KR20120026204A - 광 발생 장치 및 그의 제어 방법 - Google Patents

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이정원
정항근
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(주)세미솔루션
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Abstract

본 발명은 광 발생 장치 및 그의 제어 방법에 관한 것으로, 적어도 한 종류 이상의 LED가 다수 장착되어 광을 발생시키는 LED 모듈(160); 상기 LED 모듈(160)에서 발생된 열을 방출시키는 쿨러(cooler)(170); 피부질환 치료, 식물재배, 방제/방충, 정밀광학용 광원 등의 발광모드 설정을 위한 키 입력부(110); 상기 LED 별 구동 전류값을 저장하는 메모리(130); 상기 LED 모듈(160)에서 발생하는 열의 온도를 감지하는 온도 감지부(180); 상기 LED 모듈(160)을 발광시키는DC-DC 컨버터(150); 상기 LED 모듈(160)을 발광시키기 위한 전류값을 이용하여 상기 DC-DC 컨버터(150)의 승압/감압을 제어하는 전류 제어부(140); 상기 메모리(130)에 저장된 현재 발광시키는LED의 고유 전류값과 상기 온도 감지부(180)에서 감지한 온도에 따른 보정 전류값을 합산하여 현재 발광시키는LED의 구동 전류값을 상기 전류 제어부(140)에 전달하는 연산 처리부(120)를 포함한다. 본 발명은 LED 모듈의 정밀한 파장 제어 기능을 구현함으로써 LED 제조공정 상의 불균일성과 전류에 따른 피크 파장 변화를 방지할 수 있고, 또한, LED 모듈의 온도를 일정하게 유지하여 LED의 발열에 따른 오동작을 방지함으로써 방출 파장의 변화를 방지하고 발광 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

광 발생 장치 및 그의 제어 방법{LIGHTING EMITTING APPARATUS AND CONTROLLING METHOD THEREOF}
본 발명은 발광 다이오드의 이용 기술에 관한 것으로, 특히, 광 발생 장치 및 그의 제어 방법에 관한 것이다.
발광 다이오드((Light Emitting Diode: LED, 이하 'LED'라 함)는 저전압, 소전류로 작동이 가능하며 일반적인 백열등, 형광등에 비해 효율이 높고 수명이 길다는 장점이 있다.
특히, 최근에 고휘도 LED의 개발로 인하여, 조명장치에 고휘도의 백색광을 발광하는 LED를 이용한 조명장치(이하 'LED 조명장치'라 함)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
LED 조명장치는 형광램프나 백열램프와 같은 조명장치에 비해 상대적으로 적은 전력으로 조명이 가능함은 물론 수명이 길다는 LED 자체의 특성으로 인하여, 향후 조명장치 이외에도 다양한 분야에 응용될 것으로 예상된다.
근래 LED를 다양한 분야에 적용함에 있어서, 베이스 기판(예로, 인쇄회로기판 : PCB)에 복수의 LED를 매트릭스 형태로 배열, 장착하여, 조립의 간편성, 발광 특성과 휘도 등의 특성을 개선한 LED 모듈이 개발되고 있다.
그러나, LED는 제조 공정의 불균일성 및 사용중 노후화(aging)에 의하여 편차를 나타내게 된다.
따라서, LED 피크 파장의 특성이 중요한 응용 분야에서는 LED 피크 파장을 조절할 수 있는 기능이 필수적이다.
