KR20170002034A - UV led surface light source module using current limiting diode - Google Patents

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Abstract

Disclosed is a UV LED surface light source module using a current limiting diode. A UV LED module part comprises a UV LED serial part where multiple UV LEDs are arranged serially and a UV LED parallel part where multiple UV LED serial parts are connected in parallel. A current limiting diode part connects a current limiting diode to one or both sides of an end part of more than one UV LED serial part of the UV LED module part serially. A control part controls the current limiting diode part to allow the flow of a constant current in the UV LED module part, and monitors an excessive voltage. According to the present invention, UV LED energy efficiency, uniformity of irradiation density, heating and high density/high output light irradiation features can be obtained from a light source module. Furthermore, advantages in terms of costs can be obtained by installing the current limiting diode in the light source module, from the aspect of power supply. From the optical aspect, short distance irradiation is possible and a heating problem can be solved.

Description

정전류 다이오드를 이용하는 UV LED 면광원 모듈{UV led surface light source module using current limiting diode} [0001] The present invention relates to a UV LED surface light source module using a constant current diode,

본 발명은 정전류 다이오드를 이용하는 UV LED 면광원 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 정전류 다이오드(CLD, Current Limiting Diode)를 이용하여 점광원 고체 반도체 소자인 LED(발광 다이오드)를 면광원 모듈로 제작하는 정전류 다이오드를 이용하는 UV LED 면광원 모듈에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a UV LED surface light source module using a constant current diode, and more particularly, to an LED light source module using a constant current diode (CLD) To a UV LED surface light source module using a constant current diode.

UV 광 조사기는 접합, 몰딩, 코팅, 인쇄 등의 용도로 표면처리 분야에 널리 이용되고 있다. 특히, 각종 표면처리에 사용되는 유기물 제재 또는 잉크, 실리콘 수지 등의 결합 에너지가 143~463 KJ/mol 정도이고, 이는 3.4 eV의 자외선 광파에 해당하므로, UV LED를 이용하는 조사기 기술 개발이 가속되고 있다. UV light irradiators are widely used for surface treatment in applications such as bonding, molding, coating, and printing. Particularly, the bonding energy of the organic material used in various surface treatments, the ink, and the silicone resin is about 143 to 463 KJ / mol, which corresponds to an ultraviolet light wave of 3.4 eV. .

LED(발광다이오드) 광원은 발광 효율 300 lm/W까지 기대할 수 있는 고체 광원으로 최근 차세대 광 에너지원으로 크게 기대되고 있다. 점광원인 LED 광원으로 필요한 출력을 얻기 위해서는 많은 수의 LED 소자를 집적해서 사용해야 하고, 직병렬 행렬 형태의 전기회로를 구성해야 한다. 따라서 LED의 각 병렬회로에서 적절한 정전류를 공급하기 위해, 주로 SMPS 전원을 이용하거나, TR 회로, OP 앰프, 3단자 레귤레이터를 이용하는 정전류 회로를 사용하였다. LED (Light Emitting Diode) light source can be expected as luminous efficiency up to 300 lm / W, and it is expected to be a next generation light energy source recently. In order to obtain the necessary output for the LED light source which is the point light source, a large number of LED elements must be integrated and an electric circuit of a serial-parallel matrix type must be constructed. Therefore, in order to supply the appropriate constant current in each parallel circuit of LED, we mainly use SMPS power supply, or a constant current circuit using TR circuit, OP amplifier and 3 terminal regulator.

또는 정전류 다이오드를 이용하여 LED 면 광원을 제작할 수 있는데, 이를 위해서는 다수의 LED를 이용하여 직병렬 회로를 구성해야 한다. 이때, 각 직렬회로에서 LED의 동작 전압, 즉 저항이 각각 다르기 때문에 흐르는 전류량도 다르게 된다. 따라서 각 병렬회로에서 정 전류량을 동일하게 제어하기 위해 정전류 회로 또는 정전류 소자가 필요하게 된다. 그러나 종래 정전류 소자는 면 광원 기판 내에 배치하는 것이 부피나 공정 등의 문제로 어렵다는 단점이 있다.Alternatively, the LED surface light source can be fabricated using a constant current diode. To do this, a series-parallel circuit must be constructed using a plurality of LEDs. At this time, since the operating voltages of the LEDs, that is, the resistances of the LEDs in the respective series circuits are different from each other, the amount of current flowing differs. Therefore, a constant current circuit or a constant current device is required to control the constant current amount in each parallel circuit. However, the conventional constant current device is disadvantageous in that it is difficult to arrange the device in a planar light source substrate due to problems such as volume and process.

