KR101003189B1

KR101003189B1 - 발광다이오드의 신뢰성 평가방법 및 장치

Info

Publication number: KR101003189B1
Application number: KR1020080086204A
Authority: KR
Inventors: 안동훈; 권효택
Original assignee: 포톤데이즈(주)
Priority date: 2008-09-02
Filing date: 2008-09-02
Publication date: 2010-12-22
Also published as: KR20100027328A

Abstract

본 발명은 발광다이오드(LED, Light Emitting Diode)의 신뢰성 평가방법 및 장치에 관한 것으로 다수의 발광다이오드(30)를 픽스처(20)에 장착하고, 온도 챔버(10)의 내부에 설치한 후, 온도 챔버(10)의 내부를 목표온도로 상승시켜 가열한다. 목표온도에 도달하면 동시에 정전류 소스를 통해 설정된 전류치를 각 발광다이오드에 흘려준다. 목표 에이징 시간 동안 다수의 발광다이오드(30)를 온도챔버(10)에서 가열한 후, 수광 유닛(40)을 외부에 설치된 이송수단(50)에 의해 다수의 발광다이오드(30) 위로 순차로 이동시켜 수광 유닛(40)에서 수광된 광을 스펙트로미터(70)로 분석하여 광학적 특성 데이터를 측정하고, 발광다이오드(30) 양단에 인가된 전압을 측정하여 전기적 특성 데이터를 측정하여 메모리부(90)에 저장하여 전기적 특성과 광학특성을 실시간으로 측정할 수 있다.

온도 챔버, 발광다이오드, 픽스처, 이송수단, 신뢰성, 평가, 전류, 온도

Description

발광다이오드의 신뢰성 평가방법 및 장치{Reliability measuring method and apparatus for LED}

본 발명은 발광다이오드(LED, Light Emitting Diode)의 신뢰성 평가방법 및 장치에 관한 것으로 발광다이오드에 전류와 온도를 장시간 동안 부가하여 소자의 신뢰성을 평가하기 위하여 챔버 외부에 설치된 모터와 이송장치를 이용하여 챔버 내부의 수광유닛을 이동시켜 다수의 발광다이오드 소자들로부터 순차로 빛을 수광하여 광학적 특성을 실시간으로 측정하고, 상기 다수의 발광다이오드 소자들의 양단에 인가된 전압을 측정하여 전기적 특성을 실시간으로 측정하여 발광 다이오드 소자의 열화 특성과 신뢰성을 정확하게 평가하는 발광다이오드의 신뢰성과 수명평가 방법 및 장치에 관한 것이다.

90년대에 들어 GaN계 발광다이오드가 개발되어 그린, 블루의 빛을 내는 발광다이오드가 실용화되었으며 그에 따라 백색 발광다이오드의 구현이 가능하게 되었다. 백색 발광다이오드는 일반조명, LCD용 Back Light Unit, 자동차용 등으로 그 응용범위가 확대되고 있으며 특히 기존 광원에 비해 에너지 절감과 친환경성의 장점으로 차세대의 조명으로서 자리를 잡아가고 있다.

발광다이오드는 출력에 따라 고출력, 중출력, 저출력으로 구분할 수 있으며 발광다이오드에 인가되는 전류의 값이 고출력 발광다이오드로 갈수록 커지게 된다. 발광다이오드 소자는 전기를 빛으로 변환하는 소자이며 입력되는 전기(전류)에 대해서 100% 빛으로 변환하지 못하고 약 15~25%정도만 빛으로 변환하는 효율을 가지고 있다.

빛으로 변환되지 못하는 것은 모두 열로서 방출되며 이때 고출력 발광다이오드와 같은 경우는 매우 많은 열이 발생된다. 저출력 발광다이오드에는 적은 전류가 흐르지만 열이 발생하는 것은 마찬가지이며 다만 그 양이 적을 뿐이다.

일반적으로 발광다이오드를 제조하는 회사마다 고유한 모양의 발광다이오드 패키지를 생산하고 있으나 기본적으로 고출력 발광다이오드인 경우에는 발광다이오드 칩에서 발생되는 열을 외부로 배출하기 위한 히트 싱크(금속 슬러그)가 있으며 저출력 발광다이오드인 경우에는 리드선을 통해 열이 방출되게 하고 있다.

