KR100609124B1 - White led system with active heat controller and its control method - Google Patents

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KR100609124B1
KR100609124B1 KR1020040109436A KR20040109436A KR100609124B1 KR 100609124 B1 KR100609124 B1 KR 100609124B1 KR 1020040109436 A KR1020040109436 A KR 1020040109436A KR 20040109436 A KR20040109436 A KR 20040109436A KR 100609124 B1 KR100609124 B1 KR 100609124B1
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Abstract

본 발명은 능동형 열 제어기를 갖는 조명용 백색 LED 램프 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히, 외부로부터 공급되는 교류 전원을 백색 LED 램프의 구동을 위한 구동전원으로 변환하여 출력하는 한편, 열제어 구동신호를 입력받으면 그에 상응하는 열제어 전원을 출력하는 전력변환장치부; 상기 전력변환장치부로부터 구동전원을 입력받아 구동하여 백색 발광하는 한편, 상기 전력변환장치부로부터 열제어 전원을 입력받아 능동적으로 열제어 기능을 수행하는 열전냉각소자의 열 제어기가 설치된 백색 LED 램프; 및 상기 백색 LED 램프에 인가된 전압, 전류를 궤환을 통해 입력받고, 그 입력받은 전압, 전류를 기설정된 파라미터와 비교하여 상기 백색 LED 램프의 현재 온도를 측정한 후 그에 상응하는 열제어 구동신호를 상기 전력변환장치부로 출력하는 열 제어부로 구성된 것을 특징으로 하며, 이러한 본 발명은 외부의 주변온도 변화에 상관없이 안정적이고 일정한 백색광의 광출력과 연색성을 구현할 수 있는 뛰어난 효과가 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a white LED lamp system for lighting having an active thermal controller and a control method thereof, and more particularly, to convert an AC power supplied from the outside into a driving power for driving a white LED lamp and to output the same. A power converter unit outputting a thermal control power corresponding to the input; A white LED lamp provided with a thermal controller of a thermoelectric cooling element which receives a driving power from the power converter unit and drives white light, and receives a thermal control power from the power converter unit and actively performs a thermal control function; And receiving the voltage and current applied to the white LED lamp through feedback, comparing the received voltage and current with a preset parameter, measuring the current temperature of the white LED lamp, and then applying a corresponding thermal control drive signal. Characterized in that it consists of a thermal control unit for outputting to the power converter unit, this invention has an excellent effect that can implement a light output and color rendering of a stable and constant white light irrespective of the change in the ambient temperature.

백색 LED 램프, 전력변환장치부, 열 제어부, 열전냉각소자, 열전발전소자White LED Lamp, Power Converter Unit, Thermal Control Unit, Thermoelectric Cooling Element, Thermoelectric Generator

Description

능동형 열 제어기를 갖는 조명용 백색 LED 램프 시스템 및 그 제어방법{WHITE LED SYSTEM WITH ACTIVE HEAT CONTROLLER AND ITS CONTROL METHOD} White LED lamp system for lighting with active thermal controller and its control method {WHITE LED SYSTEM WITH ACTIVE HEAT CONTROLLER AND ITS CONTROL METHOD}             

도 1은 주변온도의 변화에 따른 LED의 광도 특성을 나타낸 그래프,1 is a graph showing the brightness characteristics of the LED according to the change of the ambient temperature,

도 2는 종래의 LED 구조를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 단면도,2 is a cross-sectional view schematically showing a conventional LED structure,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 열 제어기를 갖는 조명용 백색 LED 램프 시스템을 나타낸 기능블록도,3 is a functional block diagram showing a white LED lamp system for lighting having an active thermal controller according to an embodiment of the present invention;

도 4는 도 3에 따른 백색 LED 램프의 구조를 개략적으로 설명하기 위해 나타낸 단면도,4 is a cross-sectional view for schematically illustrating a structure of a white LED lamp according to FIG. 3;

도 5는 도 3에 따른 백색 LED 램프의 구조중 LED 칩의 배열 패턴을 설명하기 위해 나타낸 개략도,5 is a schematic diagram illustrating an arrangement pattern of an LED chip in a structure of a white LED lamp according to FIG. 3;

도 6은 온도에 따른 LED의 전압-전류 곡선의 변화 특성을 나타낸 그래프,6 is a graph showing a change characteristic of the voltage-current curve of the LED with temperature;