한국공개공보 제10-2013-0022206호 정전력형 엘이디 전구 전원 제어 장치Korean Laid-Open Publication No. 10-2013-0022206, Jeongsung Power Type LED Bulb Power Control Device 한국등록공보 제10-1325079호 엘이디 조명등용 플리커 감쇄 전원회로Korean Registered Publication No. 10-1325079 Flicker attenuation power circuit for LED light

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 광원 모듈 측면에서 UV LED 에너지 효율, 조사 밀도의 균일성, 발열 및 고밀도/고출력 광 조사 특성을 얻을 수 있는 정전류 다이오드를 이용하는 UV LED 면광원 모듈을 제공하는 데 있다. 나아가, 전원 공급 측면에서 정전류 다이오드를 면 광원 모듈 내에 설치하여 비용의 장점을 얻고, 광학 측면에서도 근접조사 고밀도 조사가 가능하고 방열 문제를 해결할 수 있는 정전류 다이오드를 이용하는 UV LED 면광원 모듈을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a UV LED surface light source module using a constant current diode capable of obtaining UV LED energy efficiency, uniformity of irradiation density, heat generation and high density / high output light irradiation characteristics on the side of a light source module . Further, the present invention provides a UV LED surface light source module which uses a constant current diode which can achieve a cost advantage by installing a constant current diode in a surface light source module in terms of power supply, have.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 정전류 다이오드를 이용하는 UV LED 면광원 모듈은, 복수 개의 UV LED를 직렬로 배치한 UV LED 직렬부와 상기 UV LED 직렬부를 복수개 병렬로 연결한 UV LED 병렬부로 이뤄지는 UV LED 모듈부; 상기 UV LED 모듈부의 어느 하나 이상의 UV LED 직렬부 말단부 한쪽 또는 양쪽에 직렬로 정전류 다이오드를 연결한 정전류 다이오드부; 및 상기 UV LED 모듈부에 일정한 전류가 흐를 수 있도록 정전류 다이오드부를 제어하고 과전압 여부를 모니터링하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a UV LED surface light source module using a constant current diode, comprising: a UV LED serial unit in which a plurality of UV LEDs are arranged in series; a plurality of UV LED serial units connected in parallel; A UV LED module part; A constant current diode unit in which a constant current diode is connected in series to one or both ends of a series of UV LED serial units of the UV LED module unit; And a controller for controlling the constant current diode unit to monitor the overvoltage to allow a constant current to flow through the UV LED module unit.

본 발명에 따른 정전류 다이오드를 이용하는 UV LED 면광원 모듈에 의하면, 직병렬 회로를 구성하는 UV LED에 정전류 다이오드를 연결하여 광원 모듈 측면에서 UV LED 에너지 효율, 조사 밀도의 균일성, 발열 및 고밀도/고출력 광 조사 특성을 얻을 수 있다. 나아가, 전원 공급 측면에서 정전류 다이오드를 면 광원 모듈 내에 설치하여 비용의 장점을 얻고, 광학 측면에서도 근접조사 고밀도 조사가 가능하고 방열 문제를 해결할 수 있다. According to the UV LED surface light source module using the constant current diode according to the present invention, a constant current diode is connected to the UV LED constituting the series-parallel circuit so that the UV LED energy efficiency, uniformity of irradiation density, heat generation and high density / Light irradiation characteristics can be obtained. Furthermore, in terms of power supply, a constant current diode is installed in the surface light source module to obtain an advantage of cost, and it is possible to perform close-up high-density irradiation on the optical side and solve the heat radiation problem.

도 1은 본 발명에 따른 정전류 다이오드를 이용하는 UV LED 면광원 모듈의 원리를 설명하는 그래프,
도 2는 본 발명에 따른 정전류 다이오드를 이용하는 UV LED 면광원 모듈을 도시한 개념도,
도 3은 본 발명에 따른 정전류 다이오드를 이용하는 UV LED 면광원 모듈의 UV LED 모듈의 실제 구현 예를 도시한 도면, 그리고,
도 4는 본 발명에 따른 정전류 다이오드를 이용하는 UV LED 면광원 모듈의 UV LED 모듈의 단면을 도시한 단면도이다. 1 is a graph illustrating the principle of a UV LED surface light source module using a constant current diode according to the present invention,
2 is a conceptual diagram illustrating a UV LED surface light source module using a constant current diode according to the present invention.
3 is a view showing an actual implementation of a UV LED module of a UV LED surface light source module using a constant current diode according to the present invention,
4 is a cross-sectional view of a UV LED module of a UV LED surface light source module using a constant current diode according to the present invention.

