LED 휘도의 디지털 제어 방식에 관한 연구

강신호(Shinho Kang),염정덕(Jeongduk Ryeom) 한국조명·전기설비학회 2010 조명·전기설비학회논문지 Vol.24 No.1

발광다이오드(LED)의 휘도를 제어하는 기존 방식은 펄스폭변조(PWM)방식이 주로 사용되었다. PWM 방식은 LED의 점등시간비와 휘도가 비례하는 아날로그적인 방식으로 통신 등의 디지털 방식과는 호환이 어려운 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 디지털 방식으로 적, 녹, 청색 LED의 휘도를 제어하는 실험을하였다. 이를 위해 LED 구동회로와 디지털 논리회로로 구성된 LED 디지털제어 장치를 개발하였다. 디지털 입력에 대한 적, 녹, 청색 LED의 점등 펄스 수를 제어하여 다양한 광색을 구현하고, 측정한 광색의 x, y 색도좌표가 원하는 색의 CIE 색도도 영역에 포함될 수 있도록 디지털 코드를 최적화시켰다. 본 연구 결과는 디지털 통신을 이용한 LED 램프의 원격 제어로 풀 컬러를 구현하는데 효과적으로 활용될 수 있다. The pulse width modulation(PWM) method has been generally used as conventional method controlling luminance of LED(light emitting diode). PWM method as analog method with a relation that duty ratio of LED be proportional to luminance has weak point that it is not compatible with digital method of communication etc. In this paper, a experiment is conducted which the luminance of RGB LED be controlled by digital method. For this, the LED digital control system is developed which consist of LED driving circuits and digital logic circuits. By controlling the number of pluses on RGB LED versus digital input, various lighting colors is implemented and digital codes are optimized in order that measured x, y chromaticity coordinates of lighting colors are comprised in the CIE chromaticity coordinates area of targeted lighting colors. The result of this study can be utilized usefully in research on implementing full color by using remote control of LED lamp with digital communication.

진공 척을 이용한 마이크로 LED 대량 전사 공정 개발

김인주,김용화,조영학,김성동 한국마이크로전자및패키징학회 2022 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.29 No.2

Micro-LED is a light-emitting diode smaller than 100 μm in size. It attracts much attention due to its superior performance, such as resolution, brightness, etc., and is considered for various applications like flexible display and VR/ AR. Micro-LED display requires a mass transfer process to move micro-LED chips from a LED wafer to a target substrate. In this study, we proposed a vacuum chuck method as a mass transfer technique. The vacuum chuck was fabricated with MEMS technology and PDMS micro-mold process. The spin-coating approach using a dam structure successfully controlled the PDMS mold's thickness. The vacuum test using solder balls instead of micro-LED confirmed the vacuum chuck method as a mass transfer technique. 마이크로 LED는 크기가 100 μm 이하인 LED 소자로 기존 LED에 비해 해상도, 밝기 등 여러 면에서 우수한성능을 보일 뿐 아니라 유연 디스플레이, VR/AR 등 다양한 분야에 적용이 가능하다. 마이크로 LED 디스플레이를 제작하기 위해선 LED 웨이퍼로부터 최종기판으로 마이크로 LED를 옮기는 전사 공정이 필수적이며, 본 연구에서는 진공 척을 이용하여 마이크로 LED를 고속 대량 전사하는 방식을 제안하고 이를 검증하였다. MEMS 기술을 이용한 PDMS 마이크로 몰딩 공정을 통해 진공 척을 제작하였으며, PDMS 몰딩 공정을 제어하기 위해 댐 구조를 이용한 스핀 코팅 공정을 성공적으로 적용하였다. 솔더볼을 이용한 진공 척 구동 실험을 통해 진공 척을 이용한 마이크로 LED의 대량 전사 가능성을 확인하였다.

