled.
  • the material of the lamp unit 10 it may be preferable to form a transparent or semi-transparent material such as glass or plastic, and to have a structure capable of diffusing light.
  • At least one heat sink 36 is installed on the circumferential surface of the cooling tank 30.
  • the heat sink 36 is in contact with the outside air and heat-exchanges the cooling water of the cooling tank 30 warmed by the heat transmitted from the printed circuit board 40 to release the heat of the cooling water to the outside.
  • the material of the cooling tank 30 it is preferable to mold the material of any one of aluminum, copper, steel, or high heat radiation plastic.
  • an expansion space 33 is formed above the internal chamber 32 of the cooling tank 30 in which the cooling water 34 is filled, and the expansion space 33 freezes the cooling water 34 due to low temperature in winter.
  • the expansion space 33 freezes the cooling water 34 due to low temperature in winter.
  • the cooling water 34 is heat-exchanged and boils in the process of cooling the heat conducted by the cooling water 34 in the heat pipe 50.
  • the latent heat of evaporation which absorbs the surrounding heat when the cooling water vaporizes and becomes a gas, can more effectively realize the cooling effect of the cooling tank 30.
  • the light emitting diode (LED) 42 is supported while being electrically connected to the printed circuit board 40, which is located in the internal space 12 of the lamp unit 10.
  • the current supplied from the socket portion 20 is supplied to the LED 42 through the wire.
  • the heat pipe 50 which is a superconductor, is installed in the inner space of the lamp unit 10.
  • the outer surface of the heat pipe 50 is attached to the printed circuit board 40, the LED 42 is installed.
  • the heat pipe 50 conducts the heat transferred to the printed circuit board 40 to the cooling tank 30 to cool it Means provided.
  • the heat pipe 50 is evacuated after injecting a working fluid into a sealed container and vacuum evacuation.
  • the working fluid inside is vaporized, moved to the other side by a pressure difference, and released heat to the surroundings.
  • the heat transfer mechanism has a structure that returns to the heating part, which injects a small amount of working fluid (distilled water, acetone, ethanol, methanol, etc.) into the hollow metal pipe and is close to vacuum. It is sealed by lowering the furnace pressure and transfers heat by latent heat by vaporization and liquefaction of working fluid, so that a large amount of heat can be transferred quickly.
  • the heat pipe 50 used in the present invention is preferably manufactured in the shape of a polygonal pipe whose cross section has a polygonal shape, preferably a triangular shape.
  • the heat pipe 50 manufactured in the present invention may be made of various materials, but it may be preferable to mold the material of any one of copper, aluminum, or CNT having excellent thermal conductivity.
  • the heat pipe 50 manufactured as described above is attached to the printed circuit board 40 having the LEDs 42 installed on the outer surface of the heat pipe 50 in the state of being located in the inner space 12 of the lamp unit 10.
  • the tip portion 52 passes through the cooling tank 30 positioned between the lamp portion 10 and the socket portion 20 so as to be positioned in the inner chamber 32 of the cooling tank 30.
  • the front end portion 52 of the heat pipe 50 is configured to be inserted into the chamber 32 of the cooling tank 30.
  • the front end portion 52 of the heat pipe 50 is connected to the chamber 32 of the cooling tank 30. This is to allow direct contact with the stored coolant 34 so that the heat conducted to the tip 52 of the heat pipe 50 can be cooled more quickly.
  • the heat pipe 50 heats the printed circuit board 40 when the heat emitted from the LED 42 heats the printed circuit board 40.
  • the heat pipe 50 to which the printed circuit board 40 is attached is formed on the printed circuit board 40.
  • the transferred heat is quickly conducted to the tip 52 of the heat pipe 50 located in the inner chamber 32 of the cooling tank 30, and thus the heat transferred to the tip 52 of the heat pipe 50. Is cooled by the cooling water stored in the chamber 32 of the cooling tank 30, and this action is continuously performed to prevent the printed circuit board 40 from being damaged by the heat emitted from the LED 42. Can be.
  • At least one heat sink 54 is further formed around the distal end portion 52 of the heat pipe 50 located in the chamber 32 of the cooling tank 30.
  • the heat sink 54 is provided to expand the contact area between the bottom pipe 50 and the cooling water 34 to more rapidly cool the heat conducted to the distal end portion 52 of the heat pipe 50.
  • the heat pipe 50 is representatively described as a heat conductor. However, if necessary, any one of an aluminum plate, a copper plate, or a ceramic plate may be substituted.
  • the printed circuit board 40 having the LED 42 is attached to the outer surface of the heat pipe 50, and then the tip end of the heat pipe 50. (52) is assembled in the chamber 32 of the cooling tank 30, and the cooling tank 30, the assembled heat pipe 50 is located between the lamp unit 10 and the socket portion 20 To make them bonded together.
  • the printed circuit board 40 is connected to the socket portion 20 installed above the cooling tank 30 by a wire (not shown), and receives the current supplied to the socket portion 20 to turn on the LED 42. Let's go.
  • the current is connected to the socket portion 20 by an electric wire. It is supplied to the printed circuit board 40, and emits the LED 42 provided on the printed circuit board 40. At this time, the LEDs 42 emit a large amount of heat in the process of emitting light, the heat emitted is quickly removed through the conductivity of the heat pipe (50).
