KR101044240B1 - LED lighting apparatus having cooler - Google Patents

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Abstract

LED 광원에서 발생되는 열을 신속하게 방출시킬 수 있는 구조의 냉각 장치를 구비한 LED 조명 장치가 제공된다. 냉각 장치를 구비한 LED 조명 장치는, LED 광원과, LED 광원이 실장되는 기판과, 내부에 작동 유체를 포함하는 모세관 구조의 밀폐된 중공형 파이프로 형성되어, 기판으로부터 열을 흡수하는 복수의 증발부와 열을 방출하는 복수의 응축부를 포함하는 냉각부를 포함하되, 냉각부는 굴절되어 증발부와 응축부를 교대로 형성하고, 증발부와 응축부는 연속적으로 직렬로 연결되며, 증발부는 기판에 부착되고 응축부는 기판 외부로 노출된 것을 특징으로 한다. Provided is an LED lighting device having a cooling device having a structure capable of quickly dissipating heat generated from an LED light source. The LED lighting device having a cooling device is formed of an LED light source, a substrate on which the LED light source is mounted, and a closed hollow pipe having a capillary structure including a working fluid therein, and absorbing heat from the substrate. A cooling part including a plurality of condensation parts for dissipating the part and the heat, wherein the cooling part is refracted to form an evaporation part and a condensation part alternately, the evaporation part and the condensation part are continuously connected in series, and the evaporation part is attached to the substrate and condensed. The part is characterized in that it is exposed to the outside of the substrate.

히트 파이프, LED, 방열 Heat pipe, LED, heat dissipation

Description

냉각 장치를 구비한 ＬＥＤ 조명 장치{LED lighting apparatus having cooler}LED lighting apparatus having cooler

본 발명은 냉각 장치를 구비한 LED 조명 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 LED 광원에서 발생되는 열을 신속하게 방출시킬 수 있는 구조의 냉각 장치를 구비한 LED 조명 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an LED lighting device having a cooling device, and more particularly, to an LED lighting device having a cooling device having a structure capable of quickly dissipating heat generated from an LED light source.

일반적으로 조명 장치는 전기에너지를 빛에너지로 변환하는 장치를 말하며, 백열등, 형광등과 같은 광원을 이용하는 조명 장치가 널리 사용되고 있다. In general, a lighting device refers to a device for converting electrical energy into light energy, and a lighting device using a light source such as an incandescent lamp or a fluorescent lamp is widely used.

최근에는 백열등, 형광등에 비해 에너지 효율이 높으면서 색감이 뛰어난 LED(light emitting diode) 광원을 이용하는 조명 장치가 널리 사용되고 있다.Recently, a lighting device using an LED (light emitting diode) light source having high energy efficiency and excellent color compared to an incandescent lamp and a fluorescent lamp has been widely used.

특히, LED 조명 장치는 낮은 소비 전력과 관리 여부에 따라 반영구적인 사용이 가능하다는 장점이 있어, 최근 활발한 연구가 진행되고 있다. 이러한 LED 조명 장치는 LED 광원에서 발생되는 열에 영향을 많이 받게 된다. 즉, LED 광원의 발열로 인하여 수명과 에너지 변환 효율을 저하시키는 문제가 발생되어, 다양한 방식의 냉각 구조를 갖는 LED 조명 장치가 개발되고 있다.In particular, the LED lighting device has the advantage that it can be used semi-permanently depending on the low power consumption and management, active research is being conducted recently. Such LED lighting devices are highly affected by the heat generated from the LED light sources. That is, a problem of lowering the lifetime and energy conversion efficiency occurs due to the heat generation of the LED light source, LED lighting apparatus having a cooling structure of various methods has been developed.

그러나, LED 조명 장치의 냉각 장치는 광원에 부착된 히트 싱크를 설치하고 히트 싱크의 외곽에 설치된 방열핀에 의해 방열하는 구조를 갖고 있다. 이와 같은 방열 구조는 LED 광원으로부터 방열핀에 이르기까지 열전도에 의해 열을 전달하는 구조로서, LED 광원에서 발생되는 열을 효율적으로 소산 및 방열시키지 못하는 문제가 있다.However, the cooling device of the LED lighting device has a structure in which a heat sink attached to a light source is provided and radiated by heat radiating fins provided on the outside of the heat sink. Such a heat dissipation structure is a structure in which heat is transferred by heat conduction from the LED light source to the heat dissipation fin, and there is a problem in that heat generated from the LED light source cannot be efficiently dissipated and dissipated.

이에, LED 광원에서 발생되는 열을 신속하게 전달하여 방열할 수 있는 새로운 구조가 필요하게 되었다.Therefore, there is a need for a new structure that can quickly transfer heat generated by the LED light source to dissipate heat.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 LED 광원에서 발생되는 열을 신속하게 방출시킬 수 있는 구조의 냉각 장치를 구비한 LED 조명 장치를 제공하고자 하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide an LED lighting device having a cooling device having a structure capable of quickly dissipating heat generated from the LED light source.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 장치를 구비한 LED 조명 장치는, LED 광원과, 상기 LED 광원이 실장되는 기판과, 내부에 작동 유체를 포함하는 모세관 구조의 밀폐된 중공형 파이프로 형성되어, 상기 기판으로부터 열을 흡수하는 복수의 증발부와 상기 열을 방출하는 복수의 응축부를 포함하는 냉각부를 포함하되, 상기 냉각부는 굴절되어 상기 증발부와 상기 응축부를 교대로 형성하고, 상기 증발부와 상기 응축부는 연속적으로 직렬로 연결되며, 상기 증발부는 상기 기판에 부착되고 상기 응축부는 상기 기판 외부로 노출된 것을 특징으로 한다.LED lighting device having a cooling device according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is an enclosed hollow capillary structure comprising an LED light source, a substrate on which the LED light source is mounted, and a working fluid therein A cooling pipe including a plurality of evaporation parts for absorbing heat from the substrate and a plurality of condensation parts for dissipating heat, wherein the cooling parts are refracted to alternately form the evaporation part and the condensation part; The evaporator and the condenser are continuously connected in series, and the evaporator is attached to the substrate and the condenser is exposed to the outside of the substrate.

상술한 바와 같은 본 발명에 실시예들에 따른 냉각 장치를 구비한 LED 조명 장치에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.According to the LED lighting device having a cooling device according to the embodiments of the present invention as described above, has the following effects.

1. 신속한 방열이 가능하여 LED 광원의 수명을 현저히 증가시킬 수 있다.1. Rapid heat dissipation can significantly increase the life of LED light source.

2. 별도의 에너지를 사용하지 않더라도 대규모의 조명 장치를 냉각시킬 수 있다.2. It is possible to cool large lighting devices without using extra energy.

3. 냉각 장치가 중력에 영향을 받지 않아 LED 조명 장치의 공간 배열이 자유롭다.3. The cooling device is not affected by gravity, so the space arrangement of the LED lighting device is free.

4. LED가 실장된 PCB에 증발부가 설치되어 PCB 중심으로부터 원주상 온도를 비교적 균일하게 유지할 수 있다.4. The evaporator is installed on the PCB where the LED is mounted so that the circumferential temperature can be kept relatively uniform from the center of the PCB.