학생들의 생활공간인 교실에 감성조명 적용을 위한 LED 형광등 개발연구

한상석(Han, Sang-Seok) 한국산학기술학회 2010 한국산학기술학회논문지 Vol.11 No.9

본 논문은 친환경적이며 차세대 광원인 LED 광원을 이용한 감성조명 LED 형광등을 개발하여 학생들의 학 교생활 공간인 교실에 필요한 안정성과 활동성을 주는 교실조명을 만들어 보고자 하는데 목적이 있다. 감성조명 LED 형광등의 설계는 색상변환용 제어 컨트롤러, LED램프에 안정한 전원을 공급하기 위한 구동시스템, LED램프 및 램프 를 구성하기 위한 PCB판, 케이스 등으로 구성하여 설계하였다. 설계된 감성조명용 LED 형광등의 시제품을 개발하였 으며, 실험을 통하여 개발된 시스템의 동작과 필요한 색상을 얻을 수 있음을 증명하였다. This study aims to make class lighting that gives classroom to stability and activity. For the purpose, we develop a emotional lighting LED using LED source which is a environment-friendly and the lighting fo the next generation. We composed emotional lighting LED as controller for color conversion, power supply for supplying LED lamp a stable power, PCB board for LED lamp and lamp and case. We developed designed emotional lighting LED and proved that the system works and one can get intended color

Thermal Via 구조 LED 모듈의 열저항 변화

신형원,이효수,방제오,유세훈,정승부,김강동,Shin, Hyeong-Won,Lee, Hyo-Soo,Bang, Jae-Oh,Yoo, Se-Hoon,Jung, Seung-Boo,Kim, Kang-Dong 한국마이크로전자및패키징학회 2010 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.17 No.4

LED (Light Emitting Diode)는 인가된 에너지 대비 15%가 빛으로, 나머지 85%가 열로 변환되는 것은 이미 잘 알려져 있다. 최근 LED칩 용량이 증가함에 따라서 LED칩으로부터 방출되는 열은 더욱 증가하게 되고 이는 LED 제품의 성능저하와 수명단축에 직접적인 영향을 미친다. 따라서, 산업계에서는 고출력 LED 칩에서 발생하는 열을 제어하기 위해 제품설계구조 연구가 진행 중에 있으며 또한, 부가적으로, 기존의 알루미늄, 접착제 및 구리를 사용하는 MCL(Metal Clad Laminate)구조에서 저가형 FR4 및 구리를 사용하는 CCL (Copper Clad Laminate)로 변경하여 원가절감을 하고자 하는 대체 소재연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 저가형 CCL에 열방출 극대화를 위하여 열비아(thermal via)를 디자인별로 형성한 후 1 W급 LED 칩을 실장하여 열저항(thermal resistance) 변화를 분석하였으며, 최적의 열방출을 위한 열비아 구조를 제안하고자 하였다. LED (Light Emitting Diode) is 85% of the applied energy is converted into heat that is already well known. Lately, LED chips increasing the capacity as result delivered to increase the heat of the LED products and module that directly related to life span and degradation. Thus, in industry the high-power LED chip to control the heat generated during the course of the study and the existing aluminum, copper adhesives, and uses MLC (Metal clad laminate) structures using low-cost FR4 and copper CCL (Copper Clad Laminate) to reduce costs by changing to a study being carried out. In this study, using low-cost CCL Class, mounted 1W LED chip to analyze changes in the thermal resistance. In addition, heat dissipation in the CCL to facilitate a variety of thermal via design outside of the heat generated by the LED chip to control and facilitate the optimal structure of the heat dissipation is suggested.