본 발명은 LED의 원하는 피크 파장을 정밀하게 생성하여 유지하기 위해 창안한 LED를 이용한 광 발생 장치 및 그의 제어 방법을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 LED 모듈의 온도를 일정 범위 내에서 유지하여 LED 파장의 변화를 최소화하는데 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 LED 모듈의 온도 변화에 따라 LED 파장이 변할 경우 이를 보정하여 일정한 파장을 유지하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 적어도 한 종류 이상의 LED가 다수 장착되어 광을 발생시키는 LED 모듈; 상기 LED 별 구동 전류값을 저장하는 메모리; 상기 LED 모듈에서 발생하는 열의 온도를 감지하는 온도 감지부; 상기 LED 모듈을 발광시키는 LED모듈 구동부; 상기 LED 모듈을 발광시키기 위한 전류값을 상기 LED모듈 구동부에 전달하는 전류 제어부; 상기 메모리에 저장된 현재 발광시키는LED의 전류값과 상기 온도 감지부에서 감지한 온도에 따른 보정 전류값을 연산하여 현재 발광시키는 LED의 구동 전류값을 상기 전류 제어부에 전달하는 연산 처리부; 상기 연산 처리부에 연결되며, 피부질환 치료, 식물재배, 방제/방충, 정밀광학용 광원 등의 발광모드 설정을 위한 키 입력부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 LED 모듈은 서로 다른 특성을 갖는 적어도 2 종류 이상의 LED가 매트릭스 형태로 장착되는 베이스 기판; 상기 베이스 기판의 저면에 접합되는 방열층; 상기 LED에 발생되는 열을 상기 방열층으로 전달하기 위해, 상기 방열층과 연결되도록 상기 베이스 기판에 관통된 다수 개의 열 전달 핀을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 LED는 칩(chip) LED를 이용함이 바람직하다.
상기 방열층에는 쿨러(cooler)를 장착하는 것이 바람직하다.
상기 연산 처리부는 온도 감지부에서 감지한 온도를 참조하여 현재 구동 중인 LED의 보정 전류값을 산출하고 그 보정 전류값을 현재 구동 중인 LED의 고유 전류값과 비교하여 구동 전류값을 결정하도록 구성함이 바람직하다.
상기 연산 처리부는 현재 설정된 발광모드에 따른 LED 구동 전류값을 확인하여 각 LED의 파장을 보간, 합성한 피크 파장을 산출하고 그 합성된 피크파장을 발광모드의 원하는 피크파장과 비교하여 보정 전류값을 산출하며 상기 구동 전류값과 보정 전류값을 참조하여 최종 구동 전류값을 산출하도록 구성함이 바람직하다.
상기 보정 전류값은 각 피크 파장의 진폭(amplitude)을 조절하여 산출하는 것이 바람직하다.
상기 LED 모듈은 발광모드 설정 시에 디스플레이 패널로 동작하도록 구성함이 바람직하다.
상기 구성의 장치에 있어서, 발광모드 설정 시에 설정 모드를 표시하기 위한 별도의 디스플레이 패널을 더 포함하여 구성함이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 적어도 한 종류 이상의 LED를 매트릭스 형태로 집적한 LED 모듈을 발광시키는 광 발생 장치를 제어하는 방법에 있어서, 미리 저장된 각 LED의 고유 전류값을 읽어 각각의 LED를 발광시키는단계; LED 모듈에서 발생한 열의 온도를 감지하는 단계; 상기 감지된 온도와 상기 LED 모듈에서 발생한 광의 파장을 이용하여 원하는 광의 파장을 위한 보정 전류값을 산출하는 단계; 상기 산출된 보정 전류값과 상기 메모리에서 읽은 고유 전류값을 합산하여 각각의 LED를 발광시키는 단계를 수행함이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 적어도 한 종류 이상의 LED를 매트릭스 형태로 집적한 LED 모듈을 발광시키는 광 발생 장치를 제어하는 방법에 있어서, 발광모드를 확인하는 단계; 상기 발광모드에 따른 구동 전류값을 확인하여 각 LED의 피크파장을 산출하는 단계; 상기 피크파장을 보간하여 합성파장을 산출하는 단계; 발광모드의 원하는 피크파장과 상기 합성파장을 비교하여 보정 전류값을 산출하는 단계; 상기 보정 전류값과 상기 구동 전류값을 참조하여 최종의 구동전류값을 산출하는 단계; 상기 최종의 구동전류값으로 LED를 구동시키는 단계를 수행함이 바람직하다.