  • the heat pipe 50 to which the printed circuit board 40 is attached cools the heat transmitted from the printed circuit board 40 to the cooling tank ( It is quickly conducted to the front end 52 of the heat pipe 50 located in the inner chamber 32 of the 30, so that the heat conducted to the front end 52 of the heat pipe 50 is the cooling tank 30 Cooling treatment is performed by the coolant 34 stored in the chamber 32 of the chamber 32, and this action is continuously performed to remove heat emitted from the LED 42.
  • the tip pipe 52 of the hip pipe 50 is cooled by the heat sink 54 formed around the tip 52 of the heat pipe 50 positioned in the chamber 32 of the cooling tank 30. It is possible to widen the contact area with the, and thus to cool the heat conducted to the tip 52 of the heat pipe 50 more quickly.
  • FIG 3 is a cross-sectional view showing the configuration of an indirect water-cooled LED lighting device according to a second embodiment of the present invention.
  • the indirect water-cooled LED lighting device includes a socket 20 electrically coupled to a connector, which is a power source, as in the first embodiment.
  • a connector which is a power source
  • the lamp unit 10 is located in the space 12 of the lamp unit 10 and the current supplied from the socket 20
  • the printed circuit board 40 and the socket part 20 and the lamp unit 10 provided with the LED 42 which is applied and lighted thereon are formed in the chamber 32 in which the coolant 34 is stored.
  • Cooling tank 30 for cooling the heat emitted from the LED 42 and installed in the space portion 12 of the lamp unit 10 and supports the printed circuit board 40, the LED 42 in the By conducting heat transferred to the printed circuit board 40 to the cooling tank 30 to heat the heat emitted from the LED 42
  • It comprises a heat pipe 50 for cooling treatment, characterized in that the vaporization tank 200 is further installed between the cooling tank 30 and the socket portion 20.
  • the tip portion 52 of the heat pipe 50 is located in the inner chamber 32 of the cooling tank 30 and is configured to be in direct contact with the coolant 34 stored in the chamber 32.
  • At least one heat sink 54 is installed around the distal end portion 52 of the heat pipe 50.
  • the expansion space 33 is formed above the internal chamber 32 of the cooling tank 30 in which the cooling water 34 is filled. In the second embodiment of the present invention, the expansion space does not need to be formed or formed because the separate vaporization tank 200 is provided.
  • the vaporization tank 200 described in the second embodiment is installed on the upper end of the cooling tank 30, the vaporization chamber 210 is provided inside and connected to the cooling tank 30 on the inner bottom surface At least one through-through pipe 220 is installed.
  • the vaporization tank 200 is a gas vaporized in the process of boiling and evaporating the cooling water 34 stored in the chamber 32 of the cooling tank 30 to cool the heat conducted in the heat pipe 50.
  • the gas is deprived of heat in the vaporization chamber 210 serves to reduce the cooling water changed to the water vapor in the liquid state back to the cooling tank (30). That is, when the cooling water 34 stored in the chamber 32 of the cooling tank 30 vaporizes and becomes a gas, a latent heat of evaporation is generated, and the latent heat of evaporation is the inside of the cooling tank 30. By absorbing the heat efficiently, it is possible to increase the cooling effect of the cooling tank (30).
  • the outer circumferential surface of the vaporization tank 200 is preferably in contact with the outside air and at least one heat sink 230 for cooling the vaporization tank 200 is installed.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of an indirect water-cooled LED lighting device according to a third embodiment of the present invention.
  • the socket portion 20 which is electrically coupled with the connector which is the power supply source
  • the lamp unit 10 is positioned below the socket unit 20 and has a space unit 12 formed therein, and is located in the space unit 12 of the lamp unit 10 and is supplied from the socket unit 20.
  • the printed circuit board 40 and the socket part 20 and the lamp unit 10 in which the LED 42 is turned on by receiving a current applied thereto and the chamber 32 stores the coolant 34 therein are provided.
  • a cooling tank 30 is formed to cool the heat emitted from the LED 42, and is installed in the space portion 12 of the lamp unit 10 and supports the printed circuit board 40 and the LED 42 Heat transmitted to the printed circuit board 40 from the heat transfer to the cooling tank 30 to the heat released from the LED 42 It comprises a heat pipe 50 for cooling the process, as in the second embodiment without the vaporization tank 300 is located between the cooling tank 30 and the socket portion 20, the cooling tank 30 It is characterized by having a plurality of components provided on both sides of the).
  • the tip portion 52 of the heat pipe 50 is located in the inner chamber 32 of the cooling tank 30 and is configured to be in direct contact with the coolant 34 stored in the chamber 32.
  • At least one heat sink 54 is installed around the distal end portion 52 of the heat pipe 50.
  • the expansion space 33 is formed above the internal chamber 32 of the cooling tank 30 in which the cooling water 34 is filled.
  • the expansion space 33 may or may not be formed because the separate vaporization tank 300 is provided.
  • the vaporization tank 300 described in the third embodiment is to have a plurality of arranged in the same structure on both sides of the cooling tank 30, as mentioned above, the vaporization chamber 310 is provided therein and one side One end of the pipe 320 is connected, and the other end of the pipe 320 is connected to the cooling tank 30.
