본 논문에서는 LED의 고출력화가 이루어지면서 많이 사용되고 있는 LED MR 타입과 PAR 타입의 램프 배광을 설계하였다. 1W와 5W급의 High power LED를 적용하였고, 1개의 LED가 사용된 빔각 30도의 MR16 램프부터 9개의 LED가 사용된 빔각 60도의 PAR30 램프까지 총 6가지 배광을 구현하고 최대광도로 각각의 성능을 평가하였다. 빔 각을 구현하고 집광시키기 위하여 LED dome 측면부에 소형의 반사판을 설계하였다.
In this study we researched a spotlight in LED lighting. Ordinary LED spotlight was manufactured with characterized property of traveling straightness of LED light source, but multiple use of shell type LED, a yellow band has formed caused by light source interference between the LED. Also, there was a high miscellaneous light efficiency with losing light source homogeneity and efficiency due to light source control uneasiness. The study uses aspheric reflector and aspheric lens, so we can control the light source of LED spotlight with effectively and we reached surface light source by using COB/COM for LED module. Furthermore it can change its use by a reduced scale of light system. It has been designed to make its various application from low power consumption of bicycle lamp, up to high power consumption of automobile lamps and lighthouse.
본 논문에서는 MOSFET의 전계효과를 이용하여 LED 조명용 전력변환기 출력의 전류 리플을 최소화 하는 방법과 이로 인하여 발생하는 스위칭 손실을 최소화하는 기법을 제안한다. 제안하는 방식은 MOSFET의 선형영역을 사용하여 출력 전류를 제어함으로써, 전력변환기의 출력 전류에 리플이 발생하지 않는다. 이러한 방식은 스위칭 방식의 전력변환 회로에 비하여 출력전류리플이 상대적으로 매우 작기 때문에, 수동필터를 최소한으로 설계할 수 있는 장점을 갖는다. 제안된 방법을 전통적인 Buck 컨버터에 적용하고 시뮬레이션을 통하여 제안된 회로와 알고리즘의 이론적 타당성을 검증하였다.
최근 LED 기술의 발달로 LED의 이용범위가 점차 넓어지고 있다. 이러한 LED를 구동하기 위한 시스템의 저비용 고효율을 위해서는 입력전압에 대한 출력전압의 승강압이 중요하다. 따라서 본 논문에서는 승강압이 가능한 DC-DC 컨버터인 Buck-Boost, ZETA, SEPIC 토폴로지를 적용하여 LED Lamp 구동 시스템을 구성해 본다. 위 세 가지의 컨버터는 입력전압에 대하여 출력전압의 승강압이 가능하고 입출력 전압특성이 동일하다. 그러므로 각각의 컨버터들을 이용하여 LED driving 회로를 구성하고, Pspice 시뮬레이션을 통해 나타나는 입출력 효율을 측정하여 승강압용 DC-DC 컨버터의 특성을 비교한다.
기존 육지초인용으로 사용되는 전구식 회전형 대형등명기는 고압방전등을 사용하고 있어 고장발생 빈도가 높고 긴급수리에 장시간이 소요되어 기능 유지가 어려우며, 제품 가격이 높아 신규 설치 및 등명기 교체 시 비용 부담이 가중되는 문제점이 대두되고 있다. 따라서 기존 광원(메탈할라이드 램프 또는 텅스텐할로겐 램프)의 문제점을 개선하고, IALA에서 권고하는 규격을 만족하는 효율성과 안정성을 확보한 LED 대형등명기 개발이 국 내외에서 활발하게 수행되고 있다. 이러한 LED 대형등명기는 LED 모듈을 안정적으로 구동하는 LED 드라이버와 정확한 등질구현을 위한 모터제어회로가 필요하다. 또한 LED 모듈 및 LED 드라이버 고장 시 예비장치로 절환이 가능한 회로설계 및 교체유지관리가 용이한 제어반 기구개발 및 특성연구가 필요하다.