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 열 제어기를 갖는 조명용 백색 LED 램프 시스템의 제어방법을 나타낸 동작플로우챠트이다.7 is an operation flowchart showing a control method of a white LED lamp system for lighting having an active thermal controller according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100 : 전력변환장치부 200 : 백색 LED 램프100: power inverter unit 200: white LED lamp

201 : 리드 프레임 202 : 전극패턴201: lead frame 202: electrode pattern

203 : LED 칩(R,G,B) 210 : 열 제어기(열전냉각소자)203: LED chip (R, G, B) 210: thermal controller (thermoelectric cooling element)

211 : 저온부 212 : 고온부211: low temperature part 212: high temperature part

220 : 열전발전소자 221 : 저온부220: thermoelectric generator 221: low temperature part

222 : 고온부 300 : 열 제어부222: high temperature unit 300: heat control unit

본 발명은 능동형 열 제어기를 갖는 조명용 백색 LED 램프 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조명용의 백색 LED 램프의 구동시 외부의 주변온도에 의해 변화하는 광출력 특성을 일정하게 유지하기 위해 능동적인 열 제어기를 이용한 흡열 및 방열의 효율적 제어를 통하여 LED의 구동온도를 최적의 상태로 일정하게 유지하는 것이 가능하도록 해주는 능동형 열 제어기를 갖는 조명용 백색 LED 램프 시스템 및 제어방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a white LED lamp system for lighting having an active thermal controller and a control method thereof, and more particularly, to maintain a constant light output characteristic changed by an external ambient temperature when driving a white LED lamp for lighting. The present invention relates to a lighting white LED lamp system and control method having an active thermal controller that enables to maintain a constant driving temperature of an LED in an optimal state through efficient control of heat absorption and heat dissipation using an active thermal controller.

일반적으로, LED(발광다이오드; Light-Emitting Diode)는 1962년 GaAsP 화합물 반도체를 이용한 적색 LED가 상품화 된 것을 시작으로 GaP:N 계열의 녹색 LED와 함께 지금까지 정보 통신기기를 비롯한 전자장치의 표시와 화상용 광원으로 이용되어 왔다. 90년대 중반 이후, 질화칼륨(GaN) 청색 LED가 개발되면서 LED를 이용한 총천역색 디스플레이가 가능하게 되었으며, 이러한 LED는 핸드폰의 액정표시소자와 키 패드용 백-라이트(back-light)에 대표적으로 사용되고 있으며, 이외에도 옥외용 총천연색 대형 전광판과, 교통 신호등, 자동차 계기판, 항만, 공항, 고층빌딩의 경고 및 유도등과 같은 다양한 곳에서 사용되고 있다.In general, LEDs (Light-Emitting Diodes) have been commercialized in 1962 as red LEDs using GaAsP compound semiconductors. It has been used as an image light source. Since the mid-90s, potassium nitride (GaN) blue LEDs have been developed to enable full-color display using LEDs. These LEDs are representative of cell phone LCDs and back-lights for keypads. In addition, it is used in various places such as outdoor full color large display boards, traffic signals, automobile dashboards, ports, airports, warnings and induction lamps in high-rise buildings.

그리고, 최근 질화물 반도체 계열의 청색 및 녹색 LED와 InGaAlP를 이용한 적색 및 호박색 LED의 발광 효율이 급속히 증가되면서 기존의 디스플레이 위주의 사용 범위를 넘어 조명으로 사용하고자 하는 노력이 전세계적으로 급속히 확산되고 있는 추세이다.In addition, as the luminous efficiency of the blue and green LEDs of the nitride semiconductor series and the red and amber LEDs using InGaAlP is rapidly increasing, efforts to use as illumination beyond the conventional display-oriented range of use are rapidly spreading all over the world. to be.

이러한 LED를 일반 조명으로 응용하기 위해서는 먼저 LED를 이용하여 백색광을 구현해야 하며, 백색 LED를 구현하는 방법으로는 청색 LED 또는 자외선 LED에 형광체를 이용하여 백색광을 만드는 방법, 보색을 이용한 방법 및 빛의 삼원색인 적색과 녹색 및 청색을 조합하여 백색광을 구현하는 방법 등이 개발되어 사용되고 있으며, 본 발명은 상기의 백색광 구현 방법중 적색, 녹색, 청색을 조합하여 백색광을 구현하는 분야에 속한다.In order to apply these LEDs to general lighting, first, white light must be implemented using LEDs.How to implement white LEDs is to create white light using phosphors on blue LEDs or ultraviolet LEDs, a method using complementary colors, and A method of implementing white light by combining red, green, and blue, which are three primary colors, has been developed and used. The present invention belongs to the field of implementing white light by combining red, green, and blue among the white light implementation methods.