상기 보정 전류값은 각 피크 파장의 진폭(amplitude)을 조절하여 각 LED의 광의 세기 비율(C)를 조절함으로써 산출하는 것이 바람직하다.
상기 구성의 본 발명은 LED 모듈의 온도를 감지하여 정밀한 파장 제어 기능을 구현함으로써 LED 제조공정 상의 불균일성과 전류에 따른 피크 파장 변화를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 LED 모듈의 온도를 일정하게 유지하여 LED의 발열에 따른 오동작을 방지함으로써 방출 파장의 변화를 방지하고 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명은 원하는 임의의 LED 파장을 정밀하게 생성함으로써 광 파장 특성이 중요한 피부질환 치료, 식물재배, 방충 및 방제, 정밀 광학실험 장비에 사용 가능한 광원으로 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예를 위한 광 발생 장치의 블록 구성도.
도 2는 도 1에서 LED 모듈의 구성을 보인 사시도.
도 3은 본 발명에서 LED 파장 제어를 위한 제1 실시 예의 신호 흐름도.
도 4는 본 발명에서 LED 파장 제어를 위한 제2 실시 예의 신호 흐름도.
도 5는 도 4의 파장보간 기법에 따른 파형도.
도 6은 도 5(c)의 파형을 보정 과정을 보인 파형도.
이하, 본 발명을 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예에서는 본 발명의 기술적 사상 및 본질적 특성을 명료히 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 공지된 기술에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예를 위한 광 발생 장치의 블록 구성도로서 이에 도시한 바와 같이, 적어도 한 종류 이상의 LED가 다수 장착되어 광을 발생시키는 LED 모듈(160); 상기 LED 모듈(160)에서 발생된 열을 방출시키는 쿨러(cooler)(170); 피부질환 치료, 식물재배, 방제/방충, 정밀광학용 광원 등의 발광모드 설정을 위한 키 입력부(110); 상기 LED 별 구동 전류값을 저장하는 메모리(130); 상기 LED 모듈(160)에서 발생하는 열의 온도를 감지하는 온도 감지부(180); 상기 LED 모듈(160)을 발광시키는LED모듈 구동부(150); 상기 LED 모듈(160)을 발광시키기 위한 전류값을 이용하여 상기 LED모듈 구동부(150)의 승압/감압을 제어하는 전류 제어부(140); 상기 메모리(130)에 저장된 현재 발광시키는LED의 고유 전류값과 상기 온도 감지부(180)에서 감지한 온도에 따른 보정 전류값을 비교하여 현재 발광시키는LED의 구동 전류값을 상기 전류 제어부(140)에 전달하는 연산 처리부(120)를 포함한다.
상기 연산 처리부(120)는 8051 칩과 같은 MCU(Micor Controller Unit)로 구성할 수 있다.
상기 메모리(130)에 저장되는 각 LED의 고유 전류값은 광 발생 장치의 제작 과정에서 저장하는 것이 바람직하지만, 필요에 따라 키 입력부(110)를 이용하여 원하는 값을 저장할 수도 있다.
상기 LED모듈 구동부(150)는 DC-DC 컨버터(converter)로 구성한다.
상기 LED 모듈(160)은 도 2의 사시도에 도시한 바와 같이, 서로 다른 종류의 LED(240-1~240-4)가 매트릭스 형태로 장착되는 베이스 기판(210); 상기 베이스 기판(210)의 저면에 접합되는 방열층(220); 상기 LED에 발생되는 열을 상기 방열층(방열판)(210)으로 전달하기 위해, 상기 방열층과 연결되도록 상기 베이스 기판(210)에 관통된 다수 개의 열 전달 핀(열 전달 돌기)(230)들을 포함한다.
도면의 미설명 부호 '250'은 LED(240-1~240-4)를 베이스 기판(210)에 납땜으로 접합시키기 위한 인쇄패턴이다.
상기 LED(240-1~240-4)는 단위 면적당 LED의 집적도를 높여 방출되는 광량을 증가시키기 위해 칩(chip) LED로 구성한다.