  • the vaporization tank 300 is a gas vaporized in the process of boiling and evaporating the cooling water 34 stored in the chamber 32 of the cooling tank 30 to cool the heat conducted in the heat pipe 50. Is supplied through the pipe 320 and stores in the vaporization chamber 310 formed therein. That is, when the cooling water 34 stored in the chamber 32 of the cooling tank 30 vaporizes and becomes a gas, a latent heat of evaporation is generated, and the latent heat of evaporation is the inside of the cooling tank 30. By absorbing the heat efficiently, it is possible to increase the cooling effect of the cooling tank (30).
  • the outer circumferential surface of the vaporization tank 300 is preferably in contact with the outside air and at least one heat sink 330 for cooling the vaporization tank 300 is installed.
  • the present invention is equipped with a light emitting diode LED on the outer surface of the heat pipe is a superconductor, the front end of the heat pipe is located in the inner chamber of the cooling tank to quickly transfer the heat generated from the LED to the chamber of the cooling tank and stored in the chamber By cooling treatment with the cooling water, it has the effect of realizing excellent cooling effect.
  • the present invention by storing the vaporized gas generated during the evaporation process of the cooling water in the vaporization tank to more effectively absorb the heat of the cooling tank by the latent heat of evaporation to achieve a synergistic effect to increase the efficiency of the cooling tank.

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Abstract

본 발명은 전력 공급원인 커넥터와 전기적으로 결합하는 소켓부와, 상기 소켓부 아래에 위치하며 내부에는 공간부가 형성된 램프부, 상기 램프부의 공간부에 위치되며 상기 소켓부에서 공급되는 전류를 인가받아 점등하는 LED가 설치된 인쇄회로기판 및 상기 소켓부와 상기 램프부 사이에 위치하며 내부에는 냉각수가 저장된 챔버가 형성되어 상기 LED에서 방출되는 열을 냉각시키는 냉각탱크를 포함하는 간접수냉식 발광다이오드 조명기구에 있어서, 상기 램프부의 공간부에는 상기 인쇄회로기판을 지지하며 상기 LED에서 상기 인쇄회로기판으로 전달된 열을 상기 냉각탱크로 전도시켜 상기 LED에서 방출되는 열을 냉각 처리하는 히트파이프가 설치되며, 상기 냉각탱크에는 상기 히트파이프를 냉각시키는 과정에서 발생한 기화된 기체를 저장하며 상기 냉각탱크의 열을 흡수하도록 하는 기화탱크가 더 설치되도록 함을 특징으로 하는 간접수냉식 발광다이오드 조명기구를 제공한다.

Description

간접 수냉식 발광다이오드 조명기구
본 발명은 간접 수냉식 발광다이오드 조명기구에 관련되는 것으로서, 더욱 상세하게는 초전도체인 히트파이프를 이용하여 발광다이오드에서 발생하는 열을 신속히 냉각탱크로 전달하여 뛰어난 냉각효과를 구현할 수 있도록 한 간접 수냉식 발광다이오드 조명기구에 관한 것이다.
일반적으로 조명기구는 전기에너지를 빛에너지로 변환하여 어두운 곳에서도 물체를 식별할 수 있도록 하는 외에도 최근에는 실내 장식이나 아늑한 분위기 등을 연출하기 위해서도 많이 이용되고 있다. 이러한 조명기구는 여러 가지 형태로 제조되고 있으며, 종래에는 백열등을 이용하거나 형광등을 이용한 조명 기구가 주로 사용되어 왔다.
백열등은 제조비가 저렴하지만 전기에너지를 빛에너지로 변환함에 있어서, 많은 열이 발생하게 되어 최근에는 사용이 지양되고 있고, 형광등은 백열등에 비해 에너지 전환 효율이 높아 전력 소비가 적지만 점등 시에 많은 시간이 소요되고, 수명이 짧은 문제가 있다.
한편, 근래 들어서는 발광다이오드(Light Emitting Diode)(LED)를 이용한 조명기구가 개발되어 사용되고 있다.
상기 발광다이오드는 빠른 처리 속도와 낮은 전력소모 등의 장점을 가지고 있고, 환경 친화적이면서도 에너지 절약효과가 높아서 차세대 전략제품으로 각광 받고 있다. 또한 발광다이오드를 이용한 조명기구는 종래 백열등이나 형광등에 비해 약 10 내지 15% 정도의 낮은 전력소모와 100,000 시간 이상의 반영구적인 수명, 환경 친화적인 특성을 가짐으로 인해 조명기구로서도 각광을 받고 있다.
