KR101910745B1 - Ｌｅｄ 패키지의 형광체 디스펜싱 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LED 패키지의 형광체 디스펜싱 과정에서 분할 디스펜싱을 통해 목표 색특성을 정확히 표현할 수 있게 되며 특히 디스펜싱 모듈의 내부 구동 축을 개선하여 디스펜싱 양의 정확한 조절과 디스펜싱 장치의 내구성 향상을 이룰 수 있는 LED 패키지의 형광체 디스펜싱 장치에 관한 것이다.

Description

ＬＥＤ 패키지의 형광체 디스펜싱 장치{PHOSPHOR DISPENSING APPARATUS}
본 발명은 LED 패키지의 형광체 디스펜싱 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LED 패키지의 형광체 디스펜싱 과정에서 분할 디스펜싱을 통해 목표 색특성을 정확히 표현할 수 있게 되며 특히 디스펜싱 모듈의 내부 구동 축을 개선하여 디스펜싱 양의 정확한 조절과 디스펜싱 장치의 내구성 향상을 이룰 수 있는 LED 패키지의 형광체 디스펜싱 장치에 관한 것이다.
일반적으로 LED(Light Emitting Diode)는 Ⅲ-Ⅴ족 또는 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기를 적외선 또는 빛으로 변화시켜 신호를 보내고 받는데 사용되는 반도체 소자의 일종이다. LED는, 박막 성장 기술 및 소자 재료의 적극적인 개발에 따라, 적색, 녹색뿐만 아니라 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선을 구현하고 있다.
이러한 LED는 소자의 사이즈가 소형이므로 전기적 연결을 위한 회로 패턴등이 형성된 기판 상에 적어도 하나 이상의 LED를 안착시킨 패키지 형태로 제조 및 판매되고 있다.
종래의 LED 패키지는 주로 기판 상에 측벽을 마련하고 측벽으로 둘러싸인 기판 상면에 LED칩을 배치한 후 측벽으로 둘러 싸인 공간을 형광물질을 포함하는 형광체 액상 수지로 충진하는 형태로 구현된다. 또 다른 종래에 LED 패키지는 측벽을 형성하지 않고 기판 상면에 LED칩을 배치한 후 형광물질을 포함하는 형광체 액상 수지로 LED를 둘러싸는 영역에 몰드를 형성하는 형태로 구현되기도 한다.
이러한 형광체 디스펜싱 공정에서는 모터를 이용한 캠 방식과 실린더를 이용해 공기와 시간을 콘트롤하여 디스펜싱 모듈의 토출구를 통해 형광체를 미세하게 토출하는 방식이 적용되고 있다.
따라서 일률적으로 LED 패키지들이 원하는 목표 색특성을 가지도록 하는 것이 대단히 중요한데, LED칩과 형광체의 특성상 형광체 액상 수지의 토출량에 미량의 변화가 생기더라도 쉽게 최종 LED 패키지의 발현 색상이 바뀌어 결국 불량으로 폐기되고 있다. 이는 결국 저조한 수율 문제를 야기하여 제조업체에 직접적으로 많은 손실을 안겨주고 있으며, 생산성 및 가격 경쟁력을 저하시키는 주원인이 되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, LED 패키지의 형광체 디스펜싱 과정에서 분할 디스펜싱을 통해 목표 색특성을 정확히 표현할 수 있게 되는 LED 패키지의 형광체 디스펜싱 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 디스펜싱 모듈의 내부 구동 축을 개선하여 디스펜싱 양의 정확한 조절과 디스펜싱 장치의 내구성 향상을 이룰 수 있게 되는 LED 패키지의 형광체 디스펜싱 장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명은 전술한 과제를 해결하기 위한 수단으로, 형광액 액상 수지를 공급하는 수지 공급조; 상기 수지 공급조의 측부에 구비되는 하우징; 상기 하우징의 내부의 안착부에 설치되며 외부 인가 전압에 따라 변형되어 상부로 직선 압력을 주는 피에조 액추에이터; ㄱ자형으로 굴곡 형성되며 상기 피에조 액추에이터의 직선 압력에 따라 상부 수평부가 회전운동하며 이에 연동해 하부 수직부의 말단부가 좌우로 수평이동하는 작동암; 상기 하우징 내에서 사선으로 배치되며 상기 작동암의 하측 말단부에 일측 말단이 연결되어 작동암의 하측 말단부의 수평이동에 따라 사선형으로 이동하는 종동암; 상기 종동암의 타측 말단에 연결되어 상기 작동암의 사선형 움직임에 따라 상하로 수직이동하는 합산 전달구; 상기 합산 전달구에 상측 말단이 결합되어 상기 합산 전달구의 수직이동에 따라 상하로 수직이동하는 태핏; 및 상기 태핏의 하부 말단이 연결되며 상기 수지 공급조를 통해 배출된 형광체 액상 수지를 내부에 주입받아 상기 태핏의 하향 운동시 내부의 형광체 액상 수지를 토출하는 노즐부; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 형광체 디스펜싱 장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 작동암과 종동암은 피에조 액추에이터의 좌우측에 각각 마련되며, 동력축인 피에조 액추에이터와 작동축인 태핏이 동축을 갖게 되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 작동암은 굴곡 부위를 기준으로 상부의 수평부와 하부의 수직부로 구분되며, 굴곡 부위에는 작동암의 회동을 위한 힌지핀이 설치되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 