5. 일반적인 히트싱크의 경우에는 전열면적 증대를 위한 핀에서의 열전도에 의한 열확산에 의하여 핀 베이스와 핀 끝과의 온도차가 발생하게 되나, 본 발명의 LED 조명 장치는 작동유체의 상변화에 의한 열전달로 인해 열 저항이 감소하여 매우 작은 온도차에도 대량의 열을 수송할 수 있다. 6.히트싱크의 경우에는 확장 핀 사이의 공기 흐름에 의하여 대류 열전달이 발생하며 평판 사이의 유동저항 및 열경계층 성장에 의한 열전달 계수의 감소가 발생하나, 본 발명의 LED 조명 장치는 길이가 긴 원통 주변을 흐르는 유동에 의하여 열전달이 촉진되는 효과가 발생한다.5. In the case of a general heat sink, a temperature difference occurs between the fin base and the fin tip due to thermal diffusion due to heat conduction at the fin for increasing the heat transfer area, but the LED lighting device of the present invention transmits heat due to a phase change of a working fluid. This reduces the thermal resistance, allowing the transport of large amounts of heat even at very small temperature differences. 6. In the case of the heat sink, convective heat transfer occurs due to the air flow between the expansion pins, and the heat transfer coefficient between the flat plate and the flow resistance between the plates is reduced, but the LED lighting device of the present invention has a long cylinder. The effect of promoting heat transfer occurs by the flow flowing around.

7온도분포의 균일화 및 열저항 감소와 중공의 파이프를 사용함에 따라 무게 감소 및 소형화가 가능하다.7 It is possible to reduce weight and miniaturize by uniformizing temperature distribution, reducing heat resistance and using hollow pipe.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and the general knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the present invention is defined only by the scope of the claims.

이하 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 조명 장치에 대하여 상세히 설명한다. Hereinafter, the LED lighting apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 5.

먼저 도 1 내지 도 3을 참조하면, 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 조명 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 LED 조명 장치의 배면도이고, 도 3은 도 2의 LED 조명 장치를 A-A' 선으로 절단한 단면도이다.1 to 3, FIG. 1 is a perspective view of an LED lighting apparatus according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a rear view of the LED lighting apparatus of FIG. 1, and FIG. 3 is an LED of FIG. 2. Sectional drawing which cut | disconnected the lighting device with AA 'line | wire.

본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 조명 장치(1)는 LED 광원(20), 기판(30), 냉각부(10), 접착부(40) 및 열전달판(50)을 포함한다.The LED lighting apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention includes an LED light source 20, a substrate 30, a cooling unit 10, an adhesive unit 40, and a heat transfer plate 50.

LED 광원(20)은 빛을 발생시키는 역할을 하며, 발광 다이오드(light emitting diode: LED) 또는 내부에 LED 칩을 포함하는 패키지 형태로 형성된다. 이와 같은 LED 광원(20)은 필요에 따라 기판(30) 상에 여러가지 방식으로 배열될 수 있다. The LED light source 20 generates light, and is formed in the form of a package including a light emitting diode (LED) or an LED chip therein. Such an LED light source 20 may be arranged in various ways on the substrate 30 as needed.

LED 광원(20)은 다양한 색상의 빛을 발생시킬 수 있다. 예를 들면, 적색, 녹색 및 청색 등의 단색광을 방출할 수 있으며, 적색, 녹색 및 청색이 혼합된 백색광이 방출될 수 있다.The LED light source 20 may generate light of various colors. For example, monochromatic light such as red, green, and blue may be emitted, and white light in which red, green, and blue are mixed may be emitted.

LED 광원(20)은 단색광을 나타내는 광원칩(미도시) 상에 형광층(미도시)을 배치하여 필요한 색을 발생시킬 수 있으며, 적색, 녹색 및 청색의 각 광원칩을 모두 포함하여 원하는 색상을 조합하여 방출할 수 있다.The LED light source 20 may generate a required color by arranging a fluorescent layer (not shown) on a light source chip (not shown) that exhibits monochromatic light, and may include all of the light source chips of red, green, and blue to produce a desired color. Can be released in combination.

기판(30)은 LED 광원(20)이 실장되는 일종의 고정판으로써, 절연체의 고정판 또는 인쇄 회로 기판으로 형성될 수 있다. 기판(30)이 인쇄 회로 기판으로 형성되는 경우, LED 광원(20)은 기판(30)에 의해 전원이 공급될 수 있다.The substrate 30 is a kind of fixed plate on which the LED light source 20 is mounted, and may be formed of a fixed plate of an insulator or a printed circuit board. When the substrate 30 is formed of a printed circuit board, the LED light source 20 may be powered by the substrate 30.

한편, 기판(30)은 적어도 일면에 열전도가 우수한 열전도 패턴(미도시)이 형성될 수 있다. 열전도 패턴은 기판(30)에 형성된 금속 패턴일 수 있으며, 예를 들어, LED 광원(20)에 전압을 공급하는 전원 패턴일 수 있다.Meanwhile, the substrate 30 may have a heat conduction pattern (not shown) having excellent heat conduction on at least one surface thereof. The heat conduction pattern may be a metal pattern formed on the substrate 30, and may be, for example, a power supply pattern for supplying a voltage to the LED light source 20.

기판(30)은 LED 조명 장치(1)의 용도에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 1 및 도 2에 도시된 바돠 같이, 원반 형태로 형성될 수 있다. The substrate 30 may be formed in various shapes according to the use of the LED lighting device 1. For example, as shown in FIGS. 1 and 2, it may be formed in a disk shape.

냉각부(10)는 LED 광원(20)에서 발생되는 열을 공기중으로 방출시키는 역할을 하며, 기판(30)을 중심으로 방사형으로 배치될 수 있다.The cooling unit 10 serves to discharge heat generated from the LED light source 20 into the air, and may be disposed radially about the substrate 30.

냉각부(10)는 지름이 수미리 미만의 모세관 구조의 길이가 긴 중공형 파이프 내부에 작동 유체(13)가 채워진 히트 파이프의 일종으로서, 열을 흡수하는 증발부(11)와 열을 방출하는 응축부(12)를 포함한다.The cooling unit 10 is a type of heat pipe in which a working fluid 13 is filled in a hollow pipe having a length of less than several millimeters in diameter, and evaporating part 11 and absorbing heat. Condensation unit 12 is included.

냉각부(10)는 얇고 긴 파이프가 굴절된 형태로서 형성된다. 구체적으로 설명하면, 냉각부(10)는 얇고 긴 파이프의 양단이 서로 연결되어 루프(loop)를 형성하며, 파이프가 필요에 따라 굴절됨으로써, 증발부(11)와 응축부(12)를 형성하게 된다. 즉, 증발부(11)와 응축부(12)는 형상이나 위치가 정형화 된 것은 아니며, 냉각부(10)의 일단부 중에서 열원(상대적으로 온도가 높은 부분)에 접하는 부분은 증발 부(11)가 되고, 열원보다 온도가 낮은 부분에 위치하는 냉각부(10)의 일단부는 응축부(12)가 된다. 따라서, 본 명세서 상에서 설명하는 증발부(11)와 응축부(12)는 반드시 냉각부(10)의 특정한 부위에 국한된 것은 아니며, 열원의 위치에 따라 정의될 수 있을 것이다.The cooling unit 10 is formed in a shape in which a thin and long pipe is refracted. Specifically, the cooling unit 10 is connected to both ends of the thin and long pipe to form a loop (loop), the pipe is refracted as necessary, thereby forming the evaporator 11 and the condensation unit 12 do. That is, the evaporation unit 11 and the condensation unit 12 are not shaped or positioned in shape, and a portion of one end of the cooling unit 10 that contacts the heat source (a relatively high temperature portion) is the evaporation unit 11. And one end of the cooling unit 10 located at a portion lower in temperature than the heat source becomes the condensation unit 12. Therefore, the evaporator 11 and the condenser 12 described herein are not necessarily limited to a specific portion of the cooling unit 10 and may be defined according to the position of the heat source.

