KR101514952B1 - 발광 장치 - Google Patents

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Abstract

압전소자를 이용하여 방열효율을 증가시키는 발광 장치가 개시된다. 이러한 발광 장치는 발광칩, 제1 리드 및 제2 리드, 하우징, 방열판 및 방열 구동부를 포함한다. 제1 리드 및 제2 리드는 발광칩과 전기적으로 연결된다. 하우징은 발광칩을 보호한다. 방열판은 발광칩으로부터 발생된 열을 방열한다. 방열 구동부는 제1 리드 및 제2 리드와 전기적으로 연결되어 방열판을 왕복운동시킨다. 또한, 방열 구동부는 압전소자로 구성되는 방열판 엑추에이터 및 제1 리드 및 제2 리드로부터 인가되는 직류전원을 교류전원으로 변환시키기 위한 D/A 컨버터를 더 포함할 수 있다.

Description

발광 장치{LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 발광 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압전소자를 이용하여 방열효율을 증가시키는 발광 장치에 관한 것이다.
일반적으로 발광 다이오드(Light Emitting Diode : LED)는 발광 효율이 높고, 수명이 길고, 소비전력이 낮으며, 친환경적이라는 많은 장점들을 갖고 있어서 그것을 사용하는 기술분야가 계속해서 증가하고 있는 추세이다.
발광 다이오드는 전류인가에 의해 PN반도체 접합에서 전자와 정공이 만나 빛을 생성하는 소자로서, 통상적으로 발광 다이오드 칩이 탑재된 패키지의 구조로 제작된다. 이러한 발광 다이오드 패키지는 일반적으로 인쇄회로 기판(Printed Circuit Board) 상에 장착되어 그 인쇄회로기판에 형성된 전극으로부터 전류를 인가받아 발광 동작하도록 구성된다.
이러한, 발광 다이오드 패키지에 있어서, 발광 다이오드 칩에서 생성된 열은 발광 다이오드 패키지의 발광 성능 및 수명에 직접적인 영향을 미친다. 이에 따라, 종래 발광 다이오드 칩에서 생성된 열을 방출하기 위해서 다양한 방법들이 제안되고 있다.
근래들어, 압전 소자를 이용하여 팬을 형성함으로써, 전자소자를 방열하는 방법이 대한민국 특허출원 공개번호 2006-81220, 대한민국 특허출원 공개번호 2007-10944 등에 개시되어 있다.
이러한, 방법은 압전 소자를 이용하여 팬을 구동하고, 이러한 팬에 의한 공기를 전자소자 방향으로 이동시킴으로써 전자소자를 냉각하는 방식이다. 그러나, 이러한 방법들은 전자소자와 팬이 부착된 압전소자와의 거리를 어느 정도 이격시킴으로써, 부품의 소형화에 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 압전소자를 이용하여 냉각시킬 수 있어 효율을 향상시킬 수 있으며 소형화가 가능한 발광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 예시적인 일 실시예에 따른 발광 장치는 발광칩, 제1 리드 및 제2 리드, 하우징, 방열판 및 방열 구동부를 포함한다. 상기 제1 리드 및 제2 리드는 상기 발광칩과 전기적으로 연결된다. 상기 하우징은 상기 발광칩을 보호한다. 상기 방열판은 상기 발광칩으로부터 발생된 열을 방열한다. 상기 방열 구동부는 상기 제1 리드 및 제2 리드와 전기적으로 연결되어 상기 방열판을 왕복운동시킨다.
예컨대, 상기 방열 구동부는 상기 발광칩의 하부에 배치되고, 상기 방열판은 상기 방열 구동부 하부에 배치될 수 있다.
예컨대, 상기 방열 구동부는 상기 제1 리드 및 제2 리드와 접촉되고, 상기 방열판과 접촉되어, 상기 제1 리드 및 제2 리드의 열을 상기 방열판으로 이송시킨다.
예컨대, 상기 방열판은 다수의 돌출부가 형성되어 공기와의 접촉면적을 증대시킬수 있다.
