KR101054512B1 - Measurement method of junction temperature of high efficiency light emitting diode module with analysis of single package properties in high efficiency light emitting diode - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 단일 패키지의 특성 분석을 통한 고출력 발광 다이오드 조명 및 모듈의 접합 온도 측정 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 여러 개의 발광 다이오드가 결합된 형태의 고출력 발광 다이오드 모듈에 있어서는 직접적으로 측정하기 어려운 접합 온도를 단일 패키지의 경우의 데이터를 활용하여 측정하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for measuring the junction temperature of a high power light emitting diode illumination and a module by analyzing the characteristics of a single package, and more particularly, a junction that is difficult to measure directly in the high power light emitting diode module of the combination of several light emitting diodes It's about measuring temperature using data from a single package.
발광 다이오드는 현재 높은 효율과 안정성, 긴 수명, 다양한 색상 구현과 낮은 전력 소모 등의 장점을 가지고 있어 최근에 LED는 다양한 분야에 적용되어 효율전화, LCD 디스플레이, 차량용 전조등, 경관 조명을 위한 조명으로 이용되고 있으며 최근에는 일반 조명에서의 응용이 활발히 이루어지고 있다. 특히 고출력 발광 다이오드를 이용한 조명제품에는 현재 투광등과 가로등이 주를 이루고 있으며 일부 실내조명 제품들이 판매 되고 있다. 하지만 발광 다이오드 조명의 경우 높은 광 출력을 얻기 위해 다량의 발광 다이오드가 사용되며, 이러한 다량의 발광다이오드로 인해 열 발생이 증가하여 광 효율의 저하 및 색온도의 변화 및 접합 온도의 상승으로 발광다이오드 패키지의 열 저항의 변화로 수명 및 신뢰성을 저하시킨다. 따라서 이러한 열적 스트레스를 해결하기 위해 방열판을 이용해 그 문제를 해결하고 있으며, 현재 다양한 디자인 측면에서 소자의 성능 향상과 신뢰성 향상을 위해 발열 설계에 박차를 가하고 있다. Light emitting diodes have the advantages of high efficiency and stability, long life, various colors and low power consumption. LEDs have recently been applied to various fields and used as lighting for efficiency phones, LCD displays, automotive headlights and landscape lighting. Recently, applications in general lighting have been actively made. In particular, lighting products using high power light emitting diodes are mainly made of floodlights and street lights, and some indoor lighting products are sold. However, in the case of LED lighting, a large amount of light emitting diodes are used to obtain high light output, and the heat generation is increased due to the large amount of light emitting diodes, resulting in a decrease in light efficiency, a change in color temperature, and a rise in junction temperature. Changes in thermal resistance degrade life and reliability. Therefore, in order to solve such thermal stress, heat sinks are used to solve the problem, and various design aspects are currently being spurred on heat design to improve device performance and reliability.
발광 다이오드 패키지에 있어 내부의 열을 외부로 얼마나 방출시킬 수 있느냐에 따라 수명 및 효율이 급격히 변화하여 패키지 내부의 반도체 접합부에서의 열의 발생은 직접적으로 동작 전압의 감소를 가져오며 그로 인해 광 출력이 감소하게 된다. In the light emitting diode package, the lifespan and efficiency change rapidly depending on how much heat can be released to the outside, and heat generation at the semiconductor junction inside the package directly reduces the operating voltage, thereby reducing the light output. Done.
