KR101448654B1 - 발광 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광 시스템에 관한 것이다.
즉, 본 발명의 발광 시스템은 광을 방출하는 발광 장치와; 상기 발광 장치에 접촉되어 상기 발광 장치에서 발생된 열을 회수하여 전기 에너지로 변환하는 열 회수부와; 상기 열 회수부에서 변환된 전기 에너지를 보조 전원으로 전환하는 보조 전원 공급부와; 상기 보조 전원 공급부의 보조 전원을 공급받아 구동부로 메인 전원을 공급하는 메인 전원 공급부와; 상기 메인 전원 공급부의 메인 전원을 공급받아 상기 발광 장치로 구동신호를 출력하는 구동부를 포함하여 구성된다.
열회수부, 발광, 전원, 보조, 메인

Description

발광 시스템 { Light emitting system }
본 발명은 소비 전력을 줄일 수 있는 발광 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 발광 소자는 광을 방출하는 소자로 정의된다.
최근에, 발광 다이오드는 발광 소자로 이용되고 있다.
발광 다이오드는 p형과 n형 반도체의 접합으로 이루어져 있으며 전압을 가하면 전자와 정공의 결합으로 반도체의 밴드 갭(band gap)에 해당하는 에너지를 빛의 형태로 방출하는 일종의 광전자 소자이다.
발광 다이오드 광원은 백열구에 비해 전력 소비량이 매우 작아 에너지 절약이 가능하며, 수명 및 유지 보수 면에서도 우수한 특징을 나타내고, 무(無)수은으로 환경친화적이기 때문에, 발광 다이오드(LED)는 일반 조명등, 건물 장식등, 무드(mood)등, 차량등, 교통 신호등, 실내 및 실외 전광판, 유도등, 경고등, 각종 보안장비용 광원, 살균 또는 소독용 광원, 디스플레이의 백라이트 등에 폭넓게 활용되고 있다.
이런 발광 다이오드는 전술된 장점이 있지만, 많은 열이 발생되는 단점도 있다.
본 발명은 소비 전력을 줄일 수 있는 과제를 해결하는 것이다.
본 발명의 바람직한 양태(樣態)는,
광을 방출하는 발광 장치와;
상기 발광 장치에 접촉되어 상기 발광 장치에서 발생된 열을 회수하여 전기 에너지로 변환하는 열 회수부와;
상기 열 회수부에서 변환된 전기 에너지를 보조 전원으로 전환하는 보조 전원 공급부와;
상기 보조 전원 공급부의 보조 전원을 공급받아 구동부로 메인 전원을 공급하는 메인 전원 공급부와;
상기 메인 전원 공급부의 메인 전원을 공급받아 상기 발광 장치로 구동신호를 출력하는 구동부를 포함하여 구성된 발광 시스템이 제공된다.
본 발명의 바람직한 다른 양태(樣態)는,
광을 방출하는 발광 장치와;
상기 발광 장치에 접촉되어 상기 발광 장치에서 발생된 열을 회수하여 전기 에너지로 변환시키거나 또는, 전원을 공급받아 상기 발광 장치를 냉각시키는 열 회수부와;
상기 열 회수부에서 변환된 전기 에너지를 보조 전원으로 전환하거나 또는 상기 열 회수부에 전원을 인가하는 보조 전원 공급부와;
상기 보조 전원 공급부의 보조 전원을 공급받아 구동부로 메인 전원을 공급하거나 또는, 상기 발광 장치를 냉각시키기 위해 상기 보조 전원 공급부로 전원을 공급하는 메인 전원 공급부와;
상기 메인 전원 공급부의 메인 전원을 공급받아 상기 발광 장치로 구동신호를 출력하는 구동부와;
상기 보조 전원 공급부, 메인 전원 공급부와 구동부를 구동시키는 제어부를 포함하여 구성된 발광 시스템이 제공된다.
본 발명의 발광 시스템은 발광 장치에서 발생된 열을 열 회수부에서 회수하여 전기 에너지로 변환하고, 변환된 전기 에너지를 발광 장치를 구동시키기 위한 전원으로 이용함으로써, 소비 전력을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 발광 장치를 구동시키기 위한 보조 전원 발생 모드와 발광 장치를 냉각시키기 위한 냉각 모드를 선택적으로 구동할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 열 회수부를 구비한 발광 시스템을 설명하기 위한 개략적인 단면도로서, 광을 방출하는 발광 장치(100)와; 상기 발광 장치(100)에 접촉되어 상기 발광 장치(100)에서 발생된 열을 회수하여 전기 에너지로 변환하는 열 회수부(200)를 포함하여 구성된다.