본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 조명 장치(1)에서 증발부(11)는 기판(30)에 부착되는 부분이 된다. 구체적으로, 냉각부(10)는 일단부가 기판(30)에 부착되고 타단부는 공기중으로 노출된다. 이때, 기판(30)에 부착된 부분은 증발부(11)가 되고 공기중으로 노출된 부분은 응축부(12)가 된다. In the LED lighting apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention, the evaporator 11 becomes a part attached to the substrate 30. Specifically, one end of the cooling unit 10 is attached to the substrate 30 and the other end is exposed to the air. At this time, the part attached to the substrate 30 becomes the evaporator 11 and the part exposed to the air becomes the condensation part 12.

증발부(11)는 기판(30)에 부착되며, 응축부(12)는 기판(30) 외부로 노출된다. 이러한 증발부(11) 및 응축부(12)는 서로 교대로 형성될 수 있다. 증발부(11) 및 응축부(12)는 실질적으로 하나의 파이프로서, 일체로 형성된다. 증발부(11)와 응축부(12)는 직렬로 연결되며, 서로 교대로 연속적으로 배치될 수 있다.The evaporator 11 is attached to the substrate 30, and the condenser 12 is exposed to the outside of the substrate 30. The evaporator 11 and the condenser 12 may be formed alternately with each other. The evaporation part 11 and the condensation part 12 are formed substantially as a single pipe and are integrally formed. The evaporation unit 11 and the condensation unit 12 may be connected in series, and may be disposed alternately in succession.

냉각부(10)는 지그재그 또는 서펜타인(serpentine) 구조로 형성될 수 있다. 여기서, 지그재그 또는 서펜타인 구조라 함은 파이프가 다수의 'U'자형 굴곡을 이루도록 굴절된 형태를 말하는 것으로서, 다수의 'U'자형 굴곡 중 기판(30)에 부착되는 일부분은 증발부(11)가 될 수 있으며, 나머지 부분은 응축부(12)가 될 수 있다.The cooling unit 10 may be formed in a zigzag or serpentine structure. Here, the zigzag or serpentine structure refers to a form in which the pipe is refracted to form a plurality of 'U'-shaped bends, and a part of the' U'-shaped bends attached to the substrate 30 is the evaporator 11. It may be, and the remaining part may be the condensation unit 12.

증발부(11)는 접착부(40)에 의해 기판(30) 상에 부착될 수 있다. 접착부(40)는 열전도율이 높은 접착 물질로 형성될 수 있으며, 몰드로 형성되어 냉각부(10)를 기판(30)에 고정시킬 수 있다. 즉, 접착부(40)는 냉각부(10)를 기판(30)과 고정하 여 기판(30)의 열이 쉽게 전도될 수 있는 물질 또는 구조라면 어떠한 구조라도 가능할 것이다.The evaporation unit 11 may be attached onto the substrate 30 by the adhesive unit 40. The adhesive part 40 may be formed of an adhesive material having high thermal conductivity, and may be formed of a mold to fix the cooling part 10 to the substrate 30. That is, the adhesive part 40 may be any structure as long as the material or structure in which the heat of the substrate 30 can be easily conducted by fixing the cooling part 10 to the substrate 30.

열전달판(50)은 기판(30)에 부착되어 기판(30)의 열이 쉽게 확산되로록 한다. 열전달판(50)과 기판(30) 사이에는 냉각부(10)의 증발부(11)가 개재될 수 있다. 열전달판(50)을 일종의 히트 싱크로서, 직접 공기중으로 열을 방출할 수 있으며, 빠른 시간 안에 넓은 영역으로 열을 전달하는 역할을 한다. 이와 같은 열전달판(50)은 기판(30)과 함께 LED 조명 장치(1)의 구조를 이루는 역할을 하며, 필요에 따라서는 생략될 수 있다.The heat transfer plate 50 is attached to the substrate 30 so that heat of the substrate 30 can be easily diffused. An evaporation unit 11 of the cooling unit 10 may be interposed between the heat transfer plate 50 and the substrate 30. The heat transfer plate 50 is a kind of heat sink, which can directly dissipate heat into the air, and transfers heat to a large area in a short time. The heat transfer plate 50 serves to form the structure of the LED lighting device 1 together with the substrate 30, and may be omitted if necessary.

냉각부(10)의 내부에는 작동 유체가 포함되어 있다. 작동 유체(13)는 액체 및 기체가 혼합되어 형성되며, 냉각부(10)의 내부에 불연속적으로 위치할 수 있다. 즉, 냉각부(10)의 내부에는 액체와 액체 사이에 기체가 존재하는 구간이 형성되거나, 기체와 기체 사이에 액체가 존재하는 구간이 형성될 수 있다. 이때, 기체는 공기와 같은 다른 기체 또는 액체의 작동 유체(13)가 기화한 것일 수 있다.The working fluid is included in the cooling unit 10. The working fluid 13 is formed by mixing a liquid and a gas, and may be discontinuously located inside the cooling unit 10. That is, a section in which gas exists between the liquid and the liquid may be formed in the cooling unit 10, or a section in which the liquid exists between the gas and the gas may be formed. In this case, the gas may be vaporized by the working fluid 13 of another gas or liquid such as air.

이와 같은 작동 유체(13)는 일종의 열전달 물질로서, 증발부(11)에서 열을 흡수하여 응축부(12)를 통해 열을 방출하게 된다. The working fluid 13 is a kind of heat transfer material, and absorbs heat from the evaporator 11 to release heat through the condenser 12.

구체적으로 설명하면, 냉각부(10)의 내부에는 작동 유체가 포함되어 있다.작동 유체(13)는 수미리 미만의 작은 지름을 갖는 모세관 내부를 진공배기한 상태에서 채워져 있다. 이러한 구조에서 작동 유체(13)의 부착력에 의하여 슬러그(slug) 또는 플러그(plug)형태의 기포가 냉각부(10)의 내부에 존재한다. 따라서 냉각부(10)를 이루는 모세관 지름은 충분하게 작아야 한다. 만일 냉각부(11)의 모세관 지름(내경)이 증가하는 경우에는 중력에 의하여 작동 유체(13)는 액체와 증기로 분리되며 액체는 냉각부(10)의 하부에 모이게 된다. 또한,수평관의 경우에는 층을 이루어 액체는 하부에 모이게 되기 때문에 슬러그나 플러그 형태를 유지할 수 없다. 냉각부(10)가 작동을 하기 위해서는 모세관 지름의 제한을 받게 된다. 슬러그나 플러그 형성을 위한 냉각부(10)의 한계 지름(Dcr)은 아래의 상관식으로 계산할 수 있다.Specifically, the working fluid is contained in the cooling unit 10. The working fluid 13 is filled in a state in which the inside of the capillary tube having a small diameter of less than several millimeters is evacuated. In this structure, bubbles in the form of slugs or plugs exist inside the cooling unit 10 due to the attachment force of the working fluid 13. Therefore, the capillary diameter constituting the cooling unit 10 should be sufficiently small. If the capillary diameter (inner diameter) of the cooling unit 11 is increased, the working fluid 13 is separated into liquid and vapor by gravity and the liquid is collected at the lower portion of the cooling unit 10. In addition, in the case of a horizontal tube, since the liquid is collected in a lower layer, the slug or the plug cannot be maintained. In order for the cooling unit 10 to operate, the capillary diameter is limited. The limit diameter D cr of the cooling unit 10 for slug or plug formation may be calculated by the following correlation.

