KR20160002775A - 광 어레이의 열 경사 검출을 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

하나 이상의 발광 디바이스를 동작시키기 위한 시스템 및 방법이 개시된다. 일례에서, 발광 디바이스들을 동작시키는 시스템은, DC 전원; 상기 DC 전원으로부터 전류를 선택적으로 수신하는 복수의 발광 디바이스들; 및 상기 복수의 발광 디바이스들의 온도 증가의 속도에 응답하여 상기 복수의 발광 디바이스들에 상기 DC 전원으로부터의 상기 전류를 중지시키기 위해 비일시적 메모리에 저장된 실행가능 명령들을 포함하는 컨트롤러를 포함한다.

Description

광 어레이의 열 경사 검출을 위한 방법 및 시스템 {METHOD AND SYSTEM FOR LIGHT ARRAY THERMAL SLOPE DETECTION}
발광 다이오드(LED)와 같은 솔리드 스테이트 조명 디바이스는 잉크, 접착제, 보존제 등을 포함한 코팅과 같은 감광 매체의 경화를 위한 자외선(UV) 광을 전달할 수 있다. 이러한 감광 매체의 경화 시간은 솔리드 스테이트 조명 디바이스로부터 감광 매체를 향한 광의 강도를 조정하여 제어될 수 있다. 광의 강도는 솔리드 스테이트 조명 디바이스로의 전류의 흐름을 증가시킴으로써 조정될 수 있다. 하지만, 솔리드 스테이트 조명 디바이스로 공급되는 전력이 증가함에 따라, 솔리드 스테이트 조명 디바이스로부터 출력되는 열도 증가한다. 열이 솔리드 스테이트 디바이스로부터 멀리 전달되지 않으면, 그 성능이 저하될 수 있다. 솔리드 스테이트 디바이스로부터 열을 멀리 전달하는 하나의 방법은 솔리드 스테이트 디바이스로부터 액체 매체로 열을 전달하는 것이다. 예를 들어, LED는 액체 매체를 유지하는 채널을 포함하는 열 싱크의 일측에 장착될 수 있다. 액체는 열 싱크를 통해 흐르고, 열 싱크 및 LED로부터, 열이 액체 매체로부터 추출될 수 있는 떨어진 영역으로 열을 멀리 전달한다. 이러한 냉각 시스템은 대부분의 조건 동안 LED로부터 원하는 양의 열을 제거할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 냉각재의 흐름이 제한 또는 감소되었을 경우, LED의 동작이 저하될 수 있다.
본 발명자들은 본 명세서에서 상술한 문제를 인식하고, 이하의 단계를 포함하는, 복수의 발광 디바이스를 동작시키기 위한 방법을 개발하였다: 복수의 발광 디바이스에 전류를 공급하는 단계; 및 온도 증가의 한계값를 초과하는 복수의 발광 디바이스의 온도 증가 속도에 응답하여 전류의 흐름을 중지시키는 단계.
복수의 발광 디바이스의 온도 증가의 속도에 응답하여 복수의 발광 디바이스에 흐르는 전류를 제어함으로써, 하나 이상의 복수의 발광 디바이스가 열 저하를 경험하기 전에 복수의 발광 디바이스의 동작을 종료시키는 것이 가능할 수 있다. 예를 들어, 온도 감지 디바이스는 열 싱크와 열적으로 연통할 수 있다. 열이 발광 디바이스에서 열 싱크로 전달되도록 발광 디바이스는 열 싱크에 커플링될 수 있다. 열 싱크의 온도는 발광 디바이스의 온도를 표시할 수 있다. 온도 증가의 한계값보다 큰 속도로 열 싱크의 온도가 증가하면, 발광 디바이스로 흐르는 전류가 발광 디바이스의 열화 가능성을 줄이기 위해 중지될 수 있다.
본 설명은 몇 가지 이점을 제공할 수 있다. 구체적으로는 접근법은 개선된 온도 제어 응답을 제공할 수 있다. 또한, 이 접근법은 발광 디바이스의 열화 가능성을 줄이기 위해 유용할 수 있다. 또한, 이 접근법은 하나 이상의 온도 감지 디바이스를 통해 하나 이상의 발광 디바이스를 감시하는 시스템에 적용될 수 있다.
단독으로 또는 첨부 도면과 함께 이해될 때, 본 설명의 상술한 이점 및 다른 이점, 및 특징이 후술하는 상세한 설명으로부터 쉽게 명확해질 것이다.
상술한 개요는 상세한 설명에 추가로 설명되는 개념의 선택을 단순화된 유형으로 소개하기 위해 제공된다는 것이 이해되어야 한다. 이는 그 범위가 상세한 설명에 후속하는 청구항에 의해 고유하게 규정되는, 청구되는 청구물의 중요하거나 필수적인 특징을 식별하려는 것이 아니다. 또한, 청구되는 청구물은 상술한 또는 본 명세서의 임의의 부분에 있는 임의의 단점을 해결하는 구현에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 조명 시스템의 개략도를 나타낸다;
도 2는 예시적인 조명 시스템의 개략을 나타낸다;
도 3은 조명 시스템의 열 싱크 예시적인 단면을 나타낸다;
도 4는 조명 시스템을 동작시키기 위한 예시적인 방법을 나타낸다.
도 5는 조명 시스템을 위한 예시적인 동작 시퀀스를 나타낸다.
본 설명은 열 관리 시스템을 포함하는 조명 시스템에 관한 것이다. 도 1은 열 관리 시스템을 포함하는 일례의 조명 시스템을 나타낸다. 도 2의 개략도에 나타낸 바와 같이, 조명 시스템은 전기적인 레이아웃을 가질 수 있다. 조명 시스템은 도 3에 나타낸 바와 같이 발광 디바이스로부터 열을 멀리 전달하기 위한 열 싱크를 또한 포함할 수 있다. 조명 시스템은 도 4에 나타낸 방법에 따라 동작할 수 있다. 마지막으로, 도 4의 방법과 도 1 내지 3의 시스템은 도 5에 나타낸 시퀀스에 따라 동작할 수 있다.
이하, 도 1을 참조하면, 본 명세서에 설명되는 시스템 및 방법에 따른 광 반응 시스템(10)의 블록도가 나타내어진다. 이 예에서, 광 반응 시스템(10)은 조명 서브시스템(100), 컨트롤러(108), 전원(102) 및 냉각 서브시스템(18)을 포함한다.
조명 서브시스템(100)은 복수의 발광 디바이스(110)를 포함할 수 있다. 발광 디바이스(110)는 예를 들어 LED 디바이스일 수 있다. 복수의 발광 디바이스(110) 중 선택된 것은 방사 출력(24)을 제공하기 위해 구현된다. 방사 출력(24)은 제품(26)을 향한다. 반환되는 방사(28)는 (예를 들어, 방사 출력(24)의 반사를 통해) 제품(26)으로부터 조명 서브시스템(100)으로 반대로 향할 수 있다.
방사 출력(24)은 커플링 광학계(30)를 통해 제품(26)에 향할 수 있다. 커플링 광학계(30)는 사용되는 경우 다양하게 구현될 수 있다. 예로서, 커플링 광학계는 하나 이상의 층, 재료 또는 방사 출력(24)을 제공하는 발광 디바이스(110)와 제품(26) 사이에 개재되는 다른 구조를 포함할 수 있다. 예로서, 커플링 광학계(30)는 방사 출력(24)의 수집, 집광, 콜리메이션 또는 방사 출력(24)의 품질 또는 유효량을 향상시키기 위해 마이크로 렌즈 어레이를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 커플링 광학계(30)는 마이크로 반사기 어레이를 포함할 수 있다. 이러한 마이크로 반사기 어레이를 채용하는 데 있어서, 방사 출력(24)을 제공하는 각 반도체 디바이스는 1 대 1 기반에서 각각의 마이크로 반사기에 배치될 수 있다.
층, 재료 또는 다른 구조의 각각은 선택된 굴절률을 가질 수 있다. 각각의 굴절률을 적절히 선택함으로써, 방사 출력(24)(및/또는 반환되는 방사(28))의 경로에서 층, 재료 및 다른 구조 사이의 계면에서의 반사가 선택적으로 제어될 수 있다. 예로서, 제품(26)으로의 궁극적인 전달을 위해 그 계면에서의 방사 출력의 전달을 향상시키기 위해, 반도체 디바이스와 제품(26) 사이에 배치된 선택된 계면에서 이러한 굴절률에서의 차이를 제어함으로써, 그 계면에서의 반사가 감소되거나, 삭제되거나 최소화될 수 있다.
