KR101297803B1 - Apparatus for controlling cooling fan for cooling led - Google Patents
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Abstract
본 발명은 LED의 냉각을 위한 냉각팬 제어 장치에 관한 것으로서, 복수개의 LED들의 LED 각각에 접촉되어 LED의 온도를 각각 측정하는 복수개의 온도 센서를 구비하는 온도 측정부와, 복수개의 냉각팬들으로 이루어지되 적어도 하나의 냉각팬의 동작으로 인한 공기의 대류에 의해 복수개의 LED들의 동작에 따른 열을 방출하는 냉각부와, 온도 측정부로부터 측정되는 적어도 하나의 LED의 온도에 기초하여 냉각팬들을 온도에 따라 순차적으로 동작되도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a cooling fan control apparatus for cooling an LED, comprising: a temperature measuring unit having a plurality of temperature sensors contacting each LED of the plurality of LEDs and measuring the temperature of the LED, respectively, and a plurality of cooling fans. The cooling fan is configured to emit heat according to the operation of the plurality of LEDs by the convection of air due to the operation of the at least one cooling fan, and the cooling fans based on the temperature of the at least one LED measured from the temperature measuring unit. It characterized in that it comprises a control unit for controlling to operate sequentially according to.
Description
본 발명은 LED의 냉각을 위한 냉각팬 제어 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수개의 냉각팬을 LED의 온도에 따라 제어함에 있어서, LED의 광효율을 고려한 동작 온도로 LED를 냉각하면서도 저소음을 실현하기 위한 냉각팬 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling fan control device for cooling an LED, and more particularly, in controlling a plurality of cooling fans according to the temperature of the LED, realizing low noise while cooling the LED to an operating temperature considering the light efficiency of the LED. It relates to a cooling fan control device for.
화석에너지의 고갈 및 환경문제로 인해 에너지를 효율적으로 사용하는 것이 중요한 이슈가 되고 있다. 전기 에너지 중 조명에 사용되는 에너지의 양이 총 전기에너지 사용량의 약 20%를 차지한다. 현재 사용하는 조명으로는 형광등 외에도 백열등, 할로겐 등이 있으나 이들을 대체하는 조명원으로 LED가 있다. LED는 저 소비전력, 뛰어난 내구성, 경제성, 고응답성 및 수명이 반영구적이라는 장점을 가지고 있다. 따라서 저탄소 녹색성장 산업의 일환으로 LED의 연구가 활발하게 진행 되고 있다.Due to the depletion of fossil energy and environmental problems, the efficient use of energy has become an important issue. The amount of energy used for lighting accounts for about 20% of total electrical energy use. In addition to fluorescent lights, currently used lights include incandescent lamps and halogen lamps, but LEDs are alternative lighting sources. LEDs have the advantages of low power consumption, excellent durability, economy, high response and long life. Therefore, as part of the low carbon green growth industry, LED research is being actively conducted.
한편, LED에 대한 광효율 향상 및 광질의 항상성을 위해 가장 중요하게 간주되는 것이 LED 시스템의 방열에 대한 것이어서 이의 해결책을 찾는 방법에 대한 연구가 진행되고 있다. LED 방열에 대한 연구는 방열 방식에 따라 냉각액을 사용한 수냉식 방열 시스템과 상변화에 따라 순환을 이용한 히트 파이프 방식, 자연대류를 이용한 자연대류형 방열 시스템과 냉각팬을 이용한 능동형 방열 시스템으로 구분 할 수 있다. 또 펠티에 효과를 이용해 열전소자로 방열하는 방식 등이 있다. On the other hand, the most important thing for improving the light efficiency of the LED and the homeostasis of the light quality is the heat dissipation of the LED system, and the research on how to find a solution thereof is in progress. The research on LED heat dissipation can be divided into water-cooled heat dissipation system using coolant according to heat dissipation method, heat pipe method using circulation according to phase change, natural convection heat dissipation system using natural convection, and active heat dissipation system using cooling fan. In addition, there is a method of radiating heat with a thermoelectric element using the Peltier effect.
