본 논문은 최대전력추종 태양광 충전법을 적용한 LED 동기점멸등 제어시스템 설계 및 구현을 목표로 한다. 즉, 선박의 야간 안전항해를 돕기 위한 항로표지인 등부표에 장착되는 LED 동기점멸등의 구동제어 시스템, 최대전력추종 방식의 전류제어 벅 컨버터를 적용한 배터리 충전시스템의 설계 및 구현, 그리고 그 특성파악에 대해 중점적으로 다룬다. 시스템에 적용한 태양광 모듈의 모델링 및 MATLAB 시뮬레이션을 통해 추출한 태양전지 파라미터를 충전회로 시스템에 적용하여 최대전력추종 태양광 충전시스템을 설계하였다. 따라서, 본 논문에서는 원칩 마이크로컨트롤러를 사용하여 최대전력추종(MPPT) 태양광 충전제어시스템과 GPS활용 LED 동기점멸등 구동제어시스템을 구현하여, 그 특성파악을 통한 실시스템 적용가능성을 확인하였다.
외국산제품의 수입에만 의존하던 항로표지용 전원일체형 소형 LED 등명기(Self-powered LED Lantern)를 국내 처초로 개발하여 제작하고 시험을 통해 그 성능을 확인하였다. 이에 외국에서 생산되는 제품들의 동향과 국내 최초로 개발된 항로표지용 전원일체형 소형 LED 등명기(Self-powered LED Lantern)의 주요 특징 및 성능을 소개한다.
본 연구는 활착실 내의 인공광원으로 사용되는 LED 모듈의 광질 및 점멸주기가 오이접목묘의 활착 및 생장특성에 미치는 영향을 분석하고자 수행되었다. 이를 위해서 LED 모듈의 광질을 4수준(청색광, 적색광, 청색광/적색광 혼합, 백색광)으로 설정하였다. 또한 점멸주기를 4수준(5s/5s, 7s/3s, 9s/1s, control)으로 설정하였다. 대조구의 명기와 암기는 12h 간격으로 반복되었다. 활착실 내의 광합성유효광양자속, 기온 및 습도를 각각 $100{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$, $25^{\circ}C$, 90%로 조절하였다. 오이접목묘의 활착에 미치는 광질의 효과는 5s/5s의 점멸주기를 지닌 청색광 처리구를 제외하면 유의차가 나타나지 않았다. 더구나, 점멸주기와 무관하게 적색LED, 청색/적색 혼합 LED, 백색 LED 처리구에서의 활착율에 유의차가 없었다. 이러한 결과는 접목묘의 활착에 미치는 광질 또는 점멸주기의 영향이 없음을 의미하는 것이다. 오이접목묘의 엽장, 엽면적, 생체중에 미치는 광질과 점멸주기의 영향은 청색 또는 적색LED의 9s/1s 주기에서 유의차가 인정될 만큼 높게 나타났다. 백색LED하에서 활착된 오이접목묘의 생장에 미치는 점멸주기의 영향은 유의차가 없었다. 따라서 백색LED 모듈의 지속적인 수요 증가와 제조단가 등을 고려할 때 활착용 조명으로 백색LED의 활용이 경제적으로 유리할 것이다.
해상용 등명기의 동기 점멸은 해상에서 선박이 운항할 때, 다른 위험 표시기의 점등 패턴과 구분하여 선박의 안전한 운항을 지원한다. 일반적인 해상용 등명기의 점등기법은 낮과 밤을 감지하여 정해진 점등 규약에 따라 점등하는 방식으로 시간이 지남에 따라 등명기들의 시간 오차가 발생하여 등명기 전체의 동기 점멸이 이루어지지 못하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 연구에서는 GPS의 위성시간을 기준으로 하여 모든 등명기들이 개별적으로 동기시간을 일정하게 맞추는 동기식 점등기법을 사용한 정전류방식의 해상용 LED 등명기를 설계하였으며, LED등명기 내부의 제한되고 밀폐된 공간에서 효율적인 방열성능을 갖는 방열방법을 제시하였다.
생활수준의 향상으로 인하여 조명 및 디스플레이 제품을 이용하여 건물 및 건축물에 대하여 장식을 하는 것이 일반화 되어가고 있다. 본 연구에서는 옥외 및 옥내에 사인물로 사용되어지고 있으며 설치가 간편한 디스플레이 조명기기인 LED Tile을 개발하여 옥내 및 옥외용 디스플레이 조명 시장의 시장성 확보하기 위하여, 광학설계를 통한 고휘도 LED의 선정 및 배치, 케이스 설계를 실시하고 LED모듈에 AC 220V 전원을 직접 인가할 수 있으며 효율이 높고 최적화된 구동회로를 설계하였다. 또한 One Chip 마이크로컨트롤러를 사용하여 RGB LED의 광색가변 및 점멸 제어회로를 설계하고, LED 모듈간에 2개의 제어선만을 연결하여 다양하고 다이나믹한 패턴 동작(점멸, 광색가변)이 가능하도록 펌웨어를 설계하였다. 그 결과 설계된 LED Tile은 전체 크기가 $D130{\times}W130{\times}H50mm$로 매우 컴팩트하고 LED 배치 및 광학설계를 통하여 최대광도 60cd를 실현하였으며, LED Tile의 동작개수에 관계없이 설치가 간단하며 10개 이상의 디스플레이 패턴 제어가 가능하였다.