피에조 액추에이터의 상부에는 전달판이 결합되어 피에조 액추에이터의 가압 운동에 연동되고, 이 전달판의 상부면에는 좌우에 각각 분배 전달구가 설치되어 피에조 액추에이터의 가압 운동에 연동되어 각각 상하로 움직이는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 안착부의 좌우 측부에는 텐션 스프링이 고정되며, 이 텐션 스프링의 말단이 상기 작동암의 하부 수직부에 결합되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 피에조 액추에이터의 상부에는 전달판이 결합되어 피에조 액추에이터의 가압 운동에 연동되고, 이 전달판의 상부면에는 제 1 변형 프레임이 연장형성되고 제 1 변형 프레임의 상부를 작동암의 상부 수평부에 연결해 피에조 액추에이터의 가압 운동에 따라 제 1 변형 프레임을 통해 작동암의 상부 수평부를 회전시키는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 작동암은 굴곡 부위를 기준으로 상부의 수평부와 하부의 수직부로 구분되며, 상기 피에조 액추에이터의 상부에는 전달판이 결합되어 피에조 액추에이터의 가압 운동에 연동되고 이 전달판의 상부면에는 제 1 변형 프레임이 연장형성되고 제 1 변형 프레임의 상부를 작동암의 상부 수평부에 연결하며, 상기 안착부의 외경부가 상부로 연장형성되며, 이 외경부의 상부에 제 2 변형 프레임이 연장형성되고 제 2 변형 프레임의 상부를 작동암의 상부 수평부에 연결하며, 피에조 액추에이터의 가압 운동에 따라 제 1 변형 프레임을 통해 작동암의 상부 수평부를 회전시키는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 태핏의 하부 말단에는 오목한 넥 부위가 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, LED 패키지를 전기적으로 구동시키기 위한 전기 구동부; LED 패키지로부터 방출되는 광의 색좌표를 검사하는 색상 검사부; 및 상기 디스펜싱 모듈을 구동시켜 LED 패키지에 형광체 액상 수지가 디스펜싱되도록 하고, 상기 전기 구동부를 구동시켜 LED 패키지를 발광시키며, 상기 색상 검사부를 통해 LED 패키지로부터 방출되는 광의 색좌표를 검사하며, 검사로 확인된 색좌표 정보를 목표 색좌표 정보와 비교하여 편차를 계산하고, 이 편차에 따른 추가 토출량을 산출하여 상기 디스펜싱 모듈을 통해 추가 산출량 만큼 더 형광체 액상 수지가 토출되도록 제어하는 제어부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, LED 패키지의 형광체 디스펜싱 과정에서 분할 디스펜싱을 통해 목표 색특성을 정확히 표현할 수 있게 되는 효과가 있다.
또한 디스펜싱 모듈의 내부 구동 축을 개선하여 디스펜싱 양의 정확한 조절과 디스펜싱 장치의 내구성 향상을 이룰 수 있게 되는 효과도 있다.
또한 디스펜싱 모듈 구조에서 부품별로 연동 그룹이 최소화되어 있기 때문에 소모성 부품들의 교체시 연관 부품의 분해가 최소화되어 유지관리가 간소하게 이루어지는 장점도 가지고 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지의 형광체 디스펜싱 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지의 형광체 디스펜싱 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 종래 기술에 따른 형광체 디스펜싱 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 형광체 디스펜싱 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 태핏 말단의 다양한 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 형광체 디스펜싱 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 형광체 디스펜싱 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 LED 패키지의 형광체 디스펜싱 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 LED 패키지의 형광체 디스펜싱 장치에 적용되는 LED 패키지는 개별 패키지로 절단되어 제공될 수 있으며, 이 LED 패키지는 리드 프레임(F) 상에 LED 칩(L)이 실장되고 이 LED 칩(L)과 리드 프레임(F)은 와이어를 이용하여 접속될 수 있다.
또한 상기 LED 패키지의 하부에는 해당 LED 패키지를 전기적으로 구동시키기 위한 전기 구동부(E)가 마련된다. 상기 전기 구동부(E)는 LED 패키지의 리드 프레임(F)에 접속할 수 있는 탐침이 마련되고 이 탐침을 통해 전기를 LED 패키지에 공급함으로써 해당 LED 패키지를 구동시키게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지의 형광체 디스펜싱 장치는 형광체 액상 수지를 LED 패키지로 토출하는 디스펜싱 모듈(100)과, 상기 LED 패키지로부터 방출되는 광의 색좌표를 검사하는 색상 검사부(200)를 포함한다.