종래의 적색, 녹색, 및 청색 LED의 조합을 통하여 조명용 백색광을 구현하는 방법은, 도 2에 도시된 바와 같이, LED 칩(1)과, 렌즈(2)와, 전원을 공급하는 전극(3,4)과, 방열기(5), 및 몸체(6)로 구성된 LED를 빛의 삼원색인 적색, 녹색, 및 청색을 내는 3개로 조합하여 백색광을 구현하였다.Conventional methods for implementing white light for illumination through a combination of red, green and blue LEDs, as shown in Figure 2, the LED chip 1, the lens 2, and the electrode (3) for supplying power 4) and the LED including the radiator 5 and the body 6 are combined into three colors of three primary colors of red, green, and blue to realize white light.

상기와 같은 종래의 삼색 LED의 조합을 이용하여 백색광을 구현하고자 하는 경우, 도 1에서 보여지는 바와 같이 백색광을 구현하기 위한 적색, 녹색, 청색 LED 의 광도 특성이 주변온도의 변화에 따라 광출력이 변화됨에 따라 도 2에서 보여지는 바와 같은 LED의 단순한 방열기 구조로는 주변온도의 변화에 대응한 효율적인 제어가 어렵고, 그로인해 적색, 녹색, 청색 LED의 조합을 통한 백색광의 광효율 및 연색성이 떨어져 조명용으로 사용되기에는 한계가 있는 문제점이 있었다.When the white light is to be implemented by using the combination of the conventional three-color LED as described above, as shown in FIG. 1, the light output of the red, green, and blue LEDs for implementing the white light is changed according to the change of the ambient temperature. As it changes, the simple radiator structure of the LED as shown in FIG. 2 makes it difficult to efficiently control the change in the ambient temperature, and thus, the light efficiency and color rendering of the white light through the combination of red, green, and blue LEDs are reduced. There was a problem with limitations to be used.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 적색, 녹색, 청색의 LED 칩을 리드 프레임상에 직렬 또는 병렬이나 직병렬을 혼합한 다양한 구조로 다수개 연결하여 효율적인 백색광을 구현하고, 각 LED 칩의 주변온도에 따른 광도 특성에 맞게 능동적으로 열 제어를 수행하여 백색광의 일정한 광출력과 연색성의 구현이 가능하도록 하는 능동형 열 제어기를 갖는 조명용 백색 LED 램프 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a plurality of red, green, and blue LED chips in various structures in which serial, parallel, or parallel-parallel is mixed on a lead frame. White LED lamp system for lighting with active thermal controller to realize efficient white light and active heat control according to brightness characteristics according to ambient temperature of each LED chip to realize constant light output and color rendering of white light. And a control method thereof.

본 발명의 다른 목적으로는 능동적인 열 제어를 위해 사용하는 열전냉각소자에 열전발전소자를 결합하여 폐열로 버려지는 고온의 열을 발전하여 발생된 전류를 전력변환장치부로 궤환하여 공급함으로써 전체적인 시스템의 효율을 더욱 향상시킬 수 있도록 하는 조명용 백색 LED 램프 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.
Another object of the present invention is to combine the thermoelectric power generation element with the thermoelectric power generation element used for active heat control to generate a high temperature heat that is discarded as waste heat to feed back the current generated to the power converter unit efficiency of the overall system It is to provide a white LED lamp system for lighting and a control method thereof to further improve the performance.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 능동형 열 제어기를 갖는 조명 용 백색 LED 램프 시스템은, 외부로부터 공급되는 교류 전원을 백색 LED 램프의 구동을 위한 구동전원으로 변환하여 출력하는 한편, 열제어 구동신호를 입력받으면 그에 상응하는 열제어 전원을 출력하는 전력변환장치부;In order to achieve the above object, the lighting white LED lamp system having an active thermal controller of the present invention converts AC power supplied from the outside into driving power for driving a white LED lamp, and outputs a thermal control drive signal. A power converter unit outputting a thermal control power corresponding to the input;

상기 전력변환장치부로부터 구동전원을 입력받아 구동하여 백색 발광하는 한편, 상기 전력변환장치부로부터 열제어 전원을 입력받아 능동적으로 열제어 기능을 수행하는 열전냉각소자의 열 제어기가 설치된 백색 LED 램프; 및A white LED lamp provided with a thermal controller of a thermoelectric cooling element which receives a driving power from the power converter unit and drives white light, and receives a thermal control power from the power converter unit and actively performs a thermal control function; And

