현재 대학공연장에 다양하고 화려한 조명을 많이 사용된다. 많은 수량이 필요한 등기구에 활용가능한 LED 등기구가 대체 선호되고, LED 등기구 장점인 에너지 절감에 대해 연구를 진행하였다. 설비와 장비에 대한 교체 비용을 포함하여 기존할로겐 등기구보다 LED등기구가 약3,000만원 정도 에너지 절감이 되는 것을 알 수 있었다.
본 논문은 LED 등기구 브라켓의 제품 생산방법의 개선에 관한 연구이다. 기존의 제품 생산시 레이저컷팅 ${\rightarrow}$ 절곡 ${\rightarrow}$ 도금 ${\rightarrow}$ 체결핀 가공 ${\rightarrow}$ 스프링 도금 ${\rightarrow}$ 조립 순으로 제작되어 LED 조명 등기구를 제작하였으나, LED 조명 등기구의 대량 생산이 요구되어 기존의 방법으로는 원가가 상승되어 고객이 원하는 가격에 생산할 수 있는 방법이 없어서 전용 금형을 제작하여 생산성 향상과 품질향상, 원가절감을 이루고자 하였다. 이에 본 논문에서는 LED 등기구 브라켓을 생산하기 위한 전용금형을 제작하여 생산시 개선전과 개선후의 결과에 대하여 연구하였다.
방송 조명 카메라 촬영 시 텅스텐 할로겐 조명기가 너무 뜨겁고 전기용량이 많이 소비되어 전기에너지 절약 및 영상의 질을 향상 시키고자 방송 조명 등기구를 36[W]급 LED로 대치하고자 연구하였다. 그리고 다음과 같은 결과를 얻었다. 방송조명에서 사용되는 할로겐 1[kw]조명 등기구 보다 36[w] LED 등기구 조도가 떨어진 반면 파사체 부분의 조도는 높아진 것을 불수 있었고, 영상이 매우 부드럽고 환하게 나타나는 것을 볼 수 있었다.
본 논문에서는 조명용 고휘도(HB, high brightness) 백색 LED(light emitting diode)램프의 배열 및 여러 가지 등기구 글로브(globe)의 형태에 따른 광도(luminous intensity)값과 기구효율(luminaire efficiency)을 컴퓨터 시뮬레이션으로 수행하여 비교분석 하였다. 즉, LED의 배열은 가로${\times}$세로(7개${\times}$7개)가 정사각형 형태로 49개를 배열하고, LED 간격은 LED의 발광면 중심부로부터 8.2[mm], 10.0[mm], 15.0[mm]로 각각 3가지로 하였으며, 등기구의 글로브는 LED발광면 중심부에서 30[mm], 50[mm] 떨어진 거리로 구분하였다. 또한 등기구 글로브가 없을 때와 있을때로 구분하여 있을 때에는 글로브 형태를 볼록 원형과 엠보(embossing)형태로 구분하고 엠보는 8.2[mm], 5.0[mm]의 크기에 따른 선택으로 시뮬레이션 27가지로 수행하여 등기구의 글로브 형태에 따른 광도 및 기구효율을 고찰해 봄으로써 앞으로 21세기 디지털조명이라고 일컫는 LED를 사용한 LED 광원(light source) 및 등기구 개발에 많은 도움이 되고자 하였다.
최근 에너지 절약과 친환경 조명에 대한 관심이 고조되면서 기존 광원보다 효율이 좋은 LED 조명에 대한 연구가 증가되고 있다. LED 조명은 타 조명에 비해 초절전, 친환경, 장수명으로 21세기에 적합한 조명이라고 할 수 있다. 본 연구의 목적은 기존의 LED 등기구 전원구동회로에 마이크로 컨트롤러 기반 볼트 레귤레이터를 이용한 전류 제어시스템을 장착하여 다양한 LED 등기구에 적합한 전류가변제어시스템을 개발하는 것이다. 이를 위해 가변저항과 보상저항을 이용하여 LED 순방향 전압값에 대한 영향이 최소화되도록 회로를 구성하여 안정적인 전원공급과 전류조정이 가능하도록 하는 전류가변제어시스템을 제안한다. 본 연구에서 제시한 마이크로 컨트롤러 기반 볼트 레귤레이터를 이용한 정전류 회로 및 이를 이용한 에너지 절감방법은 발광소자에 불필요한 발열을 최소화할 수 있고, 저항값을 세밀하게 조정할 수 있어 다양한 대용량 LED 등기구에 적용 가능하다. 본 연구는 궁극적으로 안정적인 전류 공급으로 LED 등기구의 신뢰성을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.
LED 조명 제어 시스템은 LED 조명의 효율적인 관리와 에너지 절감을 위하여 IT 기술과 LED 조명을 결합한 형태로 발전되고 있다. 따라서 본 논문에서는 Bluetooth 무선통신, 센서 기술 및 스마트폰을 이용하여 LED 등기구 상태 확인 및 제어할 수 있는 시스템을 제안하였다. 제안된 LED 조명 제어 회로는 퍼지 정전류 제어 회로에 온도센서, 조도센서 및 Bluetooth 모듈을 장착할 수 있도록 설계하였다. LED 방열판의 발열 온도 $70^{\circ}C$를 기준으로 LED 등기구 공급 전류를 최적화하여 LED 손상 방지 및 수명을 연장하고 LED 등기구 주위의 조도에 따라 자동으로 ON/OFF 되도록 하였다. 그리고 Bluetooth 무선통신과 안드로이드 기반의 어플을 개발하여 스마트폰으로 손쉽게 LED 등기구 상태 확인 및 디밍제어등 관리의 효율성을 높이고 에너지 절감 효과를 얻을 수 있도록 하였고, 실험을 통하여 개발된 LED 조명 제어 시스템이 정상적으로 동작함을 확인하였다.
This paper is a report of designing for LED lights driver unit. The main purpose of driver designing is high electrical efficient performance and intelligent control LED driver. This LED driver can be used for intelligent light control. This product expects to improve the light control by dimming instead of interlace on/off light control that increases the social cost such as car accidents and etc.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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