KR20120029155A - Device and method of measuring of light emitting diode - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 발광다이오드의 효율 측정장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 발광다이오드의 조명 효율을 간단하고 저렴하게 산출할 수 있는 발광다이오드의 효율 측정장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a device and a method for measuring the efficiency of a light emitting diode, and more particularly, to a device and a method for measuring the efficiency of a light emitting diode that can be calculated simply and inexpensively.
발광다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 전자와 정공의 재결합에 기초하여 발광하는 반도체를 이용한 광학소자로서, 반응속도, 전력소모, 발열 등의 제반특성이 종래의 광원에 비해 매우 우수하여 광통신, 전자기기에서 여러 형태의 광원으로 널리 사용되고 있다.Light Emitting Diode (LED) is an optical device using a semiconductor that emits light based on recombination of electrons and holes, and has excellent characteristics such as reaction speed, power consumption, and heat generation compared to conventional light sources. It is widely used in various types of light sources in the device.
발광다이오드를 여러 형태의 광원으로 적용하고자 할 때 가장 중요한 측정변수는 조명 효율이다. 여기서, 조명 효율이라 함은 전기에너지 대비 광출력을 평가하는 지수를 의미하며, 발광다이오드가 소모전력에 비해 얼마나 효율적으로 빛을 내는지에 따라 효율이 평가될 수 있다.When the light emitting diode is applied to various types of light sources, the most important measurement variable is lighting efficiency. Here, the lighting efficiency refers to an index for evaluating light output relative to electric energy, and the efficiency may be evaluated according to how efficiently the light emitting diode emits light compared to power consumption.
일반적으로 발광다이오드의 조명 효율은 전광선속을 측정함으로써 산출될 수 있다. 전광선속(Total luminous flux)이라 함은 광원에서 나오는 전체 광선속량을 의미하며, 종래 알려진 전광선속 측정 방법으로서는, 측각 광도계 또는 적분구를 이용한 측정 방법 등이 있다.In general, the illumination efficiency of a light emitting diode can be calculated by measuring the total luminous flux. Total luminous flux refers to the total amount of luminous flux emitted from a light source, and conventionally known total luminous flux measurement methods include a measuring method using a side angle photometer or an integrating sphere.
종래 전광선속 측정 방법 중 하나로서, 측각 광도계를 이용한 측정 방법은, 측각 광도계에서 측정된 광도 또는 광조도를 입체각에 대해 수치적으로 적분함으로써 전광선속을 측정하는 방법이다. 그러나, 측각 광도계를 이용한 측정 방법은 측정시간이 매우 오래 걸려 현장에서 적용하기 어려운 문제점이 있다.As one of the conventional methods for measuring the total luminous flux, the measuring method using the angle measuring photometer is a method of measuring the total luminous flux by numerically integrating the luminous intensity or light intensity measured by the angle measuring photometer with respect to the solid angle. However, the measurement method using the angle measurement photometer has a problem that it is difficult to apply in the field because the measurement time is very long.
종래 전광선속 측정 방법 중 다른 하나로서, 적분구를 이용한 측정 방법은, 중공의 구 형상의 적분구를 이용하여 보조전구(또는 보조 발광다이오드) 및 발광다이오드의 점등 여부에 따른 전분광복사선속 또는 전광선속을 분광복사계로 설정한 측정회수 만큼 측정하여, 평균값과 표본표준편차를 각각 구한 후 그 비율을 이용하여 흡수율을 계산하고, 흡수율을 통해 보정된 전광선속 값을 산출하는 방법이다. 그러나, 적분구를 이용한 측정 방법은 측정 과정이 매우 복잡하고 번거로운 문제점이 있을 뿐만 아니라 측정장치의 가격상승을 초래하고, 측정시간 역시 오래 걸리는 문제점이 있다.As another conventional method for measuring total luminous flux, a measuring method using an integrating sphere may be configured by using a hollow sphere-shaped integrating sphere. It is a method of measuring the luminous flux by the number of measurement times set by the spectroradiometer, calculating the average value and the sample standard deviation, and calculating the absorptance using the ratio, and calculating the total luminous flux value corrected by the absorptance. However, the measuring method using the integrating sphere has a problem that the measuring process is very complicated and cumbersome, as well as the rise of the price of the measuring device, and also takes a long time to measure.
이에 따라, 최근에는 측정 과정을 간소화시키고, 측정 시간을 단축할 수 있으며, 비용을 절감할 수 있는 발광다이오드의 효율 측정장치 및 방법에 대한 일부 대책들이 제안되고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 절실히 요구되고 있다.Accordingly, recently, some measures have been proposed for a device and method for measuring efficiency of a light emitting diode which can simplify the measurement process, shorten the measurement time, and reduce the cost, but there is still insufficient development. It is required.
본 발명은 측정 과정을 간소화할 수 있으며, 측정 시간을 단축할 수 있는 발광다이오드의 효율 측정장치 및 방법을 제공한다.The present invention provides a device and method for measuring the efficiency of a light emitting diode which can simplify the measurement process and can shorten the measurement time.
특히, 본 발명은 발광다이오드의 발열 특성을 이용하여 광량 효율을 산출할 수 있는 발광다이오드의 효율 측정장치 및 방법을 제공한다.In particular, the present invention provides a light emitting diode efficiency measuring apparatus and method that can calculate the light quantity efficiency by using the heat generating characteristics of the light emitting diode.
또한, 본 발명은 측정장치의 구조를 간소화할 수 있으며, 비용을 절감할 수 있는 발광다이오드의 효율 측정장치 및 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a device and method for measuring the efficiency of a light emitting diode that can simplify the structure of the measuring device and can reduce the cost.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 발광다이오드의 효율 측정방법은 발광다이오드의 발열량을 이용하여 광량 효율을 산출한다.According to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object of the present invention, the method of measuring the efficiency of the light emitting diode calculates the light quantity efficiency using the calorific value of the light emitting diode.