커플링 광학계(30)는 다양한 목적으로 채용될 수 있다. 예시적인 목적은 다른 것들 중에서, 발광 디바이스(110)를 보호하는 것, 냉각 서브시스템(18)과 연관된 냉각 유체를 유지하는 것, 방사 출력(24)을 수집, 집광 및/또는 콜리메이팅하는 것, 반환된 방사(28)를 수집, 방향 설정 또는 거부하는 것을 포함하며, 또는 다른 목적을 위한 것이거나, 단독 또는 조합일 수 있다. 추가적인 예로서, 특히 제품(26)으로 전달되는 방사 출력(24)의 유효 품질 또는 양을 향상시키기 위해 광 반응 시스템(10)은 커플링 광학계(30)를 채용할 수 있다.
컨트롤러(108)로 데이터를 제공하도록, 복수의 발광 디바이스(110) 중 선택된 것이 커플링 전자 회로(22)를 통해 컨트롤러(108)에 커플링될 수 있다. 추가로 후술하는 바와 같이, 컨트롤러(108)는 예를 들어 커플링 전자 회로(22)를 통해 이러한 데이터 제공 반도체 디바이스를 제어하도록 구현될 수도 있다.
또한, 컨트롤러(108)는 바람직하게는 각각의 전원(102) 및 냉각 서브시스템(18)에 접속되고, 이들을 제어하도록 구현된다. 또한, 컨트롤러(108)는 전원(102) 및 냉각 서브시스템(18)으로부터 데이터를 수신할 수 있다.
하나 이상의 전원(102), 냉각 서브시스템(18), 조명 서브시스템(100)으로부터 컨트롤러(108)에 의해 수신된 데이터는 다양한 유형일 수 있다. 예로서, 데이터는 각각 커플링된 반도체 디바이스(110)와 연관된 하나 이상의 특성을 나타낼 수 있다. 다른 예로서, 데이터는 데이터를 공급하는 각각의 요소(12, 102, 18)와 연관된 하나 이상의 특성을 나타낼 수 있다. 또 다른 예로서, 데이터는 제품(26)과 연관된 하나 이상의 특성을 나타낼 수 있다(예를 들어, 제품으로 향해진 방사 출력 에너지 또는 스펙트럼 성분(들)을 나타냄). 또한, 데이터는 이들 특성의 일부 조합을 나타낼 수 있다.
컨트롤러(108)는 이러한 데이터를 받는 동안 그 데이터에 응답하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 이러한 임의의 요소로부터의 이러한 데이터에 응답하여, 컨트롤러(108)는 하나 이상의 전원 (102), 냉각 서브시스템(18) 및 조명 서브시스템(100)(하나 이상의 이러한 커플링된 반도체 디바이스를 포함함)을 제어하도록 구현될 수 있다. 예로서, 조명 서브시스템으로부터 광 에너지가 제품과 연관된 하나 이상의 지점에서 불충분하다는 것을 나타내는 데이터에 응답하여, 컨트롤러(108)는 (a) 하나 이상의 반도체 디바이스(110)에 대한 전류 및/또는 전압의 전원의 공급을 증가시키는 것, (b) 냉각 서브시스템(18)을 통해 조명 서브시스템(즉, 냉각되는 경우에 더 큰 방사 출력을 공급하는 특정 발광 디바이스)의 냉각을 증가시키는 것, (c) 전력이 이러한 디바이스에 공급되는 시간을 증가시키는 것, 또는 (d) 상술한 것의 조합 중 어느 하나를 행하도록 구현될 수 있다.
조명 서브시스템(100)의 개별 반도체 디바이스(110)(예를 들어, LED 디바이스)는 컨트롤러(108)에 의해 독립적으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(108)는 제1 강도, 파장 등의 광을 방출하는 하나 이상의 개별 LED 디바이스의 제1 그룹을 제어할 수 있으면서, 다른 강도, 파장 등의 광을 방출하는 하나 이상의 개별 LED 디바이스의 제2 그룹을 제어할 수 있다. 하나 이상의 개별 LED 디바이스의 제1 그룹은 반도체 디바이스(110)의 동일 어레이 내에 있을 수 있거나, 반도체 디바이스(110)의 하나 초과의 어레이로부터의 것일 수 있다. 또한, 반도체 디바이스(110)의 어레이는 컨트롤러(108)에 의해 조명 서브시스템(100) 내의 반도체 디바이스(110)의 다른 어레이로부터 컨트롤러(108)에 의해 독립적으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 제1 어레이의 반도체 디바이스는 제1 강도, 파장 등의 광을 방출하도록 제어될 수 있으며, 제2 어레이의 반도체 디바이스는 제2 강도, 파장 등의 광을 방출하도록 제어될 수 있다.
추가적인 예로서, (예를 들어, 특정 제품, 광 반응, 및/또는 동작 조건의 셋에 대한) 제1 조건 셋 하에서, 컨트롤러(108)는 제1 제어 전략을 구현하도록 광 반응 시스템(10)을 동작시킬 수 있으며, (예를 들어, 특정 제품, 광 반응, 및/또는 동작 조건의 셋에 대한) 제2 조건 셋 하에서, 컨트롤러(108)는 제2 제어 전략을 구현하도록 광 반응 시스템(10)을 동작시킬 수 있다. 상술한 바와 같이, 제1 제어 전략은 제1 강도, 파장 등의 광을 방출하도록 하나 이상의 개별 반도체 디바이스(예를 들어, LED 디바이스)의 제1 그룹을 동작시키는 것을 포함할 수 있으며, 제2 제어 전략은 제2 강도, 파장 등의 광을 방출하도록 하나 이상의 개별 LED 디바이스의 제2 그룹을 동작시키는 것을 포함할 수 있다. LED 디바이스의 제1 그룹은 제2 그룹과 동일한 LED 디바이스의 그룹일 수 있으며, LED 디바이스의 하나 이상의 어레이에 걸칠 수 있으며, LED 디바이스의 다른 그룹은 제2 그룹으로부터의 하나 이상의 LED 디바이스의 서브셋을 포함할 수 있다.
냉각 서브시스템(18)은 조명 서브시스템(100)의 열 동작을 관리하도록 구현된다. 예를 들어, 일반적으로, 냉각 서브시스템(18)은 이러한 서브시스템(12),보다 구체적으로는 반도체 디바이스(110)의 냉각을 제공한다. 또한, 냉각 서브시스템(18)은 제품(26) 및/또는 제품(26)과 광 반응 시스템(10)(예를 들어, 특히 조명 서브시스템(100)) 사이의 공간을 냉각하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 냉각 서브시스템(18)은 공기 또는 다른 유체(예를 들어, 물) 냉각 시스템일 수 있다. 몇몇 예에서, 냉각 시스템(18)은 도 3에 나타낸 바와 같이 열을 포함할 수 있다.
광 반응 시스템(10)은 다양한 어플리케이션에 사용될 수 있다. 예들은 잉크 인쇄에서 DVD 및 리소그래피 제작까지 이르는 경화 어플리케이션을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 일반적으로, 광 반응 시스템(10)이 채용되는 어플리케이션은 연관 파라미터를 갖는다. 즉, 어플리케이션은 이하와 같은 연관 동작 파라미터를 포함할 수 있다: 시간의 하나 이상의 기간 동안 적용되는 하나 이상의 파장에서의 방사 전력의 하나 이상의 레벨의 제공. 어플리케이션과 연관된 광 반응을 적절히 달성하기 위해서, 광 전력은 이러한 복수의 파라미터의 하나 이상의 미리 정해진 레벨에서 또는 그 위에서 (및/또는 특정 시간, 시간들 또는 시간들의 범위에 대하여) 제품에 또는 그 부근에 전달될 필요가 있을 수 있다.
의도된 어플리케이션의 파라미터를 따르기 위해, 방사 출력(24)을 제공하는 반도체 디바이스(110)는 어플리케이션의 파라미터, 예를 들어, 온도, 스펙트럼 분포 및 방사 전력에 연관된 다양한 특성에 따라 동작될 수 있다. 동시에, 반도체 디바이스(110)는 특정 동작 사양을 가질 수 있으며, 이는 반도체 디바이스의 제조와 연관될 수 있으며, 특히 파괴의 방지 및/또는 디바이스의 열화 방지를 위해 선행할 수 있다. 또한, 광 반응 시스템(10)의 다른 요소는 연관 동작 사양을 가질 수 있다. 이러한 사양은 다른 파라미터 사양 중에서 동작 온도 및 적용 전력에 대한 범위(예를 들어, 최대 및 최소)를 포함할 수 있다.