도 1(a), (b) 및 (c)는 대표적인 저출력, 중출력, 고출력 발광다이오드의 패키지 모습이다. 발광다이오드는 긴 수명이 하나의 장점이지만 출력이 높아짐에 따라 발산되는 열의 처리(Thermal Management)가 큰 문제로 대두되고 있고 그로 인한 열화현상이 본격적인 발광다이오드 조명의 응용에서 해결해야 할 중요한 과제이다.

발광다이오드의 신뢰성 혹은 수명평가에서 중요한 사항은 복수개의 샘플을 온도와 전류를 가한 상태에서 실시간으로 제반 전기, 광학특성을 측정하는 것이다. 예전에는 대부분의 발광다이오드는 저출력 발광다이오드(도 1(a))이었으며 주로 표시소자용으로 사용되었으나 최근에는 LCD BLU(Back Light Unit)나 차량내부조명용으로 사용되는 중출력 발광다이오드(도 1(b))와 조명용으로 사용되고 있는 고출력 발광다이오드(도 1(c))에 대해서 많은 개발이 이루어지고 있다.

기존의 저출력 발광다이오드에 대해서는 당시 발광다이오드의 신뢰성이나 수명에 대해 큰 문제가 없었으나 최근의 고부가가치 제품에 발광다이오드가 채택됨으로써 발광다이오드의 신뢰성이나 수명에 대해 많은 관심이 모아지고 있다.

이러한 중출력 발광다이오드 또는 고출력 발광다이오드에 대해서 신뢰성이나 수명평가를 하기 위해 주로 사용해온 방법은 챔버에 발광다이오드를 집어넣고 온도를 발광다이오드의 정상동작온도보다 더 높은 온도의 환경을 만들고 챔버 바깥에서 파워서플라이를 통해 선을 연결하여 발광다이오드에 전기를 가하여 발광다이오드를 발광시킨다.

이렇게 발광다이오드를 장시간(수백시간 이상)동안 그대로 방치하여 발광시킨 후 일정시간이 지나면 발광다이오드의 전원을 차단하고 챔버에서 발광다이오드를 꺼내게 된다. 꺼낸 발광다이오드를 하나하나 별도의 측정시스템을 통해 발광다이오드의 특성을 계측한다.

발광다이오드의 데이터를 측정한 값을 기록한 후 다시 발광다이오드를 챔버에 넣고 다시 장시간동안 발광다이오드에 전류와 온도를 부가하게 한다. 또 일정시간이 지난 후 다시 챔버에서 발광다이오드를 꺼내어 별도의 측정시스템을 이용하여 발광다이오드의 특성을 모두 계측해 놓는 작업을 반복하여 발광다이오드의 초기 특성값과 장시간 발광다이오드를 에이징한 후의 발광다이오드의 특성값을 비교해보면 그 값이 어떻게 변했는지를 알 수 있으며 이를 통해서 발광다이오드의 신뢰성을 평가하게 된다.

그러나 이 방법은 에이징과 측정이 단속적으로 이루어지게 되며 얻어진 데이터의 정밀도와 연속성이 저하됨에 따라 발광다이오드 샘플의 열화정도를 정확히 예측하기가 어렵다. 기존의 방법 중 또 하나는, 상기 방법과 같이 에이징과 측정을 반복적으로 이루어지는 불편함과 데이터의 신뢰성 저하를 개선하기 위해 부분적으로 냉각, 가열이 가능한 열전모듈(Thermo Electric Cooler)을 이용하여 온도환경을 만들어 계측하는 방법이 쓰이고도 있다.