즉, 본 발명의 발광 시스템은 발광 장치(100)에서 발생된 열을 열 회수부(200)에서 회수하여 전기 에너지로 변환하여 이용할 수 있는 것이다.
상기 열 회수부(200)는 열전 소자를 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 열전 소자는 서로 다른 두 개의 반도체를 접속하여, 접속된 두 개의 반도체간 온도차가 발생될 때 열기전력이 발생한다.
즉, p형 소자와 n형 소자가 접합된 접합부의 상부에 열을 가하여 하부와의 온도차를 발생시키면 n형 소자 내에서는 전자가, p형 소자 내에서는 정공이 열에너지를 받아 전체 에너지가 높아지기 때문에 저온측으로 이동한다.
따라서, n형 소자에서 전자가 유입된 저온측은 -로 대전되며 고온측은 +로 대전되고, p형 소자는 이와 반대로 대전된다.
그러므로, 상기 열 회수부(200)는 상기 발광 장치(100)에서 발생된 열을 회수하여 전위차에 의해 발생한 기전력을 이용하여 전기 에너지로 변환할 수 있는 것이다.
그리고, 열전소자는 p형 소자와, n형 소자를 금속전극에 접합시킨 직렬회로로 구성되며, 상호 전극에서 전류가 제공되는 경우 열의 흡수가 일어나는 펠티어 효과(Peltier Effect)가 발생된다.
구체적으로, p형 소자와 n형 소자의 양단간 전극이 각각 +, -의 극성을 가지도록 전류를 p형 소자에서 n형 소자로 주입하면, p형 소자 내의 정공은 -극으로, n형 소자 내의 전자는 +극으로 이동하며, 이때 정공과 전자 모두 상부의 p-n 접합부 전극으로부터 열을 가지고 하단의 양단전극으로 이동하기 때문에 상부의 접합부는 냉각되어 열을 흡수하고 하단의 양단전극에서는 열을 방출한다.
그러므로, 후술된 바와 같이, 열전소자를 적용한 열 회수부는 발광 장치를 냉각시킬 수 있는 것이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열 회수부를 구비한 발광 시스템을 설명하기 위한 개략적인 단면도로서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열 회수부를 구비한 발광 시스템은 광을 방출하는 발광 장치(100)와; 상기 발광 장치(100)에 접촉되어 상기 발광 장치(100)에서 발생된 열을 회수하여 전기 에너지로 변환하는 열 회수부(200)와; 상기 열 회수부(200)에서 변환된 전기 에너지를 보조 전원으로 전환하는 보조 전원 공급부(310)와; 상기 보조 전원 공급부(310)의 보조 전원을 공급 받아 구동부(330)로 메인 전원을 공급하는 메인 전원 공급부(320)와; 상기 메인 전원 공급부(320)의 메인 전원을 공급받아 상기 발광 장치(100)로 구동신호를 출력하는 구동부(330)를 포함하여 구성된다.
이러한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열 회수부를 구비한 발광 시스템은 상기 발광 장치(100)에서 발생된 열을 상기 열 회수부(200)에서 회수하여 전기 에너지로 변환하고, 상기 열 회수부(200)에서 변환된 전기 에너지를 상기 보조 전원 공급부(310)에서 보조 전원으로 전환한다.
그리고, 상기 보조 전원 공급부(310)의 보조 전원은 상기 메인 전원 공급부(320)에 공급되어, 상기 구동부(330)로 공급되는 메인 전원의 일부를 충당하게 된다.
즉, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 시스템은 발광 장치에서 발생된 열을 열 회수부에서 회수하여 전기 에너지로 변환하고, 변환된 전기 에너지를 발광 장치를 구동시키기 위한 전원으로 이용함으로써, 소비 전력을 줄일 수 있는 장점이 있는 것이다.