따라서, 광 반응 시스템(10)은 어플리케이션의 파라미터의 감시를 지원한다. 또한, 광 반응 시스템(10)은 각각의 특성 및 사양을 포함하여 반도체 디바이스(110)의 감시를 제공할 수 있다. 또한, 광 반응 시스템(10)은 그 각각의 특성과 사양을 포함하여 광 반응 시스템(10)의 선택된 다른 요소의 감시를 제공할 수도 있다.
광 반응 시스템(10)의 동작이 확실하게 평가될 수 있도록, 이러한 감시를 제공하는 것은 시스템의 적절한 동작의 검증을 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 시스템(10)은 하나 이상의 어플리케이션 파라미터(예를 들어, 온도, 방사 전력 등), 이러한 파라미터와 연관된 임의의 요소 특성 및/또는 요소의 각각의 동작 사양에 대하여 바람직하지 않은 방식으로 동작할 수 있다. 감시의 제공은 하나 이상의 시스템의 요소에 의해 컨트롤러(108)에 의해 수신된 데이터에 따라 응답 및 수행될 수 있다.
또한, 감시는 시스템의 동작의 제어를 지원할 수 있다. 예를 들어, 제어 전략은 하나 이상의 시스템 요소로부터의 데이터를 수신하고 이에 응답하는 컨트롤러(108)를 통해 구현될 수 있다. 이 제어는, 상술한 바와 같이, 직접적으로(즉, 그 요소 동작을 예측하는 데이터에 기초하여 그 요소로 향해진 제어 신호를 통해 요소를 제어함으로써) 구현될 수 있거나, 간접적으로(예를 들어, 다른 요소의 동작을 조정하기 위해 지시된 제어 신호를 통해 요소의 동작을 제어함으로써) 구현될 수 있다. 예로서, 반도체 디바이스의 방사 출력은 조명 서브시스템(100)에 인가되는 전력을 조정하는 전원(102)으로 향해진 제어 신호를 통해 및/또는 조명 서브시스템(100)에 인가되는 냉각을 조정하는 냉각 서브시스템(18)에 향해진 제어 신호를 통해 간접적으로 조정될 수 있다.
제어 전략은 시스템의 적절한 동작 및/또는 어플리케이션의 성능을 인에이블 및/또는 향상시키기 위해 채용될 수 있다. 더 구체적인 예에서, 또한 제어는 그 사양을 넘어서는 반도체 디바이스(110) 또는 반도체 디바이스(110)의 어레이를 가열을 방지하면서 또한 어플리케이션의 광 반응(들)을 적절히 완료하기에 충분한 방사 에너지를 제품(26)에 향하게 하도록 어레이의 방사 출력과 그 동작 온도 사이의 균형을 인에이블 및/또는 향상시키기 위해 채용될 수 있다.
일부 어플리케이션에서, 높은 방사 전력이 제품(26)에 전달될 수 있다. 따라서, 서브시스템(12)은 발광 반도체 디바이스(110)의 어레이를 사용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 서브시스템(12)은 고밀도, 발광 다이오드(LED) 어레이를 사용하여 구현될 수 있다. LED 어레이가 사용될 수 있으며 여기에 상세히 설명되지만, 반도체 디바이스(110), 및 그 어레이(들)가 본 설명의 원리를 벗어나지 않고 다른 발광 기술을 사용하여 구현될 수 있으며, 다른 발광 기술의 예들은 유기 LED, 레이저 다이오드, 다른 반도체 레이저를 포함하며, 이에 한정되지 않는다는 것이 이해된다.
복수의 반도체 디바이스(110)는 어레이(20) 또는 어레이의 어레이의 형태로 제공될 수 있다. 어레이(20)는 하나 이상의, 또는 대부분의 반도체 디바이스(110)가 방사 출력을 제공하도록 구현될 수 있다. 하지만, 동시에, 하나 이상의 어레이의 반도체 디바이스(110)가, 어레이의 특성 중 선택된 것을 감시하는 것을 제공하도록 구현된다. 감시 디바이스(36)는 어레이(20)의 디바이스 중에서 선택될 수 있으며, 예를 들어, 다른 발광 디바이스와 동일한 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 발광과 감시 사이의 차이는 특정 반도체 디바이스와 연관된 커플링 전자 회로(22)에 의해 결정될 수 있다(예를 들어, 기본 형태에서, LED 어레이는 커플링 전자 회로가 역방향 전류를 제공하는 감시 LED와 커플링 전자 회로가 순방향 전류를 제공하는 발광 LED를 가질 수 있다).
또한, 커플링 전자 회로에 기초하여, 어레이(20)의 반도체 디바이스의 선택된 것은 다기능 디바이스 및/또는 멀티모드 디바이스 중 어느 하나이거나 양쪽 모두일 수 있으며, 여기에서 (a) 다기능 디바이스는 하나 초과의 특성(예를 들어, 방사 출력, 온도, 자계, 진동, 압력, 가속 및 다른 기계력 또는 변형 중 어느 하나)을 검출할 수 있으며, 어플리케이션 파라미터 또는 다른 결정 팩터에 따라 이러한 검출 기능 중에서 전환될 수 있으며 (b) 멀티모드 디바이스는 발광, 검출 및 몇몇 다른 모드(예를 들어, 오프)를 행할 수 있으며, 어플리케이션 파라미터 또는 다른 결정 팩터에 따라 모드들 중에서 전환된다.
도 2를 참조하면, 변하는 전류량을 제공할 수 있는 제1 조명 시스템 회로의 개략이 나타내어진다. 조명 시스템(100)은 하나 이상의 발광 디바이스(110)를 포함한다. 본 예에서, 발광 디바이스(110)는 발광 다이오드(LED)이다. 각각의 LED(110)는 애노드(201) 및 캐소드(202)를 포함한다. 도 1에 나타내어진 스위칭 전원(102)은 경로 또는 도전체(264)를 통해 전압 레귤레이터(204)에 48V DC 전력을 공급한다. 전압 레귤레이터(204)는 도전체 또는 경로(242)를 통해 LED(110)의 애노드(201)에 DC 전력을 공급한다. 또한, 전압 레귤레이터(204)는 도전체 또는 경로(240)를 통해 LED(110)의 캐소드(202)에 전기적으로 커플링된다. 전압 레귤레이터(204)는 접지(260)를 기준으로 하는 것으로 나타내어지고, 일례 중에 벅(buck) 레귤레이터일 수 있다. 컨트롤러(108)는 전압 레귤레이터(204)와 전기적으로 통신하는 것으로 나타내어진다. 다른 예에서, 원한다면 이산형 입력 생성 디바이스(예를 들어, 스위치)가 컨트롤러(108)를 대체할 수 있다. 컨트롤러(108)는 명령을 실행하기 위한 중앙 처리 장치(CPU)(290)를 포함한다. 또한, 컨트롤러(108)는 전압 레귤레이터(204) 및 다른 디바이스를 동작시키기 위한 입력 및 출력(I/O)(288)을 포함한다. 비일시적 실행가능 명령은 판독 전용 메모리(292)에 저장될 수 있으며, 변수는 랜덤 액세스 메모리(294)에 저장될 수 있다. 전압 레귤레이터(204)는 LED(110)에 조정가능 전압을 공급한다.
전계 효과 트랜지스터(FET) 유형의 스위칭 디바이스 또는 가변 저항기(220)는 컨트롤러(108)로부터 또는 다른 입력 디바이스를 통해 강도 신호 전압을 수신한다. 본 예가 FET로서 가변 저항기를 설명하지만, 회로는 가변 저항기의 다른 형태를 채용할 수 있다는 것에 유의해야 한다.
본 예에서, 적어도 하나의 어레이(20)의 요소는 광을 생성하는 발광 다이오드(LED) 또는 레이저 다이오드와 같은 솔리드 스테이트 발광 요소를 포함한다. 요소는 기판 상의 단일 어레이, 기판 상의 복수의 어레이, 서로 접속된 몇몇 기판 상의 단일 또는 복수 중 어느 하나인 몇몇 어레이로서 구성될 수 있다. 일례에서, 발광 요소의 어레이는 Phoseon Technology, Inc.에 의해 제조된 Silicon Light MatrixTM(SLM)으로 구성될 수 있다.