가정용 LED 조명 기구의 디자인 연구 - 조형적 특징을 중심으로

백박도 ( Bo Tao Bai ),김철수 ( Chul Soo Kim ) 한국기초조형학회 2013 기초조형학연구 Vol.14 No.5

LED 제조 기술은 급속도로 발전하였지만 조명 기구 디자인은 그 뒤를 따랐다. 조명 기구는 상품 디자인상에서 대체적으로 원래의 형태는 그대로 유지한 채 단지 전통 조명 기구안의 광원만 LED로 대체하였다. LED 광원의 독특한 성능은 조명 기구의 조형 디자인에 변화를 제공하고 있다. 본 논문은 Kiss의 연구논문 검색을 활용하여 조형특징, 조형요소, 조명의 Keyword를 검색하여 조사된 조형에 관한 연구논문 중 본 연구 주제와 관련이 있는 30개 선행연구 논문을 선정하여 조형의 특징에 관한 분석방법을 조사하였다. 본 연구의 대상인 조명 제품은 매우 광범위 하며, 연구내용이 디자인의 조형성을 다루고자 하기에 굿 디자인으로 인정되는 제품을 연구대상의 범위로 한다. 이에 조명 디자인의 표본은 세계적으로 Good Design 공인된 RED DOT(표본 110개), IF(표본 17개), IDEA (표본 19개) 3 대 국제공모전상 3년 건(2009년-2011년도)의 수상작을 연구의 대상으로 선택하였다. Image Mapping 방법을 통해 형태, 색깔, 재료 의 3개 방면으로부터 가정용 일반 조명기구와 LED조명기구에 대해 연구한다. 이어서 일반 조명기구와 LED 조명기구의 조형적 특징을 근거로 미래 조명 기구의 조형 디자인에 대한 발전 추이를 예측할 수 있다. 첫째: 심플하고 이성적인 조형. 구조적으로 다양한 기능성을 지니는 디자인이 증가될 것이다. 둘째: 특이한 조형을 자유롭게 시도된 디자인이 다양화될 것이다. 셋째: 다양한 문화 현상과 친환경적인 이념을 중시하고 자연적 요소를 활용한 디자인이 증가될 것이다. 따라서 얻어낸 결론과 결합하여 가정용LED조명 기구에 대하여 개념 구색 디자인을 진행한다. Along with the high speed development of the LED lighting technology, lamps and lanterns design follows with high gear, too. Currently, LED lamps design is more like a photo source replacement by LED, keeping the basics of the original shapes of the lamps and lanterns. Still, LED photo source shows its special characteristics. This essay, by selecting the key words “styling characteristics, styling basics, lighting” from the KISS Essay Web site, analyzes the study and research methods of 30 papers related from the web site. There are many products for lamps and lanterns. Those with better and special design are chosen for the object of study. Lamps rewarded by the world three product design institutes are used in this essay, RED DOT(110 samples), IF(17 samples), IDEA(19 samples). The Image Mapping is used to analyze the shape, color and material of the samples. Based on the styling characteristics of both the LED and conventional lamps, forecast the future styling design of the LED lamps as well as its development trend. Trend 1: styling features are more simple and rational. Styling design is more focus on function. Trend 2: different and unique shapes are freely adopted. Decorative purpose is addressed more. Trend 3: lamps design addresses multi-culture theme and environment friendly concept. People see more and more features reflecting nature in the styling design of the lamps. Last, based on the conclusion, start the styling design of home use LED lamps.