발광다이오드의 파워(power)는 빛(light)과 열(heat)로 정의될 수 있다. 따라서, 발광다이오드로부터 방출되는 방열량을 알면 발광다이오드에 인가되는 입력전력과의 상관관계를 통해 발광다이오드의 광량 효율을 산출할 수 있다. 종래에는 발광다이오드로부터 발하는 빛을 직접적으로 측정하여 효율을 산출하였다면, 본 발명의 일 측면에 따른 측정방법 및 장치는 발광다이오드로부터 발하는 열을 이용하여 조명 효율을 간접적으로 측정할 수 있다.The power of the light emitting diode may be defined as light and heat. Therefore, if the amount of heat radiation emitted from the light emitting diode is known, the light quantity efficiency of the light emitting diode can be calculated through correlation with the input power applied to the light emitting diode. Conventionally, if the efficiency is calculated by directly measuring the light emitted from the light emitting diode, the measuring method and apparatus according to an aspect of the present invention can indirectly measure the lighting efficiency using heat emitted from the light emitting diode.
구체적으로, 발광다이오드의 광량 효율은 하기 수학식[1]에 의해 산출될 수 있다.Specifically, the light quantity efficiency of the light emitting diode may be calculated by the following equation [1].
- - - 수학식[1] ---Equation [1]
여기서, 수학식[1]의 QLED는 상기 발광다이오드의 발열량이고, Pinput는 상기 발광다이오드에 인가되는 입력전력(V*I)이다.Here, Q LED of Equation [1] is the heat generation amount of the light emitting diode, and P input is the input power (V * I) applied to the light emitting diode.
발광다이오드의 발열량(QLED)은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 산출될 수 있다. 일 예로, 발광다이오드의 발열량(QLED)은, 발광다이오드에 접합되는 제1열전달매체 및 제1열전달매체에 접합되는 제1열방출매체를 이용하여 특정될 수 있는 바, 발광다이오드를 제1열전달매체의 제1접합면에 위치시키고, 발광다이오드에 의한 열전달이 균일하게 유지되는 경우, 하기 수학식[2]에 의해 산출될 수 있다.The calorific value Q LED of the light emitting diode may be calculated in various ways depending on the required conditions and design specifications. For example, the calorific value Q LED of the light emitting diode may be specified using a first heat transfer medium bonded to the light emitting diode and a first heat radiating medium bonded to the first heat transfer medium. When placed on the first bonding surface of the medium, and the heat transfer by the light emitting diode is kept uniform, it can be calculated by the following equation [2].
- - - 수학식[2] ---Equation [2]
여기서, 수학식[2]의 는 발광다이오드에 접합되는 제1열전달매체의 제1접합면의 온도(T1) 및 제1열방출매체에 접합되는 제1열전달매체의 제2접합면의 온도(T2) 간의 온도차(T1-T2)이고, 상기 R은 제1열전달매체의 열저항 계수이다.Where equation [2] Temperature difference between the temperature of the first bonding surface of the first heat transfer medium is joined to the light-emitting diode (T 1) and a first temperature (T 2) of the second joint surface of the first heat transfer medium is joined to the heat-emitting medium (T 1 -T 2 ), where R is the thermal resistance coefficient of the first heat transfer medium.
제1열전달매체의 열저항 계수(R)는 미리 특정된 상수일 수 있으나, 측정 환경 및 조건에 따라서 측정변수가 발생할 수도 있다. 가령, 측정 장소의 온도, 습도 및 풍량 등에 의해 측정변수가 발생할 수 있으며, 측정장치의 구성에 따라 약간씩 상이한 조건을 가지기 때문에 매번 측정할 때 이러한 변수를 보정하는 것이 필요하다. 이 경우 발광다이오드와 실질적으로 동일한 조건에서 별도의 열저항 산출부 이용하여 제1열전달매체의 열저항 계수(R)를 산출할 수도 있다. 일 예로, 열저항 산출부는, 히터, 히터에 전원을 공급하는 제2전원공급부, 히터에 접합되는 제2열전달매체, 제2열전달매체에 접합되는 제2열방출매체, 히터에 접합되는 제2열전달매체의 제1접합면 및 제2열방출매체에 접합되는 제2열전달매체의 제2접합면 간의 온도 차이를 측정하기 위한 제2온도센서부, 및 히터의 발열량과 각 접합면의 온도차 간의 상관관계로부터 제2열전달매체의 열저항 계수(R)를 산출하는 제2연산부를 포함하여 구성될 수 있으며, 제2연산부는 하기 수학식[3]에 의해 제1열전달매체의 열저항 계수(R)를 산출할 수 있다.The thermal resistance coefficient R of the first heat transfer medium may be a predetermined constant, but a measurement variable may occur depending on the measurement environment and conditions. For example, measurement variables may occur due to the temperature, humidity, and air volume of the measurement site, and have a slightly different condition depending on the configuration of the measuring device. Therefore, it is necessary to correct these parameters at each measurement. In this case, the thermal resistance coefficient R of the first heat transfer medium may be calculated using a separate thermal resistance calculator under substantially the same conditions as the light emitting diodes. For example, the heat resistance calculation unit may include a heater, a second power supply unit supplying power to the heater, a second heat transfer medium bonded to the heater, a second heat radiating medium bonded to the second heat transfer medium, and a second heat transfer bonded to the heater. A second temperature sensor unit for measuring a temperature difference between the first bonding surface of the medium and the second bonding surface of the second heat transfer medium bonded to the second heat dissipating medium, and a correlation between the calorific value of the heater and the temperature difference between the respective bonding surfaces And a second calculation unit for calculating a thermal resistance coefficient (R) of the second heat transfer medium from the second calculation unit, wherein the second calculation unit calculates the thermal resistance coefficient (R) of the first heat transfer medium by the following equation [3]. Can be calculated.