이하에서 첨부의 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 정전류 다이오드를 이용하는 UV LED 면광원 모듈(100)의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. Hereinafter, a preferred embodiment of a UV LED surface light source module 100 using a constant current diode according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 정전류 다이오드를 이용하는 UV LED 면광원 모듈(100)의 원리를 설명하는 그래프이다. UV LED 조사기에서 조사 밀도와 균일성을 동시에 높이기 위해서는 조사 면적을 크게 하거나 총 조사 에너지 양을 크게 하는 방법을 고려할 수 있다. 이때, 광자 에너지가 큰 UV를 이용하여 조사 면적을 크게 할 수 있는데, 이를 위해 다수의 소형 LED 칩을 직병렬 회로를 구성하여 광원 모듈을 구성할 수 있다. 1 is a graph illustrating the principle of a UV LED surface light source module 100 using a constant current diode according to the present invention. In order to simultaneously increase the irradiation density and uniformity in the UV LED irradiator, a method of increasing the irradiation area or increasing the total irradiation energy amount can be considered. In this case, the irradiation area can be increased by using UV with a large photon energy. To this end, a plurality of small LED chips can be constituted by a serial-parallel circuit to form a light source module.

도 1에 도시된 그래프를 참조하면, LED 면광원이 동일 면적인 경우 LED 칩 크기를 작게 하여 다수를 사용하는 것이 동일한 전류량에서 효율이 높다는 것을 알 수 있다. 또한, 동일 면적을 가지는 LED 칩에서는 전류량을 줄여 저전류 밀도에서 구동하는 것이 동일한 전류량에서 효율이 높다는 것을 알 수 있다. Referring to the graph shown in FIG. 1, it can be seen that when the LED surface light sources have the same area, the efficiency is high at the same current amount when a plurality of LED chips are used. In addition, in the LED chip having the same area, it can be seen that driving at a low current density by reducing the amount of current has a high efficiency at the same current amount.

따라서 본 발명에 따른 정전류 다이오드를 이용하는 UV LED 면광원 모듈(100)은 소형 LED 칩을 다수 이용하여 직병렬 회로를 구성하고, 각 직렬회로 중 어느 하나 이상에 정전류 다이오드를 직렬로 배치하여 정전류 구동의 문제를 해결하고, 광 조사의 균일성과 조사밀도 세기를 개선할 수 있다. 이에 대해 다음에서 자세하게 살펴본다. Therefore, the UV LED surface light source module 100 using the constant current diode according to the present invention constitutes a series-parallel circuit using a plurality of small LED chips, and a constant current diode is arranged in series in at least one of the respective series circuits, Problems can be solved, uniformity of light irradiation and intensity of irradiation density can be improved. This is discussed in detail below.

도 2는 본 발명에 따른 정전류 다이오드를 이용하는 UV LED 면광원 모듈(100)을 도시한 개념도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 정전류 다이오드를 이용하는 UV LED 면광원 모듈(100)은 UV LED 모듈부(110)와 정전류 다이오드부(120, 130) 및 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 2 is a conceptual diagram showing a UV LED surface light source module 100 using a constant current diode according to the present invention. 2, the UV LED surface light source module 100 using the constant current diode according to the present invention may include a UV LED module unit 110, constant current diode units 120 and 130, and a control unit (not shown) .

UV LED 모듈부(110)는 복수 개의 UV LED를 직렬로 배치한 UV LED 직렬부와 UV LED 직렬부를 복수개 병렬로 연결한 UV LED 병렬부로 이뤄진다. 이때, UV LED 직렬부는 각각의 UV LED가 이격되지 않고 연속적으로 배치될 수 있다(도 3 참조). 또한, UV LED는 200~400 nm 파장의 에너지 대역을 이용하며, 플립칩(flip chip) 형 수평구조 전극패드를 가지며, 크기를 1 mm2 이하로 할 수 있다. The UV LED module unit 110 includes a UV LED serial unit in which a plurality of UV LEDs are arranged in series and a UV LED parallel unit in which a plurality of UV LED serial units are connected in parallel. At this time, the UV LED series portion can be disposed continuously without separating each UV LED (see FIG. 3). In addition, the UV LED uses an energy band of 200 to 400 nm wavelength, has a flip chip type horizontal electrode pad, and can have a size of 1 mm 2 or less.