또한, 컨트롤러(108)는 온도 센서(272, 274, 276)로부터 온도 데이터를 수신한다. 온도 센서(276, 272)는 선택적이다. 또한, 원하는 경우에, 조명 시스템은 더 많거나 더 적은 수의 온도 센서를 포함할 수 있다. 온도 센서는 도 3에 훨씬 더 상세하게 나타내는 바와 같이 열 싱크(231)와 열적으로 연통할 수 있다. 온도 센서(272, 274, 276)는 LED(110)의 온도의 표시를 제공한다.
도 2에 나타내어진 회로는 폐루프 전류 제어 회로(208)이다. 폐루프 회로(208)에서, 가변 저항기(220)는 구동 회로(222)를 통한 경로(230) 또는 도전체를 통해 강도 전압 제어 신호를 수신한다. 가변 저항기(220)는 구동기(222)로부터 구동 신호를 수신한다. 가변 저항기(220)와 어레이(20) 사이의 전압은 전압 레귤레이터(204)에 의해 결정되는 원하는 전압으로 제어된다. 원하는 전압은 컨트롤러(108) 또는 다른 디바이스에 의해 공급될 수 있으며, 전압 레귤레이터(204)는 어레이(20)와 가변 저항기(220) 사이의 전류 경로에 원하는 전압을 공급하는 레벨로 전압 신호(242)를 제어한다. 가변 저항기(220)는 화살표(245)의 방향으로 어레이(20)로부터 전류 감지 저항기(255)로의 전류 흐름을 제어한다.
또한, 원하는 전압은 조명 디바이스의 유형, 제품의 유형, 경화 파라미터 및 다양한 다른 동작 조건에 응답하여 조정될 수 있다. 전류 신호는 도전체 또는 경로(236)를 따라 컨트롤러(108) 또는 제공되는 강도 전압 제어 신호를 조정하는 다른 디바이스로 피드백될 수 있다. 특히, 전류 신호가 원하는 전류와 다른 경우, 도전체(230)를 통과한 강도 전압 제어 신호가 증가되거나 감소되어 어레이(20)를 통하는 전류를 조정한다. 어레이(20)를 통하는 전류 흐름을 나타내는 피드백 전류 신호는 도전체(236)를 통해 안내된다. 피드백 전류 신호는, 전류 감지 저항기(255)를 통해 흐르는 전류가 변할 때 변하는 전압 레벨이다.
또한, 컨트롤러(108)는, 하나 이상의 온도 센서(272, 274, 276)가 임계 온도보다 큰 LED 온도를 나타낼 때 스위치로서 이를 동작시키고 LED(110)를 통하는 전류 흐름을 중지하도록 가변 저항기(220)의 저항을 증가시킬 수 있다. 또한, 컨트롤러(108)는, LED의 온도 변화 속도가 온도 변화의 한계값보다 클 때 도 4의 방법에 따라 LED(110)를 통하는 전류 흐름을 중지하도록 동작시킬 수 있다.
가변 저항기(220)와 어레이(20) 사이의 전압이 일정 전압으로 조정되는 일례에서, 어레이(20) 및 가변 저항기(220)를 통하는 전류 흐름은 가변 저항기(220)의 저항을 조정함으로써 조정된다. 따라서, 가변 저항기(220)로부터 도전체(240)를 따라 전달되는 전압 신호는 본 예에서 어레이(20)로 가지 않는다. 대신, 어레이(20)와 가변 저항기(220) 사이의 전압 피드백은 도전체(240)를 따르고 전압 레귤레이터(204)로 간다. 전압 레귤레이터(204)는 그 후 어레이(20)로 전압 신호(242)를 출력한다. 따라서, 전압 레귤레이터(204)는 어레이(20)의 전압 다운스트림에 응답하여 그 출력 전압을 조정하고, 어레이(20)를 통하는 전류 흐름은 가변 저항기(220)를 통해 조정된다. 컨트롤러(108)는 도전체(236)를 통해 전압으로서 피드백되는 어레이 전류에 응답하여 가변 저항기(220)의 저항값을 조정하는 명령을 포함할 수 있다. 도전체(240)는 LED(110)의 캐소드(202), 가변 저항기(220)의 입력(299)(예를 들어, N-채널 MOSFET의 드레인) 및 전압 레귤레이터(204)의 전압 피드백 입력(293) 사이의 전기적 통신을 허용한다. 따라서, LED(110)의 캐소드(202), 가변 저항기(220)의 입력측(299) 및 전압 피드백 입력(293)은 동일 전압 전위에 있다.
가변 저항기는 FET, 바이폴라 트랜지스터, 디지털 포텐셔미터 또는 전기적으로 제어가능한 전류 제한 디바이스의 형태를 취할 수 있다. 대안적으로, 수동으로 제어가능한 전류 제한 디바이스가 가변 저항기로서 사용될 수 있다. 구동 회로는 사용되는 가변 저항기에 따라 다른 형태를 취할 수 있다. 폐쇄 루프 시스템은 출력 전압 레귤레이터(204)가 어레이(20)를 동작시키는 전압의 약 0.5 V 위로 유지되도록 동작한다. 레귤레이터 출력 전압은 어레이(20)에 인가되는 전압을 조정하고 가변 저항기는 원하는 레벨로 어레이(20)를 통하는 전류 흐름을 제어한다. 본 회로는 조명 시스템의 효율을 높이고, 다른 접근법과 비교하여 조명 시스템에 의해 생성되는 열을 줄일 수 있다. 도 2의 예에서, 가변 저항기(220)는 통상적으로 0.6V 범위의 전압 강하를 생성한다. 그러나, 가변 저항기(220)에서의 전압 강하는 가변 저항기의 설계에 따라 0.6V 미만 또는 초과일 수 있다.
이하 도 3을 참조하면, 예시적인 조명 시스템의 열 싱크(231)의 단면이 나타내어진다. LED(110)는 열 싱크(231)의 전방측(310)과 기계적으로 커플링되고 이와 열적으로 연통한다. 온도 감지 디바이스(274)는 열 싱크(231)의 후방측(311)과 기계적으로 커플링되고 이와 열적으로 연통한다. 열 싱크(231)는 열 싱크(231)을 통해 냉각제를 안내하기 위한 냉각제 경로(302)를 포함한다. 열 싱크(231)는 도 1에 나타낸 냉각 서브시스템(18)의 일부일 수 있다. LED(110)에 의해 발생된 열은 열 싱크(231)로 전달될 수 있으며, 냉각제 경로(302)를 통해 흐르는 냉각제를 통해 열 싱크(231)로부터 멀리 전송될 수 있다. 온도 센서(274)에 의해 감지된 온도는 냉각제 경로(302)를 통해 흐르는 냉각제의 온도와 LED(110)의 온도를 나타낼 수 있다. 온도 센서(274)는 온도 센서(274)의 위치에서 감지된 온도에 비례하는 전압을 출력한다.
따라서, 도 1 내지 도 3의 조명 시스템은 이하를 포함하는 발광 디바이스를 동작시키는 것을 제공한다: DC 전원; DC 전원으로부터 선택적으로 전류를 수신하는 복수의 발광 디바이스; 및 복수의 발광 디바이스의 온도 상승 속도에 응답하여 복수의 발광 디바이스에 DC 전원으로부터의 전류를 중지시키기 위해 비일시적 메모리에 저장된 실행가능 명령을 포함하는 컨트롤러. 추가적으로 시스템은 복수의 발광 디바이스의 온도를 샘플링하고 복수의 발광 다이오드의 온도가 임계 온도를 초과하면서 발광 디바이스의 온도 증가율이 전류의 흐름을 중지하기 전에 온도 증가의 한계값을 초과하도록 요청하기 위한 추가적인 실행가능 명령을 포함한다.
일부 예에서, 시스템은 추가로 전기 스위치를 통해 복수의 발광 디바이스로 DC 전원으로부터의 전류의 흐름을 중지하기 위한 전기 스위치 및 추가적인 실행가능 명령을 포함한다. 시스템은 추가로 복수의 발광 디바이스의 온도 증가의 속도가 온도 증가의 한계값보다 작은 값으로 감소하지 않고, 온도 증가의 한계값를 초과하는 2개의 연속 표시에 응답하여 전류 흐름을 중지시키기 위한 추가적인 실행가능 명령을 포함한다. 시스템은 추가로 전류를 제공하는 DC 전원이 사이클 오프 및 온될 때까지 전류의 흐름을 중지시키기 위한 추가적인 실행가능 명령을 포함한다. 또한, 시스템은 추가로 복수의 발광 디바이스의 온도 증가의 속도가 온도 증가의 한계값를 초과할 때 발광 디바이스의 저하의 조건을 나타내기 위한 추가적인 실행가능 명령을 포함한다. 시스템은 추가로 전류를 중지한 후에 DC 전원을 동작시키는 것을 계속하기 위한 추가적인 실행가능 명령을 포함한다.