예컨대, 상기 방열 구동부는 압전소자로 구성되는 방열판 엑추에이터를 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 방열 구동부는, 상기 제1 리드 및 제2 리드와 전기적으로 연결되어, 상기 제1 리드 및 제2 리드로부터 인가되는 직류전원을 교류전원으로 변환시켜, 상기 방열판 엑추에이터를 구동하기 위한 상기 D/A 컨버터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따른 발광 장치는 발광칩, 제1 리드 및 제2 리드, 하우징 및 압전 방열부를 포함한다. 상기 제1 리드 및 제2 리드는 상기 발광칩과 전기적으로 연결된다. 상기 하우징은 상기 발광칩을 보호한다. 상기 압전 방열부는 상기 제1 리드 및 제2 리드와 전기적으로 연결되어 상기 제1 리드 및 제2 리드로부터 공급된 전원을 이용하여 진동함으로써 상기 발광칩으로부터 발생된 열을 방열한다.
예컨대, 상기 압전 방열부 하부는 다수의 돌출부가 형성되어 공기와의 접촉면적을 증대시킬 수 있다. 또한, 상기 발광 장치는 상기 제1 리드 및 제2 리드와 전기적으로 연결되어, 상기 제1 리드 및 제2 리드로부터 인가되는 직류전원을 교류전원으로 변환시켜 상기 압전 방열부를 구동하기 위한 D/A 컨버터를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 발광 장치에 따르면, 압전소자를 이용하여 팬을 구동함으로써 바람을 만들고, 이러한 바람을 이용하여 냉각시키는 대신, 압전소자를 이용하여 방열판을 왕복운동시킴으로써 공기와의 접촉을 증대시킨다. 따라서, 압전소자와 피냉각소자 즉, 발광소자와의 거리를 이격시키지 않으므로, 소자 전체 사이즈를 감소시킬 수 있다.
또한, 이러한 방열 구동부 및 방열판을 발광 장치 하부에 배치시킴으로써, 발광 장치를 인쇄회로기판 등에 부착시 방열판의 움직임이 보호될 수 있다.
또한, 별도의 전원을 이용하지 않고, 제1 리드 및 제2 리드로부터 전원을 공급받아 구동하므로, 사이즈가 더욱 감소될 수 있다.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하 나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따른 발광 장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 발광 장치(100)는 발광칩(110), 제1 리드(131), 제2 리드(132), 하우징(120), 방열판(150) 및 방열 구동부(140)를 포함한다.
상기 발광칩(110)은 예컨대 발광 다이오드(LED) 칩으로 형성될 수 있다. 상기 제1 리드(131) 및 제2 리드(132)는 상기 발광칩(110)과 전기적으로 연결된다. 이러한 발광칩(110)은 외부로부터 상기 제1 리드(131) 및 제2 리드(132)를 통해서 전원이 공급되면 발광한다.
상기 하우징(120)은 상기 발광칩(110)을 커버하여 보호한다. 상기 제1 리드(131) 및 제2 리드(132)는 상기 하우징(120) 외부로 돌출되어 인쇄회로기판(PCB) 등의 외부장치에 연결되어 전원을 공급받는다.
상기 방열 구동부(140) 및 방열판(150)은, 예컨대 상기 하우징(120) 하부에 배치된다. 따라서, 발광 장치(100)가 인쇄회로기판 등에 부착된 때에, 방열 판(150)의 움직임이 보호될 수 있다.
상기 방열 구동부(140)는 상기 제1 리드(131) 및 제2 리드(132)와 접촉되고, 상기 방열판과 접촉되어, 상기 제1 리드(131) 및 제2 리드(132)의 열을 상기 방열판(150)으로 이송한다.
또한, 상기 방열 구동부(140)는 압전소자(도시안됨)를 이용하여 상기 방열판(150)의 움직임을 제어한다. 보다 상세히, 상기 제1 리드(131)와 제2 리드(132)를 통해서 전원이 인가되면, 상기 방열 구동부(140)는 상기 방열판(150)을 미세하게 왕복운동시킴으로써 방열효과를 증대시킨다.
즉, 압전소자를 팬에 부착하여 팬을 움직임으로써 방열을 요하는 소자를 향해서 바람을 일으키는 종래와는 달리, 본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 발광장치(100)에서는 압전소자를 방열판(150)에 부착하여 방열판을 움직임으로써, 외부공기와의 접촉을 증대시켜 방열효과를 증대시킨다. 따라서, 압전소자를 방열을 요하는 소자로부터 이격시킬 필요없고, 팬을 요하지 않으므로, 전체적인 사이즈를 감소시킬 수 있다.