상기 백색 LED 램프에 인가된 전압, 전류를 궤환을 통해 입력받고, 그 입력받은 전압, 전류를 기설정된 파라미터와 비교하여 상기 백색 LED 램프의 현재 온도를 측정한 후 그에 상응하는 열제어 구동신호를 상기 전력변환장치부로 출력하는 열 제어부로 구성된 것을 특징으로 한다.
The voltage and current applied to the white LED lamp are input through feedback, and the current temperature of the white LED lamp is measured by comparing the received voltage and current with a predetermined parameter, and then the corresponding thermal control drive signal is read. Characterized in that the heat control unit for outputting to the power converter unit.

한편, 본 발명에 따른 능동형 열 제어기를 갖는 조명용 백색 LED 램프 시스템의 제어방법은, 열 제어부가 전력변환장치부로부터 구동전원을 공급받아 백색 발광중인 백색 LED 램프로부터 LED 구동을 위해 인가된 전압, 전류를 궤환을 통해 입력받는 제 1 단계;On the other hand, the control method of the white LED lamp system for lighting having an active thermal controller according to the present invention, the heat control unit is supplied with driving power from the power converter unit voltage, current applied to drive the LED from the white LED lamp which is emitting white light Receiving a first step through the feedback;

상기 열 제어부가 입력받은 전압, 전류를 미리 설정된 파라미터와 비교하여 상기 백색 LED 램프의 현재 온도를 측정하는 제 2 단계;A second step of measuring the current temperature of the white LED lamp by comparing the voltage and current received by the thermal controller with a preset parameter;

상기 열 제어부가 상기 백색 LED 램프의 측정된 현재 온도를 기반으로 그에 상응하는 능동적 열 제어를 위한 열제어 구동신호를 상기 전력변환장치부로 출력하는 제 3 단계; A third step of the thermal control unit outputting a thermal control driving signal for active thermal control corresponding to the power conversion unit based on the measured current temperature of the white LED lamp;                         

상기 전력변환장치부가 열 제어부로부터 입력받은 열제어 구동신호에 상응하는 열제어 전원을 상기 백색 LED 램프의 열 제어기에 공급하는 제 4 단계; 및A fourth step of supplying, by the power converter, a thermal control power corresponding to a thermal control driving signal received from a thermal control unit to the thermal controller of the white LED lamp; And

상기 열 제어기가 상기 전력변환장치부로부터 공급되는 열제어 전원에 의해 구동하여 상기 백색 LED 램프에서 발생한 이상 고온의 열을 흡수하고 외부로 방출시키는 제 5 단계가 순차로 반복되어 이루어짐을 특징으로 한다.
The thermal controller is driven by the thermal control power supplied from the power converter unit to absorb the abnormal high temperature heat generated by the white LED lamp and is characterized in that the fifth step is repeated in sequence.

이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 능동형 열 제어기를 갖는 조명용 백색 LED 램프 시스템 및 그 제어방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a lighting white LED lamp system having an active thermal controller according to an embodiment of the present invention and a control method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 능동형 열 제어기를 갖는 조명용 백색 LED 램프 시스템의 구성을 나타낸 기능블록도로서, 본 발명의 일 실시예에 의한 능동형 열 제어기를 갖는 조명용 백색 LED 램프 시스템은 전력변환장치부(100), 열 제어기(210)가 설치된 백색 LED 램프(200), 및 열 제어부(300)로 크게 구성되어 있다.Figure 3 is a functional block diagram showing the configuration of a white LED lamp for lighting having an active thermal controller according to an embodiment of the present invention, the white LED lamp system for lighting with an active thermal controller according to an embodiment of the present invention It is largely comprised of the inverter part 100, the white LED lamp 200 in which the heat controller 210 was installed, and the heat control part 300. FIG.

상기 전력변환장치부(100)는 외부로부터 공급되는 교류 전원(AC 220V)을 백색 LED 램프(200)의 구동을 위한 구동전원으로 변환하여 상기 백색 LED 램프(200)로 출력하는 한편, 상기 열 제어부(300)로부터 열제어 구동신호를 입력받으면 그에 상응하는 열제어 전원을 상기 열 제어기(210)로 출력하는 역할을 한다.The power converter 100 converts AC power supplied from the outside into a drive power for driving the white LED lamp 200 and outputs the same to the white LED lamp 200, while the thermal controller When the thermal control drive signal is received from the 300, the thermal control power corresponding to the thermal control drive signal is output to the thermal controller 210.