도 3에 도시된 바와 같이 각각의 UV LED가 선형 모듈을 이루어 배치될 수 있다. 이를 위해, 도 4에 도시된 바와 같이, UV LED는 기판 상에 솔더링하여 실장될 수 있는데, 기존 Ag paste 방법이 아닌 솔더링을 통한 실장 방법으로 광 조사의 균일성과 조사 밀도 세기가 개선될 수 있다. 이때, 기판은 COB(CHIP ON BOARD) 형태의 기판으로, 열방출 특성이 우수한 나노융합소재 MCCL(Metal Cu Clad Laminate) 기판이거나 DLC(Diamond Like Carbon) MCCL 기판일 수 있다. Each UV LED may be arranged as a linear module as shown in FIG. For this, as shown in FIG. 4, the UV LED can be soldered onto the substrate, and the uniformity of the light irradiation and the intensity of the irradiation density can be improved by the soldering method instead of the conventional Ag paste method. At this time, the substrate may be a COB (CHIP ON BOARD) type substrate, a nano-fusion material MCCL (Metal Cu Clad Laminate) substrate having excellent heat dissipation characteristics, or a DLC (Diamond Like Carbon) MCCL substrate.

정전류 다이오드부(120, 130)는 UV LED 모듈부(110)의 어느 하나 이상의 UV LED 직렬부 말단부 한쪽(112) 또는 양쪽(112, 114)에 직렬로 정전류 다이오드를 연결한다. 예를 들어, UV LED 모듈부(110)의 UV LED 직렬부 말단부 한쪽(112) 또는 양쪽(112, 114)에 직렬로 정전류 다이오드가 연결되어 형성된다. 즉, UV LED 모듈부(110)의 한쪽에만 정전류 다이오드를 직렬로 연결하거나, 필요시 UV LED 모듈부(110)의 양쪽 모두 정전류 다이오드를 직렬로 연결 할 수 있다. The constant current diodes 120 and 130 connect the constant current diodes in series to one or both of the ends 112 and 114 of one or more UV LED series end portions of the UV LED module unit 110. For example, a constant current diode is connected in series to either one of the UV LED serial end portions 112 or 112, 114 of the UV LED module portion 110. That is, a constant current diode may be connected in series to one side of the UV LED module unit 110, or a constant current diode may be connected in series to both the UV LED module unit 110 if necessary.

또한, UV LED 직렬부에 직렬로 연결되는 정전류 다이오드부(120, 130)는 복수 개의 정전류 다이오드를 이용하여 연결될 수 있다. 이때, 직렬 연결되는 복수 개의 정전류 다이오드의 수는 과전압으로 인한 오작동을 상쇄하기 위해 각 UV LED의 동작 전압, 정전류 다이오드의 정상 전압 등을 고려하여 정하게 된다. 나아가, 도 2에 도시된 바와 같이, UV LED 직렬부에 직렬로 연결된 정전류 다이오드를 병렬로 복수 개 연결할 수 있다. In addition, the constant current diode units 120 and 130 connected in series to the UV LED series unit may be connected using a plurality of constant current diodes. At this time, the number of the plurality of constant current diodes connected in series is determined in consideration of the operating voltage of each UV LED, the steady voltage of the constant current diode, etc., in order to cancel the malfunction due to the overvoltage. Furthermore, as shown in FIG. 2, a plurality of constant current diodes connected in series to the UV LED serial unit can be connected in parallel.

이때, 정전류 다이오드부(120, 130)에 흐르는 정전류는 5~50 mA일 수 있다. 정전류의 크기는 열 방출 기술을 고려한 것이나, 꼭 이에 한정하는 것은 아니다. At this time, the constant current flowing in the constant current diodes 120 and 130 may be 5 to 50 mA. The magnitude of the constant current is based on heat dissipation techniques, but is not so limited.