- - - 수학식[3] ---Equation [3]
여기서, 수학식[3]의 는 히터에 접합되는 제2열전달매체의 제1접합면의 온도(T1') 및 제2열방출매체에 접합되는 제2열전달매체의 제2접합면의 온도(T2') 간의 온도차(T1'-T2')이고, Qheater는 미리 결정된 히터의 발열량이다.Where equation [3] Is the temperature difference T between the temperature T 1 ′ of the first bonding surface of the second heat transfer medium bonded to the heater and the temperature T 2 ′ of the second bonding surface of the second heat transfer medium bonded to the second heat radiating medium. 1 '-T 2') and, Q heater is a pre-determined heating value of the heater.
참고로, 본 발명에서 발광다이오드와 히터가 실질적으로 동일한 조건에 제공된다 함은, 같은 열전달매체 및 열방출매체 상에서 발광다이오드 및 히터를 대상으로 하는 것을 의미할 수 있으며, 실질적으로 동일한 온도, 습도, 풍량 등의 조건하에서, 발광다이오드 및 히터로부터 발생된 열이 동일한 규격 및 재질을 갖는 다른 열전달매체 및 열방출매체를 이용하여 측정하는 것으로 전달되는 것으로 이해될 수도 있다.For reference, in the present invention, that the light emitting diode and the heater are provided under substantially the same conditions may mean that the light emitting diode and the heater are on the same heat transfer medium and the heat radiating medium, and the same temperature, humidity, Under conditions such as air volume, it may be understood that heat generated from the light emitting diodes and the heater is transferred to the measurement using another heat transfer medium and heat release medium having the same specification and material.
즉, 각 열전달매체 및 각 열방출매체는, 실질적으로 동일한 조건에서 발광다이오드 또는 히터에 공용으로 사용될 수 있음은 물론, 동일한 조건에서 발광다이오드 및 히터에 각각 개별적으로 제공될 수 있다.That is, each heat transfer medium and each heat release medium may be used in common for a light emitting diode or a heater under substantially the same conditions, and may be separately provided to the light emitting diode and the heater under the same conditions, respectively.
또한, 열전달매체의 양 접합면 사이의 온도 차이에 의해서 특정되는 발열량은 주로 연전달매체를 통해서 열발열매체로 전달되는 열 에너지를 의미할 수 있지만, 경우에 따라서는 열전달매체를 포함하는 주변의 시스템에서 방출되는 열에너지를 포함하는 개념으로 이해될 수도 있다.In addition, the calorific value specified by the temperature difference between the joining surfaces of the heat transfer medium may mean heat energy transferred mainly to the heat generating medium through the heat transfer medium, but in some cases, the peripheral system including the heat transfer medium. It can also be understood as a concept involving the thermal energy emitted from.
한편, 히터의 상부는 발광다이오드와 동일한 조건을 형성하기 위해 발광다이오드의 상부를 밀봉하는 에폭시, 실리콘 레진 등과 같은 통상의 밀봉층(encapsulation layer)에 의해 덮혀지는 것이 바람직하다. 따라서 발광다이오드 및 히터로부터 발생된 열은 대부분 발광다이오드 및 히터의 하부에 접합된 제1 또는 제2열전달매체로 전달될 수 있다. 또한, 단 하나의 발광다이오드의 조명 효율을 산출하는 것도 가능하지만, 경우에 따라서는 복수개의 발광다이오드가 실질적으로 동일한 조건에서 상호 이격되게 소정 배열을 갖도록 제공된 발광다이오드 어레이(LED ARRAY)에서 복수개의 발광다이오드의 광량 효율을 동시에 측정하는 것도 가능하다.On the other hand, the upper portion of the heater is preferably covered with a conventional encapsulation layer such as epoxy, silicone resin, etc., which seals the upper portion of the light emitting diode to form the same condition as the light emitting diode. Therefore, most of the heat generated from the light emitting diode and the heater may be transferred to the first or second heat transfer medium bonded to the lower portion of the light emitting diode and the heater. It is also possible to calculate the illumination efficiency of a single light emitting diode, but in some cases a plurality of light emitting diodes (LED ARRAY) provided so that the plurality of light emitting diodes have a predetermined arrangement spaced apart from each other under substantially the same conditions. It is also possible to simultaneously measure the light quantity efficiency of the diode.
본 발명에 따른 발광다이오드의 효율 측정장치 및 방법에 의하면, 측정 과정을 간소화할 수 있으며, 측정 시간을 단축할 수 있다.According to the efficiency measuring apparatus and method of the light emitting diode according to the present invention, the measurement process can be simplified, and the measurement time can be shortened.
특히, 본 발명에 따르면, 본 발명은 발광다이오드의 발열 특성을 이용하여 광량 효율을 산출할 수 있기 때문에, 발광다이오드의 효율을 보다 신속하고 정확하게 측정할 수 있다.In particular, according to the present invention, since the light quantity efficiency can be calculated using the heat generating characteristics of the light emitting diode, the efficiency of the light emitting diode can be measured more quickly and accurately.
또한, 본 발명에 따르면 별도의 보조광원을 사용하거나 장비를 별도로 회전시킬 필요 없이, 단순히 발광다이오드의 발열 특성을 이용하여 광량 효율을 산출할 수 있기 때문에, 측정장치의 구조를 간소화할 수 있을 뿐만 아니라 양산에 적합하며, 비용을 절감할 수 있다.In addition, according to the present invention, since it is possible to calculate the light quantity efficiency by simply using the heat generating characteristics of the light emitting diode, without using a separate auxiliary light source or rotating the equipment separately, the structure of the measuring apparatus can be simplified as well. It is suitable for mass production and can save cost.