그리고, 상기 백색 LED 램프(200)는 상기 전력변환장치부(100)로부터 구동전 원을 입력받아 구동하여 조명용으로 사용이 가능한 백색광을 일정하게 발생시키는 역할을 한다.In addition, the white LED lamp 200 serves to generate a white light that can be used for lighting by driving the driving power from the power converter 100.

이때, 상기 백색 LED 램프(200)에 설치된 열 제어기(210)는 상기 전력변환장치부(100)로부터 열제어 전원을 입력받아 구동되고, 주변온도의 변화에 따라 상기 백색 LED 램프(200)에 발생한 이상 고온의 열을 흡수하여 외부로 방출시키는 역할을 한다.In this case, the thermal controller 210 installed in the white LED lamp 200 is driven by receiving a thermal control power from the power converter 100, and generated in the white LED lamp 200 according to the change of the ambient temperature. Absorbs heat of abnormal temperature and releases it to the outside.

여기서, 상기 백색 LED 램프(200)의 구체적인 구성은 도 4에서 보여지는 바와 같이, 렌즈(2)와, 전원을 공급하기 위한 전극(3,4)과, 몸체(6)의 구성은 종래의 LED 구조와 동일하고, 리드 프레임(201)과 LED 칩(203) 및 저온부(211)와 고온부(212)로 구성된 열 제어기(210)가 상이한 구성으로 이루어져 있다.Here, the specific configuration of the white LED lamp 200, as shown in Figure 4, the lens 2, the electrode 3, 4 for supplying power, and the configuration of the body 6 is a conventional LED The structure is the same as that of the lead frame 201, the LED chip 203, and the thermal controller 210 composed of the low temperature portion 211 and the high temperature portion 212 is made of a different configuration.

이러한, 상기 백색 LED 램프(200)에는 조명용 백색광의 효율적인 구현을 위해 적색과 녹색 및 청색의 LED 칩(203)이 리드 프레임(201)상에 직렬 또는 병렬이나 직렬과 병렬을 혼합한 패턴으로 다수가 연결된 구조로 형성될 수 있으며, 도 5에서는 본 발명에 따른 적색과 녹색 및 청색의 LED 칩(203)이 직렬 패턴으로 다수가 연결된 구조가 하나의 일례로서 예시되고 있다. 미설명된 부호 202는 전극 패턴이다.In the white LED lamp 200, a plurality of red, green, and blue LED chips 203 are arranged in a series or parallel or a mixture of serial and parallel on the lead frame 201 to efficiently implement white light for illumination. 5, a structure in which a plurality of red, green, and blue LED chips 203 according to the present invention are connected in a series pattern is illustrated as one example. Unexplained reference numeral 202 is an electrode pattern.

그리고, 상기 적색과 녹색 및 청색의 LED 칩(203)의 조합을 통한 백색광의 구현시 그 LED 칩(203)의 개수에는 특별히 제한을 두지 않으며, 백색광의 구현되는 목적에 따라 다양하게 설계될 수 있다.In addition, the number of the LED chips 203 is not particularly limited when the white light is implemented through the combination of the red, green, and blue LED chips 203, and may be variously designed according to the purpose of implementing the white light. .

또한, 상기 백색 LED 램프(200)의 열 제어기(210)는, 상기 전력변환장치부 (100)로부터 공급되는 열제어 전원에 의해 구동하여 온도차를 발생시키는 저온부(211)와 고온부(212)로 이루어지는 열전냉각소자(210)로서, 상기 백색 LED 램프(200)에서 발생한 고온의 열을 상기 저온부(211)를 통해 흡수하여 고온부(212)를 통해 외부로 방출시키는 역할을 한다.In addition, the thermal controller 210 of the white LED lamp 200 is composed of a low temperature portion 211 and a high temperature portion 212 driven by a thermal control power supplied from the power converter 100 to generate a temperature difference. As the thermoelectric cooling device 210, the high temperature heat generated by the white LED lamp 200 is absorbed through the low temperature unit 211 and serves to discharge to the outside through the high temperature unit 212.

이때, 상기 열전냉각소자(210)는 공급되는 전류에 따라 흡열 및 발열 작용을 하는 펠티어 효과를 내는 소자로서, 전류 방향에 따라 흡열 및 발열의 전환이 가능하고, 전류량에 따라 흡열 및 발열량이 조절되는 기능을 가진다.At this time, the thermoelectric cooling element 210 is a device having a Peltier effect that endothermic and exothermic action according to the supplied current, the endothermic and exothermic can be switched according to the current direction, the endothermic and the calorific value is adjusted according to the current Has the function.