PA스피커 시설물 부착형 LED패치의 음원감성 연계형 컬러코드제어에 관한 연구

김영민,신재권,차재상 한국위성정보통신학회 2015 한국위성정보통신학회논문지 Vol.10 No.3

본 논문에서는 PA스피커 시설물 부착형 LED패치의 음원감성 연계형 컬러코드 제어 기술에 관한 연구를 진행하였다. PA스피커음원에 따라 LED패치의 컬러코드를 제어할 수 있는 기술을 제시하였으며, 이를 위한 PA스피커 시설물 부착형 LED 패치를 개발하였다. PA스피커 시설물 부착형 LED패치의 컬러코드 제어 기술은 PA스피커로부터 음원 감지 유무를 확인하고, 음원이 감지된 경우아날로그 신호(음원)을 디지털 신호로 변환하여 메인컨트롤러에 전달하여 LED패치의 컬러코드 색상 및 패턴을 제어할 수 있도록구현하였다. 본 논문에서는 PA스피커 시설물 부착형 LED패치의 음원감성 연계형 컬러코드 제어 시스템을 구축하고, 이를 통하여PA스피커의 음원에 따라 효과적으로 컬러코드를 제어할 수 있는 PA스피커 시설물 부착형 LED패치 컬러코드 제어 실험을 진행하였으며, LED패치의 컬러코드 제어 유무를 통한 제안기술의 유용성을 보였다. PA스피커 시설물 부착형 LED패치의 음원감성과 연계된 컬러코드 제어 기술은 향후 다양한 분야에 연구 방향을 제시하고, 응용사례로 널리 활용될 수 있을 것으로 예상된다. This paper performs Color Code Control Connected with Sound Source and Sensitivity of PA Speaker facility attachable LED patch. PA speaker delivers the technology to control the color code of LED patch along the present PA speakers for the facility-attached, LED the development of the patch. PA speakers facility attachable color code control technology of LED patch detects the sound from the PA speaker using a check, and if the analog signal source is detected (sound source)by converting the digital signal passes to the main controller can control the color and pattern of LED patches. In this paper, based on the PA speakers LED color control system, sound emotional linkage-type, and follow the lead of the PA speakers through the feelings can effectively channel LED linked to the source type and proceed to experiment with color and emotion control, whether or not they offer via the color control technology LED patch availability. PA speaker facility attachble color code control technology of LED patch connected with the source and future research directions in the field, and as the application is expected to be able to be widely utilized.

기존 코브라 등기구를 활용한 Retrofit LED 보안등 개발

김은혜,이수영,유경선,현동훈,정병조 국제차세대융합기술학회 2018 차세대융합기술학회논문지 Vol.2 No.4

본 논문은 기존 LED 보안등의 설치방법과 다르게 코브라 등기구를 활용하여 램프타입으로 교체 설치할 수 있 도록 E-Base type으로 고안 설계된 Retrofit LED 보안등의 내용을 가지고 있다. LED의 높은 효율과 긴 수명으로 인해 전기절감을 하기 위해 기존 램프타입의 Metal Halide 등에서 LED 조명으로 교체가 이루어지고 있다. 그러나 LED 보안 등으로 교체하기 위해서는 기존 램프와 결합되어 있는 코브라 등기구도 같이 교체됨으로써 코브라 등기구의 처리가 제 대로 이루어지지 않는 문제가 있다. 이 점을 보완하고자 램프 타입과 동일하게 E-Base 타입으로 LED 보안등을 교체할 수 있는 Retrofit LED 보안등을 고안하게 되었다. 기존 LED 보안등과는 동일한 사양을 가진 광학계 및 코브라 등기구 에서 우수한 방열성능을 낼 수 있는 방열기구를 설계하였다. 기존 LED 보안등과 다르게 램프 타입으로 코브라 등기구 와 E-Base socket, Heat-sink를 결합할 수 있도록 Kit를 설계하여 하나의 Retrofit LED 보안등을 개발하였다. 이에 따라 기존의 램프 조명에서 Retrofit LED 보안등으로 교체할 경우 기존 LED 보안등보다 설치가 용이하며 설치 및 관리 비용 을 절감할 수 있을 것이라 예상된다. This paper has the contents of retrofit LED security light designed as an E-Base type so that it can be replaced with a lamp type by using a cobra luminaire unlike the existing LED security light installation method. Due to the high efficiency and long lifetime of LEDs, LED lamp are being replaced by conventional lamp-type metal halide lamps in order to save electricity. However, there is a problem in that the cobra luminaire can not be properly treated by replacing the cobra luminaire coupled with the existing lamp to replace the LED security light. To compensate for this, we have developed a retrofit LED security light that can replace the LED security light in the same E-Base type as the lamp type. We have design a radiator that has excellent heat dissipation performance in optical system and cobra luminaire which have the same specifications as existing LED security light. Unlike existing LED security lights, we developed a retrofit LED security light by designing the kit to combine the cobra luminaire, E-Base socket, and heat-sink with lamp type. Therefore, it is expected that replacing the existing lamp with retrofit LED security light will make it easier to install than existing LED security light and save installation and management cost.