발광 다이오드는 흔히 여러 개의 발광 다이오드가 결합된 형태의 발광 다이오드 모듈의 형태로 사용되는데, 모듈 형태로 제작되는 경우에는 별도로 개별 발광 다이오드의 접합 온도를 측정하기 어렵다. 개별 발광 다이오드의 접합 온도를 알아야 발광 다이오드 모듈을 구성하는 각각의 발광 다이오드의 수명을 측정할 수 있는데, 모듈 형태로 제작된 상태에서는 접합 온도의 측정이 어렵기 때문에 모듈 형태로 제작된 경우의 수명을 측정하기 어려운 문제점이 있어 이에 대한 해결책의 마련이 요구된다. A light emitting diode is often used in the form of a light emitting diode module in which a plurality of light emitting diodes are combined. When the light emitting diode is manufactured in a module form, it is difficult to separately measure the junction temperature of individual light emitting diodes. It is necessary to know the junction temperature of individual light emitting diodes to measure the lifespan of each light emitting diode constituting the light emitting diode module. In the state of module manufacturing, it is difficult to measure the junction temperature. There is a problem that is difficult to measure and there is a need for a solution.
본 발명은 상기한 문제점을 포함한 여러 가지 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 고출력 발광 다이오드 조명 및 모듈 설계 시 단일 패키지의 특성을 바탕으로 접합 온도에 대한 특성을 분석함으로써 모듈에서의 접합 온도 특성을 측정할 수 있도록 하는 방법을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 접합 온도를 측정함으로써 상대적으로 고출력인 발광 다이오드의 신뢰성을 확보하고 수명을 측정할 수 있도록 하는 것이다. The present invention is to solve a number of problems including the above problems, an object of the present invention is to analyze the junction temperature in the module by analyzing the characteristics of the junction temperature on the basis of the characteristics of a single package in the design of high power LED lighting and module It is to provide a way to measure the properties. In addition, an object of the present invention is to ensure the reliability of the relatively high output light emitting diode and to measure the lifetime by measuring the junction temperature.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 복수의 고출력 발광 다이오드를 포함하는 고출력 발광 다이오드 모듈에서 개별 발광 다이오드의 P-N 접합부의 온도를 측정하는 방법으로써, An object of the present invention as described above, as a method for measuring the temperature of the P-N junction of the individual light emitting diode in a high power light emitting diode module including a plurality of high power light emitting diode,
상기 고출력 발광 다이오드 모듈을 구성하는 발광 다이오드와 동일한 하나의 발광 다이오드를 포함하는 발광 다이오드 패키지에 대하여 감지 전류에서의 외부 온도와 전압 사이의 관계를 외부 온도를 변화시켜가면서 전압을 측정함으로써 파악하는 단계(S1); Determining the relationship between the external temperature and the voltage in the sense current by measuring the voltage while changing the external temperature of the LED package including the same LED as the LED constituting the high output LED module ( S1);
특정 외부 온도에 대해, 구동 전류와 감지 전류를 연속적으로 번갈아 가면서 인가하되, 제1시간 간격동안 구동전류를 인가하고, 제2시간 간격동안 감지 전류를 인가하면서 전압의 변화를 측정하는 단계(S2); Measuring a change in voltage while applying a driving current and a sensing current alternately with respect to a specific external temperature, applying a driving current for a first time interval, and applying a sensing current for a second time interval (S2). ;
상기 단계(S2)에서 얻은 데이터 중 감지 전류를 인가할 때의 전압의 값들을 별도로 분리하여 이 값들 중 최대 값과 최소 값 사이의 차이(ΔV)를 계산하는 단계(S3); Calculating a difference ΔV between a maximum value and a minimum value of these values by separately separating values of voltages when applying a sense current among the data obtained in the step S2;
상기 단계(S1)에서 구해진 데이터로부터 전압 변화에 대한 온도 변화 값(ΔT/ΔV)을 구하는 단계(S4); 및 Obtaining a temperature change value (ΔT / ΔV) for a voltage change from the data obtained in the step (S1) (S4); And
상기 단계(S3)에서 구해진 ΔV와, 상기 단계(S4)에서 구해진 ΔT/ΔV를 곱하고, 여기에 외부 온도를 더하여 해당 외부 온도에서의 발광 다이오드의 P-N 접합부의 온도를 측정하는 단계(S5)를 포함하는 고출력 발광 다이오드 모듈의 접합 온도 측정 방법.And multiplying ΔV obtained in the step S3 by ΔT / ΔV obtained in the step S4 and adding the external temperature thereto to measure the temperature of the PN junction of the light emitting diode at the corresponding external temperature (S5). Junction temperature measurement method of a high power light emitting diode module.