그리고, 상기 열 제어기(210)에는 외부로 방출되는 폐열인 고온의 열을 이용하여 전류로 발전시켜 재사용하는 것이 가능하도록 상기 열 제어기(210), 즉 열전냉각소자(210)의 고온부(212)측과 결합되는 고온부(222)와 저온부(221)로 이루어진 열전발전소자(220)를 추가로 설치할 수도 있다.In addition, the thermal controller 210 has a high temperature portion 212 of the thermal controller 210, that is, the thermoelectric cooling element 210, so that the thermal controller 210 can be generated and reused as a current by using high temperature heat, which is waste heat emitted to the outside. The thermoelectric generator 220 may be additionally configured to include a high temperature unit 222 and a low temperature unit 221 coupled to each other.

한편, 상기 열 제어부(300)는 상기 백색 LED 램프(200)에 인가된 전압, 전류를 궤환을 통해 입력받고, 그 입력받은 전압, 전류를 기설정된 파라미터와 비교하여 상기 백색 LED 램프(200)의 현재 온도를 측정한 후 그에 상응하는 열제어 구동신호를 상기 전력변환장치부(100)로 출력하는 역할을 한다.Meanwhile, the thermal controller 300 receives the voltage and current applied to the white LED lamp 200 through feedback, and compares the received voltage and current with a preset parameter to determine the white LED lamp 200. After measuring the current temperature and outputs a corresponding thermal control drive signal to the power converter 100.

도 6에는 온도에 따른 LED의 전압-전류 곡선의 변화 특성을 나타낸 그래프가 도시되어 있으며, 이는 LED가 각 온도에 따라서 전압-전류(V-I)의 특성이 변화되는 것을 이용하여 적색, 녹색, 청색 LED의 전압, 전류의 검출을 통하여 LED의 현재 온도상태를 측정할 수 있음을 의미한다.FIG. 6 is a graph showing a change characteristic of a voltage-current curve of an LED according to temperature, which is a red, green, and blue LED using the change in characteristics of a voltage-current (VI) according to each temperature. This means that the current temperature of the LED can be measured by detecting the voltage and current.

그러면, 상기와 같은 구성을 가지는 능동형 열 제어기를 갖는 조명용 백색 LED 램프 시스템을 이용한 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 열 제어기를 갖는 조명용 백색 LED 램프 시스템의 제어방법에 대해 설명하기로 한다.Next, a control method of a lighting white LED lamp system having an active thermal controller according to an embodiment of the present invention using the lighting white LED lamp system having an active thermal controller having the above configuration will be described.

먼저, 도 7에는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 열 제어기를 갖는 조명용 백색 LED 램프 시스템의 제어방법을 나타낸 동작플로우챠트가 도시되어 있다.First, FIG. 7 is an operation flowchart showing a control method of a lighting white LED lamp system having an active thermal controller according to an embodiment of the present invention.

상기 열 제어부(300)는 상기 전력변환장치부(100)로부터 구동전원을 공급받아 백색 발광중인 백색 LED 램프(200)로부터 LED 구동을 위해 인가된 전압, 전류를 궤환을 통해 입력받는다(S1).The thermal controller 300 receives driving power from the power converter 100 and receives a voltage and a current applied for driving the LED from the white LED lamp 200 emitting white light through a feedback (S1).

이어서, 상기 열 제어부(300)는 상기 백색 LED 램프(200)로부터 입력받은 전압, 전류를 미리 설정된 파라미터와 비교하여 상기 백색 LED 램프(200)의 현재 온도를 측정한다(S2).Subsequently, the thermal controller 300 compares the voltage and current received from the white LED lamp 200 with a preset parameter to measure the current temperature of the white LED lamp 200 (S2).

여기서, 상기 백색 LED 램프(200)의 현재 온도의 측정은 도 6에 도시된 온도에 따른 LED의 전압-전류 곡선의 변화 특성을 이용하여 미리 정의한 파라미터에 의해 측정이 이루어지게 된다.Here, the measurement of the current temperature of the white LED lamp 200 is measured by a predefined parameter using the change characteristic of the voltage-current curve of the LED according to the temperature shown in FIG.

그런후, 상기 열 제어부(300)는 상기 백색 LED 램프(200)의 측정된 현재 온도를 기반으로 그에 상응하는 능동적 열 제어를 위한 열제어 구동신호를 상기 전력변환장치부(100)로 출력한다(S3).Then, the thermal control unit 300 outputs a thermal control drive signal for active thermal control corresponding to the power converter 100 based on the measured current temperature of the white LED lamp 200 ( S3).

