종래의 전구식 등명기의 경우 중량이 많이 나갈 뿐만 아니라 전구의 교체시기가 짧고 전력소모가 심하다는 문제가 있었다. 또한 5mm 포탄형 저휘도 LED램프의 경우에는 수명이 길고 저전력이라는 장점이 있으나, 근래에는 해상의 배후광이 높아져 개당 소비전력이 1W(와트) 이상인 고휘도 파워 LED를 광원으로서 채택하는 등명기가 등장하고 있는 실정이다. 그런데, 이러한 고휘도 파워 LED의 경우 종래의 포탄형 LED에 비하여 광도는 매우 높으나, 소비전력이 상대적으로 매우 높으며, 그에 따라 발열이 심하다는 문제가 있다. 따라서, 고휘도 파워 LED를 채용하여 등명기의 광도를 높이는 경우에는 반드시 방열 문제를 고려해야 한다. 그렇지 않으면, 고휘도 파워 LED의 발열로 인하여 제품이 안정적으로 구동할 수 없으며, 결국에는 관련 부품의 고장이나 파손으로 이어지기 때문이다. 본 연구는 종래의 전구식 램프나 저전력 포탄형 LED램프를 대체하여 고휘도 파워 LED램프를 광원으로 적용함에 있어, 등명기의 중량을 증가시키지 않는 구조로서 보다 효과가 우수한 방열기술을 개발하기 위한 것이다.
Channel letter용 High Power LED Module 개발하기 위하여, 1W 백색(단색) LED 1EA LED Module과 1W 백색(단색) LED 3EA LED Module, 3W RGB LED 1EA LED Module에 대한 3종의 제품 개발하고, 고효율 RGB LED SMPS 회로 설계, 광색 가변을 위한 RGB LED 최적 배치 및 렌즈 설계, 고출력 1W LED Module 방열 설계 및 기구 개발, SMPS 회로 및 RGB LED 배열 회로 통합 시제품 직접 제작하였다, 신뢰성 평가 및 성능 시험 등을 실시하였으며, T자형 Channel letter에 기존 고휘도 LED Module과 개발된 고출력 LED Nodule을 동시에 적용한 결과, 기존 고휘도 LED Module를 사용하였을 경우에는 $1W{\times}10$개로 10W의 전력을 소비하였으나 개발된 고출력 LED Nodule은 $3W{\times}3$개로 9W의 전력을 소비하였으며 1W의 에너지가 절감되었음에도 불구하고 평균 휘도는 약 2.5배, 균제도는 1.43 배가 더 우수한 결과를 얻었다.
고휘도 LED(light emitting diode) 빨강(R), 녹색(G), 파랑(B), 호박색(A), 백색(W) 등의 중요한 광학특성인 광속(luminous flux), 효율(luminous efficacy), 피크 파장(peak wavelength), 가중치 평균 파장(weighted average wavelength), 반치폭 (full width at ha1f maximum), 색도좌표(chromaticity coordinate), 주 파장(dominant wavelength), 자극순도 (excitation purity) 와 휘도순도(colorimetric purity)에 대해서 비교검토하였다. 시험결과로 제시된 LED의 기본적인 특성 데이터는 추후, 새로운 조명용 LED 램프나 등기구(luminaire)를 개발 및 특성연구에 많은 도움을 줄 것으로 사료된다.
본 논문에서는 파랑, 녹색, 호박색 빨강색, 백색 등 고휘도 5mm LED(light emitting diode)의 기본적인 분광분포(SED: spectral energy distribution) 특성을 분석하였으며, LED램프의 중요한 광학 특성인 광속, 효율 피크 파장$({\lambda}p)$, 가중치 평균 파장, 반치폭(FWHM, $\Delta\lambda$), 색도좌표, 주 파장, 자극순도(Pe)와 휘도순도(Pc) 등을 측정 및 실험하였다. 제시된 LED램프의 특성 데이터는 앞으로 LED램프를 사용한 새로운 조명등기구를 개발하는데 많은 도움을 줄 것이며, 이러한 측정 데이터들은 조명용 광원으로서 LED램프의 사용 대체 가능성을 나타낸다.