여기서, 상기 단계(S2)에서의 상기 제1시간 간격은 상기 제2시간 간격에 비해 더 긴 것이 바람직하다. Here, the first time interval in the step (S2) is preferably longer than the second time interval.
본 발명에 의하면, 단일 발광 다이오드 패키지의 외부 온도 변화에 따른 전압 변화를 통해 개별 발광 다이오드 내부의 접합부의 온도(접합 온도)를 측정하고, 이와 함께 모듈 상태에서의 전압 측정만으로 각각의 발광 다이오드에 대한 평균적인 접합부의 온도(접합 온도)를 분석할 수 있게 된다. According to the present invention, the temperature (junction temperature) of the junction inside an individual light emitting diode is measured by the voltage change according to the external temperature change of the single light emitting diode package, and together with the voltage measurement in the module state, It is possible to analyze the average junction temperature (junction temperature).
도 1은 본 발명에 따른 고출력 발광 다이오드를 50mm X 50mm[가로X세로]의 PCB 기판에 부착하여 방열판을 장착한 단일 패키지 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 개별 발광 다이오드에 있어서 외부 온도 변화에 따른 전압 변화를 보여주는 그래프.
도 3은 본 발명에 있어서 구동 전류를 수초동안 인가한 후 순간적으로 짧은 시간 동안 감지 전류를 인가하는 방식을 보여주는 그래프.
도 4는 본 발명의 실험예에서 메탈 PCB와 방열판을 이용하여 단위 패키지를 구성한 예를 보여주는 사진.
도 5는 본 발명의 실험예에서 외부 온도에 따른 전압의 변화를 측정한 결과를 보여주는 그래프.
도 6은 본 발명의 실험예에서, 구동 전류 150mA를 10초 동안 인가하고 감지 전류 1mA를 4msec 동안 인가함으로써 그에 따른 구동 전류에서의 전압과 감지 전류에서의 전압 사이의 변화를 보여주는 그래프.
도 7은 도 6에서 측정된 데이터 중 구동 전류를 인가하는 동안의 전압 값만을 모은 그래프.
도 8은 도 6에서 측정된 데이터 중 감지 전류를 인가하는 동안의 전압 값만을 모은 그래프.
도 9는 본 발명에 따라 도 5 및 도 8의 결과 값들로부터 개별 발광 다이오드의 접합 온도를 측정한 결과를 보여주는 그래프.
도 10은 고출력 발광다이오드를 이용하여 구성한 조명의 예를 보여주는 사진.1 is a schematic diagram illustrating a single package configuration in which a high power light emitting diode according to the present invention is attached to a PCB substrate of 50 mm x 50 mm [width X length] to mount a heat sink.
2 is a graph showing a voltage change according to an external temperature change in an individual light emitting diode.
3 is a graph showing a method of applying a sensing current for a short time after the driving current is applied for several seconds in the present invention.
Figure 4 is a photograph showing an example of configuring a unit package using a metal PCB and a heat sink in the experimental example of the present invention.
Figure 5 is a graph showing the results of measuring the change in voltage according to the external temperature in the experimental example of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing a change between the voltage in the driving current and the voltage in the sensing current according to the experimental example of the present invention by applying a driving current of 150 mA for 10 seconds and a sensing current of 1 mA for 4 msec.
FIG. 7 is a graph showing only voltage values during application of a driving current among the data measured in FIG. 6;
FIG. 8 is a graph showing only voltage values while applying a sensing current among the data measured in FIG. 6.