또한, 본 발명에 따르면 복잡한 여러 연산 단계를 반복적으로 거칠 필요없이 비교적 간단한 연산 단계에 의해 광량 효율을 산출할 수 있기 때문에, 발광다이오드의 효율 측정을 과정을 보다 간소화할 수 있으며, 측정 시간을 단축할 수 있다.In addition, according to the present invention, since the light quantity efficiency can be calculated by a relatively simple calculation step without having to repeatedly go through many complicated calculation steps, it is possible to simplify the process of measuring the efficiency of the light emitting diode and to reduce the measurement time. Can be.
도 1은 본 발명에 따른 발광다이오드의 효율 측정장치 및 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 발광다이오드의 효율 측정장치로서, 열저항 산출부를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광다이오드의 효율 측정장치를 도시한 도면이다.1 is a view for explaining an efficiency measuring device and method of a light emitting diode according to the present invention.
2 is a view for explaining a heat resistance calculation unit as an efficiency measuring device of a light emitting diode according to the present invention.
3 and 4 illustrate an apparatus for measuring efficiency of a light emitting diode according to another exemplary embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited by the embodiments. In describing the present invention, a detailed description of well-known functions or constructions may be omitted for clarity of the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 발광다이오드의 효율 측정장치 및 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 발광다이오드의 효율 측정장치로서, 열저항 산출부를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 3 및 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광다이오드의 효율 측정장치를 도시한 도면이다.1 is a view for explaining the efficiency measuring device and method of the light emitting diode according to the present invention, Figure 2 is a view for explaining the heat resistance calculation unit as an efficiency measuring device of the light emitting diode according to the present invention. 3 and 4 are diagrams illustrating an apparatus for measuring efficiency of a light emitting diode according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 발광다이오드(100)의 효율 측정장치 및 방법은, 발광다이오드(100)(Light Emitting Diode; LED)의 발열량을 이용하여 발광다이오드(100)의 광량 효율을 산출하도록 구성된다.1 and 2, the efficiency measuring apparatus and method of the
이하에서는 본 발명에 따른 발광다이오드(100)의 효율 측정장치가, 발광다이오드(100)에 전원을 공급하는 제1전원공급부(400), 상기 발광다이오드(100)에 접합되는 제1열전달매체(200), 상기 열전달매체(200)에 접합되는 제1열방출매체(300), 상기 발광다이오드(100)에 접합되는 제1열전달매체(200)의 제1접합면 및 제1열방출매체(300)에 접합되는 제1열전달매체(200)의 제2접합면 간의 온도 차이를 측정하기 위한 제1온도센서부(500), 및 상기 발광다이오드(100)의 발열량 및 발광다이오드(100)에 인가되는 입력전력 간의 상관관계로부터 발광다이오드(100)의 광량 효율을 산출하는 제1연산부(600)를 포함하여 구성된 예를 들어 설명하기로 한다.Hereinafter, the efficiency measuring device of the
구체적으로, 발광다이오드(100)의 파워(power)는 빛(light)과 열(heat)로 정의될 수 있다. 따라서, 발광다이오드(100)로부터 방출되는 방열량을 알면 발광다이오드(100)에 인가되는 입력전력과의 상관관계를 통해 발광다이오드(100)의 광량 효율을 산출할 수 있는 바, 발광다이오드(100)의 광량 효율은 하기 수학식[1]에 의해 산출될 수 있다.Specifically, power of the
[수학식 1][Equation 1]
여기서, 상기 수학식[1]의 QLED는 상기 발광다이오드(100)의 발열량이고, Pinput는 상기 발광다이오드(100)에 인가되는 입력전력(V*I)이다.Here, the Q LED of Equation [1] is a heat generation amount of the
상기 발광다이오드(100)의 발열량(QLED)은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 산출될 수 있다. 일 예로, 상기 발광다이오드(100)의 발열량(QLED)은, 발광다이오드(100)에 접합되는 제1열전달매체(200) 및 상기 열전달매체(200)에 접합되는 제1열방출매체(300)를 이용하여 특정될 수 있는 바, 상기 발광다이오드(100)를 제1열전달매체(200)의 제1접합면에 위치시키고, 상기 발광다이오드(100)에 의한 열전달이 균일하게 유지되는 경우, 하기 수학식[2]에 의해 산출될 수 있다.The amount of heat generated (Q LED ) of the
[수학식 2][Equation 2]
여기서, 상기 수학식[2]의 는 발광다이오드(100)에 접합되는 제1열전달매체(200)의 제1접합면의 온도(T1) 및 제1열방출매체(300)에 접합되는 제1열전달매체(200)의 제2접합면의 온도(T2) 간의 온도차(T1-T2)이고, 상기 R은 제1열전달매체(200)의 열저항 계수이다.Here, the equation [2] Is the temperature T 1 of the first bonding surface of the first
참고로, 상기 발광다이오드(100)에 접합되는 제1열전달매체(200)의 제1접합면, 및 상기 제1열방출매체(300)에 접합되는 제1열전달매체(200)의 제2접합면의 온도는 제1온도센서(510,520)를 이용하여 측정할 수 있다. 상기 제1온도센서(510,520)로서는 통상의 서모커플(thermocouplr), 서모파일(Thermopile) 또는 측온저항체(Resistance Temperature Detector; RTD) 등이 사용될 수 있으며, 요구되는 조건 및 측정 환경에 따라 여타 다른 센서가 사용될 수도 있다.For reference, a first bonding surface of the first