상기 LED(240-1~240-4)는 피부질환 치료, 특용작물 재배, 방충/방제 및 정밀광학용 광원 등의 발광모드 중 원하는 모드에 따라 서로 다른 특성의 LED가 장착되는 것으로, 원하는 LED 파장에 따라 장착되는 LED의 종류가 결정될 것이다.
상기 방열층(220)에는 쿨러(cooler)(170)를 장착하여 방열 효율을 향상시키는 것이 바람직하다.
상기 베이스 기판(210)은 인쇄회로기판(PCB : Printed Circuit Board)로서, 양면 PCB, 멀티층 PCB로 구성할 수 있다.
상기 베이스 기판(210)에서, 인쇄된 전원 공급 및 제어선과 무관한 부분에 다수 개의 관통 홀(via hole)들이 형성되고, 상기 다수 개의 관통 홀들에 각각 상기 열 전달 핀(230)이 삽입된다(위치한다). 상기 열 전달 핀(230)들은 서로 일정한 간격을 두고 전면적에 일정 비율로 위치하는 것이 바람직하다. 상기 열 전달 핀(230)의 단면 형상은 상기 관통 홀의 단면 형상과 같은 것이 바람직하다. 상기 열 전달 핀(230)의 단면 형상은 원형인 것이 바람직하다. 상기 열 전달 핀(230)의 단면 형상은 사각형, 삼각형 등등 다양할 수 있다.
상기 베이스 기판(210)에 구비된 LED들(240-1~240-4)에서 발생하는 열은 상기 열 전달 핀(230)들을 통해 방열층(220)으로 전달되면서 상기 방열층(220)을 통해 방열된다. 이로 인하여, 상기 LED들(240-1~240-4)에서 발생되는 열이 효율적으로 방열되어 상기 LED들(240-1~240-4)의 온도를 일정하게 유지함으로써 상기 LED들(240-1~240-4)의 과열에 따른 오동작을 방지함은 물론 방출 파장의 변화를 방지하여 발광 효율을 향상시키게 된다.
또한, LED(240-1~240-4)의 온도를 일정하게 유지하기 위해 방열층(220)에 쿨러(170)을 부착하여 상기 방열층(220)으로 전달된 열을 효과적으로 발산시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에서는 상기 LED 모듈(160)을 발광모드 설정 시에 디스플레이 패널로 동작하도록 구성하거나, 발광모드 설정, 현재 설정된 모드 확인 등을 위해 별도의 디스플레이 패널을 부가하여 구성할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에서 LED 파장 제어를 위한 방법은 도 3의 신호 흐름도에 도시한 바와 같이, 적어도 한 종류 이상의 LED(240-1~240-4)를 매트릭스 형태로 집적한 LED 모듈(160)의 파장을 제어하는 방법에 있어서, 연산 처리부(120)가 메모리(130)에 미리 저장된 각 LED의 고유 전류값을 읽어 전류 제어부(140)를 통해 각각의 LED(240-1~240-4)를 발광시키는 단계; 온도 감지부(180)가 상기 LED 모듈(160)에서 발생한 열의 온도를 감지하는 단계; 연산 처리부(120)가 상기 감지된 온도와 상기 LED 모듈(160)에서 발생한 광의 파장을 이용하여 원하는 광의 파장을 위한 보정 전류값을 산출하는 단계; 상기 연산 처리부(120)가 상기 산출된 보정 전류값과 상기 메모리(130)에서 읽은 고유 전류값을 합산하여 현재 발광 중인 LED의 구동 전류값을 산출하는 단계; 전류 제어부(140)가 상기 구동 전류값으로 LED모듈 구동부(150)를 제어하여 각각의 LED의 파장을 보정하는 단계를 수행하는 것이다.
