KR20070052115A - 발광다이오드 어레이의 광학 및 열 특성 측정 시스템과 이를 이용한 제어방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발광다이오드 어레이(LED array)의 광학 및 열 특성을 측정하는 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명의 발광다이오드 어레이의 광학 및 열 특성 측정 시스템은 발광다이오드 어레이에 전원을 공급하는 전원공급부, 상기 발광다이오드 어레이에서 방출되는 광의 광도를 검출하는 광 측정부, 상기 발광다이오드 어레이의 온도를 측정하는 온도 측정부, 및 상기 발광다이오드 어레이로의 전원공급을 제어하는 제어부를 포함하여, 공급되는 전원의 변화 및 전원공급시간에 따라 상기 발광다이오드 어레이 모듈의 광학 및 열 특성 변화를 실시간으로 측정할 수 있어 발광다이오드 어레이 모듈의 광학 및 열 특성을 보다 정확하게 측정할 수 있다.
발광다이오드 어레이, 에이징, 광학 특성, 열 특성, 광도
Description
도 1은 본 발명의 발광다이오드 어레이의 광학 및 열 특성 측정 시스템의 일 예를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 발광다이오드 어레이의 광학 및 열 특성 측정 시스템을 이용해 발광다이오드의 광도변화 및 파장변화를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 발광다이오드 어레이의 광학 및 열 특성 측정 시스템을 이용해 발광다이오드의 광도변화를 에이징 방법별로 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 발광다이오드 어레이의 광학 및 열 특성 측정 시스템을 이용해 발광다이오드의 온도변화를 전원전류의 크기별로 측정한 결과를 나타낸 것이다.
{도면의 주요부분에 대한 설명}
11 : 발광다이오드 어레이 모듈 12 : 전원공급부
13 : 광 검출기 14 : 분광계
15 : 온도 검출기 16 : 리니어 모터
17 : 제어부 18 : 측정박스
본 발명은 발광다이오드 어레이(LED array)의 광학 및 열 특성을 측정하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광다이오드 어레이 모듈에 공급되는 전원의 변화 및 전원공급시간에 따른 상기 발광다이오드 어레이 모듈의 광학특성 및 열특성 변화를 실시간으로 측정할 수 있는 발광다이오드 어레이 모듈의 광학 및 열 특성 측정 장치에 관한 것이다.
발광다이오드는 전자와 홀의 재결합에 기초하여 발광하는 반도체를 이용한 광학소자로서, 반응속도, 전력소모, 발열 등의 제반특성이 종래의 광원에 비해 매우 우수하여 광통신, 전자기기에서 여러 형태의 광원으로 널리 사용되고 있다.
상기 발광다이오드는 반도체의 p-n 접합구조를 이용한 것으로, 전원전류가 지속적으로 공급되어 장시간 사용되는 경우, 물리적, 화학적 변화로 인해 광학 특성 등이 변화한다.
발광다이오드에 전원을 장시간 인가하여 물리적, 화학적 변화가 일으키는 에이징(aging) 과정을 통해 발광다이오드의 광학 특성, 열 특성을 모니터링하면 전원공급과 시간의 경과에 따른 발광다이오드 광원의 성능저하를 측정할 수 있다.
발광다이오드 어레이는 하나의 발광다이오드 또는 서로 다른 파장의 빛을 발광하는 적어도 둘 이상의 발광다이오드로 구성된 광원장치로, 상기 발광다이오드 어레이의 광학 및 열 특성을 측정하는 시스템은 통상적으로 그것을 에이징하는 시스템과 분리되어 있다.
상기 발광다이오드 어레이를 에이징한 후에 그 특성 등을 측정하기 위해서는 광학 특성 등을 측정할 수 있는 별도의 시스템으로 이동시킬 필요가 있는데, 이때 상기 발광다이오드가 시스템 간에 이동하는 동안 그 특성이 변화될 수 있어 정확한 측정이 곤란한 문제점이 있다.
따라서 발광다이오드 어레이를 에이징함과 동시에 특성 변화를 측정할 수 있는 시스템이 요구된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 발광다이오드 어레이를 에이징함과 동시에 실시간으로 광학 및 열 특성의 변화를 측정하는 측정 시스템을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 발광다이오드 어레이의 광학 및 열 특성 측정 시스템은 발광다이오드 어레이에 전원을 공급하는 전원공급부; 상기 발광다이오드 어레이에서 방출되는 광의 광도를 검출하는 광 측정부; 상기 발광다이오드 어레이의 온도를 측정하는 온도 측정부; 및 상기 발광다이오드 어레이로의 전원공급을 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명에서, 상기 광 측정부는 상기 발광다이오드 어레이에서 방출되는 광을 수광하는 수광수단 및 상기 수광수단에 수광된 광을 파장 별로 분광하여 광도를 검출하는 분광수단을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 발광다이오드 어레이의 광학 및 열 특성 측정 시스템은 상기 발광다이오드 어레이가 부착되어 상기 발광다이오드 어레이의 위치를 조절하는 구동수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 발광다이오드 어레이의 광학 및 열 특성 측정 시스템은 상기 발광다이오드 어레이의 온도를 제어하고 상기 제어부에 의해 제어되는 온도 제어수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 제어부는 상기 광 측정부에서 측정된 광도 및 상기 온도 측정부에서 측정된 온도를 전송받는 것이 바람직하다.