그러나 발광다이오드에서 발생하는 열은 백열등이나 형광등에 비해 월등히 많은 양의 열이 발생하게 되는 바, 발광다이오드를 이용한 조명기구에는 이러한 열을 방열하기 위한 수단으로 방열판을 필수적으로 설치하고 있으나, 이러한 방열판만으로는 발광다이오드에서 방출되는 열을 효과적으로 방열시키기에는 미흡하다는 문제점이 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 발광다이오드에서 방출되는 열을 냉각수로 전도시키는 간접 수냉방식으로 냉각 처리토록 하여 발광다이오드에서 발생되는 열을 냉각시킬 수 있도록 한 간접 수냉식 발광다이오드 조명기구를 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 초전도체인 히트파이프를 이용하여 발광다이오드에서 발생하는 열을 신속히 냉각탱크로 전달하여 뛰어난 냉각효과를 구현할 수 있도록 한 간접 수냉식 발광다이오드 조명기구를 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 냉각탱크 내부 챔버에 위치하는 히트파이프의 선단부 둘레면을 따라 적어도 하나 이상의 방열판을 설치하여 냉각수와의 접촉면적을 넓혀 냉각효과를 더욱 높일 수 있도록 한 간접 수냉식 발광다이오드 조명기구를 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 냉각탱크에 기화탱크를 더 구비시켜 냉각수의 증발과정에서 발생한 기화된 기체를 저장하며 증발잠열에 의한 냉각탱크의 열을 보다 효과적으로 흡수하여 냉각탱크의 효율을 높일 수 있도록 한 간접 수냉식 발광다이오드 조명기구를 제공함에 있다.
상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 전력 공급원인 커넥터와 전기적으로 결합하는 소켓부와, 상기 소켓부 아래에 위치하며 내부에는 공간부가 형성된 램프부, 상기 램프부의 공간부에 위치되며 상기 소켓부에서 공급되는 전류를 인가받아 점등하는 LED가 설치된 인쇄회로기판 및 상기 소켓부와 상기 램프부 사이에 위치하며 내부에는 냉각수가 저장된 챔버가 형성되어 상기 LED에서 방출되는 열을 냉각시키는 냉각탱크를 포함하는 간접수냉식 발광다이오드 조명기구에 있어서, 상기 램프부의 공간부에는 상기 인쇄회로기판을 지지하며 상기 LED에서 상기 인쇄회로기판으로 전달된 열을 상기 냉각탱크로 전도시켜 상기 LED에서 방출되는 열을 냉각 처리하는 히트파이프가 설치되며, 상기 냉각탱크에는 상기 히트파이프를 냉각시키는 과정에서 발생한 기화된 기체를 저장하며 상기 냉각탱크의 열을 흡수하도록 하는 기화탱크가 더 설치되도록 함을 특징으로 한다.
상기 기화탱크는 상기 냉각탱크와 상기 소켓부 사이에 설치되며 내부에는 기화실이 형성되고 그 내부 바닥면에는 상기 냉각탱크와 연결하여 통하는 적어도 하나 이상의 통과공이 관통 형성되도록 구성함이 바람직하다.
상기 기화탱크는 상기 냉각탱크의 양측에 배치되며 내부에는 기화실이 형성되고 그 일측에는 파이프의 일단이 연결되고, 상기 파이프의 타단은 상기 냉각탱크에 연결되도록 구성함이 바람직하다.
도 1은 본 발명의 제 1실시 예에 따른 간접 수냉식 발광다이오드 조명기구의 구성을 입체적으로 도시한 도면.
도 2는 도 1의 단면을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 제 2실시 예에 따른 간접 수냉식 발광다이오드 조명기구의 구성을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 제 3실시 예에 따른 간접 수냉식 발광다이오드 조명기구의 구성을 도시한 도면.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10: 램프부 20: 소켓부
30: 냉각탱크 32: 챔버
34: 냉각수 40: 인쇄회로기판
42: LED(Light Emitting Diode) 50: 히트파이프
52: 선단부 54: 방열판
200, 300: 기화탱크
본 발명은 전력 공급원인 커넥터와 전기적으로 결합하는 소켓부와, 상기 소켓부 아래에 위치하며 내부에는 공간부가 형성된 램프부, 상기 램프부의 공간부에 위치되며 상기 소켓부에서 공급되는 전류를 인가받아 점등하는 LED가 설치된 인쇄회로기판 및 상기 소켓부와 상기 램프부 사이에 위치하며 내부에는 냉각수가 저장된 챔버가 형성되어 상기 LED에서 방출되는 열을 냉각시키는 냉각탱크를 포함하는 간접수냉식 발광다이오드 조명기구에 있어서, 상기 램프부의 공간부에는 상기 인쇄회로기판을 지지하며 상기 LED에서 상기 인쇄회로기판으로 전달된 열을 상기 냉각탱크로 전도시켜 상기 LED에서 방출되는 열을 냉각 처리하는 히트파이프가 설치되며,상기 냉각탱크에는 상기 히트파이프를 냉각시키는 과정에서 발생한 기화된 기체를 저장하며 상기 냉각탱크의 열을 흡수하도록 하는 기화탱크가 더 설치되도록 함을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 후술될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 대표적인 실시 예를 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다.
본 발명에서는 초전도체인 히트파이프의 외면에 발광다이오드인 LED를 장착하고, 상기 히트파이프의 선단부는 냉각탱크의 내부 챔버에 위치시켜 LED에서 발생한 열을 냉각탱크의 챔버로 신속하게 전달시켜 상기 챔버에 저장되어 있는 냉각수로 냉각 처리토록 함으로서 뛰어난 냉각효과를 구현할 수 있도록 한 간접 수냉식 발광다이오드 조명기구를 구현하고자 한다.