전시 시설에서 LED의 고조파 발생 및 대책에 관한 다학제적 연구

임근하(Lim, Keun Ha),좌성훈(Choa, Sung Hoon) 한국전시산업융합연구원 2017 한국과학예술융합학회 Vol.28 No.-

현재 LED는 뛰어난 에너지 절감 효과 및 반영구적인 수명의 장점으로 인하여 기존의 광원을 대체하고 있는 실정이다. LED는 정보통신 기술과 디자인이 융합이 되면서 훌륭한 전시효과를 거둘 수 있다. LED는 감성조명으로서도 각광을 받고 있으며, 이에 따라서 전시 공간, 박물관 및 미술관에서도 매우 효과적인 광원이며, 전시자 및 관람자에게 보다 쾌적하고 질 높은 관람 환경의 최적화를 위하여 LED의 사용이 급증하고 있다. 그러나 LED 광원은 플리커 현상, 고열의 발생 및 고조파의 발생이 이슈가 되고 있으며, 특히 고조파의 발생으로 인한 전력 및 전기신호의 왜곡은 전력설비의 오동작 및 다른 주변 전기기기의 오동작을 유발할 수 있다. 또한 고조파로 인한 누전차단기의 오동작 및 전기기기의 과열은 전시장 내의 화재 발생을 초래할 수 있다. 본 연구에서는 LED에서 발생하는 고조파의 발생량을 기존의 형광등과 메탈할라이드 램프와 비교하여 분석하였다. 가정용 17.3 W의 LED 및 전시장에서 주로 사용되는 100 W의 LED에 대해서 고조파의 양을 분석하였으며 또한 LED 개수의 증가에 따른 고조파의 발생을 파악하였다. 또한 고조파의 발생이 누전차단기의 동작에 미치는 영향을 실험적으로 분석하였으며, 연구의 결과는 다음과 같다. 이러한 연구를 통하여 고조파 발생의 저감 방안 및 고조파로 인한 영향을 최소화하기 위한 대책을 제시하였다. Currently, LED lamp is replacing conventional lighting lamp due to several advantages such as higher efficiency, longer lifetime, and eco-environ mental effect. Moreover, LED can bring significant demonstrative effects when fused technology with IT technology. LED is also drawing attention for its emotional effectiveness in exhibition area such as museum and art gallery that rapidly increasing its application to promote ideal and pleasant environment to galleries. However, LED lighting have several technical issues such as flickering, dissipation of high temperature and signal distortion caused by harmonics. In particular, such a distortion of signals and electric power may cause undesirable effects to other peripherals such as malfunction of circuit breaker (or earth leakage breaker) and specially, fire in exhibition sites by overheated components with excessive power amplified by harmonics. In this study, we analyzed the harmonics generated from LED lamps and compared its amount with conventional fluorescent lamp and metal halide lamp. The comparison is between 17.3 W household LED lamp and 100 W LED lamp which are mainly used in exhibition hall. Also we analyzed the amount of harmonic generated when a number of LED connected and experimentally analyzed the influence to earth leakage breaker. The results of the study are as follows. Through these studies, we have proposed several methods to reduce harmonic and to minimize the effects of harmonic.