Figure 112009017463385-pat00001
Figure 112009017463385-pat00001

여기서 σ: 표면 장력, ρl: 액체 밀도, ρv: 증기 밀도, g: 중력가속도이다.Where σ: surface tension, ρ l : liquid density, ρ v : vapor density, g: gravitational acceleration.

상기 상관식에 의하면 작동 유체(13)의 종류와 작동 온도에 따라 냉각부(10)의 한계 지름은 결정된다. 즉, 냉각부(10)가 정상적으로 작동하기 위해서, 냉각부(10)의 내경은 상기 상관식에 의해 계산된 한계 지름(Dcr) 보다 작거나 같도록 형성되어야 한다.According to the correlation, the limit diameter of the cooling unit 10 is determined according to the type and operating temperature of the working fluid 13. That is, in order for the cooling unit 10 to operate normally, the inner diameter of the cooling unit 10 should be formed to be smaller than or equal to the limit diameter D cr calculated by the correlation.

냉각부(10)에 열이 가해져 증발부(11)와 응축부(12)에 온도차가 발생하면, 냉각부(10) 내부의 압력 불균형에 의하여 기포는 급격히 성장함게 되고, 이에 따라 기포가 인접한 액체를 밀어내면 모세관 내부의 연속적으로 존재하는 기포가 연쇄적으로 진동하게 된다. 이와 같은 과정을 통하여작동 유체(13)는 응축부(12)로 열을 전달한 후 다시 증발부(11)로 이동하게 된다.  When heat is applied to the cooling unit 10 to generate a temperature difference between the evaporation unit 11 and the condensation unit 12, bubbles rapidly grow due to pressure imbalance in the cooling unit 10, and thus bubbles are adjacent to the liquid. Pushing out causes the continuous bubbles inside the capillary to vibrate in series. Through this process, the working fluid 13 transfers heat to the condensation unit 12 and then moves to the evaporation unit 11 again.

작동 유체(13)는 기화과정에서의 증발 잠열과 현열에 의하여 응축부(12)로 열을 전달하고 증발부(11)로 이동하게 된다.  The working fluid 13 transfers heat to the condensation unit 12 and moves to the evaporation unit 11 by latent heat and sensible heat during vaporization.

증발부(11)와 응축부(12) 사이에는 필요에 따라 단열재(미도시)를 형성하여, 증발부(11)와 응축부(12) 사이로 열이 출입하는 것을 방지할 수 있다.A heat insulating material (not shown) may be formed between the evaporator 11 and the condenser 12 as necessary to prevent heat from entering and going between the evaporator 11 and the condenser 12.

증발부(11)는 열원인 LED 광원(20)과 최대한 가깝게 배치되는 것이 바람직하며, 응축부(12)는 가능한 낮은 온도로 유지할 수 있도록 LED 광원(20)과 멀리 배치하는 것이 바람직하다. 따라서, 증발부(11)는 LED 광원(20)이 실장된 기판(30)과 직접 접촉하도록 배치하며, 응축부(12)는 LED 광원(20)으로부터 방사형으로 넓게 배치할 수 있다. The evaporator 11 is preferably disposed as close as possible to the LED light source 20 as a heat source, and the condensation part 12 is preferably disposed away from the LED light source 20 so as to maintain the temperature as low as possible. Therefore, the evaporator 11 may be disposed to directly contact the substrate 30 on which the LED light source 20 is mounted, and the condenser 12 may be disposed radially and widely from the LED light source 20.

한편, 냉각부(10)는 기판(30)과 평행하게 배치할 수 있다. 즉, 열이 흡수되는 증발부(11)와 열이 방출되는 응축부(12)가 서로 동일 평면상에 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정될 것은 아니고, 증발부(11)가 응축부(12)보다 높거나 낮게 형성될 수 있다.On the other hand, the cooling unit 10 may be disposed in parallel with the substrate 30. That is, the evaporator 11 for absorbing heat and the condenser 12 for dissipating heat may be disposed on the same plane. However, the present invention is not limited thereto, and the evaporation unit 11 may be formed higher or lower than the condensation unit 12.

냉각부(10)는 내부의 작동 유체(13)가 진동하면서 열을 흡수 및 방출하기 때문에 작동 유체(13)를 이동시키기 위한 별도의 윅(wick) 구조를 필요로하지 않는다. The cooling unit 10 does not need a separate wick structure for moving the working fluid 13 because the working fluid 13 inside absorbs and releases heat while vibrating.

냉각부(10)에 대한 작동 유체(13)의 부착력은 작동 유체(13)에 작용하는 중력보다 크기 때문에 중력에 무관하게 증발부(11)와 응축부(12) 사이를 이동할 수 있다. Since the attachment force of the working fluid 13 to the cooling unit 10 is greater than the gravity acting on the working fluid 13, it can move between the evaporator 11 and the condensation unit 12 regardless of gravity.

한편, 작동 유체(13)의 부착력을 고려하여 냉각부(10)의 내경을 설계할 수 있다. 예를 들어, 작동 유체(13)로 물을 사용하는 경우 냉각부(10)의 내경을 3mm 이내로 형성할 수 있으며, 작동 유체(13)로 에탄올을 사용하는 경우 냉각부(10)의 내경을 2mm 이내로 형성할 수 있다.Meanwhile, the inner diameter of the cooling unit 10 may be designed in consideration of the attachment force of the working fluid 13. For example, when water is used as the working fluid 13, the inner diameter of the cooling unit 10 may be formed within 3 mm, and when ethanol is used as the working fluid 13, the inner diameter of the cooling unit 10 may be 2 mm. It can be formed within.

도 4를 참조하여, 냉각부의 열전달 과정을 상세히 설명한다. 4, the heat transfer process of the cooling unit will be described in detail.

도 4는 도 1의 LED 조명 장치에 포함되는 냉각부의 냉각원리를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.4 is a schematic cross-sectional view for describing a cooling principle of the cooling unit included in the LED lighting apparatus of FIG. 1.

냉각부(10)는 서펜타인 구조를 형성하는 모세관으로 형성된다. 이와 같으 냉각부(10)의 양단은 서로 연결되어 루프를 형성할 수 있다. 이때, 열원과 접하는 부분은 증발부(11)가 되고, 열원과 이격되어 열이 방출되는 부분은 응축부(12)가 된다.The cooling unit 10 is formed of a capillary tube forming a serpentine structure. As such, both ends of the cooling unit 10 may be connected to each other to form a loop. At this time, the portion in contact with the heat source is the evaporation unit 11, the part from which the heat is discharged apart from the heat source is the condensation unit 12.

냉각부(10)는 서펜타인 구조를 형성함에 따라 다수의 서브 증발부(V1 ~ V5)가 증발부(11)를 형성하며, 타측에는 다수의 서브 응축부(C1 ~C4)가 응축부(12)를 형성한다. As the cooling unit 10 forms a serpentine structure, a plurality of sub evaporators V1 to V5 form an evaporator 11, and on the other side, a plurality of sub condensers C1 to C4 are condensed units ( 12).

