KR101388123B1 - 디스펜서 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LED 조명용 칩에 형광체를 도포하기 위한 피에조 방식의 디스펜서 구조에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 태핏의 펌핑 작용에 의해 노즐이 개폐되는 디스펜서 구조에 있어서, 상기 노즐의 일측부에, 상기 노즐의 타측부와 이종 재질로 형성되는 배출부; 및 상기 태핏의 하측부에, 상기 태핏의 상측부와 이종 재질로 형성되는 개폐부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

디스펜서 구조{DISPENSER STRUCTURE}

본 발명은 디스펜서 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 LED 조명용 칩에 형광체를 도포하기 위한 피에조 방식의 디스펜서 구조에 관한 것이다.

일반적으로 LED 조명용으로 사용되는 칩(Chip)에 SIN(3 ~ 5 미크론 입자) 형광체를 도포하기 위해서는 피에조(Piezo) 방식의 디스펜서(Dispenser)를 사용한다. 즉, 디스펜서는 단수 또는 복수의 압전소자를 이용하되, 압전소자에 전압을 주면 변형(변위)이 발생하거나 이와 반대로 압력을 가하면 전압이 발생하는 현상을 이용하여서 로드를 승하강시켜 노즐을 통해 용액을 토출 공급하여 칩에 형광체를 도포하는 구조이다.

이러한 디스펜서 구조는 토출부인 노즐과 토출을 위해 노즐을 여닫는 태핏(Tappet)을 포함한다.

종래의 디스펜서 구조는 노즐을 초경 재질로 양산하고, 태핏은 지르코니아 또는 초경 등의 재질로 양산하였다.

하지만, 이러한 종래의 디스펜서 구조는 노즐과 태핏의 접촉부가 마모됨으로 인해 토출량 등이 변화되는 문제점이 발생하였고, 이러한 문제점을 극복하기 위해 접촉부의 부품을 빈번하게 교체해야 한다. 일예를 들어 더욱 자세히 설명하면, 부품교체주기 5시간, 타점환산 45만 회 등의 추가적인 작업시간이 발생함에 의해 생산량이 감소하는 문제점이 발생한다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 노즐과 태핏이 접촉하는 부분의 수명을 증대할 수 있는 디스펜서 구조를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 태핏의 펌핑 작용에 의해 노즐이 개폐되는 디스펜서 구조에 있어서, 상기 노즐의 일측부에, 상기 노즐의 타측부와 이종 재질로 형성되는 배출부; 및 상기 태핏의 하측부에, 상기 태핏의 상측부와 이종 재질로 형성되는 개폐부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 배출부는 PCD(Poly Crystalline Diamond) 또는 PCBN(Poly Crystalline Boron Nitride) 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 개폐부는 PCD 또는 PCBN 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 배출부는 관통되는 배출로를 포함하며, 상기 배출로는 입구 측으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 개폐부는 상기 테핏의 펌핑 작용에 의해 상기 배출로에 밀착되어 상기 노즐을 폐쇄하고, 상기 배출로로부터 떨어져 상기 노즐을 개통하는 것을 특징으로 한다.

상기 배출부는 상기 노즐의 내측에 용접 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 개폐부는 끝단이 라운드되는 것을 특징으로 한다.

상기 개폐부는 상기 태핏의 하단에 용접 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 테핏은 피에조(Piezo) 방식에 의해 펌핑 작용하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 노즐과 태핏이 접촉하는 부분의 재질을 PCD 또는 PCBN으로 형성하여 수명을 극대화하는 효과가 있다.