본 발명의 발광다이오드 어레이의 광학 및 열 특성 측정 방법은 발광다이오드 어레이를 에이징하는 제1 단계; 및 상기 발광다이오드 어레이에서 방출되는 광의 광도 및 상기 발광다이오드 어레이의 온도를 측정하는 제2 단계를 포함하고, 상기 제2 단계는 상기 제1 단계가 수행되기 시작한 직후부터 수행되기 시작하여 상기 제1 단계가 수행되는 동안 함께 진행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 제2 단계 이후에는 상기 측정된 광의 광도를 파장 별로 구분하는 제3 단계를 더 포함하고, 상기 제3 단계는 상기 제2 단계와 동시에 수행되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 발광다이오드 어레이의 광학 및 열 특성 측정 시스템의 일 예를 나타낸 것이다.
상기 실시예에서, 발광다이오드 어레이의 광학 및 열 특성 측정 시스템은 발광다이오드 어레이 모듈(11)에 전원을 공급하는 전원공급부(12), 상기 발광다이오드 어레이 모듈에서 방출되는 광을 검출하는 광 검출기(13), 상기 발광다이오드 어레이 모듈의 온도를 측정, 제어하는 온도 제어기(15), 상기 광 검출기(13)에서 검출된 광을 분광하여 파장 별로 분석하는 분광계(spectrometer, 14), 상기 발광다이오드 어레이 모듈(11)의 위치를 조정하는 리니어 모터(16) 및 상기 발광다이오드 어레이 모듈(11)로의 전원공급을 제어하고 상기 광 검출기(13) 및 상기 온도 검출기(15)에서 측정된 데이터를 전송받는 제어부(17)를 포함한다.
상기 실시예에서, 발광다이오드 어레이는 적어도 하나 이상의 발광다이오드를 구비하여 모듈화되어 있으며, 전원공급부(12)는 상기 발광다이오드 어레이 모듈(11) 전체에 일괄적으로 전류를 인가하여 전원을 공급한다. 상기 전원공급부(12)는 상기 발광다이오드 어레이 모듈(11) 내의 발광다이오드를 각각 구분하여 전원을 공급할 수도 있다.
상기 전원공급부(12)에서 상기 발광다이오드 어레이 모듈(11)로 공급되는 전류전원의 세기, 전류전원의 공급시간 등을 달리함으로써 상기 발광다이오드 어레이의 에이징을 조절할 수 있으며, 상기 전원공급부(12)에 의한 전류전원의 공급은 제어부(17)에 의해 제어된다.
광 검출기(13)는 상기 발광다이오드 어레이 모듈(11)에서 방출되는 광을 검출하고, 온도 제어기(15)는 상기 발광다이오드 어레이 모듈(11)의 온도를 검출 및 제어한다. 상기 광 및 온도의 검출은 발광다이오드 어레이 모듈(11)이 외부의 요인에 의해 광학 및 열 특성이 영향을 받지 않도록 측정환경을 격리한 측정박스(18) 내에서 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 실시예에서 광 검출기(13)에 의해서 검출된 광은 분광계(14)로 전송된다. 상기 광 검출기(13)는 상기 측정박스(18) 내에서 광을 수광하고, 상기 수광된 광은 광섬유에 의해 상기 분광계(14)로 전송되는 것이 바람직하다. 상기 분광계(14)에서 전송된 광을 파장 별로 분광하여 측정값을 획득할 수 있으며, 특히 상기 측정값은 광도(광의 세기) 데이터이다.
상기 발광다이오드 어레이 모듈(11)에 서로 파장이 다른 광을 방출하는 발광다이오드가 둘 이상 포함된 경우, 상기 분광계(14)에서 파장 별로 광의 데이터를 구분하여 파장 별 광도 값을 구함으로써, 상기 발광다이오드 어레이 모듈(11) 내의 발광다이오드 각각의 광학 특성 변화를 측정할 수 있다.
온도 제어기(14)는 상기 측정박스(18) 내에서 상기 발광다이오드 어레이 모듈(11)의 온도를 측정하며, 상기 온도 측정값으로부터 발광다이오드의 열 특성 변화를 측정할 수 있다.
상기 온도 제어기(14)는 상기 발광다이오드 어레이 모듈(11)의 온도를 제어하는 것으로 사용될 수도 있으며, 이 경우 발광다이오드 어레이를 특정한 열 특성의 상태로 두면서 다른 특성의 변화를 관찰할 수 있다. 특히 상기 온도 제어기(14)는 상기 발광다이오드 어레이 모듈(11)이 부착되는 리니어모터(16)의 온도를 25~120℃로 조절하여 발광다이오드 어레이의 온도를 제어하는 것이 바람직하다.