먼저, 증발부(11)에 열이 흡수되면, 증발부(11)와 응축부(12) 사이에 온도차가 발생한다. 이에 따라 증발부(11)의 모세관 내부에 존재하는 슬러그 또는 플러그 형태의 기포는 급격하게 팽창한다. 팽창된 기포는 주변의 액체 상태의 작동 유체(13)에 압력을 가하게 되며, 이 압력은 모세관 내부에 연속적으로 존재하는 기포에 연쇄적으로 전달된다. 이와 같은 힘에 의하여 기포는 진동을일으켜 증발부(11)로부터 응축부(12)로 액체와 함께 열을 이동시킨다. 이러한 과정을 통해 증발부(11)로 흡수된 열은상대적으로 온도가 낮은 응축부(12)를 통하여 방출된다. 한 편, 냉각부(11)는 하나의 밀페된 관로의 형태로 형성됨에 따라, 여러 개의 증발부(11)와 응축부(12)가 연통되어 있는 상태에서 서로 교차하며 연속적으로 존재하게 된다. 이 때문에 다수의 증발부(11)에서 불규칙적으로 발생하는 기포의 팽창은 인근의 기포 유동과 서로 복잡한 영향을 주고 받게 된다. 이 과정을 통하여, 냉각부(11)는 작동 유체(13)의 증발과 응축에 의하여 열을 전달하거나 액체 상태의 작동 유체(13)의 현열에 의하여 열을 전달하게 된다.First, when heat is absorbed in the evaporator 11, a temperature difference occurs between the evaporator 11 and the condenser 12. As a result, bubbles in the form of slugs or plugs existing inside the capillary of the evaporator 11 expand rapidly. The expanded bubble exerts a pressure on the working fluid 13 in the surrounding liquid state, which is serially transmitted to the bubbles continuously present inside the capillary. By this force, bubbles cause vibration to move heat together with the liquid from the evaporator 11 to the condensation unit 12. Heat absorbed by the evaporator 11 through this process is discharged through the relatively low temperature condensation unit 12. On the other hand, as the cooling unit 11 is formed in the form of one sealed pipe, the several evaporation unit 11 and the condensation unit 12 are in a state where they are in communication with each other and continuously exist. Because of this, the expansion of the bubbles irregularly generated in the plurality of evaporation unit 11 has a complicated influence on the neighboring bubble flows. Through this process, the cooling unit 11 transfers heat by evaporation and condensation of the working fluid 13 or heat by sensible heat of the working fluid 13 in a liquid state.

이와 같은, 열전달 구조는 매우 빠른 속도로 일어날 수 있으며, 매우 빠른 시간 안에 열을 전달할 수 있다.Such heat transfer structures can occur at very high speeds and can transfer heat in a very fast time.

증발부(11)와 응축부(12) 사이에 진동하는 작동 유체(13)에 의해 열을 전달하는 냉각부(10)는 중력에 의해 작동에 영향을 받지 않고 열을 빠르게 전달할 수 있다.The cooling unit 10 which transfers heat by the working fluid 13 vibrating between the evaporator 11 and the condenser 12 may transfer heat quickly without being affected by the operation by gravity.

도 5는 도 1의 LED 조명 장치의 열전달 경로를 설명하기 위한 단면도이다.5 is a cross-sectional view for describing a heat transfer path of the LED lighting apparatus of FIG. 1.

먼저, LED 광원(20)에서 발생되는 열은 기판(30)을 통하여 접착부(40)로 전달된다. 이때, 기판(30)에 형성된 열전달 패턴(미도시)는 빠르게 기판(30) 전체로 열을 전달할 수 있다.First, heat generated in the LED light source 20 is transferred to the adhesive part 40 through the substrate 30. In this case, the heat transfer pattern (not shown) formed on the substrate 30 may quickly transfer heat to the entire substrate 30.

기판(30) 전체로 전달된 열은 접착부(40)를 통하여 증발부(11)로 전달된다. 이때 일부의 열은 열전달판(50)을 통하여 외부로 방출되거나, 열전달판(50)의 열은 전체적으로 확산되어 다시 증발부(11)로 전달될 수 있다.Heat transferred to the entire substrate 30 is transferred to the evaporator 11 through the adhesive part 40. At this time, some of the heat may be released to the outside through the heat transfer plate 50, or the heat of the heat transfer plate 50 may be diffused as a whole and transferred to the evaporator 11 again.

증발부(11)로 흡수된 열은 작동 유체(도 4의 13 참조)에 의해 빠르게 응축부(12)로 전달된다.Heat absorbed by the evaporator 11 is quickly transferred to the condenser 12 by the working fluid (see 13 in FIG. 4).

응축부(12)로 전달된 열은 대기 중으로 방출된다. 이때, 응축부(12)는 대기 중에 노출되어 자연 대류를 통해 열을 방출할 수 있으며, 별도의 팬 구조를 통해 강제 대류 시킬 수도 있다.Heat transferred to the condensation unit 12 is released to the atmosphere. At this time, the condensation unit 12 may be exposed to the atmosphere to release heat through natural convection, may be forced convection through a separate fan structure.

이하 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 LED 조명 장치에 관하여 상세히 설명한다. 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 LED 조명 장치의 사시도이고, 도 7은 도 6의 LED 조명 장치의 단면도이다. 설명의 편의상, 제1 실시예의 도면에 나타난 각 부재와 동일 기능을 갖는 부재는 동일 부호로 나타내고 그 설명은 생략한다.Hereinafter, an LED lighting apparatus according to a second exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 6 and 7. 6 is a perspective view of the LED lighting apparatus according to the second embodiment of the present invention, Figure 7 is a cross-sectional view of the LED lighting apparatus of FIG. For convenience of description, members having the same functions as the members shown in the drawings of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

본 발명의 제2 실시예에 따른 LED 조명 장치(1a)는 응축부(112)가 LED 광원(20)의 전방을 향하여 굴절된다.In the LED lighting apparatus 1a according to the second exemplary embodiment of the present invention, the condenser 112 is refracted toward the front of the LED light source 20.

냉각부(110)는 기판(30)의 외주부를 따라 서펜타인 구조로 굴절되어 있다. 냉각부(110)는 전술한 바와 같이, 하나의 파이프로 연결된 루프형 구조로 형성될 수 있다. 다만, 루프형 냉각부(110)는 바람직한 일실시예에 불가한 것이며, 냉각부(110)의 양 끝단부가 서로 연결되지 않고 각각 밀폐된 구조로 형성될 수도 있다.The cooling unit 110 is refracted in a serpentine structure along the outer circumference of the substrate 30. As described above, the cooling unit 110 may be formed in a loop structure connected by one pipe. However, the loop type cooling unit 110 is not possible in the preferred embodiment, and both ends of the cooling unit 110 may be formed in a sealed structure without being connected to each other.

이때, 증발부(111)는 접착부(40)를 통하여 기판(30)에 접하도록 형성되며, 응축부(112)는 기판(30)의 측부에서 LED 광원(20)의 전방으로 굴절될 수 있다. 이와 같이, 응축부(112)가 LED 광원(20)의 전방으로 굴절되면, 열전달판(50)이 벽면과 접촉하도록 LED 조명 장치(1a)를 설치하더라도 응축부(112)를 통해 열이 쉽게 공기중으로 방출될 수 있다. 즉, 응축부(112)가 벽면으로부터 더 많이 이격됨으로써, 냉각 효율을 증가시킬 수 있다. In this case, the evaporation unit 111 may be formed to contact the substrate 30 through the adhesive unit 40, and the condensation unit 112 may be refracted to the front of the LED light source 20 at the side of the substrate 30. As such, when the condenser 112 is refracted to the front of the LED light source 20, even if the LED lighting device 1a is installed such that the heat transfer plate 50 contacts the wall surface, heat is easily aired through the condenser 112. May be released into the air. That is, since the condensation part 112 is spaced more from the wall surface, the cooling efficiency can be increased.