이 방법은 발광다이오드 샘플을 열전모듈 위에 직접 접촉을 시켜 전도를 통해 발광다이오드의 온도를 직접 제어함으로 빠르고 정확한 온도제어가 가능하다. 그러나 이러한 방법은 많은 수의 발광다이오드를 측정하기가 어려우며 특히 발광다이오드 샘플에 열을 전도할 수 있도록 발광다이오드패키지에 금속 Slug가 설치되어 있어야 하는 제한이 있다. 금속Slug가 없다면 발광다이오드패키지의 온도를 전도를 통해 제어하기가 매우 어렵게 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은 다수의 발광다이오드 소자를 온도 챔버 내부에 위치시킨 상태에서 내부에 장치된 수광 유닛에 의해 수광하여 광학적 특성을 측정하고 발광다이오드의 양단에 인가된 전압을 측정함으로써 전기적 특성과 광학특성을 실시간으로 측정할 수 있는 발광다이오드의 신뢰성 평가방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 하나의 챔버내에 하나의 측정기를 사용하여 측정기의 오차를 최소화 할 수 있고, 챔버내에 하나의 광파이버만 사용하여 스위칭 손실, 커플링 손실 등에 의한 측정편차를 최소화할 수 있는 발광다이오드의 신뢰성 평가방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 다수의 발광다이오드가 설치된 픽스처를 챔버내에 설치한 후, 수광유닛을 이동시켜 측정함으로써 샘플의 변경에 따른 측정자유도가 높고, 측정이 용이한 발광다이오드의 신뢰성 평가방법 및 장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 발광다이오드의 신뢰성 평가방법은 (a)초기화 과정을 실행하고, 온도 챔버의 히터를 구동하여 챔버내의 온도를 상승시켜 목표온도에 도달시키고 설정된 전류를 흘려주는 단계와; (b)상기 단계에서 목표온도에 도달한 경우, 이송수단을 구동하여 수광 유닛이 첫번째 발광다 이오드로 이동하게 하는 단계와; (c)상기 수광 유닛에서 수광한 첫번째 발광다이오드의 광을 스펙트로미터로 분석하여 광학적 특성을 측정하여 메모리부에 저장하는 단계와; (d) 상기 (b),(c) 과정을 마지막 발광다이오드까지 실행하는 단계와; (e) 목표 에이징 시간에 도달했는지를 판단하고, 목표 에이징 시간에 도달하지 못한 경우 상기 (b),(c),(d) 과정을 반복하고, 목표 에이징 시간에 도달한 경우 정전류 공급부를 제어하여 발광다이오드에 인가되는 전류를 차단하고, 온도챔버의 내부온도를 상온으로 회복하도록 조절하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 발광다이오드의 신뢰성 평가방법의 이송수단은 상기 수광유닛을 직선운동, 회전운동 및 X,Y축으로 직선이동시켜 측정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 발광다이오드의 신뢰성 평가장치는 내부에 열을 가하여 온도를 상승시키는 온도 챔버와; 다수의 발광다이오드가 부착되고, 상기 온도 챔버의 내부에 설치되는 픽스처와; 상기 픽스처에 부착된 다수의 발광다이오드로부터 광을 수광하는 수광 유닛과; 상기 온도 챔버의 외부면에 설치되고, 상기 수광 유닛을 다수의 발광다이오드 위로 순차로 이동시키는 이송수단과; 상기 이송수단과 상기 수광유닛을 온도챔버의 외벽에 형성된 슬릿을 통하여 연결하는 샤프트와; 상기 슬릿을 차단하여 상기 온도챔버 내의 공기가 외부로 새어 나가는 것을 방지하는 절연유닛수단과; 상기 픽스처에 장치된 다수의 발광다이오드에 정전류를 공급하는 정전류 공급부와; 상기 수광 유닛에서 수광된 광을 분석하여 광학적 특성을 측정하는 스펙트로미터와; 상기 온도 챔버의 온도를 제어하고, 상기 이송수단을 제어하여 상기 수광 유닛을 다수의 발광다이오드 위로 순차로 이송시켜 상기 수광 유닛이 각 발광다이오드의 광을 수광하도록 제어하고, 상기 정전류 공급부를 제어하여 상기 다수의 발광다이오드에 정전류를 공급하고, 상기 스펙트로미터에서 측정된 각 발광다이오드의 광학적 특성 데이터와 각 발광다이오드에 인가된 전압을 측정한 전기적 특성 데이터를 메모리부에 저장하는 마이콤과; 상기 다수의 발광다이오드에 대한 전기적, 광학적 특성 데이터를 저장하는 메모리부로 구성된다.

본 발명에 의하면 발광다이오드 소자를 온도 챔버 내부에 위치시킨 상태에서 내부에 장치된 수광 유닛에 의해 광학적 특성을 측정하고 정전류 공급부에서 발광다이오드에 정전류를 공급한 상태에서 발광다이오드의 양단에 인가된 전압을 측정함으로써 전기적 특성과 광학특성을 실시간으로 측정하는 것이 가능하여 소자의 정확한 신뢰성 및 수명데이터의 확보가 가능하다.

또한, 하나의 챔버내에 하나의 수광유닛을 사용함으로써 복수개의 수광유닛을 사용하는 기존방법보다 측정기의 오차를 최소화 할 수 있고, 광파이버로 측정할 경우에는 챔버내에 하나의 광파이버만 사용되므로 복수개의 광파이버의 스위칭 손실(switching loss), 커플링 손실(coupling loss) 등에 의한 발광다이오드 샘플간의 측정편차를 최소화할 수 있다.