하지만, 수냉식 방열 시스템과 히트 파이프 방식은 고가이며 규모가 크다는 단점이 있으며, 자연대류를 이용하는 경우 LED 구동의 적정온도를 유지하기 힘들다는 단점이 있다. However, the water-cooled heat dissipation system and the heat pipe method have the disadvantage of being expensive and large in size, and it is difficult to maintain the proper temperature of the LED driving when using natural convection.
한편, 종래 기술에 따라 제안된 냉각팬을 이용한 LED의 방열을 위한 기술에 관하여서는 '냉각 쿨러를 구비하는 엘이디 조명등', 출원번호 10-2009-0080436 등에 구체적으로 개시되어 있다. On the other hand, the technology for heat dissipation of the LED using the cooling fan proposed according to the prior art is specifically disclosed in the 'LED lamp having a cooling cooler', Application No. 10-2009-0080436.
이러한, 냉각팬을 이용한 능동형 방열 시스템에 있어서는 냉각팬의 동작으로인한 소음이 발생한다는 문제가 있으며, 특히, LED를 냉각하기위하여 복수개의 냉각팬을 동작시키는 경우에 있어서는 이러한 소음이 실생활에 지장을 초래할 정도에 이를 수 있다.In such an active heat dissipation system using a cooling fan, there is a problem that noise occurs due to the operation of the cooling fan. In particular, when a plurality of cooling fans are operated to cool the LEDs, such noise may interfere with real life. It can be reached.
하지만, 종래 기술에 따르면 개별 LED의 냉각을 위한 단일 냉각팬을 제어하는 것에 대해서만 개시하고 있거나, 냉각시 발생하는 소음에 대한 고려는 하지 않고 있어 전술한 문제점을 해결할 수 없었다. However, according to the related art, only the control of a single cooling fan for cooling individual LEDs is disclosed, or the noise generated during cooling is not considered, and thus the aforementioned problems cannot be solved.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 LED를 냉각하기위하여 복수개의 냉각팬을 동작시키는 경우에 있어서, LED의 온도를 고려하여 복수개의 냉각팬의 동작을 제어가능한 LED의 냉각을 위한 냉각팬 제어 장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is in the case of operating a plurality of cooling fans to cool the LED, the cooling fan for cooling the LED that can control the operation of the plurality of cooling fans in consideration of the temperature of the LED It is to provide a control device.
또한, 본 발명의 다른 목적은 LED의 광효율을 고려한 동작 온도로 LED를 냉각하면서도 저소음을 실현하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to realize a low noise while cooling the LED to the operating temperature considering the light efficiency of the LED.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood from the following description.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 LED의 냉각을 위한 냉각팬 제어 장치는 복수개의 LED들의 LED 각각에 접촉되어 LED의 온도를 각각 측정하는 복수개의 온도 센서를 구비하는 온도 측정부와, 복수개의 냉각팬들으로 이루어지되 적어도 하나의 냉각팬의 동작으로 인한 공기의 대류에 의해 복수개의 LED들의 동작에 따른 열을 방출하는 냉각부와, 온도 측정부로부터 측정되는 적어도 하나의 LED의 온도에 기초하여 냉각팬들을 온도에 따라 순차적으로 동작되도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Cooling fan control apparatus for cooling the LED according to an aspect of the present invention for achieving the above object is a temperature measuring unit having a plurality of temperature sensors for measuring the temperature of the LED in contact with each of the LED of the plurality of LEDs; The cooling unit may include a plurality of cooling fans and emit heat according to the operation of the plurality of LEDs by convection of air due to the operation of the at least one cooling fan, and the temperature of the at least one LED measured from the temperature measuring unit. It characterized in that it comprises a control unit for controlling to operate in accordance with the temperature based on the cooling fan.
본 발명에 따르면, LED를 냉각하기위하여 복수개의 냉각팬을 동작시키는 경우에 있어서, LED의 온도를 고려하여 복수개의 냉각팬의 동작을 제어할 수 있어 LED의 광효율을 고려한 동작 온도로 LED를 냉각하면서도 저소음을 실현할 수 있다. According to the present invention, when operating a plurality of cooling fans to cool the LED, it is possible to control the operation of the plurality of cooling fans in consideration of the temperature of the LED, while cooling the LED to the operating temperature considering the light efficiency of the LED Low noise can be realized.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED의 냉각을 위한 냉각팬 제어 장치를 나타내는 블록도.