9 is a graph showing the results of measuring junction temperature of individual light emitting diodes from the result values of FIGS. 5 and 8 according to the present invention;
10 is a photograph showing an example of lighting configured using a high power light emitting diode.
본 발명에서 사용되는 용어 중 접합 온도는 발광 다이오드에 있어서 P-N 접합부의 온도를 의미한다. The junction temperature used in the present invention means the temperature of the P-N junction in the light emitting diode.
본 발명에 따른 고출력 발광 다이오드 모듈의 접합 온도 측정 방법은, 복수의 고출력 발광 다이오드를 포함하는 고출력 발광 다이오드 모듈에서 개별 발광 다이오드의 P-N 접합부의 온도를 측정하는 방법으로써, 상기 고출력 발광 다이오드 모듈을 구성하는 발광 다이오드와 동일한 하나의 발광 다이오드를 포함하는 발광 다이오드 패키지에 대하여 감지 전류에서의 외부 온도와 전압 사이의 관계를 외부 온도를 변화시켜가면서 전압을 측정함으로써 파악하는 단계(S1); 특정 외부 온도에 대해, 구동 전류와 감지 전류를 연속적으로 번갈아 가면서 인가하되, 제1시간 간격동안 구동전류를 인가하고, 제2시간 간격동안 감지 전류를 인가하면서 전압의 변화를 측정하는 단계(S2); 상기 단계(S2)에서 얻은 데이터 중 감지 전류를 인가할 때의 전압의 값들을 별도로 분리하여 이 값들 중 최대 값과 최소 값 사이의 차이(ΔV)를 계산하는 단계(S3); 상기 단계(S1)에서 구해진 데이터로부터 전압 변화에 대한 온도 변화 값(ΔT/ΔV)을 구하는 단계(S4); 및 상기 단계(S3)에서 구해진 ΔV와, 상기 단계(S4)에서 구해진 ΔT/ΔV를 곱하고, 여기에 외부 온도를 더하여 해당 외부 온도에서의 발광 다이오드의 P-N 접합부의 온도를 측정하는 단계(S5)를 포함한다. The method for measuring the junction temperature of a high power light emitting diode module according to the present invention is a method of measuring the temperature of the PN junction of an individual light emitting diode in a high power light emitting diode module including a plurality of high power light emitting diodes. Determining a relationship between the external temperature and the voltage in the sense current for the light emitting diode package including the same light emitting diode as the light emitting diode by measuring the voltage while changing the external temperature (S1); Measuring a change in voltage while applying a driving current and a sensing current alternately with respect to a specific external temperature, applying a driving current for a first time interval, and applying a sensing current for a second time interval (S2). ; Calculating a difference ΔV between a maximum value and a minimum value of these values by separately separating values of voltages when applying a sense current among the data obtained in the step S2; Obtaining a temperature change value (ΔT / ΔV) for a voltage change from the data obtained in the step (S1) (S4); And multiplying ΔV obtained in the step S3 by ΔT / ΔV obtained in the step S4 and adding the external temperature thereto to measure the temperature of the PN junction of the light emitting diode at the corresponding external temperature (S5). Include.
이하에서는, 이상과 같은 본 발명을 첨부된 도면 참조하여 보다 상세히 설명하고 실험예를 통해 보다 구체적으로 설명하도록 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the present invention as described above will be described in more detail and more specifically through an experimental example.
도 1에는 고출력 발광 다이오드를 50mm X 50mm[가로X세로]의 PCB 기판에 부착하여 방열판을 장착한 단일 패키지 구성을 개략적으로 보여주는 도면이 도시되어 있다. FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a single package configuration in which a high power light emitting diode is attached to a PCB board of 50 mm x 50 mm [width X length] to mount a heat sink.