또한, 측정하고자 하는 발광다이오드 샘플이 변경이 되더라도 측정자유도가 높아 쉽게 측정이 가능하고(소자 변경시 픽스처만 제작하고 모터의 이송위치만 간 단히 변경하여 가능), 국제조명위원회(CIE)의 표준광도측정방식을 적용할 수가 있으며, 가격이 기존 방법보다 저렴하고, 히트싱크 유무에 관계없이 어떠한 패키지타입도 쉽게 적용이 가능하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2에 본 발명에 따른 발광다이오드의 신뢰성 평가장치의 구성을 나타내는 블록도가 도시된다.

본 발명에 의한 발광다이오드의 신뢰성 평가장치는 내부에 열을 가하여 온도를 상승시키는 온도 챔버(10)와; 다수의 발광다이오드(30)가 부착되고, 상기 온도 챔버(10)의 내부에 설치되는 픽스처(20)와; 상기 픽스처(20)에 부착된 다수의 발광다이오드(30)로부터 광을 수광하는 수광 유닛(40)과; 상기 온도 챔버(10)의 외부면에 설치되고, 상기 수광 유닛(40)을 다수의 발광다이오드(30) 위로 순차로 이동시키는 이송수단(50)과; 상기 이송수단(50)과 상기 수광유닛(40)을 온도챔버의 외벽에 형성된 슬릿(11)을 통하여 연결하는 샤프트(52)와; 상기 슬릿(11)을 차단하여 상기 온도챔버(10) 내의 공기가 외부로 새어 나가는 것을 방지하는 절연유닛수단(12)과; 상기 픽스처(20)에 장치된 다수의 발광다이오드(30)에 정전류를 공급하는 정전류 공급부(60)와; 상기 수광 유닛(40)에서 수광된 광을 분석하여 광학적 특성을 측정하는 스펙트로미터(70)와; 상기 온도챔버(10)의 온도를 제어하고, 상기 이송수단(50)을 제어하여 상기 수광 유닛(40)을 다수의 발광다이오드(30) 위로 순차로 이송시켜 상기 수광 유닛(40)이 각 발광다이오드(30)의 광을 수광하도록 제어하고, 상기 정전류 공급부(60)를 제어하여 상기 다수의 발광다이오드(30)에 정전류를 공급하고, 상기 스펙트로미터(70)에서 측정된 각 발광다이오드(30)의 광학적 특성 데이터와 각 발광다이오드(30)에 인가된 전압을 측정한 전기적 특성 데이터를 메모리부(80)에 저장하는 마이콤(80)과; 상기 다수의 발광다이오드(30)에 대한 전기적, 광학적 특성 데이터를 저장하는 메모리부(90)로 구성된다.

도 3에 본 발명에 의한 온도 챔버의 일실시예를 외부에서 바라본 사시도가 도시된다.

온도챔버(10)의 윗면에 연결 샤프트(52)가 이동할 수 있는 일정길이의 슬릿(11)을 형성하고 상기 슬릿(11)을 도 4에 도시된 바와 같이 실리콘 러버(12) 등을 이용하여 챔버내부(13)의 공기가 외부로 빠져나가서 온도가 변화하지 않도록 차단한다.

온도 챔버(10)의 윗면 외부에 이송수단(50)과 이송모터(51)를 설치하고 상기 이송수단(50)에 의해서 챔버내부(13)에 있는 수광 유닛(40)을 움직일 수 있도록 도 4에 도시된 바와 같이 연결 샤프트(52)를 슬릿(11)을 통해 온도 챔버(10)의 내부에 삽입하여 온도 챔버(10)의 내부에 있는 수광 유닛(40)에 연결시킨다.

따라서, 이송수단(50)에 연결된 연결 샤프트(52)가 이송수단(50)에 의해 이동함에 따라 상기 연결 샤프트(52)에 연결된 수광유닛(40)이 픽스처(20) 위를 이동 하면서 발광다이오드(30)의 광을 수광하여 광파이버(33)를 통하여 스펙트로미터(70)로 출력하고, 스펙트로미터(70)는 수광 유닛(40)이 수광한 광을 분석하여 광학적 특성을 측정할 수 있다.

또한, 연결 샤프트(52)는 실리콘 러버(12)가 설치된 슬릿(11)을 통해 이동하므로 챔버 내부(11)의 공기가 실리콘 러버(12)에 의해 외부로 새어나가는 것이 방지되어 챔버 내부(11)의 온도가 떨어지지 않고 일정한 온도를 계속 유지하게 된다.