제어부(미도시)는 UV LED 모듈부(110)에 일정한 전류가 흐를 수 있도록 정전류 다이오드부(120, 130)를 제어하고 과전압 여부를 모니터링한다. 상술한 바와 같이, 다수의 UV LED 칩에 정전류를 공급하기 위해 정전류 다이오드를 직렬 연결하여 전류량을 제어한다. 이러한 방법은 종래 SMPS(Switching Mode Power Supply) 등의 정전류 컨트롤러로부터 많은 수의 정전류원 채널을 확보하는 데 드는 비용의 문제를 해결 할 수 있다. A control unit (not shown) controls the constant current diodes 120 and 130 to monitor the overvoltage so that a constant current can flow through the UV LED module unit 110. As described above, in order to supply a constant current to a plurality of UV LED chips, a constant current diode is connected in series to control the amount of current. This method can solve the problem of the cost for securing a large number of constant current source channels from a constant current controller such as a switching mode power supply (SMPS).

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation in the embodiment in which said invention is directed. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the scope of the appended claims.

100 : 본 발명에 따른 정전류 다이오드를 이용하는 UV LED 면광원 모듈
110 : UV LED 모듈부
120, 130 : 정전류 다이오드부100: a UV LED surface light source module using a constant current diode according to the present invention
110: UV LED module part
120, 130: constant current diode section

Claims (7)

복수 개의 UV LED를 직렬로 배치한 UV LED 직렬부와 상기 UV LED 직렬부를 복수개 병렬로 연결한 UV LED 병렬부로 이뤄지는 UV LED 모듈부;
상기 UV LED 모듈부의 어느 하나 이상의 UV LED 직렬부 말단부 한쪽 또는 양쪽에 직렬로 정전류 다이오드를 연결한 정전류 다이오드부; 및
상기 UV LED 모듈부에 일정한 전류가 흐를 수 있도록 정전류 다이오드부를 제어하고 과전압 여부를 모니터링하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전류 다이오드를 이용하는 UV LED 면광원 모듈.A UV LED module unit consisting of a UV LED serial unit in which a plurality of UV LEDs are arranged in series and a UV LED serial unit in which a plurality of UV LED serial units are connected in parallel;
A constant current diode unit in which a constant current diode is connected in series to one or both ends of a series of UV LED serial units of the UV LED module unit; And
And a control unit for controlling the constant current diode unit to monitor a voltage overvoltage to allow a constant current to flow through the UV LED module unit. 제 1항에 있어서,
상기 UV LED 직렬부는 각각의 UV LED가 이격되지 않고 연속적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 정전류 다이오드를 이용하는 UV LED 면광원 모듈. The method according to claim 1,
Wherein the UV LED series portion is continuously disposed without being separated from each UV LED. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 UV LED 모듈부는 상기 UV LED를 기판 상에 솔더링하여 실장하는 것을 특징으로 하는 정전류 다이오드를 이용하는 UV LED 면광원 모듈. 3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the UV LED module unit is mounted by soldering the UV LED on a substrate. 제 1항에 있어서,
상기 정전류 다이오드부는 상기 UV LED 직렬부에 복수 개의 정전류 다이오드를 직렬로 연결하는 것을 특징으로 하는 정전류 다이오드를 이용하는 UV LED 면광원 모듈. The method according to claim 1,
Wherein the constant current diode unit connects a plurality of constant current diodes in series to the UV LED serial unit. 제 4항에 있어서,
상기 정전류 다이오드부는 상기 UV LED 직렬부에 정전류 다이오드를 직렬로 연결하고, 상기 직렬 연결된 정전류 다이오드를 복수개 병렬로 연결하는 것을 특징으로 하는 정전류 다이오드를 이용하는 UV LED 면광원 모듈. 5. The method of claim 4,
Wherein the constant current diode unit connects a constant current diode in series to the UV LED serial unit and connects a plurality of the constant current diodes connected in series to each other in parallel. 제 1항에 있어서,
상기 정전류 다이오드부에 흐르는 정전류는 5~50 mA인 것을 특징으로 하는 정전류 다이오드를 이용하는 UV LED 면광원 모듈. The method according to claim 1,
And the constant current flowing in the constant current diode part is 5 to 50 mA. 제 3항에 있어서,
상기 기판은 나노융합소재 MCCL(Metal Cu Clad Laminate) 기판인 것을 특징으로 하는 정전류 다이오드를 이용하는 UV LED 면광원 모듈. The method of claim 3,
Wherein the substrate is a nano-fusion material MCCL (Metal Cu Clad Laminate) substrate.
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