이하 도 4를 참조하면, 조명 시스템을 동작시키기 위한 방법이 나타내어진다. 도 4의 방법은 도 1에 나타내어진 컨트롤러(108)의 비일시적 메모리의 실행가능 명령으로서 저장될 수 있다. 또한, 도 4의 방법은, 도 1 내지 3에 나타내어진 조명 시스템을 통해 실행될 때 도 5에 나타내어진 동작 시퀀스를 제공할 수 있다. 일부 예에서, 도 4의 방법은, 온도 센서에서의 온도가 한계값보다 큰 속도로 증가할 때마다 또는 온도 센서에서의 온도가 임계 온도를 초과할 때 LED(110)로 공급되는 전류 흐름이 미리 정해진 양으로 중지 또는 감소될 수 있도록 도 1 내지 3에 나타내어진 조명 시스템의 각 온도 센서에 대하여 한번 실행될 수 있다.
402에서, 방법(400)은 하나 이상의 발광 디바이스의 온도를 샘플링한다. 일례에서, 열 싱크와 열적으로 연통하는 온도 센서는 발광 디바이스의 온도의 표시를 컨트롤러에 제공한다. 컨트롤러는 온도 센서로부터 출력된 전압을 샘플링하고, 샘플링된 온도를 나타내는 값을 4개의 메모리 위치 중 하나에 저장한다. 메모리는 선입선출(FIFO) 메모리의 형태일 수 있다. 새로운 온도 샘플이 취해질 때마다, 메모리로 로딩되고 가장 오래된 온도 샘플이 폐기된다. 메모리에 저장된 4개의 샘플링된 값은 방법(400)에서의 사용을 위한 발광 디바이스 온도를 제공하도록 평균화된다. 본 예는 4개의 샘플이 4개의 메모리 위치에 저장되는 것을 설명하지만, 다른 예에서는 샘플 및 메모리 위치의 수는 1 내지 n으로 변할 수 있다는 것에 유의해야 한다. 하나 초과의 온도 센서가 사용되는 예에서, 샘플링된 온도는 조명 어레이 내의 존(zone)의 온도를 나타낼 수 있다. 따라서, 발광 디바이스의 온도는 어레이 내의 모든 발광 디바이스를 나타내는 온도에 대응하는 단일 온도일 수 있다. 대안적으로, 온도는 단일 발광 디바이스의 온도 또는 발광 디바이스의 서브그룹의 온도를 나타내는 단일 온도일 수 있다. 발광 디바이스의 온도가 결정된 후에 방법(400)은 404로 진행한다.
404에서, 방법(400)은 변수 FirstSample이 참 또는 거짓인지 여부를 판정한다. 변수 FirstSample은 단지 하나의 발광 디바이스의 온도가 결정되었는지 여부를 나타낸다. 단지 하나의 발광 디바이스의 온도가 결정된 경우, 온도 경사가 결정될 수 있는 2개의 온도가 존재하지 않는다. 따라서, 방법(400)은 406으로 진행하며, 여기에서 방법(400)의 제1 경로 또는 실행 동안 온도 경사는 결정되지 않는다. 조명 시스템이 처음에 전력 공급될 때 변수 FirstSample이 거짓의 값으로 설정된다. 일단 방법(400)이 실행되면 FirstSample은 참으로 주장되고, FirstSample은 참으로 유지된다. 방법(400)이 변수 FirstSample이 참이라고 판정하면, 대답은 예이고 방법(400)은 412로 진행한다. 그렇지 않으면, 대답이 아니오이고 방법(400)은 406으로 진행한다. 다른 예에서, 경사는 더 장기의 경사의 경향이 사용될 수 있도록 3 내지 N의 온도 샘플을 사용하여 결정될 수 있다.
406에서, 방법(400)은 Temp1라는 메모리 내의 변수에 발광 디바이스의 온도를 저장한다. 일례에서, 변수 Temp1은 부동 소수점 수로서 휘발성 메모리에 저장되지만, 또한 바이너리 수와 같은 다른 포맷으로 저장될 수 있다. 또한, 하나 초과의 온도가 프로세싱되는 다른 예에서, 2 내지 N의 온도가 메모리에 저장될 수 있다. 발광 디바이스의 온도가 메모리에 저장된 후에 방법(400)은 408로 진행한다.
408에서, 방법(400)은 CPU에서 현재 시간을 검색하고 Time1이라는 휘발성 메모리의 변수에 이를 저장한다. 변수 Time1은 부동점 수 또는 다른 포맷으로 저장될 수 있다. 현재 시간이 메모리에 저장된 후에 방법(400)은 410으로 진행된다.
410에서, 방법(400)은 FirstSample의 상태를 참으로 변경한다. 변수 FirstSample이 참이라면, 406-410의 경로는 더 이상 실행되지 않고, 방법(400)은 실행될 때마다 온도 경사를 결정하는 것을 개시한다. 일부 예에서, 방법(400)은 온도 센서의 샘플이 취해질 때마다 실행될 수 있다. 대안적으로, 방법(400)은 다른 간격으로 실행될 수 있다. 방법(400)은 FirstSample이 참으로 설정된 후에 출구로 진행하며, 방법(400)은 다시 호출될 때 실행된다.
412에서, 방법(400)은 TEMP2라는 변수에 최신 또는 최근의 발광 디바이스의 온도(예를 들어, 402에서 결정된 발광 디바이스의 온도)를 저장한다. TEMP2는 변수 Temp1과 같은 포맷을 갖는 변수이다. 하나 초과의 온도가 프로세싱되는 예에서, 2 내지 N의 최신 온도가 메모리에 저장된다. 최근의 발광 디바이스의 온도가 메모리에 저장된 후에 방법(400)은 414로 진행한다.
414에서, 방법(400)은 휘발성 메모리에 시간의 변화를 결정하고 저장한다. 시간의 변화는 변수 TimeDelta라는 변수에 저장된다. 일례에서, 현재 또는 현재 시간이 CPU에서 검색되고, 변수 Time1에 저장된 시간값이 시간의 변화를 결정하기 위해 현재의 시간에서 감산되며, 시간의 변화가 변수 TimeDelta에 저장된다. 시간의 변화가 결정된 후, 방법(400)은 416으로 진행한다.
416에서, 408에서 설명한 바와 같이, 방법(400)은 변수 Time1에 현재 또는 현재 시간을 저장한다. 현재 시간이 메모리에 저장된 후에 방법(400)은 418로 진행한다.
418에서, 방법(400)은 TEMP2에 저장되어 있는 값이 Temp1에 저장된 값보다 큰지 여부를 판정한다. TEMP2 값이 Temp1의 값보다 큰 경우에, 발광 디바이스의 온도가 증가하고 있고 발광 디바이스의 온도 이력에 양의 경사를 제공하고 있다. TEMP2의 값이 Temp1의 값보다 크지 않은 경우, 발광 디바이스의 온도는 일정하거나 발광 디바이스의 온도 이력에 음의 경사를 통해 감소하고 있다. 방법(400)이 TEMP2에 저장된 값이 Temp1에 저장된 값보다 큰 것으로 판정한 경우, 대답은 예이고, 방법(400)은 420으로 진행한다. 그렇지 않으면, 대답은 아니오이고 방법(400)은 436으로 진행한다. 유사한 동작이 하나 초과의 온도 센서가 샘플링 및 프로세싱되는 경우에서 다른 샘플링된 온도에 대해 수행된다.
420에서, 방법(400)은 발광 디바이스의 온도 이력의 온도 경사(예를 들어, 2개의 발광 디바이스 온도 사이의 경사)를 결정한다. 온도 경사를 결정하기 위해, 방법(400)은 발광 디바이스 온도의 변화를 결정한다. 구체적으로, 방법(400)은 발광 디바이스의 온도 변화를 결정하기 위해, TEMP2에 저장된 온도값에서 Temp1에 저장된 온도값을 감산한다. 발광 디바이스의 온도 변화는 변수 TempDelta에 저장될 수 있다. 방법(400)은 또한 발광 디바이스의 온도 경사를 결정하기 위해 414에서 결정된 시간의 변화에 의해 발광 디바이스의 온도 변화를 나눈다. 온도 경사는 이하와 같이 표현될 수 있다:
Figure pct00001
여기에서 경사는 발광 디바이스의 온도 경사이며, TempDelta는 발광 디바이스의 온도 사이의 온도 변화이며,이 TimeDelta는 2개의 발광 디바이스의 온도가 결정될 때 사이의 시간의 변화이다. 유사한 동작이 하나 초과의 온도 센서가 샘플링 및 프로세싱되는 예에서 다른 샘플링된 온도에 대해 수행된다.
