LCD(liquid crystal display) TV용 백라이트의 광원으로서 면광원이 개발되었으며, 이를 이용한 조명 기기를 제작 및 평가하였다. 면광원은 유리성형을 통하여 채널을 형성하였으며 채널의 모양을 최적화하여 면광원을 이용한 조명 기기의 효율을 향상시킬 수 있었다. 본 논문에서는 특히 현재 주로 사용되고 있는 형광등과의 비교 평가를 통하여 조명용 면광원의 광 효율 및 조도 특성에 관한 성능을 평가하였다. 채널의 구조가 최적화된 면광원을 이용하여 제작된 32"형 조명 기기의 광 효율은 72.7[1m/W]이었다.
친환경적이고 고효율적인 신광원의 개발이 더욱 가속화되면서 개발되고 있는 면광원에 대한 프리즘 설계법의 기초 연구로서, 면광원의 배광을 예측한 라이브러리를 생성한 후 넓은 분포를 갖는 대칭형 배광의 프리즘 조명기구를 설계하고 Lumen micro를 이용한 시뮬레이션을 통해 프리즘 조명기구에 대한 성능을 평가하였다.
조명설계시 조명의 양을 결정하는데 있어서 유효공간반사율(Effective Cavity Reflectance)을 사용하는 계산이 널리 사용된다. 그러나 유효공간반사율은 광원의 형태를 고려하지 않고 광속만을 고려하기 때문에 조명설계시 설계값과 실측값 사이에는 오차가 있다. 이에 본 논문에서는 가상의 공간을 모델링하고 이 공간에 대해서 유효공간반사율을 이용한 작업면 평균조도값 계산과 시뮬레이션을 통하여 광원의 형태가 작업면 평균조도값에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. 검토 결과 유효공간반사율을 사용하여 계산된 평균조도값과 시뮬레이션을 사용하여 계산된 평균조도값 사이에는 최대 15%의 오차가 있다. 또한, 광원이 형태에 따라 평균조도값이 달라지기 때문에 유효공간반사율을 사용한 조명설계시 광원의 형태를 고려해야 함을 확인하였다.
OLED 조명은 점이나 선광원 뿐 아니라 넓은 면적의 패널조명도 구현이 가능해 두께 2~3mm의 초슬림 제품도 제작할 수 있고, 눈부심도 거의 없어 은은한 빛이 필요한 실내조명에 적합하다. 그리고 수은 납 등 중금속을 사용하지 않고 친환경 유기소재를 이용한 발광다이오드로 양극구조의 면광원 조명으로 차세대 환경친화적인 조명이며, 에너지 절감효과가 우수한 고효율 특성을 갖고 있어 LED 조명과 함께 기존 조명을 대체할 차세대 광원으로 주목을 받아 왔다. 본 고에서는 OLED 조명의 산업구조와 시장전망 및 국내외 업체들의 개발현황을 분석하고자 한다.
조명용 전기 에너지의 효율적인 이용을 위해서는 사용 환경에 따라 조명 기구를 부분 조광(local dimming) 제어할 필요가 있다. 본 연구에서는 LED 면광원의 부분 디지털조광 시스템을 개발하고 부분 조광된 면광원의 발광영역 및 밝기와 조명 대상물의 조도 분포와의 관계를 측정하고 평가하였다. LED 면광원을 16개의 구역으로 나누고 FPGA와 FET 스위치를 이용하여 각 구역의 점등 및 광량을 디지털 제어하였다. 또한 실험용 암실을 만들어 암실 바닥면을 91등분하고 각 지점의 조도를 측정하여 부분 조광제어에 따른 조도 분포를 평가하였다.
차세대 조명 광원으로 각광받고 있는 OLED의 개발을 위하여 조명의 기본 요구조건을 충 하면서 OLED 특성을 효과적으로 적용, 홍보할 수 있는 방안이 필요하다. 특성 자체로만 놓고 보면 OLED조명은 경쟁 광원인 LED에 비하여 전력 효율이나 신뢰성 면에서 현재 열 인 것은 분명하다. 열세특성은 지속적인 재료와 소자구조의 개발을 통하여 극복해 나가고, 동시에 디자인 측면과 같은 우세특성과 더불어 저원가, 단순공정구조의 OLED 조명을 개발해 나간다면 OLED 조명도 조속한 시일 내에 LED와 더불어 차세대 광원으로서 분명히 중요한 위치를 차지할 수 있을 것이다.
면광원에 의한 부드러운 그림자의 표현은 가상 장면을 보다 사실적으로 보이도록 한다. 하지만 부드러운 그림자의 계산은 매우 느리게 수행되기 때문에 실시간 3차원 응용 프로그램에 적용하기 위해서는 가속화가 요구된다. 우리는 기존의 실시간 부드러운 그림자 방법들이 가정했던 면광원의 모양과 색상을 보다 일반적으로 확장하여 임의의 모양과 색상을 갖는 면광원에 대한 부드러운 그림자 생성 방법을 제안한다. 그림자 매핑 정보를 획득할 수 있는 그림자 맵은 픽셀과 면광원 간의 가시성 검사를 근사하기 위해 사용되며 픽셀 주변의 그림자 복잡도에 따라 근사의 정도를 결정하였다. 그 결과 보다 일반적인 형태와 색상의 면광원에 대한 부드러운 그림자를 실시간에 표현할 수 있었다.
조명용 LED 시스템은 크게 LED 광원과 이 광원을 구동하기 위한 Power부로 구성되며 LED를 이용한 조명용 광원을 구성할 경우 LED 자체가 점광원이므로 면광원 구성을 위해서는 많은 수의 LED Array 구성이 필요하다. LED Array 구성에 있어 직 병렬 구성 및 조합은 직류 공급 장치의 출력 사양을 결정하는 중요한 요인이 된다. 본 논문에서는 온도 변화에 따른 전류변동을 보상하기 위한 DC/DC 컨버터 구조를 제안한다. 컨버터의 Base 입력전압 최대치는 온도변화에 대한 전류변동의 최저치가 되며, 온도변화에 따른 전압 조정을 위한 컨버터는 0~6[V]만을 제어함으로서 낮은 전압으로 전류를 제어하고, 결과적으로 효율을 증대할 수 있을 거라 예상된다.
LED 광원의 특성인 높은 색재현성, 친환경성, 저소비전력 등을 디스플레이 광원으로 그 활용도가 높이 평가되고 있다. 최근 비약적인 광효율 증가를 보이고 있는 고출력 LED 광원을 대화면의 LCD TV 용 BLU 와 Projection TV의 조명계에 적용하기 위하여 기술개발에 필요한 주요 요소들을 살펴본다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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