도 5에 본 발명에 의한 온도 챔버의 내부를 볼 수 있도록 도어를 개방하여 내부를 바라본 사시도가 도시된다.

온도 챔버(10)의 내부에는 다수의 발광다이오드(30)가 장착되어 있는 픽스처(20)가 챔버 내부(13)의 하부 좌우측 모서리에 설치되어 있는 좌우측 장착대(14, 14)에 형성된 가이드 홈(15)에 끼워져 장착된다.

픽스처(20)는 도 6에 도시된 바와 같이 다수의 발광다이오드(30)가 장착되고 상기 다수의 발광다이오드(30)의 리드와 전기적으로 도통될 수 있는 인쇄회로기판(21)과; 상기 인쇄회로기판(21)을 지지하고, 픽스처(20)를 온도 챔버(10)에 삽입하거나 빼내기 위해 사용되는 손잡이(23)를 구비하는 지지판(22)과; 상기 인쇄회로기판(21)의 윗면을 덮어서 상기 다수의 발광다이오드(30)를 보호하고 상기 발광다이오드(30)의 빛을 통과시키는 구멍(26)을 구비하는 덮개(24)로 구성된다.

여기서 미설명부호 25는 볼트이며 상기 덮개(24)를 지지판(22)에 부착하여 고정시키기 위한 것이다.

온도 챔버(10)의 내부 뒷면 하부에는 인쇄회로기판(21)의 슬롯(21a)이 끼워지는 커넥터(16)가 설치되고, 상기 커넥터(16)에는 정전류 공급부(60)의 정전류 드라이버(61)가 연결되어서 발광다이오드(30)의 구동에 필요한 전류를 공급하게 된다.

상기 실시예에서는 수광 유닛(40)을 이송수단(50)에 의해 직선으로 이송시켜 각 발광다이오드(30) 위로 이동시켰지만, 도 7에 도시된 바와 같이 모터(51)의 축(51a)에 편심되게 연결편(51b)에 의해 수광 유닛(40)을 연결하고 수광 유닛(40)을 회전시키면서 각 발광다이오드(30) 위로 순차로 이동시켜 광을 수광할 수 있다.

수광 유닛(40)이 회전하는 경우 도 8에 도시된 바와 같이 픽스처(20')에 설치되는 다수의 발광다이오드(30)는 상기 수광 유닛(40)이 회전하는 원의 원주를 따라 일정한 간격으로 설치되며, 모터(51)는 마이컴(80)의 제어에 의해 각 발광다이오드(30)의 각도만큼 순차로 회전하고, 수광 유닛(40)은 모터(51)의 회전에 따라 각 발광다이오드(30)로부터 순차로 광을 수광하여 스펙트로미터(70)로 출력하여 광학적 특성을 측정하게 된다.

본 발명의 또 다른 실시예로서는 이송수단의 구동장치를 2축이상 설치하여 X,Y축으로 직선이동시켜 더 많은 샘플을 측정하게 할 수 있다.

본 발명에 의한 수광 유닛(40)은 포토다이오드 또는 광파이버로 구성될 수 있으며 이송수단(50)에 의해 챔버내부(13)에 설치된 픽스처(20)상에 장착된 다수의 발광다이오드(30)의 각 상단으로 이동하여 각 발광다이오드(30)의 광학적 특성을 측정한다.

수광 유닛(40)이 포토다이오드로 구성되는 경우 각 발광다이오드(30)의 빛을 전류로 바꾸어 A/D컨버터(미도시)에 의하여 마이컴(70)에 입력한다. 또한, 광파이버(33)로 구성되는 경우 각 발광다이오드(30)의 빛을 수광하여 스펙트로미터(70)에 입력한다.

스펙트로미터(70)는 각 발광다이오드(30)의 빛을 분석하여 색도, 색좌표 주파장 등을 분석하여 분석한 결과를 마이컴(80)으로 출력하고, 마이컴(80)은 광분석 결과를 메모리부(90)에 저장한다.

수광 유닛(40)의 구조는 국제조명위원회 CIE에서 광도측정에 대해 정한 규격에 맞게 발광다이오드(30)로부터 100㎜ 떨어진 위치에 포토다이오드 또는 광파이버가 위치하도록 되어 있으며 광파이버로 되어 있는 경우 발광다이오드(30)의 빛이 잘 입력될 수 있도록 광파이버의 선단에 적분구(32)를 부착하여 구성할 수도 있다.

