KR101258163B1 - 엘이디 테스트 시스템 및 엘이디 테스트 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엘이디의 온도를 변화시키는 히터부와 상기 히터부에 의해 변화된 상기 엘이디의 온도를 측정하는 온도측정부 및 상기 엘이디의 품질을 시험하는 품질테스트부를 포함하는 엘이디 테스트 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면 엘이디(LED)를 장시간 연속적으로 구동하지 않고서도 엘이디(LED) 소자의 열 발생에 따른 광학 특성 변화를 시험할 수 있게 되므로 엘이디 테스트에 소요되는 시간 및 비용을 절약할 수 있는 효과가 있다.

Description

엘이디 테스트 시스템 및 엘이디 테스트 방법{SYSTEM AND METHOD FOR TESTING LED}

본 발명은 LED(발광다이오드) 테스트 시스템 및 엘이디 테스트 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발광다이오드의 온도에 따라 변하는 광학 특성을 측정할 수 있는 엘이디 테스트 시스템 및 엘이디 테스트 방법에 관한 것이다.

LED(발광다이오드) 소자는 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.

LED 소자는 반도체의 p-n 접합구조를 이용한 것으로, 전원전류가 지속적으로 공급되어 장시간 사용되는 경우, 열 발생으로 인해 및 물리적, 화학적 변화로 인해 광학 특성 등이 변화한다.

그러나 종래에는 이러한 LED 소자의 열발생에 따른 광학 특성의 변화를 테스트하기 위해서는 장시간 연속 구동에 의한 에이징을 하여 그 변화를 측정하여 테스트해야 하였으므로 테스트에 지나치게 많은 시간이 소요되는 문제가 있고, 이를 실제 LED 테스트 과정에서 적용하기가 어려운 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, LED(발광다이오드) 테스트 과정에서 LED를 장시간 연속 구동하지 않고서도 LED 소자의 열 발생에 따른 광학 특성 변화를 시험할 수 있는 엘이디 테스트 시스템 및 엘이디 테스트 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서,

엘이디를 테스트하는 시스템에 있어서, 상기 엘이디의 온도를 변화시키는 히터부; 상기 히터부에 의해 변화된 상기 엘이디의 온도를 측정하는 온도측정부; 및

상기 엘이디의 품질을 시험하는 품질테스트부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 테스트 시스템을 제공한다.

여기서, 상기 히터부는, 상기 엘이디 하면에 접촉하여 상기 엘이디를 가열하거나 발열하도록 하는 히팅플레이트로 이루어진 것을 특징으로 하는 엘이디 테스트 시스템을 제공한다.

여기서, 상기 온도측정부는, 상기 엘이디의 열화상을 획득하고 분석하여 시간에 따라 변화는 상기 엘이디의 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 엘이디 테스트 시스템을 제공한다.

여기서, 상기 품질테스트부는, 구형의 적분구를 구비하고 그 내면에 구비된 광검출기에 의해 상기 엘이디에서 방출되는 광을 검출하여 광학 특성을 테스트하는 것을 특징으로 하는 엘이디 테스트 시스템을 제공한다.

여기서, 상기 품질테스트부는, 상기 엘이디를 상기 적분구 하부로 제공하는 회전테이블을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 테스트 시스템을 제공한다.

여기서, 상기 품질테스트부는, 상기 엘이디의 휘도, 파장, 광속, 광도, 조도, 분광분표 또는 색온도 중 어느 하나 이상의 광학 특성을 테스트하는 것을 특징으로 하는 엘이디 테스트 시스템을 제공한다.

또한, 엘이디를 테스트하는 방법에 있어서, 상기 엘이디의 온도를 변화시키는 단계; 상기 변화된 엘이디의 온도를 측정하는 단계; 및 상기 엘이디의 품질을 시험하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 테스트 방법을 제공한다.

여기서, 상기 엘이디의 온도를 변화시키는 단계는, 상기 엘이디 하면에 접촉하는 히팅플레이트에 의해 상기 엘이디를 가열하거나 발열하도록 함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 엘이디 테스트 방법을 제공한다.

여기서, 상기 온도를 측정하는 단계는, 상기 엘이디의 열화상을 획득하고 분석하여 시간에 따라 변화는 상기 엘이디의 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 엘이디 테스트 방법을 제공한다.