많은 기업들이 사업화를 추진하고 있는 LED 조명은 대표적인 녹색에너지 기술로 현재 우수한 제품들이 비교적 많이 공급되고 있다. 그러나 방송영상용 LED조명은 일반 가로등, 광고용 또는 운송기구용 LED조명 장치들에 비해 출력이 높으면서 휴대가 간편해야한다. 따라서 방송영상 촬영 시 크기가 크고 취급 또한 불편한 할로겐등과 형광등의 대체광원으로 LED를 사용한다면 장비의 경량화를 통하여 방송영상조명 장비산업의 활성화가 될 것으로 예측된다. LED 모듈 보드는 양산성과 칩 마운터의 SMT 생산 가능 사이즈를 고려한 후 모델별 제품의 전체적인 사이즈를 고려하여 보드 사이즈를 결정하였다. 본 논문에서는 80W 보드를 제작해기위해 20W LED보드 4장을 세로로 배치하였다. 즉 모델별 LED 모듈 보드 사이즈를 공용화하여 120W, 200W의 고출력 LED 조명장비를 보드 수의 증가로 선택할 수 있다.
LED 조명과 액정 후면 배광 장치와 같이 고방열, 고출력 광원이 요구되는 응용제품에 적합한 LED 광원 모듈을 제작하였다. 제안한 LED 광원 모듈은 기존 패키지 구조의 LED 광원과 다르게 LED 칩을 응용제품의 필요에 따른 배광 분포 제어와 광자재흡수를 개선하기 위해 반사컵 구조를 적용한 금속 기판의 표면에 LED 칩을 바로 실장하였다. 또한 기존 금속기판에 적용하던 알루미늄 산화막 절연층의 문제점을 개선하여 방열 특성을 향상시켰다. 나아가 방열 특성 개선으로 LED 칩에서 발생하던 열에 의해 발생하던 광효율 저하 문제를 개선하는 결과를 얻었다.
이 연구의 목적은 고출력 발광 다이오드 광중합기의 Xtra Power 및 High Power mode의 짧은 중합시간이 레진 치면열구전색제의 중합에 충분한지를 확인하는 것이다. 금속 주형을 이용해 시편을 제작하여 미세경도를 측정하였으며, 기존의 발광 다이오드 광중합기로 중합한 시편의 미세경도와 비교하였다. 그 결과, High Power mode로 8초, Xtra Power mode로 3초 중합한 filled sealant와 High Power mode로 8초, 12초, Xtra Power mode로 6초 중합한 unfilled sealant의 상면과 하면 모두에서 대조군보다 유의하게 낮은 미세경도를 나타냈다(p = 0.000). 이 연구를 통하여 중합 시간과 전색제의 종류를 고려한 특정 조건에서 고출력 발광 다이오드 광중합기의 Xtra Power 및 High Power mode의 짧은 중합시간이 치면열구전색제를 적절히 중합하기에 충분하지 않음을 알 수 있었다.
신성장 동력 산업으로 분류된 LED 조명제품은 고효율 에너지 제품으로 기존 광원보다 조도가 높고 수명이 길어 많은 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 기존의 할로겐 MR16 조명등이나 다수의 LED를 사용한 MR16 조명등을 대체할 단일 LED를 사용하는 MR16 조명등을 개발하고자 하였다. 이를 위해 LED 패키지 MCPCB 장착 기초 실험, 3차원 방열 수치해석 및 시제품에 대한 방열 성능실험을 수행하여 성공적으로 고출력 단일 LED MR16 조명등을 개발하였다.
In this paper, the effect of pulse current and generated heat on characteristics of the LED is measured and evaluated. For experiments, the LED driving circuit and digital logic which determines period and duty ratio of lighting are designed. At rated current, the temperature and optical characteristics of the LED with change in duty ratio and period are compared, and those of the LED with change in duty ratio and existence of cooling fan are also compared at constant average current. As a result, frequency does not affect device temperature and optical characteristic of the LED but duty ratio does. Also, the cooling fan is less effective on those of the LED at rated current.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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