즉, 본 발명에서 LED 파장 제어를 위한 제1 방법은 상기 연산 처리부(120)가 온도 감지부(180)에서 감지한 온도를 참조하여 현재 발광 중인 LED의 보정 전류값을 산출하고 그 보정 전류값을 현재 발광 중인 LED의 고유 전류값과 합산하여 구동 전류값을 결정한다. 상기 보정 전류값은 감지된 온도와 LED의 고유 전류값을 이용하여 계산한다.
이에 따라, 전류 제어부(140)가 상기 결정된 구동 전류값으로 LED모듈 구동부(150)를 제어하여 현재 발광 중인 LED의 파장을 보정함으로써 원하는 LED 광 파장을 발생시키는 것이다.
따라서, 사용자가 원하는 임의의 LED 파장을 정밀하게 제어하여 유지할 수 있도록 함으로써 파장 특성이 중요한 피부질환 치료, 식물재배, 방충 및 방제, 정밀 광학용 광원으로 사용할 수 있다.
하지만, 도 3의 신호 흐름도와 같은 온도를 감지하여 LED 파장을 제어하는 방식은 전력소모가 크다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명에서 인접 LED의 피크파장을 보간, 합성하여 원하는 LED 파장을 생성하고 이를 조절하는 제2 방법을 제시하면 다음과 같다.
본 발명에서 제시하는 제2 방법이 필요한 이유는 LED 피크 파장이 공정의 불균일성(약
Figure pat00001
) 및 사용 중의 노후화(aging)에 의하여 편차가 발생하기 때문이다.
따라서, LED의 피크 파장에 민감하게 반응하는 응용 분야에서는 피크 파장 조절 기능이 필수적이다.
본 발명에서 제시하는 제2 방법으로 피크 파장 제어 알고리즘은 2개의 LED의 피크 파장 사이의 간격이 LED의 HWHM(Half Width Half Maximum ; 파워가 1/2이 되는 넓이의 1/2)의 약 1.698배 보다 작으면 하나의 피크 파장을 생성할 수 있다는 수학적 분석을 기초로 한다.
우선, LED의 광 파장 함수(
Figure pat00002
)는 아래의 [수학식 1]과 같이 표현된다.
Figure pat00003
상기 [수학식 1]에서 A는 파장의 진폭(Amplitude),
Figure pat00004
는 파장(wavelength),
Figure pat00005
는 피크 파장(peak wavelength), W는 파장의 폭 변수(width parameter)이다.
따라서, 임의의 2개의 LED를 발광시킬 때 도5 (a)와 같이 각각의 LED의 광 파장 함수를 f1, f2라 하면 아래의 [수학식 2], [수학식 3]과 같이 표현된다.
Figure pat00006
Figure pat00007
이때, 2개의 광 파장을 합성하면 합성 파장 함수 f3는 아래의 [수학식 4]와 같이 광 파장 함수 f1, f2를 합성한 함수로 표현된다.
Figure pat00008
그리고, 상기 함수 f3를 1차 미분하면 아래의 [수학식 5]와 같이 표현된다.
Figure pat00009
또한, 상기 함수 f3를 2차 미분하면 아래의 [수학식 6]과 같이 표현된다.
Figure pat00010
이때,
Figure pat00011
,
Figure pat00012
라 가정할 때 상기 [수학식 6]을 단위 함수로 표현하면 아래의 [수학식 7]과 같이 표현된다.
Figure pat00013
여기서,
Figure pat00014
는 2개의 LED의 피크 파장 사이의 간격이다.
따라서, 상기 [수학식 7]을 정리하면 아래의 [수학식 8]과 같은 결과를 얻을 수 있다.
Figure pat00015
여기서,
Figure pat00016
는 half width half maximum(파워가 절반이 되는 넓이의 1/2)을 의미한다.
이는 두개의 LED의 피크 파장 사이의 간격(
Figure pat00017
)이 LED의 파워가 절반이 되는 넓이의 1/2의 약 1.698배 보다 작으면 하나의 피크 파장을 생성할 수 있음을 의미한다.