도 1에 도시된 것과 같은 단일 패키지를 구동시키면서, 열이 나지 않는 최소의 구동 전류를 감지 전류로 설정하고, 외부 온도 변화에 따른 전압 변화 특성을 확인함으로써 발광 다이오드의 패키지의 온도 변화에 따른 전압 변화 특성을 확인한다. 감지전류는 100μA에서 1mA범위에서 선정할 수 있고 1mA를 사용하는 것이 바람직하다. While driving a single package as shown in FIG. 1, the minimum driving current without heat is set as the sensing current, and the voltage change according to the temperature change of the package of the light emitting diode is confirmed by checking the voltage change characteristic according to the external temperature change. Check the characteristics. The sense current can be selected in the range of 1mA at 100μA and it is preferable to use 1mA.
도 1은 본 발명에 따른 고출력 발광 다이오드를 50mm X 50mm[가로X세로]의 PCB 기판에 부착하여 방열판을 장착한 단일 패키지 구성을 개략적으로 보여주는 도면.1 is a schematic diagram illustrating a single package configuration in which a high power light emitting diode according to the present invention is attached to a PCB substrate of 50 mm x 50 mm [width X length] to mount a heat sink.
도 2에는 개별 발광 다이오드에 있어서 외부 온도 변화에 따른 전압 변화를 보여주는 그래프가 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명에 있어서 구동 전류를 수초동안 인가한 후 순간적으로 짧은 시간 동안 감지 전류를 인가하는 방식을 보여주는 그래프가 도시되어 있다.2 is a graph showing a voltage change according to an external temperature change in an individual light emitting diode, and FIG. 3 illustrates a method of applying a sensing current for a short time after applying a driving current for several seconds in the present invention. The graph is shown.
도 2에서 보는 바와 같이, 구동전류를 일정하게 유지한 상태로 외부 온도 변화에 따른 전압 변화를 측정하면 개별 다이오드 패키지에서의 온도에 따른 민감성을 확인할 수 있다. 이는 외부 온도를 변화시킨 후 안정화 상태에 이르렀을 때에 외부 온도와 내부 칩의 온도가 같다는 가정 하에서 전압을 측정하여 확인 할 수 있다. As shown in FIG. 2, when the voltage change according to the external temperature change is measured while the driving current is kept constant, sensitivity of the individual diode package according to the temperature can be confirmed. This can be confirmed by measuring the voltage under the assumption that the external temperature is the same as the temperature of the internal chip when the external temperature is changed and stabilized.
도 3에 도시된 것과 같이, 구동 전류를 수초 동안 인가한 후 순간적으로 짧은 시간 동안 감지 전류를 인가하는 방식으로 구동 전류에서와 감지 전류에서의 전압의 차이를 측정할 수 있다. As shown in FIG. 3, the difference in voltage between the driving current and the sensing current may be measured by applying the driving current for several seconds and then applying the sensing current for a short time.
도 2에서 보이는 전압과 온도와의 상관성과, 도 3에서 보여준 방식을 이용한 구동 전류에서와 감지 전류에서의 전압의 차이를 이용하면, 외부 온도 변화에 따른 구동 전류에서의 전압과 감지 전류에서의 전압을 측정함으로써 고출력 발광 다이오드의 접합 부분의 온도(접합 온도)를 측정할 수 있다. Using the correlation between the voltage and the temperature shown in FIG. 2 and the difference in the voltage at the sensing current and the driving current using the method shown in FIG. By measuring the temperature of the junction portion (junction temperature) of the high output light emitting diode can be measured.
도 3에서 보여준 방식을 이용하여 시간에 따른 구동 전류에서의 전압과 감지 전류에서의 전압 변화를 측정할 수 있으며 감지 전류에서의 전압 변화에 도 2에서 구한 온도 변화에 따른 전압의 민감도를 곱함으로써 내부 칩의 온도 변화를 확인할 수 있는데, 여기에 외부 온도를 더하면 실제적인 접합부의 온도를 측정할 수 있다. Using the method shown in Fig. 3, the voltage at the driving current and the voltage change at the sensing current can be measured over time, and the voltage change at the sensing current is multiplied by the sensitivity of the voltage according to the temperature change obtained in FIG. You can see the temperature change of the chip, and add the external temperature to measure the actual junction temperature.