그러면, 상기 전력변환장치부(100)는 상기 열 제어부(300)로부터 입력받은 열제어 구동신호에 상응하는 열제어 전원, 즉 특정 전류량을 상기 백색 LED 램프(200)의 열 제어기(210)에 공급한다(S4).Then, the power converter 100 supplies the thermal control power corresponding to the thermal control driving signal received from the thermal control unit 300, that is, the specific current amount to the thermal controller 210 of the white LED lamp 200. (S4).

이어서, 상기 열 제어기(210)는 상기 전력변환장치부(100)로부터 공급되는 열제어 전원에 의해 구동하여 상기 백색 LED 램프(200)에서 발생한 이상 고온의 열을 상기 저온부(211)를 통해 흡수하고, 고온부(212)를 통해 외부로 방출시키게 된다(S5).Subsequently, the thermal controller 210 is driven by the thermal control power supplied from the power converter 100 to absorb the abnormally high temperature heat generated by the white LED lamp 200 through the low temperature unit 211. , It is released to the outside through the high-temperature unit 212 (S5).

본 발명은 상기와 같은 제어 단계를 순차로 반복 수행함으로써 상기 백색 LED 램프(200)의 온도를 일정하게 유지하는 것이 가능해지고, 그로인하여 도 1에서 보여지는 바와 같은 주변온도의 변화에 따른 LED의 광도 특성을 최적의 조건으로 구현하여 일정한 광출력과 연색성을 확보할 수 있게 된다.The present invention enables the temperature of the white LED lamp 200 to be kept constant by repeatedly performing the above-described control step sequentially, and thus the brightness of the LED according to the change of the ambient temperature as shown in FIG. By implementing the characteristics under the optimum conditions, it is possible to secure a constant light output and color rendering.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 능동형 열 제어기를 갖는 조명용 백색 LED 램프 시스템 및 그 제어방법에 의하면, 조명용의 백색 LED 램프의 구동시 외부의 주변온도에 의해 변화하는 광출력 특성을 일정하게 유지하기 위해 능동적인 열 제어기를 이용한 흡열 및 방열의 효율적 제어를 통하여 LED의 구동온도를 최적의 상태로 일정하게 유지하는 것이 가능하도록 해줌으로써 외부의 주변온도 변화에 상관없이 안정적이고 일정한 백색광의 광출력과 연색성을 구현할 수 있는 뛰어난 효과가 있다.
As described above, according to the present invention, an illumination white LED lamp system having an active thermal controller and a method of controlling the same, in order to maintain a constant light output characteristic changed by an external ambient temperature when driving a white LED lamp for illumination. Through efficient control of heat absorption and heat dissipation using an active heat controller, it is possible to keep the driving temperature of the LED in an optimal state consistently so that the light output and color rendering of the stable and constant white light regardless of the external ambient temperature change There is an outstanding effect that can be implemented.

Claims (5)