그런데, 2개의 LED의 피크 파장의 간격(
Figure pat00018
)에 따라 도5 (b)(c)에 도시한 바와 같이 하나 또는 2개의 피크 파장이 생성되기 때문에 하나의 피크 파장을 갖는 함수를 생성하기 위한 수학적 해석이 필요하다.
결론적으로, 합성함수(f3)를 2차 미분하여 하나의 피크 파장을 만들기 위한 조건을 구할 수 있는데, 이를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 합성함수(f3)의 피크 파장이 하나일 경우 변곡점(inflection point : 2차 미분계수가 '0'인 지점)이 2개 존재한다.
따라서, 상기 [수학식 5]는 아래의 [수학식 9]와 같이 표현할 수 있다.
Figure pat00019
이때, W1 = W2라고 가정하면 상기 [수학식 9]는 아래의 [수학식 10]과 같이 정리할 수 있다.
Figure pat00020
이때, 2개의 LED의 빛의 세기의 비율을 'C'라 하고
Figure pat00021
이라고 가정하면 상기 [수학식 10]을
Figure pat00022
로 나누어 아래의 [수학식 11]과 같이 표현할 수 있다.
Figure pat00023
따라서, 상기 [수학식 11]을 빛의 세기의 비율(C)로 표현하면 아래의 [수학식 12]와 같이 표현된다.
Figure pat00024
상기 [수학식 12]를 다시 정리하면 아래의 [수학식 13]과 같이 표현된다.
Figure pat00025
이때,
Figure pat00026
이라고 가정하면 상기 [수학식 13]은 아래의 [수학식 14]와 같이 표현된다.
Figure pat00027
이때,
Figure pat00028
,
Figure pat00029
임으로 상기 [수학식 14]는 아래의 [수학식 15]와 같이 표현된다.
Figure pat00030
이때,
Figure pat00031
임으로 상기 [수학식 15]는 아래의 [수학식 16]과 같이 표현할 수 있다.
Figure pat00032
따라서, 상기 [수학식 16]에서 알 수 있듯이 빛의 세기 비율(C)는 원하는 피크 파장을 생성하기 위한 비율임을 알 수 있다.
이에 따라, 2개의 LED의 빛의 세기(A1)(A2)를 조절하면 합성함수(f3)의 피크 파장을 조절할 수 있다.
또한, 2개의 피크 파장이 생성된 합성함수(f3)에 적용하여 하나의 피크 파장을 생성할 수 있는데, 도5(c)에 도시한 바와 같이, 합성함수(f3)의 2개의 피크 파장은 각각의 LED의 피크 파장과 거의 일치하는 것을 알 수 있다.
따라서, 각각의 LED의 파장 함수(f1)(f2)의 피크 파장을 조절하면 하나의 피크 파장을 갖는 합성함수(f3)를 생성할 수 있음을 도6에서 알 수 있다.
즉, 도5(a)와 같은 2개의 LED의 파장 함수를 합성하였을 때 도5(c)와 같이 2개의 피크 파장이 존재하는 합성함수가 생성된다면 이를 보정하여 하나의 피크 파장이 존재하는 합성 함수로 생성하여야 한다.
이를 위해 1차 미분함수의 피크치 위치를 조정하여 도6 (b)와 같은 함수를 생성하게 된다.
이에 따라, 하나의 피크치를 갖는 함수를 이용하여 LED의 구동 전류값을 제어함으로써 안정적인 발광을 보장하게 된다.
한편, 본 발명의 실시 예에서 LED 파장 제어를 위한 제2 방법은 도 4의 신호 흐름도에 도시한 바와 같이, 적어도 한 종류 이상의 LED를 매트릭스 형태로 집적한 LED 모듈(160)의 파장을 제어하는 방법에 있어서, 연산 처리부(120)가 키 입력부(110)에서 설정한 발광모드를 확인하는 단계; 상기 연산 처리부(120)가 상기 발광모드에 따른 구동 전류값을 메모리(130)에서 확인하여 각 LED의 피크파장을 산출하는 단계; 상기 연산 처리부(120)가 상기 피크파장을 보간하여 합성파장을 산출하는 단계; 상기 연산 처리부(120)가 발광모드의 원하는 피크파장과 상기 합성파장을 비교하여 보정 전류값을 산출하는 단계; 상기 연산 처리부(120)가 상기 보정 전류값과 상기 구동 전류값을 참조하여 최종의 구동전류값을 산출하는 단계; 전류 제어부(140)가 상기 최종의 구동전류값으로 LED모듈 구동부(150)의 승압/감압을 제어하여 상기 LED 모듈(160)을 원하는 광 파장으로 발광시키는 단계를 수행한다.