{실시 예 1}
첨부된 도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 간접 수냉식 발광다이오드 조명기구의 구성을 입체적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 단면을 도시한 도면이다.
도 1과 도 2에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명의 간접 수냉식 발광다이오드 조명기구(100)는 크게 램프부(10)와, 소켓부(20)로 외형을 구성한다.
상기 램프부(10)는 빛이 투과될 수 있는 투명(혹은 반투명)성을 가진 재질로 제작되며 내부에는 공간부(12)가 형성되고, 상기 공간부(12)에는 발광다이오드(Light Emitting Diode)이하에서는 "LED"라 칭함)(42)가 설치된다.
상기 소켓부(20)는 외부의 전력 공급원인 커넥터(전기접속기구)에 체결되며 상기 램프부(10)의 공간부(12)에 설치되는 LED(42)로 전류를 인가하게 된다.
상기 램프부(10)와 상기 소켓부(20)의 사이에는 냉각탱크(30)가 설치된다. 상기 냉각탱크(30)는 LED(42)에서 방출되는 열이 인쇄회로기판(40)으로 전해질 때, 상기 인쇄회로기판(40)으로 전해진 열을 내부 챔버(32)에 채워져 있는 냉각수(34)로 냉각시키게 된다. 상기 램프부(10)의 재질로는 투명성 혹은 반투명성을 가진 유리 또는 플라스틱등의 재질로 성형하고, 또한 빛을 확산할 수 있는 구조로 제작함이 바람직할 것이다.
상기 냉각탱크(30)의 둘레면에는 적어도 하나 이상의 방열판(36)이 설치된다. 상기 방열판(36)은 외부 공기와 접촉하며 상기 인쇄회로기판(40)에서 전해진 열에 의해 데워진 냉각탱크(30)의 냉각수를 열교환시켜 냉각수의 열을 외부로 방출하게 된다. 상기한 냉각탱크(30)의 재질로는 알루미늄이나 구리, 스틸 또는 고방열플라스틱중에서 어느 하나의 재질로 성형함이 바람직하다.
한편, 냉각수(34)가 채워지는 냉각탱크(30)의 내부 챔버(32) 위쪽에는 팽창공간(33)이 형성되도록 하며, 상기 팽창공간(33)은 겨울철 낮은 기온에 의해 냉각수(34)가 결빙될 때, 냉각수(34)의 부피 팽창에 따른 냉각탱크(30)의 파손을 방지토록 하기 위함이다.
특히, 냉각탱크(30)의 챔버(32)에 팽창공간(33)을 형성할 경우, 냉각수(34)가 히트파이프(50)에서 전도되는 열을 냉각하는 과정에서 냉각수(34)는 열교환되어 끓어오르며 증발이 일어나게 되는 데, 이때 냉각수가 기화하여 기체로 될 때 주변의 열을 흡수하는 증발잠열이 일어나 냉각탱크(30)의 냉각효과를 더욱 효과적으로 구현시킬 수 있다.
상기 LED(Light Emitting Diode)(42)는 인쇄회로기판(40)에 전기적으로 접속된 상태로 지지되는 데, 상기 인쇄회로기판(40)은 램프부(10)의 내부 공간부(12)에 위치한 상태에서 전술한 소켓부(20)와 전선(미 도시 함)으로 연결 구성하여, 상기 소켓부(20)로부터 공급되는 전류를 상기 전선을 통해 LED(42)로 공급하게 된다.
한편, 상기 램프부(10)의 내부 공간부에는 초전도체인 히트파이프(50)가 설치된다. 상기 히트파이프(50)의 외면에는 LED(42)가 설치되어 있는 인쇄회로기판(40)이 부착된다. 상기한 히트파이프(50)는 상기 LED(42)에서 방출되는 열이 인쇄회로기판(40)으로 전해질 때, 상기 인쇄회로기판(40)으로 전해진 열을 냉각탱크(30)로 전도시켜 냉각시킬 목적으로 제공되는 수단이다.
즉, 히트파이프(50)는 밀폐된 용기 내에 작동 유체를 주입한 후, 진공 배기한 것인데, 한쪽 끝을 가열하면 내부의 작동유체가 기화되어 압력차에 의해 다른 쪽으로 이동하고 주변으로 열을 방출한 후, 다시 응축의 과정을 거쳐 가열부로 귀환하는 구조로 된 열전달 기구로서, 그 구조는 속이 빈 금속 파이프의 내부에 소량의 작동유체(증류수, 아세톤, 에탄올, 메탄올 등)를 주입하고 진공에 가까운 상태로 압력을 낮추어 봉합한 것으로, 작동유체의 기화와 액화에 의한 잠열에 의하여 열을 전달하므로 많은 양의 열을 빠르게 전달할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 히트파이프(50)는 그 단면이 다각 형태, 바람직하게는 삼각 형태의 단면을 가지는 다각파이프 형태로 제작함이 바람직하다. 또한 본 발명에서 제작되는 히트파이프(50)는 다양한 재질로 제작할 수 있으나, 열전도성이 우수한 구리나 알루미늄 또는 CNT 중에서 어느 하나의 재질로 성형함이 바람직할 것이다.