따라서 도 2에 도시된 것과 같은 개별 발광 다이오드 패키지에서의 외부 온도에 따른 전압 변화 데이터와, 도 3의 방식에 따른 구동 전압 데이터를 이용하여 실제 모듈 설계 시 모듈에 인가되는 전압만 측정함으로써 모듈에서의 접합 온도를 측정할 수 있다. Therefore, by using the voltage change data according to the external temperature and the driving voltage data according to the scheme of FIG. 3 in the individual LED package as shown in FIG. 2, only the voltage applied to the module in actual module design is measured. The junction temperature can be measured.
이하에서는 이상에서 설명한 것과 같은 본 발명의 접합 온도 측정 방법을 실제로 수행한 결과를 보여주는 실험예에 관하여 설명한다. Hereinafter, an experimental example showing a result of actually performing the junction temperature measuring method of the present invention as described above will be described.
실험에 사용된 고출력 발광 다이오드는 삼성LED(주)의 Sunnix6 고출력 발광다이오드로서 구동 전류가 150mA인 패키지이다. The high output light emitting diode used in the experiment was a Sunnix 6 high output light emitting diode of Samsung LED Co., Ltd., and a package having a driving current of 150 mA.
실험에 사용된 고출력 발광 다이오드 칩은 멀티 칩으로써 도 4에서 보는 바와 같이 메탈 PCB와 방열판을 이용하여 단위 패키지를 구성하였다. 도 4의 단일 패키지를 바탕으로 25℃에서 85℃까지 15℃ 간격으로 감지 전류 1mA를 인가하여 전압 변화를 확인한 결과가 도 5에 도시되어 있다. The high power light emitting diode chip used in the experiment was a multi chip, and as shown in FIG. 4, a unit package was constructed using a metal PCB and a heat sink. Based on the single package of FIG. 4, the result of checking the voltage change by applying a sensing current of 1 mA at 15 ° C. from 25 ° C. to 85 ° C. is shown in FIG. 5.
이때 감지 전류를 인가하기 위해 Keithley 2430 장비가 사용되었으며 온도 변화는 전기로를 이용하여 온도별로 안정화 되었을 때 측정하였다. 이 때 ΔT/ΔV=130.43 정도의 상수 값을 나타내었으며 이를 이용하여 온도 변화에 따른 전압의 변화를 확인할 수 있다. The Keithley 2430 instrument was used to apply the sense current, and the temperature change was measured when stabilized by temperature using an electric furnace. At this time, a constant value of ΔT / ΔV = 130.43 was shown, and the change of voltage according to the temperature change can be confirmed using the constant value.
도 6은 도 3에서 설명한 것 같이 구동 전류 150mA를 10s동안 인가하고 감지 전류 1mA를 4ms동안 인가함으로써, 구동 전류에서의 전압과 감지 전류에서 전압의 변화를 측정한 결과를 보여준다. FIG. 6 shows a result of measuring a change in voltage at a driving current and a sensing current by applying a driving current of 150 mA for 10 seconds and a sensing current of 1 mA for 4 ms, as described with reference to FIG. 3.
도 7에는 도 6에서 측정된 데이터 중 구동 전류를 인가하는 동안의 전압 값만을 모은 그래프가 도시되어 있고, 도 8에는 도 6에서 측정된 데이터 중 감지 전류를 인가하는 동안의 전압 값만을 모은 그래프가 도시되어 있다. FIG. 7 is a graph showing only voltage values while applying a driving current among the data measured in FIG. 6, and FIG. 8 is a graph showing only voltage values while applying a sensing current among data measured in FIG. 6. Is shown.