그리고 제어부(300)는 상기 디스펜싱 모듈(100)을 구동시켜 LED 패키지에 형광체 액상 수지가 디스펜싱되도록 하며, 상기 전기 구동부(E)를 구동시켜 LED 패키지를 발광시키고, 상기 색상 검사부(200)를 통해 LED 패키지로부터 방출되는 광의 색좌표를 검사하게 된다. 또한 제어부(300)는 검사를 통해 확인된 색좌표 정보를 목표 색좌표 정보와 비교하여 편차를 계산하고, 이 편차에 따른 추가 토출량을 산출하여 상기 디스펜싱 모듈(100)을 통해 추가 산출량 만큼 더 형광체 액상 수지가 토출되도록 제어하게 된다.
여기에서 메모리(400)에는 색좌표 편차값에 따라 목표 색좌표에 도달할 수 있는 추가 토출량에 대한 정보가 기록관리되고 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지의 형광체 디스펜싱 장치는 LED 패키지에 형광체 액상 수지를 토출하는 과정에서 목표하는 색좌표를 발현시키는데 필요한 형광체 액상 수지의 양이 한 번에 모두 토출되도록 하지 않는다. 왜냐하면 한 번에 형광체 액상 수지를 토출하고 LED 패키지가 목표하는 색좌표를 발현시키지 못할 때 형광체 액상 수지의 일부 추가로 이를 보정할 수도 있지만 형광체 액상 수지의 일부 제거를 통해 이를 보정해야 하는 경우에는 이러한 과다 형광체 액상 수지 제거가 불가능하기 때문이다. 따라서 본 발명에서는 목표하는 색좌표를 발현시키기 위해 해당 색좌표를 발현시키는데 필요한 형광체 액상 수지 전체양의 약 50 내지 70%의 양을 먼저 토출하고, 이 상태에서 LED 패키지의 발광 색좌표를 확인한 후, 다시 추가 토출할 형광체 액상 수지의 양을 정해서 추가 토출시키게 되는 것이다. 이 경우 100% 일괄 토출 공정에서 흔히 발생되는 색상 불량으로 인한 LED 패키지 불량 처리를 현저히 줄일 수 있으며, LED 패키지에서 원하는 색특성을 보다 정확히 발현시킬 수 있게 된다.
이제 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 LED 패키지의 형광체 디스펜싱 방법을 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 먼저 S10 공정으로, 상기 제어부(300)의 제어에 따라 디스펜싱 모듈(100)은 하부의 LED 패키지에 제 1 설정량의 형광체 액상 수지를 디스펜싱하게 된다. 여기에서 제 1 설정량은 목표하는 색좌표를 발현시키는데 필요한 형광체 액상 수지 전체양의 100% 미만이며, 약 50 내지 70%의 양일 수 있다.
다음으로 S11 공정으로, 상기 제어부(300)는 전기 구동부(E)를 구동시켜 LED 패키지에 전기를 공급해 LED 패키지를 발광시키게 된다.
다음으로 S12 공정으로, 상기 제어부(300)는 상기 색상 검사부(200)를 통해 LED 패키지의 색좌표를 검사한다.
다음으로 S13 공정으로, 상기 제어부(300)는 상기 색상 검사부(200)로부터 색좌표 정보를 전달받고 이를 메모리(400)에 기록된 목표 색좌표 정보와 비교하여 편차를 계산하게 된다.
다음으로 S14 공정으로, 상기 제어부(300)는 계산된 편차에 따라 목표 색좌표에 도달하기 위한 추가 토출량으로서의 제 2 설정량을 산출하게 된다.
이후 S15 공정으로, 상기 제어부(300)는 디스펜싱 모듈(100)을 제어하여 하부의 LED 패키지에 제 2 설정량의 형광체 액상 수지를 더 디스펜싱하게 된다. 여기에서 제 1 설정량과 제 2 설정량의 합은 목표하는 색좌표를 발현시키는데 필요한 형광체 액상 수지 전체양과 다를 수 있음은 물론이다.
이 같은 분할 디스펜싱을 통해 LED 패키지의 형광체 디스펜싱 과정에서 목표 색특성을 정확히 표현할 수 있게 될 수 있으며, 색특성으로 인한 불량이 현저히 줄어들어 수율이 크게 향상될 수 있게 된다.
한편, 이 같은 LED 패키지의 형광체 디스펜싱 장치에서 초미량으로 분할하여 형광체 액상 수지를 디스펜싱을 하기 위해서는 디스펜싱 모듈의 토출 정확도와 토출 신뢰성이 대단히 중요하다.
도 3에는 종래 기술에 따른 형광체 디스펜싱 모듈을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 종래 기술에 따른 형광체 디스펜싱 모듈은 일측에 형광액 액상 수지를 공급하는 수지 공급조(1)가 구비되며 타측에는 이 수지 공급조(1)로부터 형광체 액상 수지를 공급받아 하부로 미세 토출하기 위한 본체 구성들이 구비된다.