또한, 노즐과 태핏이 접촉하는 부분의 수명 증대를 통해 부품 교체 주기를 현저히 늘려 원가 절감을 할 수 있게 하는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 디스펜서 구조를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1에서 내부의 액체가 토출되는 것을 도시한 사용상태도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 디스펜서 구조를 개략적으로 도시한 개념도이고, 도 2는 도 1에서 내부의 액체가 토출되는 것을 도시한 사용상태도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 디스펜서 구조는 태핏(20)이 상측에서 하측으로 또는 하측에서 상측으로 펌핑 작용을 함에 따라 노즐(10)이 개폐되어 노즐(10) 내측에 채워져 있는 액체(L)를 노즐(10)을 통해 토출하는 구조이다. 이러한 디스펜서 구조를 일 예를 들어 설명하면, 잉크 또는 형광체와 같은 액체(L)가 토출되는 노즐(10)의 내측과 상기 노즐(10)의 내측에 밀착되어 상기 노즐(10)을 폐쇄하는 태핏(20)의 일단에 초소형 압전 소자가 있어 전기적 진동이나 기타 물리적 압력을 줌에 의해 상기 태핏(20)이 상기 노즐(10)를 개통하여 상기 액체(L)를 토출하는 구조일 수 있다. 상술한 디스펜서 구조는 LED 조명용으로 사용되는 칩(Chip)에 SIN(3 ~ 5미크론 입자) 형광체를 도포하는 피에조(Piezo) 방식의 토출 구조에 사용될 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 디스펜서 구조는 노즐(10)과 상기 노즐(10)의 내측에 하단이 밀착되는 태핏(20)을 포함한다.

상기 노즐(10)은 외측부가 초경 재질 등으로 형성된 토출부(11)를 형성하고, 상기 태핏(20)의 하단과 접촉하는 내측부는 PCD(Poly Crystalline Diamond) 또는 PCBN(Poly Crystalline Boron Nitride) 재질의 배출부(13)를 형성한다. 이때, 상기 토출부(11)와 상기 배출부(13)는 상호 용접 결합할 수 있는데, 특히 진공 브레이징(brazing)에 의해 결합할 수 있다. 그리고 상기 토출부(11)에는 관통된 토출로(11a)가 형성되며, 상기 배출부(13)에는 상기 토출로(11a)와 연통하게 관통된 배출로(13a)가 형성되어 상기 노즐(10)의 내측에 채워진 액체(L)가 외부로 토출되도록 안내한다. 여기서 상기 배출로(13a)의 입구 측 테두리 둘레가 상기 배출로(13a)의 출구 측 테두리 둘레보다 길이가 길게 형성되어 상기 입구 측 테두리와 상기 출구 측 테두리 사이는 경사면을 형성하며 연결되도록 상기 배출로(13a)가 깔때기 형상을 이루게 할 수 있다.

상기 태핏(20)의 몸체는 초경 재질 등으로 형성된 로드(21)를 형성하고, 상기 태핏(20)의 일단은 PCD 또는 PCBN 재질의 개폐부(23)를 형성한다. 이때, 상기 개폐부(23)는 상기 로드(21)의 일단에 용접 결합할 수 있는데, 특히 진공 브레이징에 의해 결합할 수 있다. 상기 개폐부(23)는 끝단(23a)이 압전 선단부를 이루고 상기 배출로(13a)가 압전 영역을 이루어 상호 접촉하는데, 이러한 상기 개폐부(23)의 끝단(23a)은 라운드되게 돔(Dome) 형상을 형성하여 상기 배출로(13a)와 상기 개폐부(23)가 상호 접촉함에 의한 손상을 최소화할 수 있게 한다.

상술한 구조의 상기 개폐부(23)는 상측에서 하측으로 또는 하측에서 상측으로 펌핑작용을 하며, 상기 개폐부(23)가 상기 배출부(13)의 상기 배출로(13a)로 밀접하여 상기 노즐(10)을 통해 상기 노즐(10) 내부의 액체(L)가 외부로 토출하지 못하게 막거나 상기 개폐부(23)가 상기 배출로(13a)로부터 떨어져 상기 노즐(10)을 통해 상기 노즐(10) 내부의 액체(L)가 외부로 토출하도록 할 수 있다. 이러한 상기 개폐부(23)의 펌핑작용에 의해 상기 개폐부(23)와 상기 배출부(13)는 상호 마찰하여 마모되기 때문에 수명이 짧아질 수 있는데, 본 발명에서는 상기 개폐부(23)와 상기 배출부(13)의 재질을 PCD 또는 PCBN 재질로 변경하여 수명을 혁신적으로 극대화할 수 있게 하는 장점이 있다.

