• Composites Research
• /
• v.28 no.5
• /
• pp.322-326
• /
• 2015

We developed the high-power LED beacon and investigated the applicability of composite materials for the light-weight design of LED beacon. By means of the application of composite materials, the vertical deformation could be reduced by 17% and the total weight of LED beacon 8.9 kg comparable to 20% light-weighting against aluminum beacon. In thermal radiation test, the maximum temperature of LED package was measured to $63.5^{\circ}C$ under ambient temperature ($20^{\circ}C$), which is acceptable considering both performance and lifespan of LED packages. In this study, the applicability of composite materials was demonstrated for light-weight design of high-power LED beacon.

• Proceedings of the Korean Institute of IIIuminating and Electrical Installation Engineers Conference
• /
• 2008.10a
• /
• pp.157-160
• /
• 2008

색온도 및 광색 가변형 100W RGBY LED 투광기를 개발하기 위하여, 투광기의 광학 및 방열기구를 설계하였다. 또한 100W LED 광원모듈을 구동하기 위한 구동회로와 색온도 및 광색 가변을 위한 제어회로를 개발하였다. 이와 같은 설계결과를 적용하여 100W RGBY 투광기의 시제품을 제작하였고, 시제품의 광학적 성능은 협각 $20^{\circ}$, 중각 $50^{\circ}$, 광각 $75^{\circ}$이상을 만족시켰다. 또한 색온도의 변화는 CIE 1931 색좌표에서 흑체궤적과 일치하여 $2,000K{\sim}10,000K$까지 변화하도록 R,G,B,Y LED의 Duty Ratio를 설정하였다. 또한 방열 특성은 100W 구동시 녹색 LED의 온도는 $37{\sim}41.3^{\circ}C$, heatsink의 온도는 $34{\sim}35^{\circ}C$에서 동작되도록 하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2014.02a
• /
• pp.311-311
• /
• 2014

III-N계 물질로 이루어진 GaN 기반의 광 반도체는 직접 천이형 넓은 밴드갭 구조를 갖고 있기 때문에 적외선부터 가시광선 및 자외선까지를 포함한 폭 넓은 발광파장 조절이 가능하여 조명 및 디스플레이 관련 차세대 광원으로 많은 관심을 받고 있다. 하지만, GaN기반의 발광 다이오드는 많은 연구기관들의 오랜 연구에도 불구하고 고출력을 내는데 있어 여전히 많은 문제들이 존재한다. 그 중, 주입전류 증가에 따른 효율감소 현상은 출력을 저해하는 대표적인 요소로 알려져 있는데, 이전의 연구 결과에서 알려진 효율감소 현상의 원인으로 결정결함에 의한 누설전류, Auger 재결합, 이송자 넘침 현상 그리고 p-n접합부의 온도 상승 등의 현상이 알려져 있다 [1-2]. 하지만 여전히 주입 전류 증가에 따른 효율 감소 현상의 원인에 대해 명확한 해답은 없으며 아직도 많은 논의가 이루어 지고 있다. 따라서, 본 연구에서는 GaN기반의 청색 및 녹색 LD와 LED소자를 이용하여 주입전류 밀도의 변화에 따른 자발 발광 영역에서의 효율감소 현상의 원인을 규명하고 한다. 유기금속화학증착법(MOCVD)를 이용하여 c면 사파이어 위에 서로 다른 발광파장을 가지는 InGaN/GaN 다중양자우물구조의 질화물계 LED와 LD 박막을 제작하였으며 성장 구조에 의한 특성으로 인해 발생하는 효율 저하 현상을 방지하고자 InGaN/GaN으로 이루어진 다중양자우물층의 조성만 제어하여 청색과 녹색으로 발광하도록 하였다. 청색 및 녹색 LD 웨이퍼들을 이용하여 주입전류 증가에 따른 발광특성을 조사하기 위해 LD와 LED는 표준 팹 공정에 의해 제작되었다. 전계 발광 측정을 위해 상온에서 직류 전류를 주입하여 GaN계 청색 및 녹색 LED와 LD에 각 5 mA/cm2에서 50 mA/cm2까지 전류밀도를 증가시킴에 따라 LD 및 LED칩 형태에 상관없이 청색 LD와 LED의 파장은 약 465nm에서 약 458nm로 감소하였고 녹색 LD와 LED의 파장은 약 521nm에서 약 511~513 nm까지 단파장화가 발생했다. 이는 동일한 웨이퍼에 동일한 전류 밀도를 주입하였기 때문에 발생하는 것으로 판단된다. 그러나, 청색 LED의 효율은 50 mA/cm2에서 약 70%정도로 감소하고 반면 녹색 LED의 경우 동일한 전류밀도 하에 약 52%정도로 감소하였지만, 청색과 녹색 LD의 경우 동일한 전류 밀도의 범위 내에서 더욱 낮은 효율저하 현상을 나타내었다. 또한, 접합 온도를 측정한 바 청색소자가 녹색 소자에 비하여 낮은 접합 온도를 나타낼 뿐아니라, 청색 및 녹색 LD의 경우 LED 보다 낮은 접합 온도를 나타내고 있었다. 이는 InGaN 활성층의 In 조성이 증가할수록 비발광 센터에 의한 접합온도 상승 뿐 아니라, LD ridge 구조에서 더 많은 열이 방출되어 접합 온도가 감소될 수 있는 것으로 판단된다. 우리는 동일한 웨이퍼에 LED와 LD를 제작하였고, 동일한 전류 주입밀도를 인가하였기 때문에 LD와 LED의 효율 감소 현상의 차이는 이송자 넘침 현상, 결정 결함, 오제 재결합 등이 원인보다 활성층의 접합 온도 상승이 가장 큰 영향이 될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
• /
• 2003.03a
• /
• pp.110-110
• /
• 2003