먼저 상기 수지 공급조(1)의 하부 공급 관로(1a)를 통해 배출되는 형광체 액상 수지는 노즐부(7)의 토출룸(7a)에 공급된다.
한편 본체는 하우징(3)에 의해 보호되며, 하우징(3) 내의 상부에는 피에조 액추에이터(4)가 구비된다. 상기 피에조 액추에이터(4)는 외부 인가 전압에 따라 변형되어 하부로 직선 압력을 주게 된다.
또한 하우징(3)에서 상기 피에조 액추에이터(4)의 측부에 이격되어 태핏(6)이 구비된다. 상기 태핏(6)은 상하 운동하는 축으로, 하부 말단이 상기 노즐부(7)의 투출룸(7a)까지 연결되어 하향 운동시 토출룸(7a) 내의 형광체 액상 수지를 밀어내 토출구(7b)를 통해 토출되도록 하여 노즐부(7)에서 형광체 액상 수지를 하향으로 정밀하게 밀어내는 역할을 한다.
이러한 태핏(6)의 상부는 하우징(3) 내에서 태핏(6)의 상부 외경과 같은 내경을 가진 상부 가이드(6c)에 내장되고, 하부는 태핏(6)의 하부 외경과 같은 내경을 가진 하부 가이드(6d)에 내장되며, 하부 말단은 토출룸(7a) 내로 연결되어 상하 운동을 하게 된다.
이때, 피에조 액추에이터(4)의 직선 압력을 태핏(6)으로 전달해 주기 위해 수평 작동암(5)이 구비된다. 상기 수평 작동암(5)은 일측 상부가 상기 피에조 액추에이터(4)의 하부에 결합되고 타측 하부가 상기 태핏(6)의 눌림 뭉치(6a)에 연결되며, 상기 피에조 액추에이터(4)와 결합되는 일측 하부에는 회동을 위한 힌지핀(5a)이 구비된다.
따라서 상기 피에조 액추에이터(4)의 직선 압력이 전달되면 상기 수평 작동암(5)은 힌지핀(5a)을 중심으로 회전하게 되고 이러한 회전에 따라 수평 작동암(5)의 타측 말단부가 눌림 뭉치(6a)를 눌러 태핏(6)에 하향 움직임을 주게 되는 것이다.
즉 이 같은 태핏(6)의 하향 움직임은 상기 피에조 액추에이터(4)에 의해 전달되는 직선 압력에 의해 이루어지며, 상향 움직임은 복귀 스프링(6b)에 의해 수평 작동암(5)이 복귀함에 연동되어 이루어진다.
하지만 이 같은 구조의 종래 기술에 따른 형광체 디스펜싱 모듈은 직선 압력을 제공하는 피에조 액추에이터(4)와 이 직선 압력에 따라 직선 운동을 하는 태핏(6)이 수평 작동암(5)을 통해 이격된 상태로 연결되기 때문에 양측 직선 움직임의 축이 서로 다르다는 문제점을 가지고 있다.
또한 피에조 액추에이터(4)와 이 직선 압력을 전달하는 수평 작동암(5)이 미세한 회전 움직임을 통해 직선 움직임을 태핏(6)에 전달하는 구조이기 때문에 결과적으로 태핏(6)에는 직선력 외에 수평력도 일부 인가되게 된다는 문제점을 가지고 있다.
따라서 장시간 사용시 이 같은 구조의 종래 기술에 따른 형광체 디스펜싱 모듈을 사용하게 되면 수평력의 전달로 인해 태핏(6)의 상부와 하부가 상부 가이드(6c) 및 하부 가이드(6d)의 내부를 마모시키게 되고 이는 결국 정확한 수직 움직임을 가져야 하는 태핏(6)에 미세한 수평 움직임을 더해주는 결과가 되어 내구성의 문제는 물론 미세하게 설정된 토출량에 오류를 불러일으키는 원인이 되고 있다.
더군다나 이 같은 구조의 종래 기술에 따른 형광체 디스펜싱 모듈은 직선 압력을 제공하는 피에조 액추에이터(4) 및 이와 연결된 수평 작동암(5)을 비롯해 태핏(6) 및 복귀 스프링(6b)까지도 하나의 연동 그룹으로 연결되어 있어 이들 중 하나의 부품에 고장이 발생했을 때 하나의 부품만 단순 교체하는 작업이 불가능하고 연동된 모든 부품을 분해하여 교체해야만 하기 때문에 유지관리가 대단히 불편한 단점도 가지고 있다.
본 발명에서는 이 같이 본체 내부에서 동력축과 작동축이 수평 이격되어 내구성 문제와 토출량 오류를 불러일으키는 종래 기술에 따른 형광체 디스펜싱 모듈을 개선하여 동력축과 작동축이 동축을 갖도록 하는 형광체 디스펜싱 모듈을 제안하고자 한다.