일례에서, 변수 Slope의 값은 조명 시스템을 통한 냉각제의 유속을 나타낸다. 더 낮은 냉각제의 유속에서, 발광 디바이스가 활성화될 때 경사의 값은 증가할 수 있다. 더 높은 냉각제 유속에서 발광 디바이스가 활성화될 때 경사의 값은 감소할 수 있다. 따라서, 원하는 냉각제 유속보다 작은 냉각제 유속이 422에서 설명된 변수 MaxSlope의 값을 초과하는 발광 디바이스의 온도 경사에 의해 인식되거나 결정될 수 있다. 경사가 결정된 후에 방법(400)은 422로 진행한다.
422에서, 방법(400)은 온도 경사가 임계 경사보다 큰지 여부를 판정한다. 임계 경사는 MaxSlope라고 하는 변수에 저장될 수 있다. 방법(400)이 온도 경사가 임계 경사보다 크다고 판정하면, 대답은 예이고 방법(400)은 426으로 진행한다. 그렇지 않으면 대답은 아니오이고 방법(400)은 424로 진행한다. 유사한 동작이 하나 초과의 온도 센서가 샘플링 및 프로세싱되는 예에서 다른 샘플링된 온도에 대해 수행된다.
또한, 일부 예에서, 방법(400)은 온도 경사가 조명 시스템을 통하는 냉각제의 흐름의 다른 레벨을 나타내는 다른 경사보다 큰지 여부를 판정할 수 있다. 예를 들어, 방법(400)은 경사의 값이 MidSlope에 저장된 임계값보다 큰지 여부를 판정할 수 있다. 변수 MidSlope는 조명 시스템을 통한 냉각제의 흐름의 미리 정해진 속도가 존재할 때 Slope의 원하는 명목값을 나타낸다. Slope 값이 미리 정해진 횟수인 MidSlope 값을 초과하는 경우, 방법(400)은 조명 시스템으로의 전류의 흐름을 중지시키지 않고, 확인 냉각제 흐름 상태를 조작자에게 출력할 수 있다. 또한, 비교에 기인하는 상이한 제어 액션과의 복수의 경사 비교가 원하는 경우 이루어질 수 있다.
또한, 또 다른 예에서, 방법(400)은 발광 디바이스의 온도가 임계 온도보다 크면서 Slope가 MaxSlope보다 큰 조건을 포함할 수 있으며 426으로 진행한다. 따라서, 발광 디바이스 온도는 임계 온도보다 크고, 방법(400)에 있어서 한계값보다 더 빠른 속도로 변하여 426으로 진행한다.
424에서, 방법(400)은 변수 SlopeExceedCount를 제로의 값과 동등화시킨다. 변수 SlopeExceedCount는 발광 디바이스의 온도 경사가 임계 경사값을 초과한 횟수를 나타내는 변수이다. 변수 SlopeExceedCount를 제로로 동등화하여, 방법(400)은 발광 디바이스를 동작시키기 위해 공급되는 전류가 방법(400)이 실행된 후에 중지되지 않을 것이라는 것을 보장한다. 처음에, 조명 시스템이 전력 공급될 때 SlopeExceedCount는 제로의 값으로 설정된다. 방법(400)은 SlopeExceedCount가 제로로 동등화된 후에 436으로 진행한다. 유사한 동작이 하나 초과의 온도 센서가 샘플링 및 프로세싱되는 예에서 다른 경사 초과 변수에 대하여 수행된다.
426에서, 방법(400)은 변수 SlopeExceedCount 값에 1의 값을 가산한다. 발광 디바이스의 온도 경사가 임계 경사보다 큰 횟수가 결정될 수 있도록 SlopeExceedCount의 값이 증가된다. 변수 SlopeExceedCount가 증가된 후, 방법(400)은 428로 진행한다. 유사한 동작이 하나 초과의 온도 센서가 샘플링 및 프로세싱되는 예에서 다른 경사 초과 변수에 대해 수행된다.
428에서, 방법(400)은 변수 SlopeExceedCount에 저장된 값이 2의 값 이상인지 여부를 판정한다. 대안적으로, 변수 SlopeExceedCount는 1 내지 N의 임의의 수와 비교될 수 있다. 본 예에서, SlopeExceedCount는 잘못된 양의 표시의 가능성을 회피하기 위해 2의 값과 비교된다. SlopeExceedCount와 비교되는 특정값은 온도 신호 특성에 따를 수 있다. 방법(400)이 변수 SlopeExceedCount가 2 이상인 것으로 판정하면, 대답은 예이고 방법(400)은 430으로 진행한다. 그렇지 않으면, 대답은 아니오이고 방법(400)은 436으로 진행한다.
430에서 방법(400)은 SLM을 오프시킨다. 일례에서, SLM은 스위치를 열거나 FET와 같은 가변 저항 디바이스의 저항을 증가시킴으로써 오프된다. 다른 예에서, SLM에 공급되는 전류량은 전류의 임계량보다 작은 값으로 감소될 수 있다. 발광 디바이스에 전류를 공급하는 전원이 동작을 계속할 수 있으면서 발광 디바이스로의 전류 흐름이 중지된다는 것에 유의해야 한다. SLM에 공급되는 전류가 조정된 후에, 방법(400)은 432로 진행한다.
432에서, 방법(400)은 메모리에 저하 코드를 저장하고 조명 시스템 상태를 보고한다. 일례에서, 저하 코드는 임계 레벨보다 큰 발광 디바이스의 온도 변화에 대응한다. 시스템 상태 표시자는 조명 시스템이 제한된 기능으로 오프 라인 모드에 있다는 통지를 외부 시스템 또는 조작자에게 제공할 수 있다. 저하 코드 및 상태가 출력된 후에 방법(400)은 434로 진행한다.
434에서, 방법(400)은 메모리에 저하 상태를 로그하고/하거나 다른 외부 시스템(예를 들어, 생산 감시 시스템)에 저하 상태를 전송한다. 저하 로그는 하루 중 시간, 셧다운시의 발광 디바이스의 온도, 조명 시스템 전류, 조명 시스템 전압, 및 조명 시스템의 냉각제 유속을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 조명 시스템 저하가 로그된 후에 방법(400)은 436으로 진행한다.
436에서, 방법(400)이 실행된 다음에 경사가 결정될 수 있도록, 방법(400)은 변수 Temp1의 값을 변수 Temp2의 값과 동등화시킨다. 변수 Temp1은 또한 메모리에 저장될 수 있다. Temp1의 값이 Temp2의 값과 동등화된 후에 방법(400)은 출구로 진행한다.
따라서, 복수의 발광 디바이스를 동작시키기 위한 도 4의 방법이 제공되며, 이하를 포함한다: 복수의 발광 디바이스에 전류를 공급하는 단계; 및 온도 증가의 한계값를 초과하는 복수의 발광 디바이스의 온도 증가의 속도에 응답하여 전류의 흐름을 중지시키는 단계. 본 방법은 전류의 흐름이 전기 스위칭 디바이스를 통해 중지되는 것과, 온도 증가의 속도가 경사로 표현되는 것과, 경사가 조명 시스템을 통하는 냉각제 유속을 나타내는 것을 포함한다. 또한, 본 방법은 전기 스위칭 디바이스가 FET라는 것을 포함한다.
일부 예에서, 본 방법은 온도 증가의 한계값를 초과하는 복수의 발광 디바이스의 온도 증가의 속도에 응답하여 전류의 흐름을 중지시키는 것이 복수의 발광 디바이스의 온도 증가 속도의 감소 없이 온도 증가의 한계값를 초과하는 2개의 연속적인 표시에 응답하여 전류를 중지시키는 것을 포함하는 것을 포함한다. 또한 본 방법은 복수의 발광 디바이스가 자외광을 방출하는 것을 포함하고, 복수의 발광 디바이스에 전류를 공급하는 DC 전원이 사이클링 오프 및 온될 때까지 전류의 흐름을 중지하는 것을 추가로 포함한다. 본 방법은 발광 디바이스 온도의 2개의 연속적인 결정의 구간 동안의 단지 단일 시간에 발광 디바이스의 온도 증가 속도가 온도 증가의 한계값를 초과하면 복수의 발광 디바이스에 전류를 공급하는 것을 계속하는 것을 추가로 포함한다. 본 방법은, 발광 디바이스의 온도의 결정이 발광 디바이스 온도의 4개의 샘플의 평균에 기초한다는 것을 포함한다.