상기한 구조로 제작된 히트파이프(50)는 램프부(10)의 내부 공간부(12)에 위치한 상태에서 외면에는 상기 LED(42)가 설치되어 있는 인쇄회로기판(40)이 부착되어 지고, 그 선단부(52)는 램프부(10)와 소켓부(20) 사이에 위치하고 있는 냉각탱크(30)를 관통하여 상기 냉각탱크(30)의 내부 챔버(32)에 위치하도록 한다. 이때 히트파이프(50)의 선단부(52)를 냉각탱크(30)의 챔버(32)로 삽입되도록 위치 구성한 것은 히트파이프(50)의 선단부(52)가 냉각탱크(30)의 챔버(32)에 저장되어 있는 냉각수(34)와 직접적인 접촉이 일어나도록 하여 히트파이프(50)의 선단부(52)로 전도된 열을 보다 신속하게 냉각할 수 있도록 하기 위함이다.
상기 히트파이프(50)의 선단부(52)가 냉각탱크(30)의 챔버(32)에 삽입될 때, 히트파이프(50)와 냉각탱크(30)의 접촉면은 용접(W) 접합하여 기밀성을 가질 수 있도록 함이 바람직하다.
상기한 히트파이프(50)는 LED(42)에서 방출되는 열이 인쇄회로기판(40)을 가열하면 상기 인쇄회로기판(40)이 부착되어 있는 히트파이프(50)는 인쇄회로기판(40)에서 전해진 열을 냉각탱크(30)의 내부 챔버(32)에 위치하고 있는 히트파이프(50)의 선단부(52)로 신속하게 전도시키게 되고, 이에 따라 히트파이프(50)의 선단부(52)로 전도된 열은 냉각탱크(30)의 챔버(32)에 저장되어 있는 냉각수에 의해 냉각 처리되며, 이러한 작용이 계속적으로 이루어지며 LED(42)에서 발산되는 열에 의해 인쇄회로기판(40)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
상기 냉각탱크(30)의 챔버(32)에 위치하는 상기 히트파이프(50)의 선단부(52) 둘레에는 적어도 하나 이상의 방열판(54)을 더 형성한다. 상기 방열판(54)은 히프파이프(50)와 냉각수(34)의 접촉면적을 넓혀 히트파이프(50) 선단부(52)로 전도된 열을 보다 신속하게 냉각할 목적으로 제공된다.
한편, 본 발명에서는 열전도체로서 히트파이프(50)를 대표적으로 기술하였으나, 필요에 따라서는 알루미늄판이나 구리판 혹은 세라믹판 중에서 어느 하나로 대체하여 사용할 수 있다.
이하, 본 발명의 제 1실시 예에 따른 간접 수냉식 발광다이오드 조명기구의 작용을 첨부된 도 1과 도 2를 참조하여 기술하기로 한다.
본 발명의 간접 수냉식 발광다이오드 조명기구(100)의 조립은 히트파이프(50)의 외면에 LED(42)가 설치되어 있는 인쇄회로기판(40)을 부착한 다음, 상기 히트파이프(50)의 선단부(52)가 냉각탱크(30)의 챔버(32) 내부에 위치하도록 조립하고, 상기 히트파이프(50)가 조립된 냉각탱크(30)를 램프부(10)와 소켓부(20) 사이에 위치시킨 상태에서 이들을 서로 접합 고정하도록 한다. 이때 인쇄회로기판(40)은 냉각탱크(30) 위쪽에 설치된 소켓부(20)와 도시하지 않은 전선으로 연결 구성되어, 상기 소켓부(20)로 공급되는 전류를 인가받아 LED(42)를 점등시키게 된다.
상기와 같이 제작된 간접 수냉식 발광다이오드 조명기구(100)를 사용할 때에는 소켓부(20)를 외부의 커넥터에 체결한 상태에서 상기 커넥터로 전류를 인가하게 되면 전류는 소켓부(20)와 전선으로 연결되어 있는 인쇄회로기판(40)으로 공급되어, 상기 인쇄회로기판(40)에 설치되어 있는 LED(42)를 발광시키게 된다. 이때 LED(42)들은 발광하는 과정에서 다량의 열을 발산하게 되는 데, 발산되는 열은 히트파이프(50)의 전도성을 통해 신속하게 제거되어 진다.
즉, LED(42)에서 방출되는 열이 인쇄회로기판(40)을 가열하면 상기 인쇄회로기판(40)이 부착되어 있는 히트파이프(50)는 인쇄회로기판(40)에서 전해진 열을 냉각탱크(30)의 내부 챔버(32)에 위치하고 있는 히트파이프(50)의 선단부(52)로 신속하게 전도시키게 되고, 이에 따라 히트파이프(50)의 선단부(52)로 전도된 열은 냉각탱크(30)의 챔버(32)에 저장되어 있는 냉각수(34)에 의해 냉각 처리되며, 이러한 작용이 계속적으로 이루어지며 LED(42)에서 발산되는 열을 제거할 수 있게 되는 것이다.