여기서, 상기 엘이디의 품질을 시험하는 단계는, 구형의 적분구와 그 내면에 구비된 광검출기에 의해 상기 엘이디에서 방출되는 광을 검출하여 광학 특성을 테스트하는 것을 특징으로 하는 엘이디 테스트 방법을 제공한다.

여기서, 상기 엘이디의 품질을 시험하는 단계는, 상기 엘이디의 휘도, 파장, 광속, 광도, 조도, 분광분표 및 색온도 중 어느 하나 이상의 광학 특성을 테스트하는 것을 특징으로 하는 엘이디 테스트 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면 엘이디(LED)를 장시간 연속적으로 구동하지 않고서도 엘이디(LED) 소자의 열 발생에 따른 광학 특성 변화를 시험할 수 있게 되므로 엘이디 테스트에 소요되는 시간 및 비용을 절약할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 히터부와 온도측정부를 도시한 사시도,
도 2a는 본 발명의 엘이디 테스트 시스템이 도시된 평면도,
도 2b는 본 발명의 엘이디 테스트 시스템이 도시된 사시도,
도 3은 엘이디를 히터부에 의해 가열하는 상태도,
도 4는 재질별 엘이디의 종류를 도시한 도면,
도 5는 세라믹 재질의 엘이디 온도 변화에 대한 실험 데이터,
도 6은 알루미늄 재질 엘이디 온도 변화에 대한 실험 데이터,
도 7은 본 발명에 따른 엘이디 테스트 방법의 흐름도.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 히터부(100)와 온도측정부(200)를 도시한 사시도이고, 도 2a는 본 발명의 엘이디 테스트 시스템이 도시된 평면도이며, 도 2b는 본 발명의 엘이디 테스트 시스템이 도시된 사시도이고, 도 3은 엘이디를 히터부(100)에 의해 가열하는 상태도이며, 도 4는 재질별 엘이디의 종류를 도시한 도면이다.

도 1 내지 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 엘이디 테스트 시스템은, 엘이디(20)의 온도를 변화시키는 히터부(100)와 히터부(100)에 의해 변화된 상기 엘이디(20)의 온도를 측정하는 온도측정부(200) 및 엘이디(20)의 품질을 시험하는 품질테스트부(300)를 포함하여 구성될 수 있다.

히터부(100)는 상기 엘이디(20)의 온도를 변화시키는 역할을 하는 것으로서, 도 1에 도시된 바와 같이 소정의 커버(11)를 구비한 히팅존(Heating Zone)(10) 내부에 설치될 수 있으며, 상기 엘이디(20) 하면에 접촉하여 상기 엘이디(20)를 가열하거나 발열하도록 하는 히팅플레이트(110)로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다. 즉, 엘이디(20)와 접촉된 히팅플레이트(110)를 가열함으로써 엘이디(20)의 온도를 상승하도록 하는 것이다. 한편 이와 같이 엘이디(20)가 가열되어 온도가 상승한 상태에서 히팅플레이트(110)의 온도를 가열된 엘이디(20) 온도보다 낮춤으로써 엘이디(20)가 발열하도록 하여 엘이디(20)의 온도를 낮출 수도 있다. 따라서, 상기 히팅플레이트(110)에 의해 엘이디(20)의 온도는 상승 될 수도 있고 하강될 수도 있다. 이를 통해 본 발명은 엘이디(20)를 장시간 연속적으로 구동하는 것과 유사한 효과를 얻을 수 있다. 상술한 바와 같이 종래기술에 따르면 엘이디(20)를 장시간 연속적으로 구동하면서 엘이디(20)의 열 발생에 따른 광학 특성 변화를 테스트해야 했으나, 본 발명은 상기와 같이 엘이디(20)를 원하는 특정온도가 되도록 히터부(100)를 통해 가열함으로써 장시간 연속적으로 구동한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있는 것이다. 따라서 이로 인해 간단하게 적용하여 엘이디 테스트 시간을 단축시킬 수 있게 된다.

상기 온도측정부(200)는 상기와 같이 히터부(100)에 의해 변화된 엘이디(20)의 온도를 측정하는 부분이다.

