최근 에너지 절감에 대한 문제가 대두됨에 따라 조명기구의 조도제어를 통해 에너지를 저감하는 방식이 요구된다. 본 논문에서는 조도제어가 가능한 LED 보안등의 구동회로를 구현하였고, 원격으로 조도제어를 하기위해 어떤 통신 방식이 적합한지를 설명하고 적합한 통신 방식을 제안 하였다. 또한 제안된 통신방식을 구현하여 LED 보안등의 조도제어 시스템을 구현하였다.
최근 반도체 산업의 비약적 발전으로 고출력 LED 광원 시스템 개발이 확대되고 있다. 그 중 무대조명 분야는 색 연출의 필요성으로 넓은 조도제어(Dimming) 범위가 필수적이다. 본 논문에서는 방송장비의 높은 센싱 속도로 인하여 화면에 생기는 빛의 떨림 현상 제거와 0~100%의 넓은 조도제어 범위를 구현하기 위해 Analog 조도제어와 PWM 조도제어를 결합한 조도제어 방법을 제안하였으며, 이를 위한 회로를 설계하고, 이를 실험적으로 검증하였다.
본 논문에서는 메탈핼라이드 램프(MHL)의 원격 조도제어 및 감시 시스템을 구성하기 위하여 2.4GHz Zigbee 무선모듈로 구성된 무선모뎀을 구현하였다. MHL은 주로 가로등이나 보안등의 용도로 쓰이며, 대부분 설치되어 있는 시스템은 Group 제어 기반의 단방향 제어방식이다. 이러한 방식들은 각 등에 대한 개별적인 제어 및 감시가 이루어지지 못한다는 단점이 있으며, 이를 극복하기 위해서는 양방향 통신을 할 수 있는 통신 시스템이 필요하다. MHL은 다른 방전등들과 비교하여 비교적 방전시간이 긴 특징이 있으며, 이러한 특징은 조도제어 시스템 구성 시 고려되어야 한다. 본 논문에서는 시스템 구성을 위하여 IEEE 802.15.4 기반의 ZigBee 모듈을 이용하고, 조도제어를 위하여 Half-Bridge 방식의 전자식 안정기를 설계하여, 이를 제어하기 위한 제어회로를 구성하였으며, 램프의 특성에 맞는 프로토콜을 제안하였다.
LED의 조도제어 방식은 타 방식에 비해 비교적 광색의 변화가 작고, 선형적인 조도제어가 가능한 PWM 방식을 사용한다. 본 논문은 LED를 PWM 방식으로 조도제어 했을 때, PWM 주파수에 의해 변화 하는 LED의 특성변화를 최소화하도록 주파수를 선택하는 방법을 제안하였으며, 이를 실험적으로 검증하였다.
본 논문에서는 원칩 마이크로컨트롤러와 ZigBee IC가 내장된 소형 모듈을 사용한 파워 LED의 디지털 조도제어 시스템의 설계 및 구현에 대해 중점적으로 기술한다. 파워 LED의 조광제어 및 특정 조도에서의 정전류 구동을 위해 전류피드백을 통한 디지털 PI 전류제어 및 PWM 구동방식을 행하였고, 시각적인 깜박거림 없는 충분한 주파수의 스위칭을 통해 부스트 컨버터를 연속도통모드로 동작시켰다. 2.4GHz의 주파수 대역을 이용하는 PAN (Personal Area Network) 형태의 ZigBee 무선모듈과 마이크로컨트롤러와의 UART 통신을 통해 조도제어를 위한 PWM 제어를 행하였다. 본 논문에서 제시한 파워 LED의 디지털 조도제어 시스템은 최근의 에너지 및 환경규제에 적합한 조명관련 응용분야에서 다양하게 적용될 것으로 판단된다.
본 연구는 실내의 조도를 균일하게 유지하기 위한 조명제어시스템(LMS) 및 그 알고리즘에 관한 것으로 특히 창가 및 실내에 배치한 조도센서로부터 얻어지는 조도(Luminance)값들을 경계조건으로 하여 조도분포에 관한 수학적 모델을 세운 후 Laplace 방정식의 조화함수(수치해석적 해)를 컴퓨터로 고속 시뮬레이션 함으로써 외부의 밝기변화에 따른 실내 조명등의 조도 분포를 차별화하여 제어하여 결과적으로 전력을 절감하면서도 실내 근무자에게 균일하고 자연스러운 조명환경을 제공할 수 있는 적응형 조명제어장치 및 그 알고리즘의 연구 내용을 소개하고 있다.