도 4는 본 발명에 따른 형광체 디스펜싱 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 형광체 디스펜싱 모듈은, 일측에 구비되며 형광액 액상 수지를 공급하는 수지 공급조와, 상기 수지 공급조의 측부에 구비되는 하우징(30)과, 상기 하우징(30)의 내부에 구비되며 외부 인가 전압에 따라 변형되어 상부로 직선 압력을 주는 피에조 액추에이터(40)와, ㄱ자형으로 굴곡 형성되며 상기 피에조 액추에이터(40)의 직선 압력에 의해 상측 말단부가 상하로 수직이동하며 이에 연동해 하측 말단부가 좌우로 수평이동하는 작동암(50)과, 상기 하우징 내에서 사선으로 배치되며 상기 작동암(50)의 하측 말단부에 일측 말단이 연결되어 작동암(50)의 하측 말단부의 수평이동에 따라 사선형으로 이동하는 종동암(52)과, 상기 종동암(52)의 타측 말단에 연결되어 상기 작동암(50)의 사선형 움직임에 따라 상하로 수직이동하는 합산 전달구(53)과, 상기 합산 전달구(53)에 상측 말단이 결합되어 상기 합산 전달구(53)의 수직이동에 따라 상하로 수직이동하는 태핏(60)과, 상기 태핏(60)의 하부 말단이 연결되며 상기 수지 공급조를 통해 배출된 형광체 액상 수지를 내부에 주입받아 상기 태핏(60)의 하향 운동시 내부의 형광체 액상 수지를 토출하는 노즐부(70)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기에서 상기 작동암(50)과 종동암(52)은 도면에 도시된 바와 같이 좌우측에 각각 마련될 수 있으며, 이러한 구조에서는 동력축인 피에조 액추에이터(40)와 작동축인 태핏(60)이 동축을 갖게 될 것이다.
상기 수지 공급조와 여기에서 형광체 액상 수지를 배출하는 하부 공급 관로는 도 3의 종래 기술과 큰 차이가 없으므로 도 4에서는 생략되었다.
상기 수지 공급조에는 LED 패키지에 목표하는 색좌표를 발현시키는데 필요한 형광체 액상 수지가 저장된다. 이 형광체 액상 수지는 상기 수지 공급조의 하부 공급 관로를 통해 배출되어 상기 노즐부(70)의 토출룸(71)에 주입되게 된다.
한편, 상기 하우징(30)은 상기 수지 공급조의 측부에 구비되며 내부에 일정한 내부 공간을 가지며 하부에는 노즐부(70)가 구비되게 된다. 그리고 이 하우징(30) 내에는 상술한 피에조 액추에이터(40), 작동암(50), 종동암(52), 합산 전달구(53), 태핏(60) 등이 모두 내장된다.
상기 피에조 액추에이터(40)는 상기 하우징(30)의 내부에서 안착부(31)에 설치되며 외부 인가 전압에 따라 변형되어 상부로 직선 압력을 주게 된다. 이러한 피에조 액추에이터(40)의 상부에는 전달판(41)이 결합되어 피에조 액추에이터(40)의 가압 운동에 연동된다. 이 전달판(41)의 상부면에는 좌우에 각각 분배 전달구(42)가 설치되어 역시 피에조 액추에이터(40)의 가압 운동에 연동되어 각각 상하로 움직이게 된다.
상기 작동암(50)은 ㄱ자형으로 굴곡 형성되는 암으로 도면에 도시된 바와 같이 서로 내측이 마주하게 배치된다. 상기 작동암(50)은 굴곡 부위를 기준으로 상부의 수평부와 하부의 수직부로 구분되며, 굴곡 부위에는 해당 작동암(50)의 회동을 위한 힌지핀(51)이 설치되어 이 힌지핀(51)을 중심으로 작동암(50)은 회전될 수 있다.
여기에서 작동암(50)의 상부 수평부의 외측 말단은 상기 분배 전달구(42)에 결합되며, 분배 전달구(42)의 상하 움직임을 그대로 전달받는다. 이 같은 분배 전달구(42)의 상하 움직임에 의해 작동암(50)은 힌지핀(51)을 중심으로 회전하게 되며, 이러한 작동암(50)의 회전에 따라 작동암(50)의 하부 수직부의 하부 말단은 좌우로 수평이동하게 될 것이다. 즉, 상기 작동암(50)은 상기 피에조 액추에이터(40)의 수직 움직임을 수평 움직임으로 변환해주게 된다.
여기에서 상기 안착부(31)의 좌우 측부에는 텐션 스프링(32)이 고정되며, 이 텐션 스프링(32)의 말단이 상기 작동암(50)의 하부 수직부에 결합되어 상기 피에조 액추에이터(40)로 인해 이루어진 상기 작동암(50)의 회전 상태는 복귀되게 된다.
상기 종동암(52)은 상기 하우징(30) 내에서 사선으로 배치되며, 일측 말단이 상기 작동암(50)의 하부 수직부의 말단에 연결되고 타측 말단이 상기 합산 전달구(53)에 연결되어 상기 작동암(50)의 하측 말단부의 수평이동에 따라 사선형으로 이동하게 된다. 즉, 상기 종동암(52)은 상기 작동암(50)의 수평 움직임을 사선 움직임으로 변환해주게 된다.