사인물의 대명사인 네온사인 및 옥외용 광고 조명기기를 대체할 수 있는 LED Lighting Bar를 개발하여 옥외용 광고 시장의 시장성 확보하기 위하여, 광학설계를 통한 고휘도 LED의 선정 및 배치, 케이스 설계를 실시하고 LED모듈에 AC 220V 전원을 직접 인가할 수 있으며 효율이 높고 컴팩트한 구동회로를 설계하였다. 또한 One Chip 마이크로컨트롤러를 사용하여 RGB LED의 광색가변 및 점멸 제어회로를 설계하고, LED 모듈간에 2개의 제어선만을 연결하여 다양하고 다이나믹한 네온사인 동작(점멸, 광색가변)이 일어나도록 소프트웨어를 설계하였다. 그 결과, 설계된 LED Lighting Bar는 전체 크기가 $D150{\times}W50{\times}H50mm$로 매우 컴팩트하고 LED 배치 및 광학설계를 통하여 최대광도 70cd를 실현하였으며, LED Lighting Bar의 동작개수에 관계없고 설치가 간단하며 10개 이상의 사인 패턴 제어가 가능하였다.
본 연구에서는 시각자극에 의하여 안구 운동 시 뇌의 학습, 인지, 집중력을 활성화시키기 위하여 무한대 회로($\infty$)를 이용하여 연구를 수행하였다. 뇌파 유도를 하기 위한 무한대 회로($\infty$)는 LED 모양을 하고 있으며 이것을 실행시키기 위하여 LabView 프로그램을 사용하였다. 시각자극을 제시하기 위하여 LED의 수를 각각 26, 51, 101개로 구분하였고 점멸 시간은 50, 150, 250㎳로 하였다. 시각 자극 제시 조건의 변화에 의하여 유도되는 뇌파를 Fz, Cz, Pz, Fpl, O1, O2 부위에서 측정한 결과 LED의 수가 적고 점멸 시간이 길어질수록 $\beta$파의 비율이 증가하는 경향을 보였다. 이 결과는 LED의 점멸 움직임의 불연속적인 요인에 의하여 $\beta$파의 비율이 증가했을 것이라 생각한다. 본 연구를 통하여 얻어진 결론을 역이용하여 원하는 뇌파를 유도할 수 있는 시각 제시 방법이 완성되어 진다면, 이는 뇌기능 장애 환자의 재활이나 학습 장애의 아동에게 있어 효과적인 방법이 될 것이다.
현재, 해양 선박의 경우 주간에는 육안을 통하여 쉽게 항구를 찾아 쉽게 선박을 정박시키거나 출항을 할 수 있지만, 사람의 시야를 확보할 수 없는 야간의 경우에는 선박의 전자 장비에 의존하거나 해상위에 떠 있는 해상 유도 표시등을 이용하여 선박을 정박시키거나 출항을 하고 있다. 또한, 현재의 많은 해상 유도 표시등은 GPS를 사용하여 제품을 설계하고 있지만, 시간에 따른 점멸 제어에 대한 오차가 누적되어 일정시간의 경과 후에는 유도등의 동기화에 많은 문제가 발생하고 있는 실정이다. 본 논문에서는 야간에 선박의 안전한 출항과 정박의 안내를 위하여 해상 유도 표시등의 동시 점멸에 관한 논문으로 PGS 시간 정보 데이터를 이용하여 일정시간이 흘러간 뒤에도 유도등의 점멸 제어 누적 오차를 제거할 수 있는 알고리즘을 개발하여 기존의 제품을 보완할 수 있는 알고리즘을 제안하고 그 성능을 실험을 통하여 제시하고자 한다.
본 연구는 지능형 도로의 라인조명의 제어 기능을 수행하기 위한 구동 및 조광회로 설계와 유지관리 시스템의 기초 연구로서 기본적으로 중앙관제센터에서 무선과 유선의 원격제어를 통하여 조명기구의 개별 전원 제어 또는 단전, 부분 점멸동작을 수행 하고 램프의 불량 상태를 확인할 수 있는 기능을 포함한다. 부가적으로 조명등의 절전과 효율적인 관리를 위하여 차량의 유무에 따라 조도와 점멸 제어 기능을 추가 하였다. 또한 원격제어에 따른 중계 제어 장치를 등기구와 병열 구성 하여 통신선과 전원선 만으로 Line 형태의 램프에 전력 및 통신 제어를 가능케 하는 시스템을 개발하였다.
최근 그린 IT 기술이 이슈화 되면서 전 세계적으로 탄소 배출을 낮추고 에너지 효율을 높일 수 있는 환경 친화적인 광원에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 특히 고유가와 환경오염 등의 문제로 기존의 백열등이나 형광등을 대체하기 위한 새로운 광원으로 LED가 크게 주목을 받고 있다. 본 논문에서는 저전력, 고효율, 고휘도의 LED 모듈에 온도, 습도, 조도, 그리고 이동 감지 센서를 포함한 복합 센서 모듈을 조합하여 가로등을 지능화하고, ZigBee 모듈을 이용하여 가로등 간에 IT기술인 USN 망 융합을 통하여, 가로등 시스템을 중앙에서 모니터링하고 지역 특성에 따라 선택적으로 가로등의 점멸을 원격으로 제어함으로써 효과적으로 에너지 절약을 극대화할 수 있는 Ad-Hoc망 기반 LED-IT-Sensor 통합 가로등을 설계하고 구현하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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