상기 수광 유닛(30)이 연결 샤프트(52) 끝단에 설치되어 발광다이오드(30) 위를 순차로 이동하면서 광출력을 측정할 때 다수의 발광다이오드(30)에는 정전류 공급부(60)로부터 정전류를 공급받는다.

챔버 내부(13)에서 구동되는 발광다이오드(30)의 전류치는 보통 테스트하는 발광다이오드(30)의 정격전류보다 많이 흘려주어 열화가 가속화되도록 할 수 있다. 마이컴(80)은 정전류 공급부(60)를 제어하여 발광다이오드(30)에 정전류를 인가하 여 발광다이오드(30)를 구동시키며 동시에 발광다이오드(30) 샘플의 양단에 걸린 전압을 내장된 A/D 컨버터를 이용하여 읽어들임으로써 발광다이오드(30)의 전압변동을 측정할 수 있다.

수광 유닛(40)을 이용하여 발광다이오드(30)의 광출력을 수광하여 스펙트로미터(70)에서 분석하여 광학적 특성을 측정하고 정전류공급부(60)로부터 발광다이오드(30)에 정전류를 인가하고, 발광다이오드(30)에 인가된 전류, 전압을 측정함으로써 발광다이오드(30)의 전기적 특성과 광학적 특성을 모두 측정할 수가 있다.

이러한 측정동작은 챔버내부(13)에 발광다이오드(30)를 위치시켜 열을 가한 상태에서 측정 동작이 행해짐으로써 발광다이오드(30)에 온도가 부가된 상태이기 때문에 발광다이오드(30)의 제반 모든 특성을 정확하게 실시간으로 측정할 수가 있으므로 발광다이오드(30)의 신뢰성 평가가 정확히 이루어질 수가 있게 된다.

수광 유닛(40)을 광파이버로 사용하게 되면 광파이버를 통해 수광된 발광다이오드(30)의 광을 스펙트로미터(70)에서 측정하여 광도, 파장, 색좌표 등의 제반 광학특성을 측정할 수 있다.

반면 수광 유닛(40)으로서 포토다이오드를 사용하게 되면 발광다이오드(30)의 광출력을 와트단위로 얻을 수가 있다. 에이징 테스트는 장시간 측정이 필요한 것으로 다양한 측정조건으로 테스트하기 위해서는 많은 수의 온도 챔버(10)와 관련 측정기나 정전류 구동드라이버 등이 필요하게 된다.

본 발명의 또 다른 실시예는 복수개의 챔버를 이용하여 광스위치를 통해 순 차적으로 스펙트로미터에 신호를 전달함으로써 보다 많은 발광다이오드 샘플의 신뢰성평가를 할 수도 있다.

도 9에 본 발명에 의해 다수의 온도 챔버에 발광다이오드가 장착된 픽스처를 삽입하여 동시에 다수의 온도 챔버에서 발광다이오드의 특성을 측정하는 실시예가 도시된다.

본 실시예에서는 3개의 온도 챔버(10-1, 10-2, 10-3)에 각각 픽스처(20-1, 20-2, 20-3)를 삽입하여 다수의 발광다이오드(30-1, 30-2, 30-3)의 전기, 광학적 특성을 측정할 수 있는 것을 나타냈지만, 더 많은 수의 온도 챔버(10)를 추가로 연결하여 측정할 수도 있다.

다수의 발광다이오드(30-1, 30-2, 30-3) 각각의 광 출력을 측정하기 위해서 이송수단(50-1, 50-2, 50-3)의 모터(51-1, 51-2, 51-3)를 구동하여 연결 샤프트(52-1, 52-2, 52-3)를 슬릿(11-1, 11-2, 11-3)을 따라 이동시켜 연결 샤프트(52-1, 52-2, 52-3)에 연결되어 있는 수광 유닛(40-1, 40-2, 40-3)이 발광다이오드(30-1, 30-2, 30-3) 바로 상단의 위치로 이동하게 한다.

수광 유닛(40-1, 40-2, 40-3)이 발광다이오드(30-1, 30-2, 30-3) 바로 상단의 위치로 이동한 후 발광다이오드(30-1, 30-2, 30-3)의 광을 수광하여 광파이버(33-1, 33-2, 33-3) 및 광스위치(45)를 거쳐 스펙트로미터(70)로 입력되고, 스펙트로미터(70)는 각 발광다이오드(30-1, 30-2, 30-3)의 광학적 특성을 측정하여 마이컴(80)에 출력한다.