아울러, 상기 열전달매체(200)로서는 열전도성이 우수한 통상의 금속이 사용될 수 있으며, 열전달매체(200)의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 열방출매체(300)로서는 통상의 히트싱크(heat sink)가 사용될 수 있으며, 히트싱크의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.In addition, a general metal having excellent thermal conductivity may be used as the
상기 제1열전달매체(200)의 열저항 계수(R)는 미리 특정된 상수일 수 있다. 상기 제1열전달매체(200)의 열저항 계수(R)를 알면, 제1연산부(600)는 전술한 수학식[2]를 통해 발광다이오드(100)의 발열량(QLED)을 산출할 수 있으며, 이를 토대로 전술한 수학식[1]을 통해 발광다이오드(100)의 광량 효율을 산출할 수 있다.The thermal resistance coefficient R of the first
한편, 측정 환경 및 조건에 따라서 측정변수가 발생할 수도 있다. 가령, 온도, 습도 및 풍량 등에 의해 측정변수가 발생할 수 있으며, 이 경우 발광다이오드(100)와 동일한 조건에서 별도의 열저항 산출부 이용하여 제1열전달매체(200)의 열저항 계수(R)를 산출할 수도 있다.Meanwhile, measurement variables may occur depending on the measurement environment and conditions. For example, measurement variables may occur due to temperature, humidity, and air volume. In this case, the thermal resistance coefficient R of the first
일 예로, 상기 열저항 산출부는, 히터(100'), 상기 히터(100')에 전원을 공급하는 제2전원공급부(400'), 상기 히터(100')에 접합되는 제2열전달매체(200'), 상기 제2열전달매체(200')에 접합되는 제2열방출매체(300'), 상기 히터(100')에 접합되는 제2열전달매체(200')의 제1접합면 및 제2열방출매체(300')에 접합되는 제2열전달매체(200')의 제2접합면 간의 온도 차이를 측정하기 위한 제2온도센서부(500'), 및 상기 히터(100')의 발열량과 각 접합면의 온도차 간의 상관관계로부터 제2열전달매체(200')의 열저항 계수(R)를 산출하는 제2연산부(600')를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 제2연산부(600')는 하기 수학식[3a] 및 수학식[3b]에 의해 제1열전달매체(200)의 열저항 계수(R)를 산출할 수 있다.For example, the heat resistance calculator includes a
[수학식 3a]Equation 3a
[수학식 3b][Equation 3b]
여기서, 상기 수학식[3a] 및 수학식[3b]의 는 히터(100')에 접합되는 제2열전달매체(200')의 제1접합면의 온도(T1') 및 제2열방출매체(300')에 접합되는 제2열전달매체(200')의 제2접합면의 온도(T2') 간의 온도차(T1'-T2')이고, Qheater는 미리 결정된 상기 히터(100')의 발열량이다.Here, the equations [3a] and [3b] Is the temperature T 1 ′ of the first bonding surface of the second
상기 히터(100')로서는 일정한 방열량을 제공할 수 있는 통상의 표준 히터(standard heater)가 사용될 수 있으며, 히터(100')의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 발명에서 발광다이오드(100)와 히터(100')가 실질적으로 동일한 조건에서 제공된다 함은, 같은 열전달매체 및 열방출매체 상에서 발광다이오드 및 히터를 대상으로 하는 것을 의미할 수 있으며, 실질적으로 동일한 온도, 습도, 풍량 등의 조건하에서, 발광다이오드 및 히터로부터 발생된 열이 동일한 규격 및 재질을 갖는 다른 열전달매체 및 열방출매체을 이용하여 측정하는 것으로 이해될 수도 있다.As the
아울러, 상기 각 열전달매체(200) 및 각 열방출매체(300)는, 실질적으로 동일한 조건에서 발광다이오드(100) 또는 히터(100')에 공용으로 사용될 수 있음은 물론, 실질적으로 동일한 조건에서 발광다이오드(100) 및 히터(100')에 각각 개별적으로 제공될 수 있다.In addition, the
예를 들어, 제1열전달매체(200) 및 제1열방출매체(300)를 이용하여 발광다이오드(100)의 를 산출할 수 있으며, 제1열전달매체(200) 및 제1열방출매체(300)와 동일한 규격 및 특성을 갖는 별도의 제2열전달매체(200') 및 제2열방출매체(300')를 이용하여 제1열전달매체(200)의 열저항 계수(R)를 산출할 수 있다. 경우에 따라서는 제1열전달매체 및 제1열방출매체를 이용하여 발광다이오드(100)의 를 산출한 후, 제1열전달매체로부터 발광다이오드를 분리한 후 제1열전달매체에 히터를 접합하여 제1열전달매체의 열저항 계수(R)를 산출할 수도 있다.For example, the
한편, 상기 히터(100')의 상부는 발광다이오드(100)와 동일한 조건을 형성하기 위해 발광다이오드(100)의 상부를 밀봉하는 에폭시, 실리콘 레진 등과 같은 밀봉층(encapsulation layer)에 의해 덮혀질 수 있고, 따라서 발광다이오드(100) 및 히터(100')로부터 발생된 열은 대부분 발광다이오드(100) 및 히터(100')의 하부에 접합된 제1 또는 제2열전달매체(200')로 전달될 수 있다. 경우에 따라서는 에폭시나 실리콘 레진 대신 통상의 유리 및 여타 다른 합성수지가 덮혀질 수 있으며, 밀봉층(encapsulation layer)의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, an upper portion of the
전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 단 하나의 발광다이오드(100)의 광량 효율을 산출하는 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 도 3과 같이, 복수개의 발광다이오드(100)가 이격되게 소정 배열을 갖도록 제공된 발광다이오드 어레이(LED ARRAY)에서 복수개의 발광다이오드(100)의 광량 효율을 동시에 측정하는 것도 가능하다. 아울러, 복수개의 발광다이오드의 광량 효율을 하나의 연산부를 이용하여 산출하는 것도 가능하다.In the above-described and illustrated embodiments of the present invention, an example of calculating the light quantity efficiency of only one
한편, 아래 [표 1]은 시중제품(1W Power LED)의 카탈로그 수치와 본 발명에 의한 시중제품의 광량 효율 측정 결과(at IF=350㎃, TA=25℃)를 정리한 것이다.On the other hand, Table 1 below summarizes the catalog value of the commercial product (1W Power LED) and the light quantity efficiency measurement results (at IF = 350 ㎃, TA = 25 ℃) of the commercial product according to the present invention.