외부로부터 공급되는 교류 전원을 백색 LED 램프의 구동을 위한 구동전원으로 변환하여 출력하는 한편, 열제어 구동신호를 입력받으면 그에 상응하는 열제어 전원을 출력하는 전력변환장치부;A power conversion unit converting AC power supplied from the outside into driving power for driving the white LED lamp and outputting the same, and outputting a corresponding thermal control power when a thermal control driving signal is received; 상기 전력변환장치부로부터 구동전원을 입력받아 구동하여 백색 발광하는 한편, 상기 전력변환장치부로부터 열제어 전원을 입력받아 능동적으로 열제어 기능을 수행하는 열전냉각소자의 열 제어기가 설치된 백색 LED 램프; 및A white LED lamp provided with a thermal controller of a thermoelectric cooling element which receives a driving power from the power converter unit and drives white light, and receives a thermal control power from the power converter unit and actively performs a thermal control function; And 상기 백색 LED 램프에 인가된 전압, 전류를 궤환을 통해 입력받고, 그 입력받은 전압, 전류를 기설정된 파라미터와 비교하여 상기 백색 LED 램프의 현재 온도를 측정한 후 그에 상응하는 열제어 구동신호를 상기 전력변환장치부로 출력하는 열 제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 능동형 열 제어기를 갖는 조명용 백색 LED 램프 시스템.The voltage and current applied to the white LED lamp are input through feedback, and the current temperature of the white LED lamp is measured by comparing the received voltage and current with a predetermined parameter, and then the corresponding thermal control drive signal is read. White LED lamp system for lighting having an active thermal controller, characterized in that the thermal control unit for outputting to the power converter unit. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 백색 LED 램프는, 조명용 백색광의 효율적인 구현을 위해 적색과 녹색 및 청색의 LED 칩이 리드 프레임상에 직렬 또는 병렬이나 직렬과 병렬을 혼합한 패턴으로 다수가 연결된 구조로 이루어짐을 특징으로 하는 능동형 열 제어기를 갖는 조명용 백색 LED 램프 시스템.The white LED lamp is an active column, characterized in that the red, green, and blue LED chips have a structure in which a plurality of LED chips are connected in series or in parallel or a mixture of series and parallel on a lead frame in order to efficiently implement white light for illumination. White LED lamp system for lighting with controller. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 백색 LED 램프의 열 제어기는, 상기 전력변환장치부로부터 공급되는 열제어 전원에 의해 구동하여 온도차를 발생시키는 저온부와 고온부로 이루어지며, 상기 백색 LED 램프에서 발생한 고온의 열을 상기 저온부를 통해 흡수하여 고온부를 통해 외부로 방출시키는 열전냉각소자로 구성된 것을 특징으로 하는 능동형 열 제어기를 갖는 조명용 백색 LED 램프 시스템.The thermal controller of the white LED lamp includes a low temperature unit and a high temperature unit that generate a temperature difference by driving by a heat control power supplied from the power converter unit, and absorbs high temperature heat generated by the white LED lamp through the low temperature unit. White LED lamp system having an active thermal controller, characterized in that consisting of a thermoelectric cooling element for emitting to the outside through a high temperature portion. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,The method according to claim 1 or 3, 상기 열 제어기에는 외부로 방출되는 폐열인 고온의 열을 이용하여 전류로 발전시켜 재사용하는 것이 가능하도록 상기 열 제어기의 고온부측과 결합되는 고온부와 저온부로 이루어진 열전발전소자를 추가로 설치함을 특징으로 하는 능동형 열 제어기를 갖는 조명용 백색 LED 램프 시스템.The thermo controller further comprises a thermoelectric generator comprising a high temperature part and a low temperature part coupled to a high temperature part of the heat controller so as to be generated and reused by using high temperature heat, which is waste heat emitted to the outside, to be reused. White LED lamp system for lighting with active thermal controller. 열 제어부가 전력변환장치부로부터 구동전원을 공급받아 백색 발광중인 백색 LED 램프로부터 LED 구동을 위해 인가된 전압, 전류를 궤환을 통해 입력받는 제 1 단계;A first step of the thermal control unit receiving driving power from the power converter unit and receiving a voltage and a current applied for driving the LED from the white LED lamp emitting white light through a feedback; 상기 열 제어부가 입력받은 전압, 전류를 미리 설정된 파라미터와 비교하여 상기 백색 LED 램프의 현재 온도를 측정하는 제 2 단계;A second step of measuring the current temperature of the white LED lamp by comparing the voltage and current received by the thermal controller with a preset parameter; 상기 열 제어부가 상기 백색 LED 램프의 측정된 현재 온도를 기반으로 그에 상응하는 능동적 열 제어를 위한 열제어 구동신호를 상기 전력변환장치부로 출력하는 제 3 단계;A third step of the thermal control unit outputting a thermal control driving signal for active thermal control corresponding to the power conversion unit based on the measured current temperature of the white LED lamp; 상기 전력변환장치부가 열 제어부로부터 입력받은 열제어 구동신호에 상응하는 열제어 전원을 상기 백색 LED 램프의 열 제어기에 공급하는 제 4 단계; 및A fourth step of supplying, by the power converter, a thermal control power corresponding to a thermal control driving signal received from a thermal control unit to the thermal controller of the white LED lamp; And 상기 열 제어기가 상기 전력변환장치부로부터 공급되는 열제어 전원에 의해 구동하여 상기 백색 LED 램프에서 발생한 이상 고온의 열을 흡수하고 외부로 방출시키는 제 5 단계가 순차로 반복되어 이루어짐을 특징으로 하는 능동형 열 제어기를 갖는 조명용 백색 LED 램프 시스템의 제어방법.An active type characterized in that the thermal controller is driven by a thermal control power supplied from the power converter unit to sequentially absorb the high temperature heat generated by the white LED lamp and release it to the outside A method of controlling a white LED lamp system for lighting having a thermal controller.
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