수광 유닛(40-1, 40-2, 40-3)이 바로 그 다음의 발광다이오드(30-1', 30-2', 30-3') 위치로 이동하게 되어 다수의 발광다이오드(30-1, 30-2, 30-3)의 광을 순차로 수광하여 측정하게 된다.

이러한 순차적인 측정은 컴퓨터 프로그램에 의해 자동으로 실행되며, 사전에 다수의 발광다이오드(30-1, 30-2, 30-3)의 각각의 위치가 메모리부(90)에 입력되어 마이콤(80)은 다수의 발광다이오드(30-1, 30-2, 30-3)의 각각의 위치를 상기 메모리부(90)에서 읽어들이고, 상기 이송수단(50-1, 50-2, 50-3)을 각각 제어하여 상기 수광 유닛(40-1, 40-2, 40-3)을 해당 발광다이오드(30-1, 30-2, 30-3)로 이동하게 한 후, 수광 유닛(40-1, 40-2, 40-3)을 제어하여 해당 발광다이오드(30-1, 30-2, 30-3)의 광학적 특성을 측정하여 메모리부(90)에 저장한다.

도 10에 본 발명에 의한 발광다이오드의 신뢰성 평가장치의 제어방법을 나타내는 플로우차트가 도시된다.

단계 S101에서 초기화 과정(모터의 원점복귀, 실린더 상승복귀 등)을 실행하고, 단계 S102에서 온도 챔버(10)의 히터를 구동하여 챔버내(13)의 온도를 상승시킨다.

단계 S103에서 챔버내(13)의 온도가 목표온도에 도달했는지를 판단하고, 목표온도에 도달하지 못한 경우, 히터를 구동하여 챔버내(13)의 온도를 상승시키고, 목표온도에 도달한 경우, 단계 S104에서 이송수단(50)을 구동하여 수광 유닛(40)이 첫번째 발광다이오드(30)로 이동하게 한다.

단계 S105에서 수광 유닛(40)에서 수광한 첫번째 발광다이오드(30)의 광을 스펙트로미터(70)로 분석하여 광학적 특성을 측정하여 메모리부(90)에 저장하고, 단계 S106에서 이송수단(50)을 구동하여 수광 유닛(40)이 2번째 발광다이오드(30)로 이동하게 하고, 단계 S107에서 수광 유닛(40)에서 수광한 첫번째 발광다이오드(30)의 광을 스펙트로미터(70)로 분석하여 광학적 특성을 측정하여 메모리부(90)에 저장한다.

단계 S108에서 이송수단(50)을 구동하여 수광 유닛(40)이 n번째 발광다이오드(30)로 이동하게 하고, 단계 S109에서 수광 유닛(40)에서 수광한 n번째 발광다이오드(30)의 광을 스펙트로미터(70)로 분석하여 광학적 특성을 측정하여 메모리부(90)에 저장한다.

단계 S110에서 n번째 발광다이오드(30)가 마지막 측정소자인지 판단하고, n번째 발광다이오드(30)가 마지막 측정소자가 아닌 경우, 단계 S111에서 n을 하나 증가시키고 단계 S108로 되돌아가서 그 이하의 과정을 반복한다.

n번째 발광다이오드(30)가 마지막 측정소자인 경우, 단계 S112에서 목표 에이징 시간에 도달했는지를 판단하고, 목표 에이징 시간에 도달하지 못한 경우 단계 S104로 되돌아가서 그 이하의 과정을 반복한다.

목표 에이징 시간에 도달한 경우 단계 S113에서 정전류 공급부(60)를 제어하여 발광다이오드(30)에 인가되는 전류를 차단하고, 온도챔버(10)의 내부온도를 상온으로 회복하도록 조절한다.