여기서, 상기 발광 장치(100)가 복수개의 발광 다이오드들이 배열된 발광 장치인 경우, 상기 구동부(330)에서 출력하는 구동신호는 각각 발광 다이오드들의 휘도를 제어하는 신호이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 열 회수부를 구비한 발광 시스템을 설명하기 위한 개략적인 단면도로서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 열 회수부를 구 비한 발광 시스템은 광을 방출하는 발광 장치(100)와; 상기 발광 장치(100)에 접촉되어 상기 발광 장치(100)에서 발생된 열을 회수하여 전기 에너지로 변환시키거나 또는, 전원을 공급받아 상기 발광 장치(100)를 냉각시키는 열 회수부(200)와; 상기 열 회수부(200)에서 변환된 전기 에너지를 보조 전원으로 전환하거나 또는 상기 열 회수부(200)에 전원을 인가하는 보조 전원 공급부(311)와; 상기 보조 전원 공급부(311)의 보조 전원을 받아 구동부(330)로 메인 전원을 공급하거나 또는, 상기 발광 장치(100)를 냉각시키기 위해 상기 보조 전원 공급부(311)로 전원을 공급하는 메인 전원 공급부(321)와; 상기 메인 전원 공급부(320)의 메인 전원을 공급받아 상기 발광 장치(100)로 구동신호를 출력하는 구동부(330)와; 상기 보조 전원 공급부(310), 메인 전원 공급부(320)와 구동부(330)를 구동시키는 제어부(500)를 포함하여 구성된다.
이렇게 구성된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 열 회수부를 구비한 발광 시스템은 보조 전원 발생 모드와 냉각 모드를 선택적으로 구동할 수 있다.
먼저, 보조 전원 발생 모드로 구동하는 것을 설명하면, 상기 보조 전원 공급부(310)는 상기 발광 장치(100)에서 발생된 열을 상기 열 회수부(200)에서 회수하여 변환된 전기 에너지를 공급받아 상기 메인 전원 공급부(321)로 보조 전원을 공급하는 것이다.
이때, 상기 제어부(500)는 상기 보조 전원 공급부(310)와 메인 전원 공급부(321)에 제어 신호를 출력하여, 상기 열 회수부(200)에서 변환된 전기 에너지를 상기 보조 전원 공급부(310)에서 보조 전원으로 전환시켜 상기 메인 전원 공급 부(321)로 공급하도록 제어한다.
그리고, 냉각 모드로 구동하기 위해서, 상기 제어부(500)는 상기 메인 전원 공급부(321) 및 상기 보조 전원 공급부(310)를 제어하여 상기 열 회수부(200)에 전원을 공급하여 상기 발광 장치(100)를 냉각시키는 것이다.
이와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 시스템은 발광 장치를 구동시키기 위한 보조 전원 발생 모드와 발광 장치를 냉각시키기 위한 냉각 모드를 선택적으로 구동할 수 있는 장점이 있다.
도 4는 본 발명에 따라 적용된 발광 장치의 개략적인 단면도로서, 발광 장치(100)는 내부에서 외부로 열을 방출시키기 위한 히트 싱크(110)를 내장하고 있고, 이 히트 싱크(110)는 상기 발광 장치(100)의 표면에 노출되어 있다.
그리고, 상기 히트 싱크(110)의 노출된 표면에는 열 회수부(200)가 접촉되어 있어 상기 히트 싱크(110)를 통해 방출되는 열을 회수 및 냉각시킬 수 있는 것이다.
도 5a와 5b는 본 발명에 따라 적용된 발광 장치의 일례를 도시한 단면도로서, 전술된 발광 장치는 발광 소자 칩이 패키지된 발광 소자 패키지, 발광 소자들이 배열된 등기구 또는 백라이트 유닛 등을 포함한다.
즉, 도 5a는 발광 소자 패키지의 단면도로, 발광 소자 칩(120)은 히트 싱크(110) 상부에 접착제(121)로 접착되어 있고, 상기 히트 싱크(110) 주변에는 리드 들(122)이 위치되어 있으며, 이 리드들(122)과 상기 발광 소자 칩(120)은 와이어(123) 본딩과 같은 등가의 방법으로 전기적으로 본딩되어 있고, 상기 발광 소자 칩(120), 리드들(122) 및 히트 싱크(110)는 몰딩부(125)로 인캡슐레이션(Encapsulation)되어 있다.
이때, 상기 히트 싱크(110)는 상기 몰딩부(125)의 표면에 노출되어 있고, 상기 노출된 히트 싱크(110) 면에 열 회수부(200)가 접촉되어 있다.
또, 발광 소자들이 배열된 등기구 또는 백라이트 유닛은 도 5b와 같은 구조로 이루어져 있으며, 이 등기구 또는 백라이트 유닛(130)에는 방열판(131)이 존재하고, 이 방열판(131)에는 열 회수부(200)가 접촉되어 있다.