즉, 본 발명의 실시 예에서 LED 파장 제어를 위한 제2 방법은 상기 연산 처리부(120)가 현재 설정된 발광모드에 따른 LED 구동 전류값을 확인하여 각 LED의 파장을 보간, 합성한 피크 파장을 산출하고 그 합성된 피크파장을 발광모드의 원하는 피크파장과 비교하여 보정 전류값을 산출하며 상기 구동 전류값과 보정 전류값을 참조하여 최종 구동 전류값을 산출함으로써 전류 제어부(140)가 상기 최종 구동 전류값으로 LED모듈 구동부(150)를 제어하여 LED 모듈(160)의 광 파장을 정밀 제어하는 것이다.
다시 말해서, 서로 특성이 다른 2개의 LED를 발광시키는 경우를 예로 들면, 도 5(a)와 같이 각각의 LED 광파장이 발생될 때 연산 처리부(120)는 도 5(b)와 같이 2개의 피크파장을 보간하여 원하는 피크파장을 생성하고 그 생성된 피크파장을 원하는 피크파장과 비교하여 보정 전류값을 산출하는 과정을 수행함으로써 최종적으로 원하는 광파장을 생성하는 것이다.
이에 따라, LED 제조 공정 상의 불균일성과 전류에 따른 피크 파장 변화를 고려하여 정밀한 파장 제어가 가능하게 된다.
또한, 상기와 같이 LED 모듈(160)의 파장을 제어하면서 상기 LED 모듈(160)의 구동 전류값을 피드백받아 확인하고 그 확인결과에 따라 구동 전류값을 제어함으로써 안정적인 발광 동작을 보장할 수 있다.
상기 구동 전류값의 피드백하여 확인하는 기능은 전류 제어부(140) 또는 연산 처리부(120)에 부가할 수 있다.
상기에서 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하였으나, 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상 및 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 형태로 구현할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110 : 키 입력부 120 : 연산 처리부
130 : 메모리 140 : 전류 제어부
150 : LED모듈 구동부 160 : LED 모듈
170 : 쿨러(cooler) 180 : 온도 감지부
210 : 베이스 기판 220 : 방열판
230 : 열 전달핀 240-1~240-4 : 칩 엘이디(chip LED)
250 : 인쇄 패턴

Claims (15)

  1. 적어도 한 종류 이상의 LED가 다수 장착되어 광을 발생시키는 LED 모듈;
    상기 LED 별 구동 전류값을 저장하는 메모리;
    상기 LED 모듈에서 발생하는 열의 온도를 감지하는 온도 감지부;
    상기 LED 모듈을 발광시키는 LED모듈 구동부;
    상기 LED 모듈을 발광시키기 위한 전류값을 상기 LED모듈 구동부에 전달하는 전류 제어부;
    상기 메모리에 저장된 현재 발광시키는LED의 전류값과 상기 온도 감지부에서 감지한 온도에 따른 보정 전류값을 연산하여 현재 발광시키는 LED의 구동전류값을 상기 전류 제어부에 전달하는 연산 처리부를 포함하는 광 발생 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 연산 처리부에 연결되며, 피부질환 치료, 식물재배, 방제/방충, 정밀광학용 광원 등의 발광모드 설정을 위한 키 입력부를 더 포함하는 광 발생 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 LED 모듈은
    서로 다른 특성을 갖는 적어도 2 종류 이상의 LED가 매트릭스 형태로 장착되는 베이스 기판;
    상기 베이스 기판의 저면에 접합되는 방열층;