상기 합산 전달구(53)는 양측 측부에 상기 종동암(52)의 타측 말단이 연결되며 하측으로 태핏(60)의 눌림 뭉치(61)가 결합된다. 따라서 상기 합산 전달구(53)는 상기 작동암(50)의 사선형 움직임에 따라 상하로 수직이동하게 되며, 이 같은 수직 움직임은 그대로 태핏(60)에 전달되게 될 것이다. 즉, 상기 합산 전달구(53)는 상기 종동암(52)의 사선 움직임을 수직 움직임으로 변환해주게 된다.
상기 태핏(60)은 상부가 상기 합산 전달구(53)에 연결되며 하부가 하부 가이드(63)를 통해 상기 노즐부(70)의 토출룸(71) 내로 연결되어 상하 운동을 하게 되며, 하향 운동시 토출룸(71) 내의 형광체 액상 수지를 밀어내 토출구(72)를 통해 토출되도록 하여 노즐부(70)에서 형광체 액상 수지를 하향으로 정밀하게 밀어내는 역할을 한다.
여기에서 미설명 부호 62는 태핏(60)의 복귀(상향 움직임)를 위한 복귀 스프링이다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 형광체 디스펜싱 모듈 구조에서는 직선 압력을 제공하는 피에조 액추에이터(40)와 이 직선 압력에 따라 직선 운동을 하는 태핏(60)이 동축을 이루게 된다. 따라서 종래 기술에 따른 형광체 디스펜싱 모듈에서 동력축과 작동축이 수평 이격되어 내구성 문제와 토출량 오류를 불러일으키는 문제를 모두 해소할 수 있게 된다.
여기에 더해 상기 작동암(50)은 굴곡 부위에 형성되는 힌지핀(51)의 위치를 상부 수평부쪽으로 옮겨가는 간단한 작업만으로 하부 수직부의 수평 움직임 폭을 조절할 수 있는 구조이다. 이 같은 작동암(50)의 하부 수직부의 수평 움직임 폭은 토출할 수 있는 형광체 액상 수지의 양에 직접적으로 영향을 미치게 된다. 따라서 힌지핀(51)의 간단한 위치 조절만으로 형광체 액상 수지의 토출량 범위를 기계적으로 조절할 수 있어 LED 패키지의 종류 및 색특성에 관계없이 모든 형태의 LED 패키지 디스펜싱 작업에 활용할 수 있게 된다.
특히 작동암(50)이 상하로 기다란 형태를 가져 스트로크(stroke)가 긴 특성을 가진다. 종래의 구조에서는 직선 압력을 태핏(6)으로 전달해 주기 위한 수평 작동암(5)의 스트로크가 짧아 수평 작동암(5)에서 태핏(6)으로 전달되는 힘이 작았다. 따라서 접착성 유체나 고형분이 많이 함유된 유체의 토출시에는 태핏(6)의 말단에 유체가 끼이는 문제가 발생했으나, 본원발명에 따른 작동암(50)은 긴 스트로크를 가져 접착성 유체나 고형분이 많이 함유된 유체의 토출시에도 유체가 태핏에 끼이지 않는 장점을 가진다.
더군다나 본 발명의 실시예에 따른 형광체 디스펜싱 모듈 구조에서는 연동 그룹이 최소화되어 있기 때문에 피에조 액추에이터(40)나 텐션 스프링(32), 복귀 스프링(62)와 같은 소모성 부품들의 교체시 연관 부품의 분해가 최소화되어 유지관리가 간소하게 이루어지는 장점도 가지고 있다.
한편, 도 5에는 본 발명의 실시예에 따른 태핏 말단의 다양한 형태를 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.
상기 태핏(60)의 하부 말단은 형광체 액상 수지를 토출하는 노즐부(70)에 위치하며 상기 수지 공급조를 통해 배출된 형광체 액상 수지가 노즐부(70)의 내부에 주입되면 태핏(60)의 하부 말단에 의해 밀려 형광체 액상 수지가 토출되는 구조이다.
여기에서 태핏(60)의 하부 말단은 형광체 액상 수지가 충진된 노즐부(70)를 고속으로 이동하게 되는데 이때 캐비테이션(cavitation) 현상에 의해 기포가 발생될 수 있으며 이러한 기포는 태핏(60)의 움직임에 따라 그대로 형광체 액상 수지와 함께 토출구(72)로 토출되어 원하는 형광체 디스펜싱을 방해하게 된다.
이러한 미비점을 개선하기 위해 본원발명에서는 도 5에 도시된 바와 같이 태핏(60)의 하부 말단에서 측부에 오목하게 형성된 넥 부위를 부가하게 된다. 이러한 넥 부위는 태핏(60)의 후진시 기포를 넥 부위 내로 유도하게 되며, 후진에 따라 기포를 끌고 올라가게 된다. 따라서 토출구(72)를 통한 기포의 토출은 예방될 수 있다. 이 같은 넥 부위는 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 태핏(60)의 하부 말단에서 외경을 따라 반원형 단면으로 잘록하게 들어간 형태를 가질 수 있다. 또한 넥 부위는 도 5의 (b), (c) 및 (d)에 도시된 바와 같이 태핏(60)의 하부 말단에서 삼각형 등 다양한 다각형의 단면으로 잘록하게 들어간 형태를 가질 수 있다.