더욱이 냉각탱크(30)의 챔버(32)에 위치하는 상기 히트파이프(50)의 선단부 (52) 둘레에 형성되어 있는 방열판(54)을 통해 히프파이프(50) 선단부(52)는 냉각수(34)와의 접촉면적을 넓힐 수 있으며, 따라서 히트파이프(50) 선단부(52)로 전도되는 열을 보다 신속하게 냉각할 수 있게 된다.
{실시 예 2}
첨부된 도 3은 본 발명의 제 2실시 예에 따른 간접 수냉식 발광다이오드 조명기구의 구성을 도시한 단면도이다.
도 3에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명의 제 2실시 예에 따른 간접 수냉식 발광다이오드 조명기구는 전술한 제 1실시 예와 같이 전력 공급원인 커넥터와 전기적으로 결합하는 소켓부(20)와, 상기 소켓부(20) 아래에 위치하며 내부에는 공간부(12)가 형성된 램프부(10), 상기 램프부(10)의 공간부(12)에 위치되며 상기 소켓부(20)에서 공급되는 전류를 인가받아 점등하는 LED(42)가 설치된 인쇄회로기판(40) 및 상기 소켓부(20)와 상기 램프부 (10) 사이에 위치하며 내부에는 냉각수(34)가 저장된 챔버(32)가 형성되어 상기 LED(42)에서 방출되는 열을 냉각시키는 냉각탱크(30)와, 상기 램프부(10)의 공간부(12)에 설치되며 상기 인쇄회로기판(40)을 지지하며 상기 LED(42)에서 상기 인쇄회로기판(40)으로 전달된 열을 상기 냉각탱크(30)로 전도시켜 상기 LED(42)에서 방출되는 열을 냉각 처리하는 히트파이프(50)를 포함하여 구성하되, 상기 냉각탱크(30)와 상기 소켓부(20) 사이에 기화탱크(200)를 더 설치하여 구성한 것에 특징을 가진다.
상기 히트파이프(50)의 선단부(52)는 상기 냉각탱크(30)의 내부 챔버(32)에 위치하며 상기 챔버(32)에 저장되어 있는 냉각수(34)와 직접 접촉하도록 구성한다.
상기 히트파이프(50)의 선단부(52) 둘레에는 적어도 하나 이상의 방열판(54)을 설치한다.
상기 냉각수(34)가 채워지는 상기 냉각탱크(30)의 내부 챔버(32) 위쪽에는 팽창공간(33)이 형성되도록 구성한다. 본 발명의 제 2실시 예에서는 별도의 기화탱크(200)가 구비된 관계로 팽창공간을 형성하거나 형성하지 않아도 무방하다.
한편, 제 2실시 예에서 기술되는 기화탱크(200)는 상기 냉각탱크(30)의 상단에 설치되며 내부에는 기화실(210)이 구비되고 그 내부 바닥면에는 상기 냉각탱크(30)와 연결하여 통하는 파이프(220)들이 적어도 하나 이상 관통 설치된다.
상기한 기화탱크(200)는 냉각탱크(30)의 챔버(32)에 저장되어 있는 냉각수(34)가 히트파이프(50)에서 전도된 열을 냉각하는 과정에서 끓어오르며 증발하는 과정에서 기화한 기체를 파이프(220)를 통해 기화실(210)에 저장한 후, 기화실(210)에서 기체가 열을 빼앗겨 액체 상태의 수증기로 변한 냉각수를 다시 냉각탱크(30)로 환원시키는 역할을 수행한다. 즉, 냉각탱크(30)의 챔버(32)에 저장된 냉각수(34)가 기화하여 기체로 될 때 주변의 열을 흡수하는 증발잠열이 일어나게 되는 데, 이때의 증발잠열은 냉각탱크(30) 내부의 열을 효율적으로 흡수할 수 있음으로서, 냉각탱크(30)의 냉각효과를 높혀줄 수 있게 되는 것이다.
상기 기화탱크(200)의 외부 둘레면에는 외부 공기와 접촉하며 상기 기화탱크(200)를 냉각시키기 위한 적어도 하나 이상의 방열판(230)을 설치함이 바람직하다.
{실시 예 3}
첨부된 도 4는 본 발명의 제 3실시 예에 따른 간접 수냉식 발광다이오드 조명기구의 구성을 도시한 단면도이다.
도 4에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명의 제 3실시 예에 따른 간접 수냉식 발광다이오드 조명기구는 전술한 제 1, 2실시 예와 같이, 전력 공급원인 커넥터와 전기적으로 결합하는 소켓부(20)와, 상기 소켓부(20) 아래에 위치하며 내부에는 공간부(12)가 형성된 램프부(10), 상기 램프부(10)의 공간부(12)에 위치되며 상기 소켓부(20)에서 공급되는 전류를 인가받아 점등하는 LED(42)가 설치된 인쇄회로기판(40) 및 상기 소켓부(20)와 상기 램프부(10) 사이에 위치하며 내부에는 냉각수(34)가 저장된 챔버(32)가 형성되어 상기 LED(42)에서 방출되는 열을 냉각시키는 냉각탱크(30)와, 상기 램프부(10)의 공간부(12)에 설치되며 상기 인쇄회로기판(40)을 지지하며 상기 LED(42)에서 상기 인쇄회로기판(40)으로 전달된 열을 상기 냉각탱크(30)로 전도시켜 상기 LED(42)에서 방출되는 열을 냉각 처리하는 히트파이프(50)를 포함하여 구성하되, 제 2실시 예에서와 같이 기화탱크(300)를 냉각탱크(30)와 소켓부(20) 사이에 위치시키지 않고, 상기 냉각탱크(30)의 양측에 각각 복수개를 설치하여 구성한 것에 특징을 가진다.