도 2는 LED들의 구동시 정션 온도에 따른 상대 광선속을 나타내는 도면.1 is a block diagram showing a cooling fan control device for cooling the LED according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing a relative luminous flux according to junction temperature when driving LEDs.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in various different forms, and these embodiments are not intended to be exhaustive or to limit the scope of the present invention to the precise form disclosed, It is provided to inform the person completely of the scope of the invention. It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 LED의 냉각을 위한 냉각팬 제어 장치를 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED의 냉각을 위한 냉각팬 제어 장치를 설명하기 위한 블록도이다.Hereinafter, a cooling fan control apparatus for cooling an LED according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1. 1 is a block diagram illustrating a cooling fan control apparatus for cooling an LED according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED의 냉각을 위한 냉각팬 제어 장치(10)는 외부의 복수개의 LED들(LED1, LED2, LEDn)(110)과 각각 대응되는 쌍으로 이루어지는 복수개들의 냉각팬들(Fan1, Fan2, Fann)을 포함하여, LED의 광효율을 고려한 동작 온도로 LED를 냉각하면서도 50 데시벨 미만의 저소음으로 냉각팬들(Fan1, Fan2, Fann)의 동작을 순차 제어하는 것을 특징으로 한다.Referring to FIG. 1, a cooling
더욱 상세하게는, LED의 냉각을 위한 냉각팬 제어 장치(10)는 냉각부(120)와, 온도 측정부(130)와, 제어부(140)와, 소음 측정부(150)와, 온도 설정부(160)를 포함한다. In more detail, the cooling
여기서, 냉각부(120)는 복수개의 냉각팬들(Fan1, Fan2, Fann)으로 이루어지되 적어도 하나의 냉각팬의 동작으로 인한 공기의 대류에 의해 복수개의 LED들(110)의 동작에 따른 열을 방출한다. Here, the
온도 측정부(130)는 복수개의 LED들(110)의 LED 각각에 접촉되어 LED(LED1, LED2, LEDn)의 온도를 각각 측정하는 복수개의 온도 센서를 구비한다.The
이 때, 온도 센서는 서로 다른 두가지 금속으로 이루어진 열전대가 이용될 수 있으며, 온도차에 따른 기전력을 발생시켜 LED의 온도를 측정하는 것일 수 있다.At this time, the temperature sensor may be a thermocouple made of two different metals, it may be to measure the temperature of the LED by generating an electromotive force according to the temperature difference.
제어부(140)는, 온도 측정부(130)로부터 측정되는 적어도 하나의 LED의 온도에 기초하여 냉각팬들을 온도에 따라 순차적으로 동작되도록 제어한다. The
한편, 도 2는 LED들의 구동시 정션 온도에 따른 상대 광선속을 나타낸다. On the other hand, Figure 2 shows the relative luminous flux according to the junction temperature when the LEDs are driven.
여기서, 가로축은 LED의 구동에 따른 정션 온도(Juction Temperature)를 나타내며, 세로축은 상대 광선속(Relative Luminous Flux)을 의미한다.Here, the horizontal axis represents the junction temperature according to the driving of the LED, and the vertical axis represents the relative luminous flux.
도 2를 참조하면, 60도 이상의 온도 구간에서 상대 광선속의 값이 1.0을 유지하지 못하고 그 이하로 떨어지는 것을 알 수 있으며, LED의 광효율이 일정한 온도 이상에서는 최적의 값을 유지하지 못한다는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 2, it can be seen that the value of the relative luminous flux does not maintain 1.0 but falls below that value in a temperature section of 60 degrees or more, and it can be seen that the light efficiency of the LED does not maintain an optimal value at a certain temperature or more. have.