[표 1] 시중제품의 카탈로그 수치와 측정된 수치의 비교표[Table 1] Comparison of catalog values and measured values of commercial products
위의 [표 1]에 의해 알 수 있듯이, 시중 청색 발광다이오드의 경우 카탈로그 수치상 효율이 33.1%인데, 본 발명에 따라 측정된 결과에 의하면 시중 청색 발광다이오드의 효율이 33.3%임을 확인할 수 있고, 시중 녹색 발광다이오드의 경우 카탈로그 수치상 효율이 13.0%인데, 본 발명에 따라 측정된 결과에 의하면 시중 녹색 발광다이오드의 효율이 13.4%임을 확인할 수 있듯이, 본 발명에 따라 측정된 시중제품의 광량 효율이 시중제품의 카탈로그 수치상 효율과 매우 근접한 것을 확인할 수 있다.As can be seen from Table 1 above, in the case of commercially available blue light emitting diodes, the efficiency of the catalog is 33.1%. According to the results measured according to the present invention, the efficiency of commercially available blue light emitting diodes is 33.3%. In the case of the green light emitting diode, the efficiency of the catalog value is 13.0%, and according to the results measured according to the present invention, it can be seen that the efficiency of the commercial green light emitting diode is 13.4%. You can see that the catalog's numerical value is very close to the efficiency.
전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 열전달매체의 구조적 특성에 의해 단순히 열이 방출되도록 구성된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 도 4와 같이, 열전달매체(300)를 강제로 냉각시키기 위한 별도의 냉각장치(700)가 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 냉각장치(700)로서는 통상의 냉각팬이 사용될 수 있으며, 그외 여타 다른 통상의 냉각수단이 사용될 수도 있다.In the above-described and illustrated embodiments of the present invention, for example, the heat is simply released by the structural characteristics of the heat transfer medium. However, in some cases, as shown in FIG. A
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.
100 : 발광다이오드 110 : 에폭시
200 : 열전달매체 300 : 열방출매체
400 : 전원공급부 500 : 온도센서부
600 : 연산부 100' : 히터100: light emitting diode 110: epoxy
200: heat transfer medium 300: heat release medium
400: power supply unit 500: temperature sensor unit
600: calculator 100 ': heater
Claims (15)
발광다이오드의 발열량을 측정하는 단계; 및
상기 발광다이오드의 상기 발열량을 이용하여 광량 효율을 산출하는 단계;를 포함하는 발광다이오드의 효율 측정방법.In the method of measuring the efficiency of a light emitting diode (LED),
Measuring a calorific value of the light emitting diode; And
Calculating a light quantity efficiency by using the calorific value of the light emitting diodes.
상기 발광다이오드의 광량 효율은 하기 수학식[1]에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 효율 측정방법.
수학식[1]
(단, 상기 수학식[1]에서 QLED는 상기 발광다이오드의 발열량이고, Pinput는 상기 발광다이오드에 인가되는 입력전력(V*I)임)The method of claim 1,
The light quantity efficiency of the light emitting diode is calculated by the following formula [1].
Equation [1]
Wherein, in the equation [1], Q LED is a heat generation amount of the light emitting diode, and P input is an input power (V * I) applied to the light emitting diode.
상기 발광다이오드의 발열량(QLED)은,
제1열방출매체 및 상기 제1열방출매체 상에 적층된 제1열전달매체를 이용하여 특정되되, 상기 발광다이오드를 상기 제1열전달매체의 제1접합면에 위치시키고, 상기 발광다이오드에 의한 열전달이 균일하게 유지되는 경우,
하기 수학식[2]에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 효율 측정방법.
수학식[2]
(단, 상기 수학식[2]에서 는 상기 발광다이오드에 접합되는 제1열전달매체의 제1접합면의 온도(T1) 및 제1열방출매체에 접합되는 상기 제1열전달매체의 제2접합면의 온도(T2) 간의 온도차(T1-T2)이고, 상기 R은 상기 제1열전달매체의 열저항 계수임)The method of claim 2,
The calorific value (Q LED ) of the light emitting diode is
A first heat transfer medium and a first heat transfer medium stacked on the first heat release medium are specified, wherein the light emitting diode is positioned on a first bonding surface of the first heat transfer medium, and the heat transfer by the light emitting diode is performed. If it stays uniform,
A method for measuring the efficiency of a light emitting diode, which is calculated by the following equation [2].
Equation [2]
(However, in the equation [2] Temperature difference between the first temperature of the first bonding surface (T 1) and the first temperature of the second bonding side of the first heat transfer medium is joined to the heat-emitting medium (T 2) of the first heat transfer medium to be bonded to the light-emitting diode ( T 1 -T 2 ), and R is a thermal resistance coefficient of the first heat transfer medium.)
상기 제1열전달매체의 열저항 계수(R)는 미리 특정된 상수인 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 효율 측정방법.The method of claim 3,
The thermal resistance coefficient (R) of the first heat transfer medium is a method of measuring the efficiency of the light emitting diode, characterized in that a predetermined constant.
