The independently regulated dual-output LLC resonant converter using only one power stage and one control IC is proposed in this paper. The conventional dual-output LLC resonant converter requires the extra non-isolated DC/DC converter to obtain the tightly regulated slave output voltage, which results in the low power conversion efficiency and high production costs. On the other hand, since the proposed converter controls the master and slave output voltages by pulse width modulation(PWM) and pulse frequency modulation(PFM), it can achieve tightly regulated dual output voltages without the additional non-isolated DC/DC converter. Therefore, it features a high efficiency and low cost. To confirm the validity of the proposed converter, theoretical analysis and experimental results from a 40W LED driver prototype are presented.
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.
본 논문은 식물 재배시스템을 제작하고 LED 광원은 단색광 3개(적색, 청색, 백색), 혼합광 3개(적색1+청색1, 적색2+청색1, 적색1+청색2)를 제작하여 사용하였다. 제작한 식물 재배시스템을 이용하여 LED 광원별 광 특성, 광량의 변화에 따른 조도 및 PPFD의 특성과 식물성장을 분석하였다. 분석결과 LED 광원의 광 효율은 백색 광원이 125 lm/W로 높으며 적색1+청색2 광원은 9.9 lm/W로 낮았다. 이러한 결과로 단색광이 혼합광 보다 광효율이 좋은 것을 확인 할 수 있었다. LED의 파장별 PPFD ($25{\mu}mol$, $50{\mu}mol$, $100{\mu}mol$) 조도값 크기는 백색 LED가 높으며 청색 LED가 낮았다. 따라서 LED 광원의 다양한 단색 혼합광 파장대역 조합에 따라 식물성장에 적합한 효율적인 LED 조명 시스템을 구성할 수 있다.
AIGaInP/GaP 계열 고휘도 LED의 광추출효율을 높이기 위하여 평행직육면체 다이스 측면을 식각할 경우에, 식각 깊이와 각도가 광추출효율에 미치는 영향을 재료의 흡수계수와 전극의 반사 및 흡수율에 따라 해석하고 공정의 용이성을 고려한 광추출효율의 개선이 기대되는 측면 식각깊이와 식각각도를 고찰하였다. 그 결과 결함 등에 의한 재료의 흡수계수가 0~1 $cm^{-1}$ / 이 되도록 발광다이오드 재료의 결정을 성장시켰을 경우, 전극을 고려하지 않은 LED의 기하구조의 변화를 통한 광추출효율개선 효과를 얻기 위해서 측면의 식각각도는 22$^{\circ}$~45$^{\circ}$로 하고 식각깊이는 다이스 높이의 8%~17%로 할 때 전극을 고려하지 않은 TIP 구조 LED의 80%에 해당하는 광추출효율을 얻을 수 있고, 식각깊이를 다이스 높이의 16%~39%로 하면 전극을 고려하지 않은 TIP 구조 LED의 90%에 해당하는 광추출효율을 얻을 수 있다. 전극의 영향을 고려할 경우 LED의 기하구조의 변화를 통한 광추출효율 개선 효과를 얻기 위해서 측면의 식각각도는 25$^{\circ}$~45$^{\circ}$로 하고 식각깊이는 다이스 높이의 30%~36% 로 할 때 전극을 고려한 TIP 구조 LED의 90%에 해당하는 광추출효율을 얻을 수 있고, 식각깊이를 다이스 높이의 57%~71%로 하면 전극을 고려한 TIP구조 LED의 90%에 해당하는 광추출효율을 얻을 수 있음을 밝혔다.
The light emitting diodes(LED) package of new structure is proposed to promote the reliability and lifespan by maximize heat dissipation occurred on the chip. We designed and fabricated the LED packages mixing the advantages of chip on board(COB) based on conventional metal printed circuit board(PCB) and the merits of Si sub-mount using base as a substrate. The proposed LED package samples were selected for the superior efficiency of the material through the sealant properties, chip characteristics, and phosphor properties evaluations. Reliability test was conducted the thermal shock test and flux rate according to the usage time at room temperature, high-temperature operation, high-temperature operation, high-temperature storage, low-temperature storage, high-temperature and high-humidity storage. Reliability test result, the average flux rate was maintained at 97.04% for each items. Thus, the Si sub-mount based LED package is expected to be applicable to high power down-light type LED light sources.
This paper shows significant methods that improve the lifespan of LED modules as well as efficiently using an aluminum heat-sink for LED module in high power. It proposes a method that raises stability and lifespan to protect LED modules and the power unit when the LED module has been used for a long hours at high temperatures. During the research, we applied a method of pulse-width modulation (PWM) in order to prevent the phenomenon that the entire power of a system is turned off and the lifespan is reduced when the LED nodule reacts to the high temperatures. To protect the LED module and SMPS based on high efficiency, a temperature sensor is attached underneath the circuit board and the sensor measures the temperature of circuit board when the LED module is powered on. The electrical power connected to SMPS is controlled by PWM when the temperature of the LED module reaches a particular temperature.
The performance and lighting characteristics of the LED depend on cooling condition because the power LED generates lots of heat. In this paper, the effect of the generated heat from power LED module on lighting characteristics and performance is measured and evaluated. For experiments, the transient temperature of a power LED module with cooling condition is measured. In addition, the temperature and lighting characteristics of the LED module are measured during the steady state. As a result, the cooling condition is less effective on the lighting characteristics of the LED module at rated current but the cooling condition extremely affects those of the LED module over the rated current. Because high temperature of the power LED module causes the low phosphor conversion, luminance efficiency becomes low and color temperature becomes high. When power LED module are driven over the rated condition, higher temperature is directly related to lighting characteristics and performance of the LED module rather than higher current.
LEDs have small size, long lifespan, high reliability, low power consumption and high color efficiency. Using such a characteristics, LED Back Light Unit has been studying actively. This paper proposes LED driver to minimize power consumption due to LED forward voltage($V_F$) difference and temperature rising. Compared to conventional LED driver, the proposed driver have excellent stability, brief structure and linear output voltage of DC-DC boost converter. Proposed LED Driver circuit was designed using 0.35um CMOS technology. And its operation was verified through simulation.
Although LEDs have been used in various applications with improving the brightness and luminous efficacy, the electrical and optical characteristics of high power LED varies at different temperature and starting time. In this paper, optimal heat sink and apparatus design were conducted using IR camera and ICEPAK on the LED bulb consisting with fourteen LED array. The temperatures of heat sink and LED device of the designed LED bulb without cooling pan were $74^{\circ}C\;and\;96.8^{\circ}C$, respectively, showing in good themal characteristics. For high efficiency driving circuit of LED array adopted optimal heat sink design, driving circuits of constant voltage and current circuits were suggested and fabricated. As a result the efficacy of all driving circuits showed more than 20 lm/W. Also, the constant current circuits are suitable for signal lamp, hallway lamp, and flash lamp having short operating time(about 30 min). On the other hand, a reading light and indoor lamp having long operating time can be controlled by constant voltage circuit.
LED is expected as an environmentally friendly light source with its good reliability and long lifetime. A few ten mW white LED can substitute for the indicator light source, and it is required to study several watt multi-chip semiconductor light sources in order to replace the light sources for general illumination such as incandescent lights and fluorescent lamps. Since the optical technology used for several mW white LED light source uses only 30% to 50% of the light, it is required to develop the design technology of optical system and lens to improve the efficiency more than 80% for insuring the high power of white LED. In this paper, we designed and fabricated new structure reflector to increase the efficiency.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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