    상기 LED에 발생되는 열을 상기 방열층으로 전달하기 위해, 상기 방열층과 연결되도록 상기 베이스 기판에 관통된 다수 개의 열 전달 핀들을 포함하는 광 발생 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 LED는 칩(chip) LED로 구성하는 광 발생 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 방열층에는 쿨러(cooler)를 장착하는 광 발생 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 LED모듈 구동부는 DC-DC 컨버터로 구성하는 광 발생 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 연산 처리부는, 온도 감지부에서 감지한 온도를 참조하여 현재 구동 중인 LED의 보정 전류값을 산출하고 그 보정 전류값을 현재 구동 중인 LED의 고유 전류값과 비교하여 구동 전류값을 결정하도록 구성하는 광 발생 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 연산 처리부는, 현재 설정된 발광모드에 따른 LED 구동 전류값을 확인하여 각 LED의 파장을 보간, 합성한 피크 파장을 산출하고 그 합성된 피크 파장을 발광모드의 원하는 피크 파장과 비교하여 보정 전류값을 산출하며 상기 구동 전류값과 보정 전류값을 참조하여 최종 구동 전류값을 산출하도록 구성하는 광 발생 장치.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 보정 전류값은 각 피크 파장의 진폭(amplitude)을 조절하여 산출하는 광 발생 장치.
  10. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 LED 모듈은 발광모드 설정 시에 디스플레이 패널로 동작하도록 구성하는 광 발생 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 발광모드 설정 시에 설정 모드를 표시하기 위한 별도의 디스플레이 패널을 더 포함하는 광 발생 장치.
  12. 적어도 한 종류 이상의 LED를 집적한 LED 모듈의 파장을 제어하는 방법에 있어서,
    미리 저장된 각 LED의 고유 전류값을 읽어 각각의 LED를 발광시키는 단계;
    LED 모듈에서 발생한 열의 온도를 감지하는 단계;
    상기 감지된 온도와 상기 LED 모듈에서 발생한 광의 파장을 이용하여 원하는 광의 파장을 위한 보정 전류값을 산출하는 단계;
    상기 산출된 보정 전류값과 상기 메모리에서 읽은 고유 전류값을 합산하여 각각의 LED를 발광시키는 단계를 포함하는 광 발생 제어 방법.
  13. 적어도 한 종류 이상의 LED를 집적한 LED 모듈의 파장을 제어하는 방법에 있어서,
    발광모드를 확인하는 단계;
    상기 발광모드에 따른 구동 전류값을 확인하여 각 LED의 피크파장을 산출하는 단계;
    상기 피크파장을 보간하여 합성파장을 산출하는 단계;
    발광모드의 원하는 피크파장과 상기 합성파장을 비교하여 보정 전류값을 산출하는 단계;
    상기 보정 전류값과 상기 구동 전류값을 참조하여 최종의 구동전류값을 산출하는 단계;
    상기 최종의 구동전류값으로 LED를 발광시키는 단계를 포함하는 광 발생 제어 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 보정 전류값은 각 피크 파장의 진폭(amplitude)을 조절하여 산출하는 광 발생 제어 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 진폭은 각 LED의 광의 세기 비율(C)를 이용하여 조정하는 것이고, 상기 광 세기 비율(C)은
    Figure pat00033
    을 만족하고,
    여기서,
    Figure pat00034
    으로서,
    Figure pat00035
    ,
    Figure pat00036
    는 각각의 파장 함수의 진폭이고,
    Figure pat00037
    ,
    Figure pat00038
    ,
    Figure pat00039
    으로서, d1,d2는 합성함수 피크 파장에서 각각의 파장함수의 피크 파장까지의 거리이고,
    Figure pat00040
    는 2개의 LED의 피크 파장 사이의 간격인 것을 특징으로 하는 광 발생 제어 방법.
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