다만, 응축부(112)는 LED 광원(20)의 전방뿐만 아니라 후방으로 굴절될 수 있다. 즉, 응축부(112)가 외부로 노출되지 않도록 하기 위해서 응축부(112)를 LED 광원(20)의 후방으로 굴절할 수 있다. 이와 같은 응축부(112)는 중력에 의해 열전달 효율이 저하되지 않기 때문에 필요한 공간에 따라 다양한 형상으로 변형가능할 것이다.However, the condensation unit 112 may be refracted to the rear as well as the front of the LED light source 20. That is, in order not to expose the condenser 112 to the outside, the condenser 112 may be refracted to the rear of the LED light source 20. Since the condensation unit 112 does not reduce heat transfer efficiency due to gravity, the condensation unit 112 may be deformed into various shapes according to a required space.

이하 도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 LED 조명 장치에 관하여 상세히 설명한다. 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 LED 조명 장치의 사시도이고, 도 9는 도 8의 LED 조명 장치의 단면도이다.Hereinafter, the LED lighting apparatus according to the third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 8 and 9. 8 is a perspective view of the LED lighting apparatus according to the third embodiment of the present invention, Figure 9 is a cross-sectional view of the LED lighting apparatus of FIG.

본 발명의 제3 실시예에 따른 LED 조명 장치(1b)는 상기 제2 실시예의 변형례로서, 제2 실시예의 도면에 나타난 각 부재와 동일 기능을 갖는 부재는 동일 부호로 나타내고 그 설명은 생략한다.The LED lighting apparatus 1b according to the third embodiment of the present invention is a modification of the second embodiment, in which members having the same functions as the members shown in the drawings of the second embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted. .

LED 조명 장치(1b)는 기판(30)의 외주부를 따라서 냉각부(210)가 형성된다. 냉각부(210)는 서펜타인 구조로 굴절되어 있으며, 증발부(211)는 기판(30)의 외주부를 따라 배치된다.In the LED lighting apparatus 1b, the cooling unit 210 is formed along the outer circumferential portion of the substrate 30. The cooling unit 210 is refracted in the serpentine structure, and the evaporation unit 211 is disposed along the outer circumference of the substrate 30.

증발부(211)는 기판(30)의 외주부를 따라 부착되어 있으며, 응축부(12)는 LED 광원(20)의 전방을 향하여 연장된다. The evaporator 211 is attached along the outer circumference of the substrate 30, and the condenser 12 extends toward the front of the LED light source 20.

LED 광원(20)으로부터 발생된 열은 기판(30), 열전달판(50) 및 접착부(40) 중 적어도 하나에 의해 증발부(211)로 전달된다. 증발부(211)로 전달된 열은 응축부(212)를 통하여 신속하게 방출된다.Heat generated from the LED light source 20 is transferred to the evaporator 211 by at least one of the substrate 30, the heat transfer plate 50, and the adhesive part 40. Heat transferred to the evaporator 211 is quickly discharged through the condenser 212.

이하 도 10 및 도 11을 참조하여 본 발명의 제4 실시예에 따른 LED 조명 장 치에 관하여 상세히 설명한다. 도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 LED 조명 장치의 사시도이고, 도 11은 도 10의 LED 조명 장치의 정면도이다.Hereinafter, the LED lighting device according to the fourth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 10 and 11. FIG. 10 is a perspective view of the LED lighting apparatus according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a front view of the LED lighting apparatus of FIG.

본 발명의 제4 실시예에 따른 LED 조명 장치(1c)는 코일(coil)형 냉각부(10)를 포함한다.The LED lighting device 1c according to the fourth embodiment of the present invention includes a coil type cooling unit 10.

LED 조명 장치(1c)는 LED 광원(20), 기판(330) 및 냉각부(310)를 포함한다.The LED lighting device 1c includes an LED light source 20, a substrate 330, and a cooling unit 310.

기판(330)은 좁고 긴 직사각형 모양으로 형성될 수 있으며, 기판(330) 상에는 LED 광원(20)이 배치될 수 있다. 이러한 LED 조명 장치(1c)는 형광등과 같이 좁고 긴 형태의 발광 장치를 구성할 수 있다. The substrate 330 may be formed in a narrow and long rectangular shape, and the LED light source 20 may be disposed on the substrate 330. The LED lighting device 1c may form a light emitting device having a narrow and long shape such as a fluorescent lamp.

LED 조명 장치(1c)의 후방에는 냉각부(310)가 배치된다. 냉각부(310)는 적어도 일부가 기판(330)에 접착된다. 이와 같은 냉각부(310)는 전술한 바와 같이, 접착부(340)에 의해 접착될 수 있다.The cooling unit 310 is disposed behind the LED lighting device 1c. At least a portion of the cooling unit 310 is attached to the substrate 330. As described above, the cooling unit 310 may be bonded by the adhesive unit 340.

냉각부(310)는 내부에 작동 유체(도 4의 13 참조)가 채워진 하나의 파이프 형태로 형성될 수 있으며, 냉각부(310)는 파이프가 코일 형태로 감긴 형태로 형성될 수 있다. The cooling unit 310 may be formed in the form of a single pipe filled with a working fluid (see 13 in FIG. 4), and the cooling unit 310 may be formed in the shape of a pipe wound in a coil shape.

도 10에 도시된 바와 같이, 냉각부(310)는 사각 코일 형태로 형성될 수 있다. 그러나, 코일 형상은 이에 한정될 것은 아니며, 원형 또는 타원형 코일등 다양한 형상이 가능할 것이다.As shown in FIG. 10, the cooling unit 310 may be formed in a square coil shape. However, the coil shape is not limited thereto, and various shapes such as a circular or elliptical coil may be possible.

냉각부(310)를 코일 형상으로 형성함으로써, 응축부(312) 및 증발부(311)의 밀도를 증가시켜 응축부(12)와 증발부(11)의 면적을 증가시킬 수 있다. 이와 같이 응축부(312)와 증발부(311)의 면적을 증가시킴으로써, 방열 효율을 증가시킬 수 있 다.By forming the cooling unit 310 in a coil shape, the density of the condensation unit 312 and the evaporation unit 311 may be increased to increase the area of the condensation unit 12 and the evaporation unit 11. As such, by increasing the areas of the condensation unit 312 and the evaporation unit 311, the heat radiation efficiency can be increased.

이하 도 12a 및 도 12b를 참조하여 본 발명의 제5 실시예에 따른 LED 조명 장치에 관하여 상세히 설명한다. 도 12a는 본 발명의 제5 실시예에 따른 LED 조명 장치의 사시도이고, 도 12b는 도 12의 LED 조명 장치의 변형 실시예이다.Hereinafter, the LED lighting apparatus according to the fifth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 12A and 12B. 12A is a perspective view of an LED lighting apparatus according to a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 12B is a modified embodiment of the LED lighting apparatus of FIG. 12.

본 발명의 제5실시예에 따른 LED 조명 장치(1d)는 상기 제4 실시예의 변형례로서, 제4 실시예의 도면에 나타난 각 부재와 동일 기능을 갖는 부재는 동일 부호로 나타내고 그 설명은 생략한다.The LED lighting device 1d according to the fifth embodiment of the present invention is a modification of the fourth embodiment, in which members having the same functions as the members shown in the drawings of the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted. .

LED 조명 장치(1d)는 LED 조명 장치(1d)는 LED 광원(20), 기판(330), 냉각부(310) 및 하우징(360)을 포함한다.The LED lighting device 1d includes an LED light source 20, a substrate 330, a cooling unit 310, and a housing 360.