도 1(a), (b) 및 (c)는 대표적인 저출력, 중출력, 고출력 발광다이오드의 패키지 모습,

도 2는 본 발명에 따른 발광다이오드의 신뢰성 평가장치의 구성을 나타내는 블록도,

도 3은 본 발명에 의한 온도 챔버의 일실시예를 외부에서 바라본 사시도,

도 4는 본 발명에 의한 온도 챔버의 윗면을 이송수단을 가로질러 절단한 단면도,

도 5는 본 발명에 의한 온도 챔버의 내부를 볼 수 있도록 도어를 개방하여 내부를 바라본 사시도,

도 6은 본 발명에 의한 픽스처의 사시도,

도 7은 본 발명에 의해 모터의 축에 수광 유닛을 연결하여 회전시키면서 각 발광다이오드의 위로 순차로 이동하는 실시예,

도 8은 본 발명에 의해 수광 유닛을 회전시키면서 각 발광다이오드의 위로 순차로 이동하는 실시예에 사용되는 픽스처,

도 9는 본 발명에 의해 다수의 온도 챔버에 발광다이오드가 장착된 픽스처를 삽입하여 동시에 다수의 온도 챔버에서 발광다이오드의 특성을 측정하는 실시예,

도 10은 본 발명에 의한 발광다이오드의 신뢰성 평가장치의 제어방법을 나타내는 플로우차트이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10: 온도 챔버 20: 픽스처

30: 발광다이오드 40: 수광 유닛

50: 이송수단 60: 정전류 공급부

70: 스펙트로미터 80: 마이컴

90: 메모리부

Claims

(a)초기화 과정을 실행하고, 온도 챔버(10)의 히터를 구동하여 챔버내(13)의 온도를 상승시켜 목표온도에 도달시키고 설정된 정전류를 통전하는 단계(S101-S103)와;

(b)상기 단계에서 목표온도에 도달한 경우, 이송수단(50)을 구동하여 수광 유닛(40)이 첫번째 발광다이오드(30)로 이동하게 하는 단계와;

(c)상기 수광 유닛(40)에서 수광한 첫번째 발광다이오드(30)의 광을 스펙트로미터(70)로 분석하여 광학적 특성을 측정하여 메모리부(90)에 저장하는 단계와;

(d) 상기 (b),(c) 과정을 마지막 발광다이오드(30)까지 실행하는 단계와;

(e) 목표 에이징 시간에 도달했는지를 판단하고, 목표 에이징 시간에 도달하지 못한 경우 상기 (b),(c),(d) 과정을 반복하고,

목표 에이징 시간에 도달한 경우 정전류 공급부(60)를 제어하여 발광다이오드(30)에 인가되는 전류를 차단하고, 온도챔버(10)의 내부온도를 상온으로 회복하도록 조절하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 신뢰성 평가방법.
제1항에 있어서, 상기 이송수단(50)은 상기 수광유닛(40)을 회전운동 및 직선이동시켜 측정하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 신뢰성 평가방법.
내부에 열을 가하여 온도를 상승시키는 온도 챔버(10)와;

다수의 발광다이오드(30)가 부착되고, 상기 온도 챔버(10)의 내부에 설치되는 픽스처(20)와;

상기 픽스처(20)에 부착된 다수의 발광다이오드(30)로부터 광을 수광하는 수광 유닛(40)과;

상기 온도 챔버(10)의 외부면에 설치되고, 상기 수광 유닛(40)을 다수의 발광다이오드(30) 위로 순차로 이동시키는 이송수단(50)과;

상기 이송수단(50)과 상기 수광유닛(40)을 온도챔버의 외벽에 형성된 슬릿(11)을 통하여 연결하는 샤프트(52)와;

상기 슬릿(11)을 차단하여 상기 온도챔버(10) 내의 공기가 외부로 새어 나가는 것을 방지하는 절연유닛수단(12)과;

상기 픽스처(20)에 장치된 다수의 발광다이오드(30)에 정전류를 공급하는 정전류 공급부(60)와;

상기 수광 유닛(40)에서 수광된 광을 분석하여 광학적 특성을 측정하는 스펙트로미터(70)와;

상기 온도챔버(10)의 온도를 제어하고, 상기 이송수단(50)을 제어하여 상기 수광 유닛(40)을 다수의 발광다이오드(30) 위로 순차로 이송시켜 상기 수광 유닛(40)이 각 발광다이오드(30)의 광을 수광하도록 제어하고, 상기 정전류 공급부(60)를 제어하여 상기 다수의 발광다이오드(30)에 정전류를 공급하고, 상기 스펙 트로미터(70)에서 측정된 각 발광다이오드(30)의 광학적 특성 데이터와 각 발광다이오드(30)에 인가된 전압을 측정한 전기적 특성 데이터를 메모리부(80)에 저장하는 마이콤(80)과;

상기 다수의 발광다이오드(30)에 대한 전기적, 광학적 특성 데이터를 저장하는 메모리부(90)로 구성되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 신뢰성 평가장치.