상기 제1열전달매체의 열저항 계수(R)는,
상기 발광다이오드의 발열량을 측정하는 조건과 실질적으로 동일한 조건에서, 히터, 제2열방출매체 및 상기 제2열방출매체 상에 적층된 제2열전달매체를 이용하여 특정되되, 상기 히터를 상기 제2열전달매체의 제1접합면에 위치시키고, 상기 히터에 의한 열전달이 균일하게 유지되는 경우,
하기 수학식[3]에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 효율 측정방법.
수학식[3]
(단, 상기 수학식[3]에서 는 상기 히터에 접합되는 상기 제2열전달매체의 제1접합면의 온도(T1') 및 상기 제2열방출매체에 접합되는 상기 제2열전달매체의 제2접합면의 온도(T2') 간의 온도차(T1'-T2')이고, Qheater는 미리 결정된 상기 히터의 발열량임)The method of claim 3,
The thermal resistance coefficient R of the first heat transfer medium is
Under a condition substantially the same as a condition for measuring the calorific value of the light emitting diode, a heater, a second heat radiating medium, and a second heat transfer medium stacked on the second heat radiating medium are specified using the second heater. When placed on the first bonding surface of the heat transfer medium, the heat transfer by the heater is kept uniform,
A method for measuring the efficiency of a light emitting diode, which is calculated by the following equation [3].
Equation [3]
(However, in the equation [3] Is the temperature T 1 ′ of the first bonding surface of the second heat transfer medium bonded to the heater and the temperature T 2 ′ of the second bonding surface of the second heat transfer medium bonded to the second heat radiating medium. Temperature difference (T 1 ' -T 2' ), and Q heater is a predetermined calorific value of the heater)
상기 각 열전달매체 및 상기 각 열방출매체는,
실질적으로 동일한 조건에서 상기 발광다이오드 또는 상기 히터에 공용으로 사용되거나, 실질적으로 동일한 조건에서 상기 발광다이오드 및 상기 히터에 각각 개별적으로 제공되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 효율 측정방법.The method of claim 5,
Each heat transfer medium and each heat release medium,
A method of measuring the efficiency of a light emitting diode, characterized in that it is commonly used for the light emitting diode or the heater under substantially the same conditions, or provided separately for the light emitting diode and the heater under substantially the same conditions.
상기 발광다이오드 및 상기 히터의 상부는 밀봉층(encapsulation layer)에 의해 덮혀지고,
상기 발광다이오드 및 상기 히터로부터 발생된 열은 상기 실질적으로 동일한 조건 하에서 발광다이오드 및 상기 히터의 하부에 접합된 상기 제1 또는 제2열전달매체로 주로 전달되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 효율 측정방법.The method of claim 6,
The upper portion of the light emitting diode and the heater is covered by an encapsulation layer,
The heat generated from the light emitting diode and the heater is mainly transmitted to the first or second heat transfer medium bonded to the lower portion of the light emitting diode and the heater under the substantially same conditions.
상기 각 접합면의 온도는 상기 각 접합면에 제공되는 온도센서부에 의해 측정되며,
상기 온도센서부는 서모커플(thermocoupl), 서모파일(Thermopile) 및 측온저항체(Resistance Temperature Detector; RTD) 중 어느 하나를 이용한 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 효율 측정방법.The method of claim 5,
The temperature of each joining surface is measured by a temperature sensor unit provided on each joining surface,
The temperature sensor unit measuring the efficiency of the light emitting diode, characterized in that using any one of the thermocouple (thermocoupl), thermopile (Thermopile) and Resistance Temperature Detector (RTD).
상기 발광다이오드는 복수개가 이격되게 소정 배열을 갖도록 제공되며,
복수개의 상기 발광다이오드의 광량 효율을 동시에 측정하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 효율 측정방법.The method of claim 1,
The light emitting diodes are provided to have a predetermined arrangement such that a plurality of the light emitting diodes are spaced apart from each other.
A method of measuring the efficiency of a light emitting diode, characterized in that for measuring the light quantity efficiency of the plurality of light emitting diodes at the same time.
상기 발광다이오드에 전원을 공급하는 제1전원공급부;
상기 발광다이오드에 접합되는 제1열전달매체;
상기 열전달매체에 접합되는 제1열방출매체;
상기 발광다이오드에 접합되는 상기 제1열전달매체의 제1접합면 및 상기 제1열방출매체에 접합되는 상기 제1열전달매체의 제2접합면 간의 온도 차이를 측정하기 위한 제1온도센서부; 및
상기 발광다이오드의 발열량 및 상기 발광다이오드에 인가되는 입력전력 간의 상관관계로부터 상기 발광다이오드의 광량 효율을 산출하는 제1연산부;를 포함하는 발광다이오드의 효율 측정장치.In the efficiency measuring device of a light emitting diode (LED),
A first power supply unit supplying power to the light emitting diodes;
A first heat transfer medium bonded to the light emitting diodes;
A first heat radiating medium bonded to the heat transfer medium;
A first temperature sensor unit for measuring a temperature difference between a first bonding surface of the first heat transfer medium bonded to the light emitting diode and a second bonding surface of the first heat transfer medium bonded to the first heat emitting medium; And
And a first calculation unit calculating a light quantity efficiency of the light emitting diode based on a correlation between the heat generation amount of the light emitting diode and an input power applied to the light emitting diode.
상기 연산부는 하기 수학식[1] 및 수학식[2]에 의해 상기 광량 효율을 산출하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 효율 측정장치.