도 7은 삼성LED(주)의 Sunnix6 고출력 발광다이오드를 바탕으로 도 3의 방식을 이용하여 25℃에서 85℃까지 15℃ 간격으로 전압 변화를 측정한 것으로 구동 전류에서의 전압 데이터들만을 디스플레이 한 것이고, 도 8은 마찬 가지의 조건에서 감지 전류에서의 전압 값들만을 디스플레이 한 것이다. FIG. 7 is a voltage measurement at intervals of 15 ° C. from 25 ° C. to 85 ° C. using the method of FIG. 3 based on the Sunnix 6 high power light emitting diode of Samsung LED Co., Ltd. 8 shows only the voltage values at the sense current under the same conditions.
도 9는 본 발명에 따른 실험예에서 접합 온도를 측정한 결과 그래프이다. Figure 9 is a graph of the result of measuring the junction temperature in the experimental example according to the present invention.
도 9의 결과는 특정 온도에 대해 다음의 수학식 1과 같이 계산한 결과이다.
The result of FIG. 9 is a result calculated by
[수학식 1][Equation 1]
접합 온도 = (도 3에서 얻어지는 전압 변화에 대한 온도 변화량)X(도 8의 특정 온도에 대한 최대 전압과 최소 전압의 차이) + (외부 온도)
Junction temperature = (Temperature change for the voltage change obtained in Figure 3) X (difference between the maximum and minimum voltages for a specific temperature in Figure 8) + (external temperature)
즉, 온도별 감지 전류에서의 전압에, 도 5에서의 온도에 따른 감지 전류에서의 전압 변화량에 대한 온도의 변화 값을 곱하고, 여기에 외부 온도를 더함으로써 고출력 발광 다이오드 모듈에서의 접합 온도를 측정한다. 따라서 외부 온도를 25℃에서 85℃까지 변화함에 따라 고출력 발광 다이오드 접합부의 온도변화는 60℃에서 110℃까지 변화함을 알 수 있다. That is, the junction temperature in the high output light emitting diode module is measured by multiplying the voltage at the sensing current for each temperature by the change in temperature with respect to the voltage change amount at the sensing current with respect to the temperature in FIG. 5, and adding the external temperature thereto. do. Therefore, it can be seen that as the external temperature is changed from 25 ° C. to 85 ° C., the temperature change of the high power LED junction varies from 60 ° C. to 110 ° C.
도 10은 본 발명의 실험예에서 접합 온도 측정 대상으로 사용된 조명 모듈이다. 실제 삼성LED(주)의 Sunnix6 고출력 발광다이오드를 이용하여 구성한 조명으로써, 총 54개의 고출력 발광다이오드를 이용하였으며 6개 직렬과 9개의 병렬로 구성되어 있다. 6개의 직렬로 구성된 전압을 측정한 결과 56.28V 전압이 측정되었으며 하나의 패키지에는 약 9.38V의 전압이 인가된 것으로 볼 수 있다. 10 is a lighting module used as the measurement object of the junction temperature in the experimental example of the present invention. Actually, it is a light composed of Samsung LED Co., Ltd. Sunnix 6 high output light emitting diodes, and total 54 high output light emitting diodes are used and 6 series and 9 parallel. As a result of measuring six series voltages, a 56.28V voltage was measured and a package of about 9.38V was applied.
도 7에서 볼 경우 9.38V는 외부온도 60℃일 때 아래쪽에 해당되는 부분의 전압특성을 보이며 이는 도 9를 봄으로써 접합 온도가 70℃ 이상임을 확인할 수 있다. In FIG. 7, the 9.38V shows the voltage characteristics of the lower part when the external temperature is 60 ° C. It can be seen that the junction temperature is 70 ° C. or higher by referring to FIG. 9.