엘이디(20)의 온도를 측정하는 방법은 다양하게 제시될 수 있지만, 본 발명의 경우 바람직한 하나의 방법으로서 열화상을 획득하고 이를 분석하여 엘이디(20)의 온도를 측정하는 방법을 제공한다.

엘이디(20)의 열화상은 소정의 열화상 카메라(210)를 통해 획득할 수 있다. 열화상 카메라(210)는 도 1에 도시된 바와 같이 커버(11)를 구비한 히팅존(Heating Zone)(10) 내부에 설치함으로써 외부의 빛이나 온도의 영향이 최소화되도록 할 수 있다. 그러나 열화상 카메라(210)의 설치 위치가 히팅존(Heating Zone)(10) 내부로 한정한 것은 아니고 엘이디(20)의 온도를 측정할 수 있는 위치이면 어디든 가능하다. 또한, 열화상 카메라(210)는 파장대역이 7.4㎛, 온도분해능이 0.03℃ ~ 30℃, 프레임 속도가 50~60Hz 정도이고, 실시간으로 데이터를 전송할 수 있는 것이 바람직하다. 열화상에 대응되는 온도를 시간에 따라 분석하여 엘이디(20)의 시간별 온도 상승 데이터를 획득할 수 있다.

여기서, 상기 엘이디(20)는 렌즈를 구비한 엘이디(20) 칩과 기판을 포함하여 이루어질 수 있으며, 보다 정확한 열화상 온도 측정을 위해 도 3에 도시된 바와 같이 엘이디(20) 칩을 보호하는 실리콘 돔(silicon dome)이 제거된 상태인 것이 바람직하다.

이와 같이 열화상에 의해 엘이디(20)의 온도를 측정하는 경우 열화상에 나타난 엘이디(20)와 히팅플레이트(110) 각각의 온도를 동시에 측정할 수 있으며 엘이디(20) 내에서도 엘이디(20) 렌즈와 기판 등의 온도를 각각 파악할 수 있는 이점이 있다. 히팅플레이트(110)를 가열하여 엘이디(20)의 온도를 상승시키는 경우 히팅플레이트(110)의 온도와 엘이디(20) 렌즈의 온도 및 기판의 온도는 각각 모두 다르고 온도 변화의 크기도 각기 다를 수 있는데, 이때 테스트를 원하는 부위의 열화상만을 분석하여 그 부분에 해당하는 온도를 찾을 수 있는 것이다.

상기와 같은 히터부(100)와 온도측정부(200)는 도 1에 도시된 바와 같이 소정의 커버(11)로 이루어진 히팅존(Heating Zone)(10) 내부에서 이루어질 수 있다. 열화상 카메라(210) 등을 이용하여 열화상을 측정하기 위해서 외부로부터 차단될 필요가 있기 때문이다.

품질테스트부(300)는 엘이디(20)의 광학 특성 등을 테스트하는 것으로서, 일반적으로 엘이디(20) 테스트에 사용되는 것과 동일한 것을 사용할 수 있다. 다만 본 발명의 경우에는 상기 히터부(100)와 온도측정부(200)에서 엘이디(20)의 온도를 변화시켜 측정하였으므로 이러한 구성과 상기 품질테스트부(300)가 결합되어 특정한 온도에 있는 엘이디(20)의 광학 특성을 테스트할 수 있게 된다.

특히, 본 발명의 경우 상술한 바와 같이 히터부(100)를 조절하여 엘이디(20)를 가열하거나 발열하도록 할 수 있으므로, 엘이디(20)가 가열됨에 따라 광학 특성이나 기타 품질이 어떻게 변하는지 테스트할 수 있을 뿐 만아니라, 엘이디(20)가 발열 상태 즉, 온도가 하강하는 상태에서 해당 온도에서의 엘이디(20)의 광학 특성을 테스트할 수도 있게 된다.

상기 품질테스트부(300)에서 측정할 수 있는 엘이디(20)의 광학 특성으로는 엘이디(20)의 휘도, 파장, 광속, 광도, 조도, 분광분표 및 색온도 등이 포함될 수 있다.