Properties	PCD	PCBN	WC-Co	SiC
Density [g/㎤]	3.8~4.1	4.0~4.2	15	3.0
Knoop Hardness [kg/㎟]	6000-9000	2600-3500	600-2200	2200-3000
Young Modulus [GPa]	800-900	650-860	400-660	40-440
Tensile Strength [GPa]	1.2-1.7	0.5-0.8	1.7-3.9	0.4
Toughness(Trs) [MPa.m1/2]	6-11	3.5-6.5	6-30	3-5
Thermal Expansion [10-6/℃]	1.5~3.8	3.5~4.2	4.3~5.6	3.8
Thermal Conductivity [W/mK]	100-550	100-200	70-120	12-165

표 1은 PCD, PCBN, 초경(WC-Co) 및 탄화규소(SiC)의 물성을 비교하여 나타낸 것이다.

표 1을 참조하여, 본 발명의 특징적 구성물인 상기 개폐부(23)와 상기 배출부(13)의 재질을 이루는 PCD와 PCBN은 일반적으로 내 마모용 재질로 사용하는 초경 및 탄화규소에 비해 전체적인 내 마모 특성의 물성이 높게 나타나는 것을 알 수 있다. 이러한 물성의 특성에 의해 상기 개폐부(23)와 상기 배출부(13)의 재질을 PCD로 제작하였을 경우 초경으로 제작하였을 경우에 비해 수명이 약 50배 정도 증가할 수 있다. 그리고 상기 개폐부(23)와 상기 배출부(13)의 재질을 PCBN으로 제작하였을 경우 초경으로 제작하였을 경우에 비해 수명이 약 15배 정도 증가할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 기술 구성에 의해 혁신적인 품질재현성 및 원가 절감효과를 실현할 수 있게 하는 장점이 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 디스펜서 구조를, 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

10 : 노즐
11 : 토출부
13 : 배출부
13a : 배출로
20 : 태핏
23 : 개폐부

Claims (9)

1. 태핏이 상측에서 하측으로 또는 하측에서 상측으로 피에조(Piezo) 방식에 의해 펌핑 작용을 함에 따라 노즐이 개폐되며, 상기 노즐을 통해 형광체를 토출하여 LED 칩에 도포하는 디스펜서 구조에 있어서,
   상기 노즐은 외측부가 초경 재질이고 토출로가 관통 형성된 토출부를 구비하고, 내측부가 압전 영역을 이루도록 PCD(Poly Crystalline Diamond) 또는 PCBN(Poly Crystalline Boron Nitride) 재질의 배출부가 상기 토출부와 결합된 상태로 구비되되,
   상기 배출부는 상기 토출로와 연통하게 관통된 배출로를 형성하고, 상기 태핏은 몸체가 초경 재질인 로드를 형성하며, 상기 태핏의 일단은 상기 배출부의 상기 배출로와 접촉하도록 압전 선단부를 이루고, 끝단은 라운드진 돔 형상을 갖는 PCD 또는 PCBN 재질의 개폐부를 형성하며,
   상기 개폐부는 상기 로드의 일단에 용접 결합되고, 상기 배출로는 입구 측 테두리 둘레가 출구 측 테두리 둘레보다 길이가 길게 형성되어 상기 입구 측 테두리와 상기 출구 측 테두리 사이는 경사면이 형성되며, 상기 배출부의 상기 배출로와 서로 접촉하는 상기 개폐부는 동일 재질을 갖는 것을 특징으로 하는 디스펜서 구조.
   
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5. 청구항 1에 있어서,
   상기 개폐부는 상기 태핏의 펌핑 작용에 의해 상기 배출로에 밀착되어 상기 노즐을 폐쇄하고, 상기 배출로로부터 떨어져 상기 노즐을 개통하는 것을 특징으로 하는 디스펜서 구조.
   
6. 삭제
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 개폐부는 끝단이 라운드되는 것을 특징으로 하는 디스펜서 구조.
   
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