도 6은 본 발명에 따라 발광 장치와 열 회수부가 접촉된 상태의 일례를 도시한 개략적인 단면도로서, 전술된 바와 같이, 열 회수부(200)는 발광 장치(100)에서 열이 외부로 방출되는 영역인 히트 싱크 및 방열판에 접촉된다.
이때, 상기 열 회수부(200)와 상기 발광 장치(100) 사이에는 열 그리스(Thermal Grease) 또는 열 패드(Thermal Pad)(210)가 개재되어 있는 것이 바람직하다.
즉, 상기 열 그리스 또는 열 패드(210)는 상기 발광 장치(100)에서 상기 열 회수부(200)로 열전달을 원활하게 할 수 있는 기능을 수행한다.
도 7은 본 발명에 따라 열 회수부에 냉각부가 장착된 상태를 도시한 개략적인 단면도로서, 열 회수부(110)에는 열을 방출하기 위한 냉각팬 또는 냉각 순환부(220)가 장착될 수 있다.
상기 열 회수부(110)에 냉각팬 또는 냉각 순환부(220)가 장착되어 있으면, 발광 장치(100)의 히트 싱크(110)에 접촉되어 있는 열 회수부(110)의 면과 냉각팬 또는 냉각 순환부(220)가 장착되어 있는 열 회수부(110)의 면의 온도차가 더 커져서 전기 에너지의 변환 효율을 증대시킬 수 있게 된다.
상기 냉각 순환부(220)는 냉각수가 순환되는 장치로 정의된다.
본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 열 회수부를 구비한 발광 시스템을 설명하기 위한 개략적인 단면도
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열 회수부를 구비한 발광 시스템을 설명하기 위한 개략적인 단면도
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 열 회수부를 구비한 발광 시스템을 설명하기 위한 개략적인 단면도
도 4는 본 발명에 따라 적용된 발광 장치의 개략적인 단면도
도 5a와 5b는 본 발명에 따라 적용된 발광 장치의 일례를 도시한 단면도
도 6은 본 발명에 따라 발광 장치와 열 회수부가 접촉된 상태의 일례를 도시한 개략적인 단면도
도 7은 본 발명에 따라 열 회수부에 냉각부가 장착된 상태를 도시한 개략적인 단면도

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 광을 방출하는 발광 장치와;
    상기 발광 장치에 접촉되어 상기 발광 장치에서 발생된 열을 회수하여 전기 에너지로 변환시키거나 또는, 전원을 공급받아 상기 발광 장치를 냉각시키는 열전소자와;
    상기 열전소자에서 변환된 전기 에너지를 보조 전원으로 전환하거나 또는 상기 열전소자에 전원을 인가하는 보조 전원 공급부와;
    상기 보조 전원 공급부의 보조 전원을 공급받아 구동부로 메인 전원을 공급하거나 또는, 상기 발광 장치를 냉각시키기 위해 상기 보조 전원 공급부로 전원을 공급하는 메인 전원 공급부와;
    상기 메인 전원 공급부의 메인 전원을 공급받아 상기 발광 장치로 구동신호를 출력하는 구동부와;
    상기 보조 전원 공급부, 메인 전원 공급부와 구동부를 구동시키는 제어부를 포함하여 구성되고,
    상기 제어부는 보조 전원 발생모드와 냉각 모드를 선택적으로 구동시키며,
    상기 제어부는, 보조 전원 발생모드에서, 상기 보조 전원 공급부와 메인 전원 공급부에 제어 신호를 출력하여, 상기 열전소자에서 변환된 전기 에너지를 상기 보조 전원 공급부에서 보조 전원으로 전환시켜 상기 메인 전원 공급부로 공급하도록 제어하고,
    상기 제어부는, 냉각 모드에서, 상기 메인 전원 공급부 및 상기 보조 전원 공급부를 제어하여 상기 열전소자에 전원을 공급하여 상기 발광 장치를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 발광 시스템.
  3. 삭제
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 발광 장치는 내부에서 외부로 열을 방출시키기 위한 히트 싱크를 내장하고 있고, 이 히트 싱크는 상기 발광 장치의 표면에 노출되어 있으며, 상기 히트 싱크의 노출된 표면에 상기 열전소자가 접촉되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 열전소자에는,
    냉각팬 또는 냉각 순환부가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 시스템.
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