수학식[1]
수학식[2]
(단, 상기 수학식[1]에서 QLED는 상기 발광다이오드의 발열량이고, Pinput는 상기 발광다이오드에 인가되는 입력전력(V*I)이며,
상기 수학식[2]에서 는 상기 발광다이오드에 접합되는 상기 제1열전달매체의 제1접합면의 온도(T1) 및 상기 제1열방출매체에 접합되는 상기 제1열전달매체의 제2접합면의 온도(T2) 간의 온도차(T1-T2)이고, 상기 R은 상기 제1열전달매체의 열저항 계수임)The method of claim 10,
Wherein the calculating unit calculates the light quantity efficiency according to the following formula [1] and formula [2] efficiency measuring device of the light emitting diode.
Equation [1]
Equation [2]
In the above Equation [1], Q LED is a heat generation amount of the light emitting diode, and P input is an input power (V * I) applied to the light emitting diode.
In equation [2] Between the first junction temperature side (T 1) and the temperature of the second bonding side of the first heat transfer medium is joined to the first heat medium (T 2) of the first heat transfer medium is joined to the light emitting diode Temperature difference (T 1 -T 2 ), and R is a thermal resistance coefficient of the first heat transfer medium.)
상기 발광다이오드와 실질적으로 동일한 조건에서, 상기 제1열전달매체의 열저항 계수(R)를 산출하는 열저항 산출부를 더 포함하되,
상기 열저항 산출부는,
히터;
상기 히터에 전원을 공급하는 제2전원공급부;
상기 히터에 접합되는 제2열전달매체;
상기 제2열전달매체에 접합되는 제2열방출매체;
상기 히터에 접합되는 상기 제2열전달매체의 제1접합면 및 상기 제2열방출매체에 접합되는 상기 제2열전달매체의 제2접합면 간의 온도 차이를 측정하기 위한 제2온도센서부; 및
상기 히터의 발열량과 상기 각 접합면의 온도차 간의 상관관계로부터 상기 제2열전달매체의 열저항 계수(R)를 산출하는 제2연산부;를 포함하고,
상기 제2연산부는 하기 수학식[3]에 의해 상기 제1열전달매체의 열저항 계수(R)를 산출하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 효율 측정장치.
수학식[3]
(단, 상기 수학식[3]에서 는 상기 히터에 접합되는 제2열전달매체의 제1접합면의 온도(T1') 및 상기 제2열방출매체에 접합되는 상기 제2열전달매체의 제2접합면의 온도(T2') 간의 온도차(T1'-T2')이고, Qheater는 미리 결정된 상기 히터의 발열량임)The method of claim 11,
Further comprising a heat resistance calculation unit for calculating a heat resistance coefficient (R) of the first heat transfer medium under substantially the same conditions as the light emitting diode,
The heat resistance calculation unit,
heater;
A second power supply unit supplying power to the heater;
A second heat transfer medium bonded to the heater;
A second heat radiating medium bonded to the second heat transfer medium;
A second temperature sensor unit for measuring a temperature difference between a first bonding surface of the second heat transfer medium bonded to the heater and a second bonding surface of the second heat transfer medium bonded to the second heat radiating medium; And
And a second calculation unit configured to calculate a thermal resistance coefficient (R) of the second heat transfer medium from a correlation between the amount of heat generated by the heater and the temperature difference between the bonding surfaces.
The second operation unit calculates the thermal resistance coefficient (R) of the first heat transfer medium according to the following equation [3].
Equation [3]
(However, in the equation [3] Is the temperature T 1 ′ of the first bonding surface of the second heat transfer medium bonded to the heater and the temperature T 2 ′ of the second bonding surface of the second heat transfer medium bonded to the second heat radiating medium. Temperature difference (T 1 ' -T 2' ), Q heater is a predetermined calorific value of the heater)
상기 각 열전달매체, 상기 각 열방출매체 및 상기 각 온도센서부는,
실질적으로 동일한 조건에서 상기 발광다이오드 또는 상기 히터에 공용으로 사용되거나, 실질적으로 동일한 조건에서 상기 발광다이오드 및 상기 히터에 따라 각각 개별적으로 제공되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 효율 측정장치.The method of claim 12,
The heat transfer medium, the heat release medium and the temperature sensor unit,
An apparatus for measuring the efficiency of a light emitting diode, wherein the light emitting diode or the heater is used in common under substantially the same conditions, or provided separately according to the light emitting diode and the heater under substantially the same conditions.
상기 발광다이오드 및 상기 히터의 상부는 밀봉층(encapsulation layer)에 의해 덮혀지고,
상기 발광다이오드 및 상기 히터로부터 발생된 열은 상기 실질적으로 동일한 조건 하에서 상기 발광다이오드 및 상기 히터의 하부에 접합된 상기 제1 또는 제2열전달매체로 전달되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 효율 측정장치.The method of claim 13,
The upper portion of the light emitting diode and the heater is covered by an encapsulation layer,
The heat generated from the light emitting diode and the heater is transferred to the first or second heat transfer medium bonded to the lower portion of the light emitting diode and the heater under the substantially same conditions.
상기 각 온도센서부는 서모커플(thermocoupl), 서모파일(Thermopile) 및 측온저항체(Resistance Temperature Detector; RTD) 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 효율 측정장치.The method of claim 12,
Each of the temperature sensor units includes any one of a thermocouple, a thermopile, and a resistance temperature detector (RTD).
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CN104697750A (en) * | 2015-03-16 | 2015-06-10 | 厦门先机光电设备有限公司 | Testing machine for LED (light emitting diode) light source plate |
CN106226036A (en) * | 2016-08-12 | 2016-12-14 | 中国科学院工程热物理研究所 | A kind of on-site measurement method of trough type solar heat-collector light heat loss |
CN108072680A (en) * | 2018-01-19 | 2018-05-25 | 林荣铨 | A kind of use for laboratory heat conductivity of heat-conduction silicone grease evaluating apparatus |
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2010
- 2010-09-16 KR KR1020100091069A patent/KR101266387B1/en active IP Right Grant
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