공기와의 접촉면적을 증가시키기 위해서 상기 방열판(150)의 하부는 다수의 돌출부를 포함할 수 있다. 이와 같이, 방열판(150)의 하부에 다수의 돌출부를 형성하는 경우, 공기와의 접촉면적을 증가시키며, 또한 방열판(150)이 미세하게 진동하게 되어 방열효과를 보다 향상시킬 수 있다.
도 3은 도 1 및 2의 방열 구동부를 도시한 블록도이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 도 1 및 2에서 도시된 방열 구동부(140)는 방열판 엑추에이터(142)를 포함하고, D/A 컨버터(141)를 더 포함할 수 있다.
교류전원을 바로 인가받아 동작하는 아크리치(Acriche: 상표명)와 같은 상기 발광장치(100)의 경우, 교류전원이 상기 제1 리드(131)와 상기 제2 리드(132)에 인가되므로, 상기 D/A 컨버터(141)는 불필요하다. 그러나, 일반 직류전원이 인가되는 발광장치(100)의 경우에, 상기 방열 구동부(140)는 직류전원을 인가받아 교류전원으로 변환시키는 D/A 컨버터(141)를 필요로 한다.
상기 D/A 컨버터(141)의 제1 단자(A)와 제2 단자(B)는 각각 제1 리드(131)와 제2 리드(132)에 연결된다. 따라서, 상기 발광칩(110)을 구동시키기 위해서 외부로부터 상기 제1 리드(131)와 제2 리드(132)에 인가되는 직류 전원이 상기 D/A 컨버터(141)를 통해서 교류로 변환되고, 이러한 교류전원은 상기 방열판 엑추에이터(142)에 인가되어 상기 방열판(150)을 구동시킨다.
도 4는 도 3의 방열판 엑추에이터를 도시한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 도 3에서 도시된 방열판 엑추에이터(142)는 예컨대 제1 전극(1421), 제2 전극(1422), 압전 세라믹 물질층(1423), 이송로드(1424), 제1 도전층(1425) 및 제2 도전층(1426)을 포함한다.
상기 제1 전극(1421)과 제2 전극(1422)은 마주보도록 배치된다. 상기 제1 도전층(1425)은 상기 제1 전극(1421)에 부착되고, 상기 제2 도전층(1426)은 상기 제2 전극(1422)에 부착된다. 이때, 상기 제1 도전층(1425)과 제2 도전층(1426)은 사로 교번적으로 배치되도록 각각 제1 전극(1421) 및 제2 전극(1422)에 부착된다.
상기 제1 도전층(1425)과 상기 제1 전극(1421)은 일체형으로 형성될 수 있으며, 또한 상기 제2 도전층(1426)과 상기 제2 전극(1422) 또한 일체형으로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 도전층(1425)과 상기 제1 전극(1421), 상기 제2 도전층(1426)과 상기 제2 전극(1422)은 니켈(Ni) 등의 도전성 금속으로 형성될 수 있다.
상기 마주보는 상기 제1 전극(1421)과 제2 전극(1422) 사이에는 상기 압전 세라믹 물질층(1423)이 형성된다. 상기 압전 세라믹 물질층(1423)은 예컨대 PbZr1 -x TixO3 또는 BaTiO3와 같은 물질로 형성될 수 있다.
상기 이송로드(1424)는 상기 압전 세라믹 물질층(1423)의 하부에 연결된다. 도시되지는 않았으나, 이송로드(1424)의 일 단부에는 도 3에서 도시된 방열판(150)이 부착된다.
상기 제1 전극(1421)과 제2 전극(1422)에 교류전원이 인가되면, 상기 압전 세라믹 물질층(1423)이 팽창과 수축을 반복하며, 이에 의해 이송로드(1424)를 구동한다. 따라서, 이송로드(1424)에 연결된 방열판(150)이 움직임으로써, 공기와의 접촉에 의해 방열효과가 증대된다.