LED 광원(20), 기판(330) 및 냉각부(310)는 일측에 개구부가 형성된 하우징(360) 내부에 수납된다. 하우징(360)의 일측에 형성된 개구부에는 렌즈부(370)가 형성되어 있다. The LED light source 20, the substrate 330, and the cooling unit 310 are accommodated in the housing 360 having an opening formed at one side thereof. The lens unit 370 is formed in the opening formed at one side of the housing 360.

렌즈부(370)는 투명한 재질로 형성되어 LED 광원(20)을 보호하고 빛을 발산 또는 집광하는 역할을 한다.The lens unit 370 is formed of a transparent material to protect the LED light source 20 and serves to emit or condense light.

한편, 하우징(360)은 LED 광원(20), 기판(330) 및 냉각부(310)를 보호하며, 응축부(312)를 통하여 방출되는 열을 외부로 발산시키는 역할을 한다. 구체적으로 설명하면, 하우징(360)은 금속과 같은 열전도성이 우수한 물질로 형성할 수 있다. 이러한 하우징(360)의 내측면에 응축부(312)가 접하도록 냉각부(310)를 배치한다Meanwhile, the housing 360 protects the LED light source 20, the substrate 330, and the cooling unit 310, and serves to dissipate heat emitted through the condensation unit 312 to the outside. Specifically, the housing 360 may be formed of a material having excellent thermal conductivity such as metal. The cooling unit 310 is disposed to contact the condensation unit 312 on the inner surface of the housing 360.

증발부(311)를 통해 흡수된 열을 응축부(312)를 통해 방열되며, 응축부(312)을 통해 방출되는 열은 하우징(360)을 통해 외부로 발산된다. 이때, 방열 효과를 높이기 위해 하우징(360)에 절개부(미도시)를 형성할 수 있다. 즉, 절개부를 통하여 외부의 공기를 하우징(360) 내부로 순환시켜 하우징(360) 내부의 온도를 낮출 수 있다.Heat absorbed through the evaporator 311 is radiated through the condenser 312, and heat emitted through the condenser 312 is dissipated to the outside through the housing 360. In this case, a cutout (not shown) may be formed in the housing 360 to increase the heat dissipation effect. That is, the outside air may be circulated into the housing 360 through the cutout to lower the temperature inside the housing 360.

도 12b를 참조하면, 응축부(312)의 적어도 일부를 하우징(360')의 절개부를 통하여 외부로 노출시켜 외부 공기와 직접 접촉에 의하여 냉각될 수 있다. 즉, 냉각부(310)의 적어도 일부가 하우징(360')을 관통하여 외부로 노출될 수 있다.Referring to FIG. 12B, at least a portion of the condenser 312 may be exposed to the outside through a cutout of the housing 360 ′ and cooled by direct contact with the outside air. That is, at least a part of the cooling unit 310 may be exposed to the outside through the housing 360 ′.

이하 도 13을 참조하여 본 발명의 제6 실시예에 따른 LED 조명 장치에 관하여 상세히 설명한다. 도 13은 본 발명의 제6 실시예에 따른 LED 조명 장치의 평면도이다.Hereinafter, an LED lighting apparatus according to a sixth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 13. 13 is a plan view of the LED lighting apparatus according to the sixth embodiment of the present invention.

본 발명의 제6 실시예에 따른 LED 조명 장치(1e)는 응축부(312)를 연결하는 방열핀(380)을 포함한다.The LED lighting device 1e according to the sixth embodiment of the present invention includes a heat radiation fin 380 connecting the condensation unit 312.

LED 조명 장치(1e)는 LED 광원(20), 기판(330) 및 냉각부(310)를 포함한다. 기판(330)은 좁고 긴 직사각형 모양으로 형성될 수 있으며, 기판(330) 상에는 LED 광원(20)이 배치될 수 있다. 이러한 LED 조명 장치(1e)는 형광등과 같이 좁고 긴 형태의 발광 장치를 구성할 수 있다. The LED lighting device 1e includes an LED light source 20, a substrate 330, and a cooling unit 310. The substrate 330 may be formed in a narrow and long rectangular shape, and the LED light source 20 may be disposed on the substrate 330. The LED lighting device 1e may constitute a narrow and long light emitting device such as a fluorescent lamp.

냉각부(310)는 기판(330)의 후면에 서펜타인 구조로 형성될 수 있다. 서펜타인 구조의 냉각부(310)는 방열 효율을 높이면서도 LED 조명 장치(1e)의 부피를 최소화할 수 있는 장점이 있다. The cooling unit 310 may be formed in a serpentine structure on the rear surface of the substrate 330. The cooling unit 310 of the serpentine structure has an advantage of minimizing the volume of the LED lighting device 1e while increasing heat dissipation efficiency.

냉각부(310)는 하나의 파이프가 기판(330)의 양측부로 돌출되어 서펜타인 구조를 형성할 수 있다. 따라서, 증발부(311)는 양 응축부(312) 사이에 배치될 수 있 다.In the cooling unit 310, one pipe may protrude to both sides of the substrate 330 to form a serpentine structure. Therefore, the evaporator 311 may be disposed between both condensation unit 312.

한편, 각 응축부(312)에는 방열핀(380)이 형성될 수 있다. 이와 같은 방열핀(380)은 응축부(312)를 서로 연결하는 형태로 형성될 수 있으며, 각 응축부(312)에 별도로 형성될 수 있다. Meanwhile, heat dissipation fins 380 may be formed in each condenser 312. The heat dissipation fin 380 may be formed in the form of connecting the condensation unit 312 with each other, it may be formed separately in each condensation unit 312.

방열핀(380)은 응축부(12)로부터 열이 용이하게 방출될 수 있도록 한다. 이러한 방열핀(380)은 열전도성이 우수한 금속 박판이 사용될 수 있다.The heat dissipation fin 380 allows heat to be easily discharged from the condensation unit 12. The heat dissipation fin 380 may be a metal thin plate having excellent thermal conductivity.

이하 도 14 및 도 15를 참조하여 본 발명의 제7 실시예에 따른 LED 조명 장치에 관하여 상세히 설명한다. 도 14는 본 발명의 제7 실시예에 따른 LED 조명 장치의 사시도이고, 도 15는 도 14의 LED 조명 장치에 포함된 냉각부를 B-B' 선으로 절단한 단면도이다. 설명의 편의상, 상기 제4 실시예의 도면에 나타난 각 부재와 동일 기능을 갖는 부재는 동일 부호로 나타내고 그 설명은 생략한다.Hereinafter, an LED lighting apparatus according to a seventh embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 14 and 15. FIG. 14 is a perspective view of an LED lighting apparatus according to a seventh exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 15 is a cross-sectional view taken along line B-B ′ of a cooling unit included in the LED lighting apparatus of FIG. 14. For convenience of description, members having the same functions as the members shown in the drawings of the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

본 발명의 제7 실시예에 따른 LED 조명 장치(1f)는 내부에 복수의 미세도관(415)을 포함하는 중공형 파이프로 형성된 냉각부(410)를 포함한다.The LED lighting apparatus 1f according to the seventh embodiment of the present invention includes a cooling unit 410 formed of a hollow pipe including a plurality of microconduits 415 therein.

미세도관(415)은 작동 유체(13)의 부착력을 고려하여 내부의 직경이 고려될 수 있다. 전술한 바와 같이 냉각부(410)에 대한 작동 유체(13)의 부착력은 작동 유체(13)에 작용하는 중력보다 크도록 미세도관(415)의 면적을 설계할 수 있다.Microconduit 415 may be considered the diameter of the inside in consideration of the adhesion of the working fluid (13). As described above, the area of the microconduit 415 can be designed such that the attachment force of the working fluid 13 to the cooling unit 410 is greater than the gravity acting on the working fluid 13.

