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Bypass Heat Sink Analysis for a Laser Diode Bar with a Top Canopy
지병관,이승걸,박세근,오범환 한국광학회 2017 Current Optics and Photonics Vol.1 No.2
With the increasing use of high-power laser diode bars (LDBs) and stacked LDBs, the issue of thermalcontrol has become critical, as temperature is related to device efficiency and lifetime, as well as to beamquality. To improve the thermal resistance of an LDB set, we propose and analyze a bypass heat sinkwith a top canopy structure for an LDB set, instead of adopting a thick submount. The thermal bypassingin the top-canopy structure is efficient, as it avoids the cross-sectional thermal saturation that may existin a thick submount. The efficient thickness range of the submount in a typical LDB set is guided bythe thermal resistance as a function of thickness, and the simulated bypassing efficiency of a canopy ishigher than a simple analytical prediction, especially for thinner canopies.
예비 과학교사의 일 개념 분석: 힘의 작용점의 변위가 질량 중심의 변위와 일치하지 않는 경우를 중심으로
지병관,윤석민,최혁준 학습자중심교과교육학회 2023 학습자중심교과교육연구 Vol.23 No.3
목적 본 연구의 목적은 예비 과학교사의 일의 정의와 작용점의 변위와 질량 중심의 변위가 다른 상황에서 일 개념을 조사하는 것이다. 방법 38명의 예비 과학교사를 대상으로 사전 검사를 통해 일의 정의를 기술하게 하고, 작용점 변위가 질량 중심의 변위와 일치하지않는 상황에서 일 개념이 어떠한지 조사하였다. 사전 검사 직후 간단한 읽기 자료를 제공하였으며, 2주 후 사후 검사를 실시하여 일의정의와 개념의 변화를 알아보았다. 결과 예비 과학교사는 일의 정의를 기술할 때 에너지 전달이나 작용점의 변위를 언급한 사례는 많지 않았으며, 작용점의 변위가 질량중심의 변위와 일치하지 않는 문제 상황에서, 특히 힘의 한 일이 0이 아닌 문제에서 힘이 한 일을 구하는 것을 어려워하였다. 일에대한 과학적인 개념을 가진 예비 과학교사는 과학적인 정의를 가진 것으로 나타났다. 결론 대부분의 예비 과학교사는 과학적인 일의 정의를 가지지 않았으며, 작용점의 변위가 질량 중심의 변위와 일치하지 않는 문제상황에서 비과학적인 일 개념을 가지고 있었다. 과학적인 일의 정의의 사용은 일 개념을 이해하는 데 도움이 되는 것으로 보였다.
지병관,오범환,Ji, Byeong-Gwan,O, Beom-Hoan 한국광학회 2015 한국광학회지 Vol.26 No.3
고출력 반도체 광원의 열유동 특성을 분석하고, 열전달 병목지점을 파악하여 열저항을 개선하는 방안을 도출하고, 전산모사를 통하여 개선 효과를 확인하였다. 띠구조 활성층을 가진 LD 광원의 경우에 발열부의 부피가 작을 뿐 아니라 발열면적이 좁아서 발열부 근처의 열전달 유효단면적이 매우 좁을 수 밖에 없는데, 이 부근의 경계면에 그래핀층을 추가적으로 적용하면 전체 열저항이 확연히 개선되는 것이 전산모사 되었다. 이는 열전달 경로상의 유효단면적이 넓어지는 효과를 가져와 전체 열저항이 확연히 개선되는 것으로 파악되었다. The heat flow characteristics of a high-power optical semiconductor source have been analyzed using a 3D CFD commercial tool, and the thermal resistance values for each of the layers revealed the places for thermal bottlenecks to be improved. As the heat source of a LD (Laser Diode) has a small volume and a narrow surface, the effective thermal cross-sectional area near it is also quite small. It was possible to expand the cross-sectional area effectively by using graphene layers on the TIM (Thermal Interface Material) layers of a LD chip. The effective values of heat resistance for the layers are compared to confirm the improvement effect of the graphene layers before and after, which can be considered to expand the thermal cross section of the heat transfer path.
열 우회 구조를 적용한 GaN 레이저 다이오드 패키지의 열특성 분석
지병관,이승걸,박세근,오범환,Ji, Byeong-Gwan,Lee, Seung-Gol,Park, Se-Geun,O, Beom-Hoan 한국광학회 2016 한국광학회지 Vol.27 No.6
레이저 다이오드 TO 패키지 내부의 주요 부분과 히트싱크 구조의 열전달 특성을 전산모사를 통해 분석하고, 개선구조의 효율적 적용방안을 제안하였다. 열 병목 현상을 개선하기 위해, 레이저 다이오드 상부에 열 우회를 도모할 수 있는 방열구조물을 설치하는 것을 제안하였고, 열저항 단순모델 기대치와 비교하여 그 우회 효율 개선 정도를 더욱 향상시키는 적용 범위를 파악하였다. 열 병목을 감안하여 방열 도움 구조물을 적절히 추가함에 따라, 통상적인 기대 수준보다 더욱 향상된 열 우회 효율을 얻을 수 있었음을 보고한다. The thermal characteristics of a laser diode TO package has been analyzed using a commercial computational fluid dynamics (CFD) tool, and the thermal bypass structure was optimized. Comparison of device temperature and the estimated thermal resistance of the resultant structure showed that the bypass structure relieved the thermal bottleneck, and improved the thermal characteristics quite efficiently.
Simple Thermal Diverging Model of The Thin Epitaxial Layer of InP Laser Diodes
지병관,이승걸,박세근,오범환 한국물리학회 2015 THE JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY Vol.67 No.7
With increasing use of high-power LEDs (light-emitting diodes) and LDs (laser diodes), a critical issue arises regarding their thermal design due to the increasing thermal loss and temperature, and characterizing the thermal resistance Rth of the p-InP layer as a function of the layer thickness to optimize the thermal conductivity and optical loss is important. We propose a simple intuitive heat-transfer model with a diverging effective width, and the analytic form of Rth(d) agrees well with the Rth dataset that is simulated for most typical cases with various widths of the striped active layers and values of the p-InP thickness. Therefore, we propose a H (hyperbolic)-model that provides a simple analytic form of Rth,H(d) by using only the relaxation control parameter, h, as a convenient thermal design tool for various LD systems.
신태호(Tae-Ho Shin),지병관(Byeong-Gwan Ji),김명수(Myoung-Soo Kim),이다혁(Da-Hyeok Lee),김한빛(Han-Bit Kim),박상종(Sang-Jong Park),이창원(Chang-Won Lee),이승걸(Seung-Gol Lee),박세근(Se-Geun Park),오범환(Beom-Hoan O) 대한전자공학회 2016 대한전자공학회 학술대회 Vol.2016 No.6
In this paper, a chamber has been developed to strip photoresists on large-area wafers. It is calculated by different RF-power and inlet flow rate of oxygen. And distribution of each species and velocity magnitude, which is 1mm above wafer surface, are investigated. The software that used is CFD-ACE+. The ashing rate is improved as RF-power and flow rate are increased. However the uniformity is decreased when those are increased.