결론적으로 고출력 발광다이오드를 이용하여 모듈 및 조명을 구성한다고 하더라도 구동전류에서의 전압만 측정함으로써 고출력 발광 다이오드를 이용한 모듈 형태의 조명에 대해 이를 구성하는 각각의 개별 발광 다이오드에서의 접합 온도를 측정할 수 있다. In conclusion, even if the module and the lighting are configured using the high power light emitting diode, the junction temperature at each individual light emitting diode constituting the module type lighting using the high power light emitting diode can be measured by measuring the voltage at the driving current only. have.
이로써 조명 설계에 있어 방열판의 설계에 따른 접합 온도를 분석할 수 있어 생산성 향상 및 조명에 대한 특성 분석에 좀더 효용성을 가져올 수 있게 되었다. 또한 제품 개발 시 기존에는 모듈에서 측정할 수 없었던 접합 온도에 대한 데이터를 바탕으로 수명 특성을 측정 할 수도 있다. As a result, it is possible to analyze the junction temperature according to the design of the heat sink in the lighting design, thereby improving productivity and bringing more usefulness to the characterization of the lighting. In product development, it is also possible to measure life characteristics based on data on junction temperatures, which previously could not be measured in modules.
지금까지 본 발명을 설명함에 있어, 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다. In the following description of the present invention, the embodiments illustrated in the drawings have been described with reference to the embodiments, which are merely exemplary, and various modifications and equivalent other embodiments of the present invention may be made by those skilled in the art. I will understand the point. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
1: 칩
2: PCB
3: 방열판1: chip
2: PCB
3: heat sink
Claims (1)
상기 고출력 발광 다이오드 모듈을 구성하는 발광 다이오드와 동일한 하나의 발광 다이오드를 포함하는 발광 다이오드 패키지에 대하여 감지 전류에서의 외부 온도와 전압 사이의 관계를 외부 온도를 변화시켜가면서 전압을 측정함으로써 파악하는 단계(S1);
특정 외부 온도에 대해, 구동 전류와 감지 전류를 연속적으로 번갈아 가면서 인가하되, 제1시간 간격동안 구동전류를 인가하고, 제2시간 간격동안 감지 전류를 인가하면서 전압의 변화를 측정하는 단계(S2);
상기 단계(S2)에서 얻은 데이터 중 감지 전류를 인가할 때의 전압의 값들을 별도로 분리하여 이 값들 중 최대 값과 최소 값 사이의 차이(ΔV)를 계산하는 단계(S3);
상기 단계(S1)에서 구해진 데이터로부터 전압 변화에 대한 온도 변화 값(ΔT/ΔV)을 구하는 단계(S4); 및
상기 단계(S3)에서 구해진 ΔV와, 상기 단계(S4)에서 구해진 ΔT/ΔV를 곱하고, 여기에 외부 온도를 더하여 해당 외부 온도에서의 발광 다이오드의 P-N 접합부의 온도를 측정하는 단계(S5)를 포함하는 고출력 발광 다이오드 모듈의 접합 온도 측정 방법.As a method of measuring the temperature of the PN junction of the individual light emitting diode in a high power light emitting diode module including a plurality of high power light emitting diode,
Determining the relationship between the external temperature and the voltage in the sense current by measuring the voltage while changing the external temperature of the LED package including the same LED as the LED constituting the high output LED module ( S1);
Measuring a change in voltage while applying a driving current and a sensing current alternately with respect to a specific external temperature, applying a driving current for a first time interval, and applying a sensing current for a second time interval (S2). ;
Calculating a difference ΔV between a maximum value and a minimum value of these values by separately separating values of voltages when applying a sense current among the data obtained in the step S2;
Obtaining a temperature change value (ΔT / ΔV) for a voltage change from the data obtained in the step (S1) (S4); And
And multiplying ΔV obtained in the step S3 by ΔT / ΔV obtained in the step S4 and adding the external temperature thereto to measure the temperature of the PN junction of the light emitting diode at the corresponding external temperature (S5). Junction temperature measurement method of a high power light emitting diode module.
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