이러한 품질테스트부(300)는 구체적으로 도 2에 도시된 바와 같이 상기 엘이디(20)를 상기 광측정유닛 하부로 제공하는 회전테이블(320)과 구형의 적분구(310)를 구비하고 적분구(310) 내면에 구비된 광검출기(미도시)에 의해 상기 엘이디(20)에서 방출되는 광을 검출하여 광학 특성을 테스트하도록 구성될 수 있다. 다만 품질테스트부(300)에 대한 구성은 일반적인 엘이디(20) 테스트 장치나 시스템에 사용되는 것과 다르지 않으므로 특정한 구성으로 한정되지 않는다.

추가적으로 엘이디(20) 분류수단(미도시)을 구비하여 상기와 같은 테스트를 거친 엘이디(20)의 품질에 따라 등급을 설정하여 등급별로 엘이디(20)가 구분되도록 할 수도 있다.

그리고, 엘이디(20)의 경우 같은 온도로 가열하더라도 재질에 따라 온도의 변화 정도가 다를 수 있으므로 세라믹 재질, 실리콘 웨이퍼 재질, 알루미늄 재질 등 다양한 재질의 엘이디(20)에 대하여 상기 엘이디(20) 테스트 시스템을 적용하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 엘이디를 테스트하는 방법은 도 7에 도시된 바와 같이 상기 엘이디(20)의 온도를 변화시키는 단계(S10)와 상기 변화된 엘이디(20)의 온도를 측정하는 단계(S20), 상기 엘이디(20)의 품질을 시험하는 단계(S30) 및 엘이디(20)를 품질별로 등급을 설정하여 구분하는 단계(S40)를 포함하여 구성될 수 있다.

온도를 변화시키는 단계(S10)는 엘이디(20) 하면과 접촉되는 상기에서 히팅플레이트(110)를 가열함으로써 실시할 수 있다. 그리고 가열된 엘이디(20) 보다 히팅플레이트(110)의 온도를 낮춤으로써 발열을 통해 엘이디(20)의 온도가 하강되도록 할 수 있다.

여기서, 상기 엘이디(20)는 렌즈를 구비한 엘이디 칩과 기판을 포함하여 이루어질 수 있으며, 보다 정확한 열화상 온도 측정을 위해 엘이디 칩을 보호하는 실리콘 돔(silicon dome)이 제거된 상태인 것이 바람직하다.

그 다음 온도를 측정하는 단계(S20)에서는 변화된 엘이디(20)에 열화상 카메라(210) 등을 이용하여 열화상을 획득하고 이를 분석함으로써 엘이디(20)의 온도를 측정할 수 있다.

그 다음 상기 엘이디(20)의 품질을 시험하는 단계(S30)에서는 상기 변화된 엘이디(20)의 온도에 따라 엘이디(20)의 품질을 테스트한다. 엘이디(20)의 품질은 엘이디(20)의 휘도, 파장, 광속, 광도, 조도, 분광분표 및 색온도 등이 포함하여 측정할 수 있다.

구체적으로 구형의 적분구(310)와 그 내면에 구비된 광검출기에 의해 상기 엘이디(20)에서 방출되는 광을 검출하여 광학 특성을 테스트할 수 있다.

추가적으로, 상기와 같이 품질을 테스트한 엘이디(20)를 품질별로 등급을 설정하여 구분하는 단계(S40)를 실시할 수도 있다.

또한, 엘이디의 경우 같은 온도로 가열하더라도 재질에 따라 온도의 변화 정도가 다를 수 있으므로 세라믹 재질, 실리콘 웨이퍼 재질, 알루미늄 재질 등 다양한 재질의 엘이디에 대하여 상기 엘이디 테스트 시스템을 적용하는 것이 바람직하다.

도 5와 도 6은 재질을 달리하면서 본 발명의 엘이디 테스트 시스템 및 방법을 적용한 실험 데이터를 나타내는 것으로서, 구체적으로 도 5a는 세라믹 재질의 엘이디를 가열하면서 온도를 측정한 것이고, 도 5b는 세라믹 재질의 엘이디를 발열하도록 하면서 온도를 측정한 것이며, 도 6a는 알루미늄 재질의 엘이디를 가열하면서 온도를 측정한 것이고, 도 6b는 알루미늄 재질의 엘이디를 발열하도록 하여 온도를 측정한 것이다.