LED의 품위가 높아지고 고 광방출을 위한 전기적 출력이 높아질수록 LED 자체에서 발생하는 열이 아주 중요한 요소로 제출되고 있다. 본 실험에서는 여러 가지 LED 모델의 열적특성을 분석하여 가장 최적화된 모델을 생성하려고 한다 실험방법은 유한요소법을 사용하는 소프트웨어 ANSYS를 이용하여 여러 가지 LED 모델을 생성하고 입력조건과 경계조건을 집어넣고 해석한 후 결과를 분석하여 각종 모델의 최고 온도를 알 수 있다 그 다음 여러 가지 모델의 최고 온도를 비교하여 가장 최적화된 LED모델을 발견하고 또한 열적으로 영향 주는 요소들을 도출 해낼 수 있다. 이러한 분석은 금후 고휘도 LED램프생산성에 중요한 기반기술로 사료된다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
• /
• v.21 no.4
• /
• pp.185-192
• /
• 2012

p-n junction temperature and thermal resistance of Light Emitting Diode (LED) package are affected by the chip size due to the change of the thermal density and the external quantum efficiency considering the heat dissipation through conduction. In this study, forward voltage was measured for two different size LED chips, 24 mil and 40 mil, which consist constitute 16-chip package. p-n junction temperature and thermal resistance were determined by thermal transient analysis, which were discussed in connection with the electrical characteristics of the LED chip and the structure of the LED package.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
• /
• 2012.10a
• /
• pp.401-403
• /
• 2012

본 연구는 현재 LED 조명기기에 사용되는 확산판의 두께와 투과율에 따른 광효율 및 색온도, 연색성의 변화를 분석하고자 한다. 이렇게 분석된 확산판에 대한 광특성 변화는 LED 조명기기의 확산판 선정과 설계에 대한 기초 자료로 활용 될 수 있을 것이다.

• Proceedings of the KIPE Conference
• /
• 2005.07a
• /
• pp.81-83
• /
• 2005

반도체 기술의 발전으로 기존에 전자회로 부품으로 사용되던 LED(Light Emitting Diode)는 차세대 조명용 광원으로 대두되고 있다. LED는 소비전력이 작아 에너지를 절약할 수 있을 뿐만 아니라 수명이 길어 유지보수 비용이 획기적으로 줄어든다. 현재 신호등과 같은 지시용 조명기기를 대체할 광원으로 다양한 시도가 이루어지고 있다. LED는 자체적인 발열은 적지만 주변온도에 민감하게 광도가 변화한다는 단점을 가지고 있다. 높은 온도는 LED의 수명에도 영향을 미쳐 열화를 빨리 가져오게 된다. 따라서 정전류제어를 통해 LED의 전류를 일정하게 하고 온도변화에 영향을 받지 않고 광도를 일정하게 유지하여야 한다. 본 논문에서는 정전류 구동회로에 열화로 인한 LED의 수명의 연장하기 위해 온도변화에 따라 LED의 구동전류와 일정한 광출력을 유지하기 위한 제어회로를 제안하였다. 제안한 제어회로는 시뮬레이션을 통해 타당성을 검증하였다.

• The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
• /
• v.9 no.12
• /
• pp.1435-1440
• /
• 2014

This paper was designed to analyze thermal properties using thermoelectric element for air-cooling heat dissipation of 13.2W-class COB LED. For comparative analysis with generally used air cooling methods, the heat sink was designed and produced, and this experiment was conducted to measure the temperature distribution using a contact thermometer while the COB LED was operating for 100 minutes. One result was about $75^{\circ}C$ for the general cooling method, and the other was $57^{\circ}C$ while the thermoelectric element was operating with applying the current of 0.8A to the thermoelectric element. This results confirmed that the method of applying thermoelectric element was much better in the dissipation of thermal condense on the COB LED than that of the general air cooling one. The temperature on the contact points of COB LED using thermoelectric element was decreased about 31% compared with the air cooling method from $75^{\circ}C$ to $57^{\circ}C$.

• Journal of the Korean Society for Railway
• /
• v.18 no.2
• /
• pp.111-116
• /
• 2015

LED luminaires as a lighting system have attracted much research attention due to their high efficiency and long lifetimes. However, disappointing outcomes have been noted in terms of performance levels and lifetimes as compared to desired system requirements in practice due to certain electrical and thermal characteristics of LEDs. LM-80 and TM-21 established by IESNA are the best known standards for lifetime test procedures and estimation techniques. However, they only handle LED light sources without guaranteeing the LED luminaire in a reliability test. They also operate for more than 6,000 hours and undergo various stresses, such as the operating current and temperature. Therefore, a lifetime standard for LED luminaires has not yet been established. This paper proposes a conceptual design of a lifetime test system for LED headlamps depending on the operating environment. Eventually, this method can assist with evaluations of the validity of lifetime standard tests of LED headlamps.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
• /
• v.13 no.10
• /
• pp.4398-4404
• /
• 2012

This thesis was conducted a numerical analysis on the radiant heat performance according to factors of design of heat sink for cooling of the automotive LED head lamp. The heat sinks were designed with 5 different types to fit the limited internal space by formula based on an existing product (Type 1). Designed heat sinks of five types were analyzed by ANSYS CFD V12.1, and the analysis results were compared with the existing type. The results of simulation were analyzed temperature distribution and average temperature, air flow characteristic, heat flux etc. This thesis was researched on the correlation of the cooling performance according to the heat sink structure and the fin shape. Through numerical analysis, could be confirmed heat sink Type 2 as the best results.