상기 실시예에서, 상기 발광다이오드 어레이 모듈(11)은 리니어모터(16)에 부착되어 구동되며, 상기 리니어모터(16)는 상기 발광다이오드 어레이 모듈(11)을 특정 위치로 이동시킨다.
상기 실시예에서, 제어부(17)는 상기 전원공급부(12)로부터 발광다이오드 어레이로의 전원공급을 조절하여 발광다이오드 어레이의 에이징을 제어하며, 상기 제어부(17)는 상기 분광계(14)로부터는 발광다이오드 어레이의 광학 특성 측정결과 를, 상기 온도 제어기(15)로부터는 발광다이오드 어레이의 열 특성 측정결과를 각각 전송받는다.
상기 제어부(17)는 상기 전송받은 광학 및 열 특성 측정결과에 따라 에이징 방식을 달리하여, 또는 측정박스(18) 내의 온도 등 환경조건을 달리하여 발광다이오드 어레이의 성능을 측정할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 발광다이오드 어레이의 광학 및 열 특성 측정 시스템을 이용한 측정결과를 나타낸 것으로, 에이징 시간에 따른 발광다이오드의 광도변화(좌측 그래프) 및 파장변화(우측)를 측정한 그래프이다.
좌측의 그래프에서는 특히 방출하는 빛이 다른 각각의 발광다이오드에 대해서 광도변화가 도시되었다. 우측의 그래프에서는 발광다이오드 어레이에서 방출되는 빛의 스펙트럼 분포의 변화추세가 에이징 시간에 따라 도시되었다.
도 3은 본 발명의 광학 및 열 특성 측정 시스템을 이용한 측정결과를 나타낸 것으로, 에이징 시간에 따른 발광다이오드 어레이의 광도변화를 에이징 방법을 달리하여 측정한 그래프이다. 전원전류를 연속적으로 공급한 경우(좌측) 및 주기적으로 공급한 경우(우측) 각각에 대해서 에이징 시간에 따른 각각의 빛의 광도변화를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 광학 및 열 특성 측정 시스템을 이용한 측정결과를 나타낸 것으로, 에이징 시간에 따른 발광다이오드 어레이의 온도변화를 전원으로 공급되는 전류의 크기를 달리하여 측정한 그래프이다.
상기와 같은 실험결과에서도 볼 수 있듯이, 본 발명의 발광다이오드 어레이의 광학 및 열 특성 측정 시스템을 이용할 경우, 에이징에 따른 발광다이오드의 온도 변화 및 어레이 내 각각의 발광다이오드의 광도변화를 실시간으로 연속적으로 측정할 수 있어, 에이징에 따른 발광다이오드 어레이의 성능변화를 보다 정확하게 측정할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 발광다이오드 어레이의 광학 및 열 특성 변화를 에이징에 대해서 실시간으로 측정할 수 있어, 발광다이오드 어레이의 성능을 보다 정확하게 측정할 수 있다.
Claims (7)
- 발광다이오드 어레이에 전원을 공급하는 전원공급부;상기 발광다이오드 어레이에서 방출되는 광의 광도를 검출하는 광 측정부;상기 발광다이오드 어레이의 온도를 측정하는 온도 측정부; 및상기 발광다이오드 어레이로의 전원공급을 제어하는 제어부를 포함하는 발광다이오드 어레이의 광학 및 열 특성 측정 시스템.
- 제 1항에 있어서, 상기 광 측정부는 상기 발광다이오드 어레이에서 방출되는 광을 수광하는 수광수단 및 상기 수광수단에 수광된 광을 파장 별로 분광하여 광도를 검출하는 분광수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 어레이의 광학 및 열 특성 측정 시스템.
- 제 1항에 있어서, 상기 발광다이오드 어레이가 부착되어 상기 발광다이오드 어레이의 위치를 조절하는 구동수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 어레이의 광학 및 열 특성 측정 시스템.
- 제 1항에 있어서, 상기 발광다이오드 어레이의 온도를 제어하고 상기 제어부에 의해 제어되는 온도 제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 어레이의 광학 및 열 특성 측정 시스템.
- 제 1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 광 측정부에서 측정된 광도 및 상기 온도 측정부에서 측정된 온도를 전송받는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 어레이의 광학 및 열 특성 측정 시스템.
- 발광다이오드 어레이를 에이징하는 제1 단계; 및상기 발광다이오드 어레이에서 방출되는 광의 광도 및 상기 발광다이오드 어레이의 온도를 측정하는 제2 단계를 포함하고,상기 제2 단계는 상기 제1 단계가 수행되기 시작한 직후부터 수행되기 시작하여 상기 제1 단계가 수행되는 동안 함께 진행되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 어레이의 광학 및 열 특성 측정 방법.
- 제 6항에 있어서, 상기 제2 단계 이후에는 상기 측정된 광의 광도를 파장 별로 구분하는 제3 단계를 더 포함하고,상기 제3 단계는 상기 제2 단계와 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 어레이의 광학 및 열 특성 측정 방법.
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