한편, 도 4를 통해 설명한 본 발명의 실시예에 따른 형광체 디스펜싱 모듈에서는 피에조 액추에이터(40)의 상부에 전달판(41)이 결합되어 피에조 액추에이터(40)의 가압 운동을 회전 운동으로 변환시켜 작동암(50)에 전달함으로써 작동암(50)의 하부 수직부의 하부 말단이 좌우로 수평이동하게 만드는 구조를 갖는다.
여기에서 본 발명은 구조의 단순화와 부품 최소화를 위해 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 전달판(41)의 소재 변형 및 형상 변형을 통해 작동암(50)의 하부 말단이 동일하게 좌우로 수평이동하게 하여 유체 토출 동작이 이루어지도록 하는 방식을 더 제안한다.
먼저 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 피에조 액추에이터(40)의 가압 운동에 연동되는 전달판(41)의 상부에 수직 가압에 따라 휘어지는 제 1 변형 프레임(43)를 연장형성하고 이 제 1 변형 프레임(43)의 상부를 작동암(50)의 상부 수평부에 연결해 이루어지게 된다. 여기에서 제 1 변형 프레임(43)의 작동암(50)에 대한 상부 연결 부위는 힌지핀(51) 보다 안쪽(중심측)에 이루어져야 한다.
따라서 상기 피에조 액추에이터(40)에서 상향력이 발생하면 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 제 1 변형 프레임(43)은 휘어져 변형되면서 작동암(50)의 상부 수평부를 회전시키게 되며, 이에 따라 작동암(50)의 하부 수직부의 하부 말단이 좌우로 수평이동하게 된다.
이 같은 구조에서는 텐션 스프링(32)과 같은 소모성 부품이 필요하지 않으며 고속의 피에조 액추에이터(40) 동작에서도 내구성이 떨어지거나 마모되는 부품이 적어 유지관리에 대단히 유리한 장점을 가진다.
이때 상기 제 1 변형 프레임(43)은 하부 가압에 따라 휘어져 변형될 수 있는 소재라면 어떠한 소재라도 가능하다.
본 발명에서는 도 6의 개선 구조에 더해 힌지핀(51)까지도 생략할 수 있는 구조로 도 7에 도시된 바와 같은 형광체 디스펜싱 모듈을 더 제안한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 형광체 디스펜싱 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 7의 (a)에서는 상술한 제 1 변형 프레임(43) 및 이 제 1 변형 프레임(43)의 작동암(50) 상부 수평부로의 연결은 동일하다. 여기에 더해 피에조 액추에이터(40)를 안착시키는 안착부(31)의 외경부는 상부로 연장형성되며, 이 외경부의 상부에 휘어지는 성질의 제 2 변형 프레임(33)를 연장형성하고 이 제 2 변형 프레임(33)의 상부를 작동암(50)의 상부 수평부에 연결해 이루어지게 된다. 여기에서 제 2 변형 프레임(33)의 작동암(50)에 대한 상부 연결 부위는 제 1 변형 프레임(43) 보다 바깥쪽에 이루어져야 한다.
따라서 상기 피에조 액추에이터(40)에서 상향력이 발생하면 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 제 1 변형 프레임(43)은 휘어져 변형되면서 작동암(50)의 상부 수평부를 회전시키게 되며, 이에 따라 작동암(50)의 하부 수직부의 하부 말단이 좌우로 수평이동하게 된다. 여기에서 작동암(50)의 상부 수평부에서 제 2 변형 프레임(33)과의 결합부위는 작동암(50)의 상부 수평부가 회전하는 회전 중심이 될 것이다.
이 같은 구조에서는 텐션 스프링(32)은 물론 힌지핀(51)과 같은 소모성 부품이 필요하지 않으며 고속의 피에조 액추에이터(40) 동작에서도 내구성이 떨어지거나 마모되는 부품이 적어 유지관리에 대단히 유리한 장점을 가진다.
이때 상기 제 1 변형 프레임(43) 및 제 2 변형 프레임(33)은 하부 가압에 따라 휘어져 변형될 수 있는 소재라면 어떠한 소재라도 가능하다.