수공냉 대류방식을 이용한 1.2kW급 LED 조명등 개발

윤병우,송종관,박장식,권홍배,Yoon, Byung-Woo,Song, Jong-Kwan,Park, Jang-Sik,Kwon, Hong-Bae 한국전자통신학회 2015 한국전자통신학회 논문지 Vol.10 No.5

반도체 제조기술의 발달로 고효율 및 고휘도의 LED가 개발됨에 따라 재래식 조명들로부터 LED를 이용한 조명으로 조명산업이 이동하는 추세이다. LED 조명등은 에너지 효율이 재래식 조명보다 뛰어나지만 많은 열이 발생한다는 단점이 있다. 특히 대형 LED 조명등에서는 이러한 발열문제가 심각한 실정으로, LED에 의한 메탈기판의 열은 납땜 부분을 열화시켜 조명등의 수명을 단축시키는 주된 원인이 된다. 따라서 대형 조명등을 개발하기 위해서는 이러한 열 문제를 해결하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 대형 LED 조명등에서 열문제를 해결하기 위한 방법을 제시하였고, 제시한 방식으로 1200W급 LED 조명등을 개발하였다. 본 연구에서 이용한 방법은 LED 조명등에 워터재킷을 설치하여 냉각수를 채웠으며, 소형의 수중펌프를 이용하여 냉각수를 순환시키는 방법을 이용하였다. As the development of high efficiency and high flux density LEDs, the trend of illumination lamp industry transfers from conventional-lamps to the LED-lamps. For energy efficiencies, LED lamps are superior to the conventional lamps, but they have heat problems. Especially, the heat problems are severe for the high luminance lamps. They degrade the soldering point of the metal PCB, and shorten the life cycle of LEDs. So, the solution of the heat sinking is very important to develop high luminance LED lamps. This study suggested a new method to solve the heat problems for high luminance LED lamps, and developed a LED lamp which has 1200W power. In this study, a water jacket is installed to the LED lamp, and the cooing water is circulated by a water pump.

조명용 백색 LED광원의 등기구 형태에 따른 광도 및 기구효율 분석

황명근,허창수,서유진,Hwang, Myung-Keun,Huh, Chang-Su,Seo, Yu-Jin 한국조명전기설비학회 2004 조명·전기설비학회논문지 Vol.18 No.3

본 논문에서는 조명용 고휘도(HB, high brightness) 백색 LED(light emitting diode)램프의 배열 및 여러 가지 등기구 글로브(globe)의 형태에 따른 광도(luminous intensity)값과 기구효율(luminaire efficiency)을 컴퓨터 시뮬레이션으로 수행하여 비교분석 하였다. 즉, LED의 배열은 가로${\times}$세로(7개${\times}$7개)가 정사각형 형태로 49개를 배열하고, LED 간격은 LED의 발광면 중심부로부터 8.2[mm], 10.0[mm], 15.0[mm]로 각각 3가지로 하였으며, 등기구의 글로브는 LED발광면 중심부에서 30[mm], 50[mm] 떨어진 거리로 구분하였다. 또한 등기구 글로브가 없을 때와 있을때로 구분하여 있을 때에는 글로브 형태를 볼록 원형과 엠보(embossing)형태로 구분하고 엠보는 8.2[mm], 5.0[mm]의 크기에 따른 선택으로 시뮬레이션 27가지로 수행하여 등기구의 글로브 형태에 따른 광도 및 기구효율을 고찰해 봄으로써 앞으로 21세기 디지털조명이라고 일컫는 LED를 사용한 LED 광원(light source) 및 등기구 개발에 많은 도움이 되고자 하였다. In this paper, luminaire optical efficiency and luminous intensity according to array of HB(high brightness) white LED(light emitting diode) and globe types of luminaire were simulated by computer and made a comparative analysis. LEDs were arranged by square of 7ea X 7ea. LED space has been divided into 8.2mm, 10mm and 15mm that mean distances between luminous centers of LEDs, and luminaire globes were classified into 30mm and 50mm 묘묘 from luminous center of LEDs. Also the simulations were made with / without globe, globe types were specified by convex and embossing types of which sizes are 8.2mm and 5.0mm, So total 27 classes of simulation were performed. This paper is to help luminire development using LED light source called digital lighting of 21th century, by studying luminire effciency and luminous intensity of different types of globes.