적외선 에미터 소자의 열 특성 개선을 위한 구조 설계 (Structural Design of Infrared Emitter Device for Enhanced Thermal Characteristics)

서지정보

· 발행기관 : 대한전자공학회
· 수록지 정보 : 전자공학회논문지 / 55권 / 10호 / 83 ~ 88페이지
· 저자명 : 전재훈, 신영봉, 이희철

초록

적외선 영상 투사기는 고열을 발산하는 물체의 적외선 영상을 투사하는 시스템으로, 고온의 물체 및 고속으로 이동하는 물체를 영상으로 투사하기 위해서는 적외선 에미터의 유효온도와 동작속도 특성을 개선하여야 한다. 본 논문에서는 적외선 에미터의 동작속도 및 유효온도의 열 특성을 개선하기 위해 적외선 에미터의 구조에 다양한 설계 기법을 적용하였다. 고속으로 이동하는 물체의 영상을 구현하기 위해서는 에미터의 동작속도를 향상시켜야 하며, 에미터에 고사머 구조와 레그 영역에 금속물질을 적용하여 고속동작이 가능한 에미터를 설계하였다. 그리고 에미터의 유효온도는 소자가 실제 투사하는 영상의 온도이며, 유효온도 특성을 향상시키기 위해 에미터에 흡수체를 적용하였다. 흡수체가 적용된 에미터는 방사율이 향상되어 소자가 최대로 표현할 수 있는 유효온도를 향상시킨다. 열 특성 개선을 위해 구조적으로 설계된 에미터는 MEMS 공정을 기반으로 제작하였으며, 적외선 열영상 카메라를 이용하여 에미터의 열 특성을 측정하였다. 제작된 에미터는 113 Hz의 동작속도와 431.5 °K의 최대 유효온도 특성을 나타냄으로써 적외선 에미터의 구조 설계를 통해 동작속도 및 유효온도의 열 특성이 개선됨을 확인하였다.

영어초록

Infrarred scene projector is a system that projects an infrared image of an object with high temperature, and apparent temperature and operating speed of an infrared emitter device should be improved to project the object with high temperature and moving at high speed. In this paper, infrared emitter device with several design techniques is proposed for improvement of thermal characteristics such as operating speed and apparent temperature. First, emitter structure was designed to enhance the operating speed by applying both gossamer structure at membrane and metal material at leg region. Secondly, the apparent temperature which indicates the temperature of the object projected from the infrared emitter, is improved by adopting an absorber layer inserted in the membrane. The infrared emitter with the absorber layer makes emissivity of the membrane enhanced and then maximum apparent temperature of the infrared emitter is improved. Emitter device is fabricated using MEMS technology and thermal characteristics of the device are measured by infrared thermal imaging camera. Proposed emitter device has the operating speed of 113 Hz and maximum apparent temperature of 431.5 °K at an applied power of 200 μW. Finally, it is confirmed that thermal characteristics of the emitter device are enhanced with the designed structure.

참고자료

· 없음