도 5a와 도 6a를 비교해 보면 세라믹 재질의 엘이디와 알루미늄 재질의 엘이디의 온도 변화가 다름을 알 수 있다. 즉, 데이터에 나타나 있는 바와 같이 히터부(100)를 통해 알루미늄 재질의 엘이디를 세라믹 재질의 엘이디에 비해 더 높은 온도로 가열함에도 불구하고 온도는 세라믹 재질의 엘이디가 더 높이 올라감을 알 수 있다. 또한, 가열 시간에 따라서도 온도의 변화 정도가 재질별로 다름을 알 수 있다. 따라서 엘이디의 온도 변화 특성이 각기 다르므로 엘이디 품질테스트부(300)에서 각 재질별, 시간별, 온도별로 엘이디를 테스트하여 광학 특성의 변화를 알아볼 수 있게 된다. 이를 통해 특정 재질의 엘이디의 경우 어떠한 온도에서 품질이 저하되는지 등을 실험을 통해 검증할 수 있는 것이다. 마찬가지로 도 5b와 도 6b에 실험예로 도시된 바와 같이 엘이디를 방열하는 상태에서 엘이디의 재질별, 시간별, 온도별로 엘이디 품질 변화를 테스트할 수도 있게 된다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 하기에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10: 히팅존(Heating Zone) 11: 커버
20: 엘이디 100: 히터부
110: 히팅플레이트 200: 온도측정부
210: 열화상 카메라 300: 품질테스트부
310: 적분구 320: 회전테이블

Claims (11)

1. 엘이디를 테스트하는 시스템에 있어서,
   상기 시스템은
   엘이디의 온도를 변화시키는 히터부;
   상기 히터부에 의해 변화된 상기 엘이디의 온도를 측정하는 온도측정부;
   상기 엘이디의 품질을 시험하는 품질테스트부;
   를 포함하고,
   상기 히터부는 소정의 커버를 구비한 히팅존 내부에 설치되어 상기 엘이디 하면에 접촉하여 상기 엘이디를 가열하거나 발열하도록 하는 히팅플레이트로 이루어지며,
   상기 온도측정부는 히팅존 내부에 설치된 파장대역이 7.4㎛, 온도분해능이 0.03℃ ~ 30℃, 프레임 속도가 50~60Hz이고 실시간으로 데이터를 전송할 수 있는 열화상 카메라인 것을 특징으로 하고,
   상기 품질테스트부는 구형의 적분구와 상기 적분구 하부로 상기 엘이디를 제공하는 회전테이블로 구성되며,
   상기 적분구는 그 내면에 구비된 광검출기에 의해 상기 엘이디에서 방출되는 광을 검출하여 이로부터 휘도, 광속, 조도, 분광분포, 또는 색온도 중 하나 이상의 광학특성을 테스트하고,
   상기 엘이디는 실리콘 돔이 제거된 상태로 테스트되는 것을 특징으로 한 엘이디 테스트 시스템
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 엘이디를 테스트하는 방법에 있어서,
   상기 방법은 엘이디의 온도를 변화시키는 단계;
   히터부에 의해 변화된 상기 엘이디의 온도를 측정하는 단계;
   상기 엘이디의 품질을 시험하는 단계;
   를 포함하고,
   상기 엘이디의 온도를 변화시키는 단계는 소정의 커버를 구비한 히팅존 내부에 설치되어 상기 엘이디 하면에 접촉하여 상기 엘이디를 가열하거나 발열하도록 하는 히팅플레이트에 의해 수행되며,
   상기 엘이디의 온도를 측정하는 단계는 히팅존 내부에 설치된 파장대역이 7.4㎛, 온도분해능이 0.03℃ ~ 30℃, 프레임 속도가 50~60Hz이고 실시간으로 데이터를 전송할 수 있는 열화상 카메라를 통해 수행되며,
   상기 엘이디의 품질을 시험하는 단계는 구형의 적분구와 상기 적분구 하부로 상기 엘이디를 제공하는 회전테이블로 구성되는 품질테스트부에 의하여 수행되되,
   상기 적분구는 그 내면에 구비된 광검출기에 의해 상기 엘이디에서 방출되는 광을 검출하여 이로부터 휘도, 광속, 조도, 분광분포, 또는 색온도 중 하나 이상의 광학특성을 테스트하고,
   상기 엘이디는 실리콘 돔이 제거된 상태로 테스트되는 것을 특징으로 한 엘이디 테스트 방법
   
8. 삭제
9. 삭제
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11. 삭제

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