LED조명의 강점을 토대로 LED조명이 보급되고 있으며, 다양한 정부정책이 시행되고 있다. 조명을 활용한 무선통신 기술인 VLC 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 많은 연구를 통해서 고속 데이터 전송기와 같은 일반적인 LED 광원을 사용할 수 있다는 것이 증명되었다. 그러나 여전히 주요 문제 중 하나로 라디오 방송의 잡음과 유사한 빛의 간섭문제가 있다. 이에 본 논문에서는 스펙트럼 분리형 VLC 채널을 위한 광 필터를 사용하여 주변 조명의 간섭을 제거하기 위한 모델을 제안하였다. 제안한 모델의 검증을 위하여 다양한 고휘도 RGB LED 모듈을 활용하여 비교분석을 진행하였으며, 추가로 실생활에 적용되어 활용 중인 고휘도 LED 조명을 활용한 실험을 통한 적용성을 검증하였다.
근래 항만의 배후광이 증가함에 따라 고광도 및 고휘도 등명기의 필요성이 대두되고 있으며 고휘도 Power LED의 급속한 발달에 따라 선진국의 주요 해상용등명기 Major 업체 제품성능 또한 지속적으로 Upgrade 되고 있다. 이에 선진국 제품 대비 동등 혹은 그 이상의 에너지소비효율을 갖춘 해상용등명기 개발을 완료하여 기존의 전구식 등명기를 대체하고자 하며 렌즈의 설계 및 제작기술과 LED모듈의 방열기술 등을 축적하여 국내 해상용등명기의 제작기술을 한층 더 높이고자 한다.
에디슨의 탄소 필라멘트 백열전구가 발명 된지 1세기가 지난 지금, 반도체 기술의 획기적인 발전에 의해 에디슨 시대의 종말을 예상하고 있다. “반도체 필라멘트”이라 불리는 고출력 LED(lighting emitting diode)를 이용한 반도체 조명이 바로 그 주역이다. 메모리에 사용되는 실리콘 반도체와는 달리, 빛을 낼 수 있는 화합물 반도체는 1962년 Holonyak이 GaAsP 적색 LED를 처음으로 개발한 이후, 주로 단순 표시기로 사용되었던 저휘도 LED의 발광효율이 화합물 반도체 공정 기술의 눈부신 발달로 인해 [그림 1]과 같이 Hainz's law에 따르면 휘도가 매 10년마다 30배씩 증가되어서 고취도 LED, 나아가서는 고출력 LED의 출현이 가능하게 되었다. (중략)
태양 전지를 이용하여 정원등의 시스템을 구성하면 환경 친화적이면서도 에너지 절감의 큰 효과를 얻을 수 있다. 또한 기존의 정원등은 수은등을 사용하기 때문에 전력 소비가 많은 반면, 고휘도 LED를 사용한 정원등은 전력소비를 줄일 수 있는 큰 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 간단한 회로 구성과 CDS센서를 이용하여 실제적인 회로 설계를 하였다.
본 논문은 디스플레이 휘도를 증가시키기 위하여 적색, 녹색, 청색 고휘도 Light Emitting Diode(LED)를 광원으로 사용하고, Digital Micro Device(DMD) 패널을 적용한 헤드업 디스플레이에서 세 개의 LED 광원 합성 비율과 합성에 따른 양자화 노이즈를 최소화시키는 LED 합성 비율을 연구하였고, 밝기에 영향을 미치는 녹색 LED 구동 비율과 접합 온도에 대하여 분석하였다. 이를 통하여 39%의 LED 중첩 방법을 통하여 황색과 청록색의 2차원 색을 합성하여 33.3%의 휘도 증대 효과를 얻을 수 있었다. 또한 양자화노이즈를 억제하고 영상 화질 측면에서 우수한 색정밀도를 얻을 수 있었다.
본 논문은 의료영상시스템, 공장자동화 시스템에서 핵심기술인 정확한 검사와 계측을 위하여 보다 선명하고 안정정인 환경을 제공하기 위한 조명으로 고휘도 LED를 이용한 조명광원의 제어기를 개발하였다. 고휘도 LED 전용드라이버를 장착하여 정전류 방식으로 안정된 전원을 공급하도록 설계하고, 32비트 ARM 프로세서 코어를 사용하여 화상처리 시 필수적인 요소인 광량을 256단계로 나누어 리모트 컨트롤 및 외부 인터페이스가 가능하도록 하여 볼륨의 저항 값 오차로 인하여 발생되는 밝기 값의 부정확을 방지하고 디지털화함으로써 빛의 재현성을 개선하였다. 아나로그 전원에 비하여 조광 범위가 넓고 낮은 레벨에서도 조광이 가능하도록 설계 하였으며 또한 RS-485 통신기능을 추가하여 외부장치로부터 데이터를 받아 사용자가 광량조절 및 ON/OFF 제어가 가능하도록 개발 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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