상기 히트파이프(50)의 선단부(52)는 상기 냉각탱크(30)의 내부 챔버(32)에 위치하며 상기 챔버(32)에 저장되어 있는 냉각수(34)와 직접 접촉하도록 구성한다.
상기 히트파이프(50)의 선단부(52) 둘레에는 적어도 하나 이상의 방열판(54)을 설치한다.
상기 냉각수(34)가 채워지는 상기 냉각탱크(30)의 내부 챔버(32) 위쪽에는 팽창공간(33)이 형성되도록 구성한다. 본 발명의 제 3실시 예에서는 별도의 기화탱크(300)가 구비된 관계로 팽창공간(33)을 형성하거나 형성하지 않아도 무방하다.
한편, 제 3실시 예에서 기술되는 기화탱크(300)는 언급한 바와 같이 냉각탱크(30)의 양측에 동일한 구조로 하여 복수개가 배치되는 것으로서, 내부에는 기화실(310)이 구비되고 그 일측에는 파이프(320)의 일단이 연결되고, 상기 파이프의(320) 타단은 상기 냉각탱크(30)에 연결 구성한다.
상기한 기화탱크(300)는 냉각탱크(30)의 챔버(32)에 저장되어 있는 냉각수(34)가 히트파이프(50)에서 전도된 열을 냉각하는 과정에서 끓어오르며 증발하는 과정에서 기화한 기체를 파이프(320)를 통해 공급받아 내부에 형성된 기화실(310)에 저장하는 역할을 수행한다. 즉, 냉각탱크(30)의 챔버(32)에 저장된 냉각수(34)가 기화하여 기체로 될 때 주변의 열을 흡수하는 증발잠열이 일어나게 되는 데, 이때의 증발잠열은 냉각탱크(30) 내부의 열을 효율적으로 흡수할 수 있음으로서, 냉각탱크(30)의 냉각효과를 높혀줄 수 있게 되는 것이다.
상기 기화탱크(300)의 외부 둘레면에는 외부 공기와 접촉하며 상기 기화탱크(300)를 냉각시키기 위한 적어도 하나 이상의 방열판(330)을 설치함이 바람직하다.
본 발명은 초전도체인 히트파이프의 외면에 발광다이오드인 LED를 장착하고, 상기 히트파이프의 선단부는 냉각탱크의 내부 챔버에 위치시켜 LED에서 발생한 열을 냉각탱크의 챔버로 신속하게 전달시켜 상기 챔버에 저장되어 있는 냉각수로 냉각 처리토록 함으로서 뛰어난 냉각효과를 구현할 수 있는 작용효과를 가진다.
또한 본 발명은 기화탱크에서 냉각수의 증발과정에서 발생한 기화된 기체를 저장하도록 함으로서 증발잠열에 의한 냉각탱크의 열을 보다 효과적으로 흡수하여 냉각탱크의 효율을 높일 수 있는 상승적인 효과를 달성한다.

Claims (3)

  1. 전력 공급원인 커넥터와 전기적으로 결합하는 소켓부와, 상기 소켓부 아래에 위치하며 내부에는 공간부가 형성된 램프부, 상기 램프부의 공간부에 위치되며 상기 소켓부에서 공급되는 전류를 인가받아 점등하는 LED가 설치된 인쇄회로기판 및 상기 소켓부와 상기 램프부 사이에 위치하며 내부에는 냉각수가 저장된 챔버가 형성되어 상기 LED에서 방출되는 열을 냉각시키는 냉각탱크를 포함하는 간접수냉식 발광다이오드 조명기구에 있어서, 상기 램프부의 공간부에는 상기 인쇄회로기판을 지지하며 상기 LED에서 상기 인쇄회로기판으로 전달된 열을 상기 냉각탱크로 전도시켜 상기 LED에서 방출되는 열을 냉각 처리하는 히트파이프가 설치되며;
    상기 냉각탱크에는 상기 히트파이프를 냉각시키는 과정에서 발생한 기화된 기체를 저장하며 상기 냉각탱크의 열을 흡수하도록 하는 기화탱크가 더 설치되도록 함을 특징으로 하는 간접수냉식 발광다이오드 조명기구.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기화탱크는;
    상기 냉각탱크와 상기 소켓부 사이에 설치되며 내부에는 기화실이 형성되고 그 내부 바닥면에는 상기 냉각탱크와 연결하여 통하는 적어도 하나 이상의 통과공이 관통 형성됨을 특징으로 하는 간접수냉식 발광다이오드 조명기구.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 기화탱크는;
    상기 냉각탱크의 양측에 배치되며 내부에는 기화실이 형성되고 그 일측에는 파이프의 일단이 연결되고, 상기 파이프의 타단은 상기 냉각탱크에 연결되도록 구성함을 특징으로 하는 간접수냉식 발광다이오드 조명기구.
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