제어부(140)는 LED의 광효율을 고려하여 상대 광선속의 값이 기설정된 값 미만이 되는 경우를 방지하기 위하여 기설정된 임계 온도 이상의 값(예를 들어, 60도)이 온도 측정부(130)로부터 측정이 되면, 온도의 단계별로 설정된 온도 구간에 따라 동작되는 냉각팬들의 개수를 증감하여 냉각부(120)를 순차적으로 동작되도록 제어할 수 있다. The
소음 측정부(150)는 냉각팬들의 동작에 따른 소음을 측정하며, 제어부(140)는, 소음 측정부(150)에서 측정되는 소음이 기설정된 임계값(예를 들어, 50데시벨) 미만이 되도록 적어도 하나의 냉각팬의 동작을 제어하는 것일 수 있다.The
즉, 소음 측정부(150)에서 측정되는 소음이 기설정된 임계값 이상이 되는 경우, 적어도 하나의 냉각팬의 동작을 멈추거나 인가하는 전압의 레벨을 낮추도록하여 냉각팬의 동작을 제어할 수 있다. That is, when the noise measured by the
한편, 제어부(140)는, 냉각팬들의 온 및 오프되는 동작의 주기를 조절하여 소음을 임계값 미만이 되도록 냉각팬들의 동작을 제어할 수 있으며, 이 때, 각각의 냉각팬의 동작 주기는 서로 다르게 설정될 수 있다. 이 때, 냉각팬의 동작 주기가 서로 다르게 설정되어 냉각팬이 동시에 동작되는 시간이 없거나 감소되므로서, 냉각팬들의 동작에 의한 소음이 감소되는 효과가 발생될 수 있다.On the other hand, the
이처럼, 제어부(140)는 시퀀스 제어 알고리즘을 통해 냉각팬들의 동작을 제어할 수 있으며, LED등의 개수에 따라 온도차별을 두기 위한 냉각팬의 구동이 가능하다. 또한, LED의 온도가 증가한 시간 및 감소한 시간을 고려하여 팬을 구동하는 것이 가능하며, 설정된 구동 온도와 LED의 온도 차이에 따른 PID제어를 통한 냉각팬의 풍량 조절이 가능하다. As such, the
또한, 제어부(140)는 냉각팬들에 인가되는 전압의 레벨을 변경하여 소음을 임계값 미만이 되도록 냉각팬들의 동작을 제어할 수 있다. In addition, the
여기서, 냉각팬들에 인가되는 전압의 레벨은 사용되는 냉각팬의 구체적인 스펙에 따라 달라질 수 있으나 구동전압에 대한 시작전압의 비율 및 물리적인 손상을 방지하는 임계값을 고려하여 구동전압의 50퍼센트 내지 110퍼센트의 전압 레벨을 가지는 것일 수 있다. 예를 들어, 구동전압이 12V, 시작 전압이 6V인 경우에 있어서, 인가되는 전압의 레벨은 6V 내지 13.2V일 수 있다.Here, the level of the voltage applied to the cooling fans may vary depending on the specific specification of the cooling fan used, but considering the ratio of the starting voltage to the driving voltage and a threshold that prevents physical damage, the driving voltage may be 50% or more. It may have a voltage level of 110 percent. For example, when the driving voltage is 12V and the start voltage is 6V, the level of the applied voltage may be 6V to 13.2V.
한편, 온도 설정부(160)는 LED의 구동 온도를 사용자의 입력에 따라 설정하며, 이 때, 제어부(140)는 구동 온도로 LED들의 온도를 유지하도록 적어도 하나의 냉각팬의 동작을 제어할 수 있다.
Meanwhile, the
일반적으로 가정에서의 평균 소음은 약 40dBA 내지 50dBA으로, 일상 대화 시가 50dBA 60dBA 정도, 집에서 음악을 틀어놓고 감상 시 약 85dBA 등을 비교해 볼 때, 냉각팬 1개시 구동되는 소음은 실내 소음보다 적은 수준일 수 있으나, 냉각팬의 개수가 추가되어 복수개의 팬이 동시에 구동되는 경우 가정에서의 평균 소음의 범위를 초과하는 소음이 발생할 수 있다. In general, the average noise in the home is about 40dBA to 50dBA, compared to about 50dBA 60dBA in everyday conversation, and about 85dBA when listening to music at home. However, when the number of cooling fans is added and a plurality of fans are driven at the same time, noise exceeding a range of average noise at home may occur.