도 5는 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따른 발광 장치를 나타낸 사시도이다. 본 실시예에 의한 발광 장치(200)는 도 1에서 도시된 발광장치(100)와 압전 방열부(250)을 제외하면 실질적으로 동일하다. 따라서, 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 병기하고 중복되는 설명은 생략한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따른 발광 장치(200)는 발광칩(110), 제1 리드(131), 제2 리드(132), 하우징(120) 및 압전 방열부(250)를 포함한다.
상기 압전 방열부(250)는 압전소자로 형성되어, 전원이 인가되는 경우 진동하여 상기 발광칩(110)에서 발생된 열을 방열한다. 상기 압전 방열부(250)는 도 1의 방열판(150)과 동일하게 하부에 다수의 돌출부를 형성함으로써, 공기와의 접촉면적을 증대시킬 수 있다.
앞서 설명한 바와 마찬가지로, 교류전원을 바로 인가받아 동작하는 발광 장치의 경우, 별도의 D/A 컨버터를 요하지 않지만, 직류전원을 인가받아 동작하는 발광 장치의 경우, 상기 발광 장치(200)는 D/A 컨버터를 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 압전 세라믹을 포함하는 방열판 엑추에이터(142)를 이용하여 방열판(150)을 미세 왕복운동시킴으로써, 사이즈의 증가없이 방열효과를 증대시킬 수 있다.
위에서, 상기 방열판 엑추에이터(142)를 포함하는 방열 구동부(140) 및 방열판(150)은 LED와 같은 발광장치(100)에 예시적으로 적용되었다. 그러나, 방열을 요하는 다른 전자소자에도 적용될 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따른 발광 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 도 1 및 2의 방열 구동부를 도시한 블록도이다.
도 4는 도 3의 방열판 엑추에이터를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따른 발광 장치를 나타낸 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 발광 장치 110: 발광칩
120: 하우징 131: 제1 리드
132: 제2 리드 140: 방열 구동부
141: D/A 컨버터 142: 방열판 엑추에이터
1421: 제1 전극 1422: 제2 전극
1423: 압전 세라믹 물질층 1424: 이송로드
1425: 제1 도전층 1426: 제2 도전층
150: 방열판 250: 압전 방열부

Claims (9)

  1. 발광칩;
    상기 발광칩과 전기적으로 연결된 제1 리드 및 제2 리드;
    상기 발광칩을 보호하는 하우징;
    상기 발광칩으로부터 발생된 열을 방열하는 방열판; 및
    상기 제1 리드 및 제2 리드와 전기적으로 연결되어 상기 방열판을 왕복운동시키는 방열 구동부를 포함하는 발광 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 방열 구동부는 상기 발광칩의 하부에 배치되고, 상기 방열판은 상기 방열 구동부 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 방열 구동부는 상기 제1 리드 및 제2 리드와 접촉되고, 상기 방열판과 접촉되어, 상기 제1 리드 및 제2 리드의 열을 상기 방열판으로 이송하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 방열판은 다수의 돌출부가 형성되어 공기와의 접촉면적을 증대시키는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 방열 구동부는 압전소자로 구성되는 방열판 엑추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 방열 구동부는, 상기 제1 리드 및 제2 리드와 전기적으로 연결되어, 상기 제1 리드 및 제2 리드로부터 인가되는 직류전원을 교류전원으로 변환시켜, 상기 방열판 엑추에이터를 구동하기 위한 D/A 컨버터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  7. 발광칩;
    상기 발광칩과 전기적으로 연결된 제1 리드 및 제2 리드;
    상기 발광칩을 보호하는 하우징; 및
    상기 제1 리드 및 제2 리드와 전기적으로 연결되어 상기 제1 리드 및 제2 리드로부터 공급된 전원을 이용하여 진동함으로써 상기 발광칩으로부터 발생된 열을 방열하는 압전 방열부를 포함하는 발광 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 압전 방열부 하부는 다수의 돌출부가 형성되어 공기와의 접촉면적을 증대시키는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 리드 및 제2 리드와 전기적으로 연결되어, 상기 제1 리드 및 제2 리드로부터 인가되는 직류전원을 교류전원으로 변환시켜 상기 압전 방열부를 구동하기 위한 D/A 컨버터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
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