다른 예에서, 발광 디바이스의 어레이를 동작시키기 위한 도 4의 방법은 이하를 포함한다: 발광 디바이스의 어레이에 전류를 공급하는 단계; 온도 증가의 한계값를 초과하는 발광 디바이스의 온도 증가 속도에 응답하여 전류의 흐름을 중지시키는 단계; 및 발광 디바이스의 저하의 상태를 조작자에게 표시하는 단계. 본 방법은 추가로 전류의 흐름을 중지하기 전에 발광 디바이스의 온도 증가의 속도가 온도 증가의 한계값를 초과하면서 발광 다이오드의 어레이의 온도가 임계 온도를 초과하도록 요청하는 단계를 포함한다.
일부 예에서, 본 방법은 발광 디바이스 저하의 상태를 표시하는 것이 컨트롤러의 메모리에 온도 상태를 로그하는 것을 포함한다는 것을 포함한다. 또한, 본 방법은, 발광 디바이스의 온도 증가의 속도에 응답하여 전류의 흐름을 중지시키는 것이 온도 증가의 한계값보다 작은 값으로 발광 디바이스의 온도의 속도를 감소시키지 않고 온도 증가의 한계값를 초과한다는 것의 2개의 연속적인 표시에 응답하여 전류를 중지시키는 것을 포함한다는 것을 포함한다. 본 방법은 추가로 전류의 흐름을 중지시킨 후에 발광 디바이스의 어레이로 전력을 공급하는 DC 전압원을 계속하여 동작시키는 것을 포함한다. 본 방법은 추가로 DC 전원이 사이클 오프 및 온될 때까지 전류의 흐름을 중지시키는 것을 포함한다.
이하, 도 5를 참조하면, 도 4의 방법 및 도 1 내지 3의 조명 시스템에 대한 예시적인 동작 시퀀스가 나타내어진다. 시간 T0-T3에서의 수직 마커는 시퀀스 동안 관심 있는 시간을 나타낸다.
도 5의 상부로부터 첫번째 플롯은 발광 디바이스의 온도 대 시간을 나타낸다. Y축은 발광 디바이스의 온도를 나타내며, 발광 디바이스의 온도는 Y축 화살표 방향으로 증가한다. X축은 시간을 나타내고, 시간은 도 5의 왼쪽에서 도 5의 오른쪽으로 증가한다.
도 5의 상부로부터 두번째 플롯은 시간에 대한 발광 디바이스의 온도의 경사를 나타낸다. Y축은 발광 디바이스의 온도의 경사를 나타내며, 발광 디바이스의 온도의 경사는 Y축의 화살표 방향으로 증가한다. X축은 시간을 나타내며, 시간은 도 5의 왼쪽으로부터 도 5의 오른쪽으로 증가한다. 수평선(502)은 발광 디바이스의 온도 경사 임계 레벨을 나타낸다. 또한, 발광 디바이스의 온도의 경사는 발광 디바이스의 온도의 변화의 속도로서 설명될 수 있다.
도 5의 상부로부터 세번째 플롯은 시간에 대한 발광 디바이스의 전력 상태를 나타낸다. Y축은 발광 디바이스 전력 상태를 나타내며 발광 디바이스는 발광 디바이스의 전력 트레이스가 더 높은 레벨에 있을 때 활성화된다. 발광 디바이스의 전력 트레이스가 더 낮은 레벨에 있을 때 발광 디바이스는 비활성화된다. X축은 시간을 나타내고, 도 5의 왼쪽에서 도 5의 오른쪽으로 시간이 증가한다.
도 5의 상부로부터 네번째 플롯은 시간에 대한 경사 초과된 카운터값을 나타낸다. Y축은 경사 초과된 카운터값을 나타내고, 경사 초과된 카운터는 Y축 상에서 숫자로 표시된 바와 같이 0 및 2의 값 사이에서 변할 수 있다. 하지만, 다른 예에서, 경사 초과 카운터는 1과 N 사이에 있도록 선택될 수 있다. X축은 시간을 나타내고 도 5의 왼쪽에서 도 5의 오른쪽으로 시간이 증가한다.
시간 T0에서, 발광 디바이스 온도는 중간 레벨 및 일정 레벨에 있다. 발광 디바이스 온도 경사는 제로이고, 발광 디바이스는 활성 상태에 있다. 발광 디바이스의 온도 경사가 발광 디바이스의 경사 임계(502)보다 작으므로 경사 초과된 카운트는 제로이다.
시간 T0과 시간 T1 사이에서, 발광 디바이스 온도가 증가하기 시작한다. 발광 디바이스 온도 경사는 발광 디바이스 온도가 증가하면 양의 방향으로 증가한다. 일례에서, 발광 디바이스의 온도는 발광 디바이스의 광 강도 출력을 증가시킬 목적으로 발광 디바이스에 대한 전류 흐름의 증가에 응답할 수 있다. 발광 디바이스는 더 높은 레벨에 있는 발광 디바이스의 전력 상태에 의해 표시되는 바와 같이 활성으로 유지된다. 초과된 카운터값의 경사는, 발광 디바이스의 온도 경사가 발광 디바이스의 온도 경사 임계(502)보다 작으므로 제로의 값으로 유지된다.
시간 T1에서, 발광 디바이스의 온도는 더 높은 온도로 증가되고, 발광 디바이스의 온도 경사는 발광 디바이스의 온도 경사 임계(502)보다 큰 레벨로 증가한다. 발광 디바이스 전력 상태 트레이스는 전류가 계속하여 발광 디바이스로 흐른다는 것을 나타내는 상승 레벨로 유지된다. 발광 디바이스의 경사 초과된 카운트는 발광 디바이스의 온도 경사에 응답하여 1의 값으로 증가하며, 이는 발광 디바이스의 온도 변화의 속도가 수평선(502)에 의해 표시된 변화의 한계값보다 크다는 것을 나타낸다.
시간 T1 직후에, 발광 디바이스 온도는 수평선(502)에 의해 표시되는 한계값보다 낮은 속도로 증가하고 있는 것으로 결정된다. 발광 디바이스의 온도 경사 또는 변화 속도는 발광 디바이스에 공급되는 전류량을 낮추거나 발광 디바이스로부터 열이 멀리 전달되는 것을 향상시킴으로써 감소될 수 있다. 따라서, 발광 디바이스의 온도 경사는, 다음 발광 디바이스 온도가 프로세싱될 때까지 선(502)에 의해 표시된 레벨보다 작은 레벨로 감소한다. 그 결과, 경사 초과된 카운트는 제로의 값으로 리셋되고, 발광 디바이스는 더 높은 레벨로 유지되는 발광 디바이스의 전력 상태에 의해 표시되는 바와 같이 활성으로 유지된다.
시간 T1과 시간 T2 사이에서, 발광 디바이스 온도는 일정 레벨로 유지되고, 그 후 시간 T2에 도달될 때까지 증가한다. 발광 디바이스의 온도는 발광 디바이스에 공급되는 전류량을 증가시키거나 감소된 발광 디바이스의 냉각에 응답하여 증가될 수 있다. 발광 디바이스는 활성으로 유지되고, 경사 초과된 카운트는 제로로 유지된다.
시간 T2에서, 발광 디바이스 온도는 증가하고, 발광 디바이스의 온도 경사는 온도 경사 임계(502)보다 큰 값으로 증가한다. 경사 초과된 카운트는 1의 값으로 증가하고, 발광 디바이스의 전력 상태는, 발광 디바이스의 온도 경사가 발광 디바이스의 온도의 한번의 결정 동안 초과된 경우에도 발광 디바이스가 활성으로 유지된다는 것을 나타내는 더 높은 레벨로 유지된다. 발광 디바이스 온도는 시간 T1 후에 발광 디바이스 온도의 후속하는 결정 동안 계속하여 증가하고, 발광 디바이스의 온도 경사는 발광 디바이스의 온도 경사 임계(502)보다 큰 값으로 유지된다. 경사 초과된 카운트는 임계(502)를 초과하는 발광 디바이스 온도 경사의 두번째 결정에 응답하여 2의 값으로 증가되고, 발광 디바이스의 전력 상태는 2의 값으로 도달하는 발광 디바이스의 온도 경사 초과된 카운트에 응답하여 낮은 레벨로 천이한다. 발광 디바이스로 공급되는 전류는 더 낮은 레벨로 천이하는 발광 디바이스의 전력 상태에 응답하여 중지된다.