여기서, 측정된 소음은 냉각팬 모터 자체의 소음과 팬에서 불어오는 바람과 방열판과의 공기적 마찰에 의해 발생되는 공기 유동 소음을 포함한 수치이다.Here, the measured noise is a value including the noise of the cooling fan motor itself and the air flow noise generated by the wind from the fan and the air friction between the heat sink.
하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED의 냉각을 위한 냉각팬 제어 장치(10)는 순차 제어를 통해 복수개의 냉각팬을 동시에 구동하는 시간을 축소하고 냉각팬들의 전압 레벨을 제어하여 냉각팬의 구동시 발생되는 소음을 최소화할 수 있다.
However, the cooling
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention.
110: LED
120: 냉각부
130: 온도 측정부
140: 제어부
150: 소음 측정부
160: 온도 설정부110: LED
120: cooling section
130: temperature measuring unit
140:
150: noise measuring unit
160: temperature setting unit
Claims (5)
복수개의 냉각팬들으로 이루어지되 적어도 하나의 상기 냉각팬의 동작으로 인한 공기의 대류에 의해 상기 복수개의 LED들의 동작에 따른 열을 방출하는 냉각부;
상기 냉각팬들의 동작에 따른 소음을 측정하는 소음 측정부; 및
상기 온도 측정부로부터 측정되는 적어도 하나의 상기 LED의 온도에 기초하여 상기 냉각팬들을 상기 온도에 따라 순차적으로 동작되도록 제어하는 제어부;를 포함하되,
상기 제어부는 상기 냉각팬들의 온 및 오프되는 동작의 주기를 조절하고 상기 냉각팬들에 인가되는 전압의 레벨을 변경하여 상기 소음을 기설정된 임계값 미만이 되도록 상기 냉각팬들의 동작을 제어하는 것이되, 각각의 상기 냉각팬의 동작 주기는 서로 다르게 설정되는 것이고, 상기 냉각팬들에 인가되는 전압의 레벨은 상기 냉각팬들의 구동전압의 50퍼센트 내지 110퍼센트의 전압 레벨을 가지는 것
을 특징으로하는 LED의 냉각을 위한 냉각팬 제어 장치.A temperature measuring unit having a plurality of temperature sensors which are in contact with each of the LEDs of the plurality of LEDs and respectively measure the temperature of the LEDs;
A cooling unit including a plurality of cooling fans and dissipating heat according to the operation of the plurality of LEDs by convection of air due to the operation of the at least one cooling fan;
A noise measuring unit measuring noise according to the operation of the cooling fans; And
And a controller configured to control the cooling fans to be sequentially operated according to the temperature based on the temperature of the at least one LED measured from the temperature measuring unit.
The control unit controls the operation of the cooling fans to adjust the period of the operation of the cooling fans on and off and to change the level of the voltage applied to the cooling fans so that the noise is less than a predetermined threshold value. The operation period of each of the cooling fans is set differently, and the level of the voltage applied to the cooling fans has a voltage level of 50 percent to 110 percent of the driving voltage of the cooling fans.
Cooling fan control device for cooling the LED characterized in that.
LED의 구동 온도를 사용자의 입력에 따라 설정하는 온도 설정부를 더 포함하되,
상기 제어부는 상기 구동온도로 상기 LED들의 온도를 유지하도록 상기 냉각팬의 동작을 제어하는 것
을 특징으로하는 LED의 냉각을 위한 냉각팬 제어 장치.The method of claim 1,
Further comprising a temperature setting unit for setting the driving temperature of the LED according to the user input,
The control unit controls the operation of the cooling fan to maintain the temperature of the LED at the driving temperature
Cooling fan control device for cooling the LED characterized in that.
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| JP2004185254A (en) * | 2002-12-03 | 2004-07-02 | Hitachi Ltd | Cooling system |
| KR20070121362A (en) * | 2006-06-22 | 2007-12-27 | 주식회사 대우일렉트로닉스 | Apparatus and method for offering cooling pan information of electronic machines |
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2011
- 2011-12-13 KR KR1020110133353A patent/KR101297803B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
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