이상과 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예정 가격 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
30 : 하우징 31 : 안착부
32 : 텐션 스프링 33 : 제 2 변형 프레임
40 : 피에조 액추에이터 41 : 전달판
42 : 분배 전달구 43 : 제 1 변형 프레임
50 : 작동암 51 : 힌지핀
52 : 종동암 53 : 합산 전달구
60 : 태핏 61 : 눌림 뭉치
62 : 복귀 스프링 62 : 하부 가이드
70 : 노즐부 71 : 토출룸
72 : 토출구 100 : 디스펜싱 모듈
200 : 색상 검사부 300 : 제어부
400 : 메모리

Claims (9)

  1. 형광액 액상 수지를 공급하는 수지 공급조;
    상기 수지 공급조의 측부에 구비되는 하우징;
    상기 하우징의 내부의 안착부에 설치되며 외부 인가 전압에 따라 변형되어 상부로 직선 압력을 주는 피에조 액추에이터;
    ㄱ자형으로 굴곡 형성되며 상기 피에조 액추에이터의 직선 압력에 따라 상부 수평부가 회전운동하며 이에 연동해 하부 수직부의 말단부가 좌우로 수평이동하는 작동암;
    상기 하우징 내에서 사선으로 배치되며 상기 작동암의 하측 말단부에 일측 말단이 연결되어 작동암의 하측 말단부의 수평이동에 따라 사선형으로 이동하는 종동암;
    상기 종동암의 타측 말단에 연결되어 상기 작동암의 사선형 움직임에 따라 상하로 수직이동하는 합산 전달구;
    상기 합산 전달구에 상측 말단이 결합되어 상기 합산 전달구의 수직이동에 따라 상하로 수직이동하는 태핏; 및
    상기 태핏의 하부 말단이 연결되며 상기 수지 공급조를 통해 배출된 형광체 액상 수지를 내부에 주입받아 상기 태핏의 하향 운동시 내부의 형광체 액상 수지를 토출하는 노즐부; 를 포함하는 디스펜싱 모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 형광체 디스펜싱 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 작동암과 종동암은 피에조 액추에이터의 좌우측에 각각 마련되며, 동력축인 피에조 액추에이터와 작동축인 태핏이 동축을 갖게 되는 것을 특징으로 하는 형광체 디스펜싱 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 작동암은 굴곡 부위를 기준으로 상부의 수평부와 하부의 수직부로 구분되며, 굴곡 부위에는 작동암의 회동을 위한 힌지핀이 설치되는 것을 특징으로 하는 형광체 디스펜싱 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 피에조 액추에이터의 상부에는 전달판이 결합되어 피에조 액추에이터의 가압 운동에 연동되고, 이 전달판의 상부면에는 좌우에 각각 분배 전달구가 설치되어 피에조 액추에이터의 가압 운동에 연동되어 각각 상하로 움직이는 것을 특징으로 하는 형광체 디스펜싱 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 안착부의 좌우 측부에는 텐션 스프링이 고정되며, 이 텐션 스프링의 말단이 상기 작동암의 하부 수직부에 결합되는 것을 특징으로 하는 형광체 디스펜싱 장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 피에조 액추에이터의 상부에는 전달판이 결합되어 피에조 액추에이터의 가압 운동에 연동되고, 이 전달판의 상부면에는 제 1 변형 프레임이 연장형성되고 제 1 변형 프레임의 상부를 작동암의 상부 수평부에 연결해 피에조 액추에이터의 가압 운동에 따라 제 1 변형 프레임을 통해 작동암의 상부 수평부를 회전시키는 것을 특징으로 하는 형광체 디스펜싱 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 작동암은 굴곡 부위를 기준으로 상부의 수평부와 하부의 수직부로 구분되며,
    상기 피에조 액추에이터의 상부에는 전달판이 결합되어 피에조 액추에이터의 가압 운동에 연동되고 이 전달판의 상부면에는 제 1 변형 프레임이 연장형성되고 제 1 변형 프레임의 상부를 작동암의 상부 수평부에 연결하며,
    상기 안착부의 외경부가 상부로 연장형성되며, 이 외경부의 상부에 제 2 변형 프레임이 연장형성되고 제 2 변형 프레임의 상부를 작동암의 상부 수평부에 연결하며,
    피에조 액추에이터의 가압 운동에 따라 제 1 변형 프레임을 통해 작동암의 상부 수평부를 회전시키는 것을 특징으로 하는 형광체 디스펜싱 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 태핏의 하부 말단에는 오목한 넥 부위가 형성되는 것을 특징으로 하는 형광체 디스펜싱 장치.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    LED 패키지를 전기적으로 구동시키기 위한 전기 구동부;
    LED 패키지로부터 방출되는 광의 색좌표를 검사하는 색상 검사부; 및
    상기 디스펜싱 모듈을 구동시켜 LED 패키지에 형광체 액상 수지가 디스펜싱되도록 하고, 상기 전기 구동부를 구동시켜 LED 패키지를 발광시키며, 상기 색상 검사부를 통해 LED 패키지로부터 방출되는 광의 색좌표를 검사하며, 검사로 확인된 색좌표 정보를 목표 색좌표 정보와 비교하여 편차를 계산하고, 이 편차에 따른 추가 토출량을 산출하여 상기 디스펜싱 모듈을 통해 추가 산출량 만큼 더 형광체 액상 수지가 토출되도록 제어하는 제어부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형광체 디스펜싱 장치.
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