본 논문에서는 컴팩트 형광램프용 조도제어형 전자식 안정기의 각 동작 모드별 해석과 설계 및 실험적 고찰을 제시한다. 부스트 컨버터와 해프브리지형 고주파 공진형 인버터를 결합한 일단계 인버터 안정기를 제안하고 그 기본동작 및 특성에 관해 검토한다. 역률을 높이기 위한 방법으로 부스트단에서는 전류불연속 모드로 동작하도록 하였다. 전력 손실을 줄이기 위해 직렬 공진형 인버터는 영전압 영전류 스위칭 방식을 적용하였다. 출력 전압을 조정할 수 있도록 설계하여 조도제어를 구현하였으며 다단계의 조도제어가 가능해진다. 전자식 안정기 시스템을 구성하기 위한 이론적인 근거를 마련하기 위하여 공진형 인버터를 동작 모드별로 해석하고 그 결과를 토대로 동작주파수 및 회로정수를 결정하며, 실제 전자식 안정기를 제작하여 시동특성과 조광특성을 비교 분석하였다. 36W 형광램프에 대한 실험 결과와 등가회로 모델에 의한 Pspice 시뮬레이션 결과를 토대로 제안한 전자식 안정기의 적용가능성을 입증하였다.
본 논문에서는 MHL(Metal-Halide Lamp)용 자기식과 전자식 안정기에 의한 조도 제어 특성을 분석하였다. 실험에 사용된 자기식 안정기는 가변 인덕턴스를 이용한 조도 제어 기법을 적용하였으며 전자식 안정기는 스위칭 주파수를 가변하는 조도 제어 기법을 적용하였다. 실험을 통하여 얻은 데이터를 바탕으로 조도 제어시 특성을 비교 및 분석하였다.
본 논문에서는 식물공장 내에 조도 변화를 측정하여 최적의 생육환경을 자동적으로 제어할 수 있도록 스마트폰 어플리케이션과 스마트폰에 내장된 조도센서의 결합을 통한 LED 제어 시스템을 제안한다. 스마트폰에 내장된 조도센서와 어플리케이션에 실행을 통해 외부 환경의 조도를 측정하고 무선 통신을 이용하여 식물공장 내 LED를 자동으로 제어한다. 제안된 시스템은 식물공장 내 LED의 스마트제어를 통한 전력낭비와 이산화탄소 배출량을 줄임으로써 제조원가 감소 및 품질향상에 기여할 수 있다.
본 논문에서는 분산 실시간 서비스를 지원하는 TMO(Time-triggered Message-triggered Object) 객체를 기반으로 정보가전 기기들을 관리하기 위한 실시간 정보가전 제어 시뮬레이터를 설계 및 구현한다. TMO객체는 기존 객체를 확장한 실시간 특성을 자체적으로 가지는 객체를 UCI의 DREAM연구소에서 제안한 분산 실시간 객체이다. 이러한 TMO 객체를 기반으로 TMOSM(TMO Support Middelware) 상에서 실시간 정보가전 제어를 위한 TMO 객체들의 상호 동작과 실시간 속성을 설계하여 보장된 실시간 서비스를 지원하도록 한다. 본 시뮬레이션 모델은 온도제어, 조도제어, 방법제어 서비스를 지원하는 컴포넌트들로 구성된다. 온도제어 서비스를 위해 Fan_TMO와 Air_Conditioner_TMO, Heater_TMO가 상호 작용하여 적정 실내 온도를 유지하도록 하며, 조도제어 서비스를 위해 Light_TMO가 조도의 변화에 따라 동작하여 일상생활에 적당한 조명 환경을 제공한다. 또한 방범제어서비스를 위해 Camera_TMO가 정해진 시간을 주기적으로 동작하여 방범 활동을 수행한다. 그리고, 각각의 TMO 정보가전 객체들의 동작을 관리하고 서비스 수행 결과를 모니터링 하는 Home_Server_TMO가 존재한다. 마지막으로 설계된 시뮬레이션 환경을 구현하여 본 모델의 실시간 정보가전 제어 서비스를 정확하게 지원하는지를 검증한다. 제안한 시뮬레이션 환경은 일반 정보가전기기를 추가 작업 없이 실시간 서비스 지원 객체로 적용할 수 있는 모델이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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