시간 T2와 시간 T3 사이에서, 발광 디바이스 온도는 감소하고, 발광 디바이스 온도 경사는 음으로 되고 발광 디바이스의 온도 경사 임계(502)보다 작은 레벨로 감소한다. 더 낮은 레벨에 있는 발광 디바이스의 전력 상태에 의해 표시되는 바와 같이 전류가 발광 디바이스로 흐르지 않으므로 발광 디바이스는 오프로 유지된다. 경사 초과된 카운트는 2의 값으로 유지된다.
시간 T3에서, 조작자는 발광 디바이스(미도시)에 DC 전력을 공급하는 전원에 전력을 사이클링한다. 경사 초과된 카운트는 전원을 온으로부터 오프로 그리고 다시 온으로 사이클링하는 것에 응답하여 제로로 리셋된다. 또한, 발광 디바이스 전력 상태는 전류가 발광 디바이스로 흐를 수 있다는 것을 나타내는 더 높은 레벨로 천이한다. 발광 디바이스 온도는 증가하기 시작하고, 발광 디바이스의 온도 경사는 증가한 후 감소한다.
이러한 방식으로, 발광 디바이스의 온도 경사 또는 증가 속도가 감시될 수 있고, 발광 디바이스로의 전류 흐름을 선택적으로 허용 또는 중지시키기 위한 기초가 될 수 있다. 일부 예에서, 또한 발광 디바이스의 온도 경사 임계가 발광 디바이스로의 전류 흐름을 중지시키도록 초과되는 것에 추가하여 발광 디바이스의 온도 임계가 초과되어야 할 수 있다. 이러한 절차는 발광 디바이스의 저하의 가능성을 감소시킬 수 있다.
본 기술 분야의 당업자에게 이해될 바와 같이, 도 4에 설명되는 방법은 이벤트-구동, 인터럽트-구동, 멀티-태스킹, 멀티-쓰레딩 등과 같은 하나 이상의 임의의 수의 프로세싱 전략을 나타낼 수 있다. 이와 같이, 예시된 다양한 단계 또는 기능이 예시된 시퀀스에서, 병렬로, 또는 일부 경우에 생략되어 수행될 수 있다. 마찬가지로, 프로세싱의 순서는 여기에 설명되는 목적, 특성 및 이점을 달성하기 위해 반드시 필요하지 않지만, 예시와 설명의 편리함을 위해 제공된다. 명확하게 나타내지 않았지만, 본 기술 분야의 당업자는 하나 이상의 예시된 단계 또는 기능이 사용되고 있는 특정 전략에 따라 반복적으로 수행될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
이것으로 설명을 종료한다. 본 기술 분야의 당업자는 이를 읽음으로써 본 설명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 많은 대안과 변형을 생각해 낼 것이다. 예를 들어, 상이한 파장의 광을 생성하는 광원이 본 설명을 이용할 수 있다.

Claims (20)

  1. 복수의 발광 디바이스들을 동작시키기 위한 방법으로서,
    상기 복수의 발광 디바이스들에 전류를 공급하는 단계; 및
    상기 복수의 발광 디바이스들의 온도 증가율이 한계값을 초과하는 경우, 상기 전류의 흐름을 중지시키는 단계;를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전류의 흐름은 전기 스위칭 디바이스를 통해 중지되며, 상기 온도 증가의 속도는 경사로서 표현되며, 상기 경사는 조명 시스템을 통하는 냉각제 흐름의 속도를 나타내는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전기 스위칭 디바이스는 FET인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 발광 디바이스들의 온도 증가율이 한계값을 초과하는 경우 상기 전류의 흐름을 중지시키는 단계는, 상기 복수의 발광 디바이스의 온도 증가율 감소 없,이 상기 한계값를 초과하는 것의 2개의 연속적인 표시에 응답하여 상기 전류를 중지시키는 단계를 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 발광 디바이스는 자외선을 방출하고,
    상기 복수의 발광 디바이스들에 상기 전류를 공급하는 DC 전원이 사이클링 오프(OFF) 및 온(ON)될 때까지 상기 전류의 흐름을 중지시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    발광 디바이스 온도의 2개 연속적인 결정 구간 동안의 단일 시간에 발광 디바이스의 온도 증가 속도가 상기 한계값를 초과하는 경우, 상기 복수의 발광 디바이스들에 상기 전류를 계속하여 공급하는 단계를 더 포함하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    발광 디바이스 온도의 결정은 4개의 발광 디바이스 샘플의 온도 평균에 기초하는 방법.
  8. 발광 디바이스들의 어레이를 동작시키기 위한 방법으로서,
    상기 발광 디바이스들의 어레이로 전류를 공급하는 단계;
    온도 증가의 한계값를 초과하는 발광 디바이스의 온도 증가 속도에 응답하여 상기 전류의 흐름을 중지시키는 단계; 및
    상기 발광 디바이스의 저하 상태를 조작자에게 나타내는 단계를 포함하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전류의 흐름을 중지시키기 전에 발광 디바이스의 온도 증가 속도가 상기 한계값를 초과하면서 발광 다이오드들의 어레이의 온도가 임계 온도를 초과하도록 요청하는 단계를 더 포함하는 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 발광 디바이스의 저하 상태를 나타내는 단계는 컨트롤러의 메모리에 온도 상태를 로그하는 단계를 포함하는 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    발광 디바이스의 온도 증가 속도에 응답하여 상기 전류의 흐름을 중지시키는 단계는, 상기 한계값보다 낮은 값으로 발광 디바이스 온도의 속도를 감소시키지 않고 온도 증가의 상기 한계값를 초과하는 것을 나타내는 2개의 연속적인 표시에 응답하여 상기 전류를 중지시키는 단계를 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전류의 흐름을 중지시킨 후에 발광 디바이스들의 상기 어레이에 전력을 공급하는 DC 전압원을 계속하여 동작시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 DC 전원이 사이클링 오프 및 온될 때까지 상기 전류의 흐름을 중지시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  14. 발광 디바이스들을 동작시키는 시스템으로서,
    DC 전원;
    상기 DC 전원으로부터 전류를 선택적으로 수신하는 복수의 발광 디바이스들; 및
    상기 복수의 발광 디바이스들의 온도 증가의 속도에 응답하여 상기 복수의 발광 디바이스들에 상기 DC 전원으로부터의 상기 전류를 중지시키기 위해 비일시적 메모리에 저장된 실행가능 명령들을 포함하는 컨트롤러;를 포함하는 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 발광 디바이스들의 온도를 샘플링하고, 상기 전류의 흐름을 중지시키기 전에 발광 디바이스의 온도 증가의 속도가 온도 증가의 한계값를 초과하면서 상기 복수의 발광 다이오드들의 온도가 임계 온도를 초과하도록 요청하는 추가적인 실행가능 명령들을 더 포함하는 시스템.
  16. 제14항에 있어서,
    전기 스위치와, 상기 전기 스위치를 통해 상기 복수의 발광 디바이스들에 상기 DC 전원으로부터의 전류의 흐름을 중지시키기 위한 추가적인 실행가능 명령들을 더 포함하는 시스템.
  17. 제14항에 있어서,
    온도 증가의 한계값보다 작은 값으로 상기 복수의 발광 디바이스들의 온도 증가의 속도가 감소하지 않고 온도 증가의 상기 한계값를 초과하는 2개의 연속적인 표시에 응답하여 상기 전류의 흐름을 중지시키기 위한 추가적인 실행가능 명령들을 더 포함하는 시스템.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 전류를 공급하는 상기 DC 전원이 사이클링 오프 및 온될 때까지, 상기 전류의 흐름을 중지시키기 위한 추가적인 실행가능 명령들을 더 포함하는 시스템.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 발광 디바이스들의 온도 증가의 속도가 온도 증가의 한계값를 초과할 때, 발광 디바이스의 저하의 상태를 나타내기 위한 추가적인 실행가능 명령들을 더 포함하는 시스템.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 전류를 중지시킨 후에 상기 DC 전원을 계속하여 동작시키기 위한 추가적인 실행가능 명령들을 더 포함하는 시스템.
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