복수의 미세도관(415)은 병렬로 배치될 수 있다. 특히, 미세도관(415)이 일렬로 병렬 배치되면, 냉각부(410)의 단면적을 증가시킬 수 있어 방열 효율을 극대화할 수 있다.The plurality of microconduits 415 may be arranged in parallel. In particular, when the micro conduits 415 are arranged in parallel, the cross-sectional area of the cooling unit 410 can be increased to maximize the heat dissipation efficiency.

각 미세도관(415) 내부에는 작동 유체(도 4의 13 참조)가 채워져 있으며, 전 술한 바와 같이, 작동 유체는 미세도관(415) 내부를 진동하면서 LED 광원(20)으로부터 발생된 열을 방출시키게 된다.Each micro-conduit 415 is filled with a working fluid (see 13 in FIG. 4), and as described above, the working fluid causes the heat generated from the LED light source 20 to oscillate inside the micro-conduit 415. do.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. I can understand that. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 조명 장치의 사시도이다.1 is a perspective view of an LED lighting apparatus according to a first embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 LED 조명 장치의 배면도이다.FIG. 2 is a rear view of the LED lighting device of FIG. 1.

도 3은 도 2의 LED 조명 장치를 A-A' 선으로 절단한 단면도이다.3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of the LED lighting apparatus of FIG. 2.

도 4는 도 1의 LED 조명 장치에 포함되는 냉각부의 냉각원리를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.4 is a schematic cross-sectional view for describing a cooling principle of the cooling unit included in the LED lighting apparatus of FIG. 1.

도 5는 도 1의 LED 조명 장치의 열전달 경로를 설명하기 위한 단면도이다.5 is a cross-sectional view for describing a heat transfer path of the LED lighting apparatus of FIG. 1.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 LED 조명 장치의 사시도이다.6 is a perspective view of the LED lighting apparatus according to the second embodiment of the present invention.

도 7은 도 6의 LED 조명 장치의 단면도이다.7 is a cross-sectional view of the LED lighting apparatus of FIG.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 LED 조명 장치의 사시도이다.8 is a perspective view of an LED lighting apparatus according to a third embodiment of the present invention.

도 9는 도 8의 LED 조명 장치의 단면도이다.9 is a cross-sectional view of the LED lighting apparatus of FIG.

도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 LED 조명 장치의 사시도이다.10 is a perspective view of the LED lighting apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.

도 11은 도 10의 LED 조명 장치의 정면도이다.FIG. 11 is a front view of the LED lighting device of FIG. 10.

도 12a는 본 발명의 제5 실시예에 따른 LED 조명 장치의 사시도이다.12A is a perspective view of an LED lighting apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.

도 12b는 도 12의 LED 조명 장치의 변형 실시예이다.12B is a modified embodiment of the LED lighting device of FIG. 12.

도 13은 본 발명의 제6 실시예에 따른 LED 조명 장치의 평면도이다.13 is a plan view of the LED lighting apparatus according to the sixth embodiment of the present invention.

도 14는 본 발명의 제7 실시예에 따른 LED 조명 장치의 사시도이다.14 is a perspective view of the LED lighting apparatus according to the seventh embodiment of the present invention.

도 15는 도 14의 LED 조명 장치에 포함된 냉각부를 B-B' 선으로 절단한 단면도이다.15 is a cross-sectional view taken along line B-B ′ of a cooling unit included in the LED lighting apparatus of FIG. 14.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1: LED 조명 장치 10: 냉각부1: LED lighting device 10: cooling unit

11: 증발부 12: 응축부11: evaporator 12: condenser

13: 작동 유체 20: LED 광원13: working fluid 20: LED light source

30: 기판 40: 접착부30: substrate 40: adhesive portion

50: 열전달판 360: 하우징50: heat transfer plate 360: housing

370: 렌즈부 415: 미세도관370: lens unit 415: fine conduit

Claims (20)

LED 광원;LED light source; 상기 LED 광원이 실장되는 기판; 및A substrate on which the LED light source is mounted; And 내부에 작동 유체를 포함하는 모세관 구조의 밀폐된 중공형 파이프로 형성되어, 상기 기판으로부터 열을 흡수하는 복수의 증발부와 상기 열을 방출하는 복수의 응축부를 포함하는 냉각부를 포함하되,A cooling part including a plurality of evaporation parts for absorbing heat from the substrate and a plurality of condensation parts for dissipating heat, formed of a closed hollow pipe having a capillary structure including a working fluid therein, 상기 냉각부는 굴절되어 상기 증발부와 상기 응축부를 교대로 형성하고, 상기 증발부와 상기 응축부는 연속적으로 직렬로 연결되며, 상기 증발부는 상기 기판에 부착되고 상기 응축부는 상기 기판 외부로 노출되고,The cooling unit is refracted to alternately form the evaporation unit and the condensation unit, the evaporation unit and the condensation unit are continuously connected in series, the evaporation unit is attached to the substrate and the condensation unit is exposed to the outside of the substrate, 상기 작동 유체의 표면 장력이 σ이고, 액체 상태의 밀도가 ρl이고, 증기 상태의 밀도가 ρv이고, 중력 가속도가 g라 할 때, 상기 냉각부의 내경은 상관식
Figure 112010084681686-pat00019
에 의한 한계 직경(Dcr) 보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 냉각 장치를 구비한 LED 조명 장치.When the surface tension of the working fluid is σ, the density of the liquid state is ρl, the density of the vapor state is ρv, and the gravitational acceleration is g, the inner diameter of the cooling part is correlated.
Figure 112010084681686-pat00019
LED lighting device with a cooling device, characterized in that less than or equal to the limit diameter (Dcr) by. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 작동 유체는 액체 및 기체의 혼합 상태이며 상기 증발부와 상기 응축부 사이를 진동하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치를 구비한 LED 조명 장치.And the working fluid is a mixed state of liquid and gas and vibrates between the evaporator and the condenser. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 작동 유체는 상기 증발부와 상기 응축부 사이에 불연속적으로 위치하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치를 구비한 LED 조명 장치.And the working fluid is discontinuously located between the evaporator and the condenser. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 냉각부는 서펜타인(serpentine) 구조 또는 코일(coil) 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 냉각 장치를 구비한 LED 조명 장치.The cooling unit LED lighting device having a cooling device, characterized in that formed in the serpentine (serpentine) structure or coil (coil) structure. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 응축부는 상기 LED 광원으로부터 방사형으로 배치된 것을 특징으로 하는 냉각 장치를 구비한 LED 조명 장치.And the condensation unit is disposed radially from the LED light source. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 냉각부는 상기 중공형 파이프의 단부가 서로 연결되어 루프를 형성하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치를 구비한 LED 조명 장치.The cooling unit LED lighting device having a cooling device, characterized in that the ends of the hollow pipe are connected to each other to form a loop. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 냉각부는 상기 중공형 파이프의 단부가 각각 밀폐된 것을 특징으로 하는 냉각 장치를 구비한 LED 조명 장치.The cooling unit is a LED lighting device having a cooling device, characterized in that the ends of the hollow pipe are each sealed. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 중공형 파이프는 내부에 복수의 미세도관이 병렬로 배치되어 형성된 것을 특징으로 하는 냉각 장치를 구비한 LED 조명 장치.The hollow pipe is a LED lighting device having a cooling device, characterized in that a plurality of fine conduits are arranged in parallel therein. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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