본 논문에서는 LED(light emitting diode)조명과 CNT(carbon nano-tube)조명에 대한 전기적인 특성과 광학적 특성을 측정하여 비교하고 고찰하였다. 특히 IES format 파일을 사용하여 각각의 조명등기구에 대한 LID(luminous intensity distribution) 분석과 조도 시뮬레이션을 수행하여 최대 및 최소, 그리고 평균조도 등을 분석하였다. 향후 LED 및 CNT 신광원은 면조명으로의 관련 기술기준 및 규격의 작성시 참고자료로 활용될 것으로 판단된다.
LED조명장치는 자동차분야, 항공, 디스플레이, 전송장치 그리고 특수조명등의 응용장치로의 활용이 증가하고 있다. 일반적으로 고출력 RGB 멀티칩 LED는 표시용이나 경관조명용 또는 감성조명용으로 적용되고 백색 LED는 표시용 조명에서 최근 들어 일반조명용으로 적용되고 있으며, 고출력 백색 LED의 출시와 광효율의 증가는 이를 더욱 가속화하고 있다. 본 논문에서는 백색 LED와 RGB 멀티칩 LED 조명장치를 동일한 사양으로 제작하여 물리적, 전기적, 광학적 조명특성을 분석하여 향후 LED조명시스템의 제작에 정량적 데이터를 제공하고자 한다. 이를 위해 LED의 주요한 물리적 특성인 방열특성에 대한 성능분석, 전기적 특성의 분석을 위한 전력 및 드라이브 효율에 대한 성능분석을 수행하였고 조명특성을 위한 연색성, 배광특성, 광효율을 측정하였다. 백색 LED와 RGB 멀티칩 LED 조명장치를 활용한 응용장치의 적용방법을 확립하고 나아가 다양한 조명시스템에 LED 조명장치를 적용하는데 참고가 되는 기초 데이터를 제시하고자 한다.
현재의 실내 실외의 조명 산업은 반도체 LED를 이용한 R(빨강), G(초록), B(파랑)를 각각 제어 연출하여 대형화, 시스템화 되어가고 있다. 조명 산업의 통신 제어 표준인 DMX512(ANSI E1.11) 프로토콜은 최대 512개의 조명등 또는 24bit 트루 칼라로 표현할 경우 최대 170개의 조명등을 연출할 수 있다. 요즘 100개 이하의 조명등 연출은 소규모 연출로 분류되고 있어 본 논문은 1000개 이상의 대용량 조명 연출을 위하여 1대 마스터 컨트롤러에 최대 32대의 슬레이브 컨트롤러를 연결할 수 있는 마스터-슬레이브 구조를 제안한다. 또한, 슬레이브 컨트롤러들이 설계된 하나의 연출을 달성하기 위한 동기화(synchronization) 방안도 제안한다. 제안하는 방안은 마스터가 400ms 마다 동기화 신호를 송신하고 슬레이브들은 이 신호를 수신하여 DMX512 출력의 기본이 되는 타이머를 초기화하여 동기화를 구현하였다. 제안된 방안으로 설계 제작되어 상용화된 운영 사례를 소개한다.
국내 터널조명에는 저압나트륨램프, 고압나트륨램프, 형광램프 등이 주요 광원으로 사용되고 있으며, 터널 유지관리 비용 가운데 터널조명을 위한 전력요금은 가장 높은 비율을 차지하고 있는 것으로 알려져 있다. 따라서 터널조명은 낮은 소비전력, 장수명 등의 장점을 갖는 LED로 교체 중에 있다. 본 연구에서는 터널조명 LED 교체에 따른 효과 분석을 위하여 기존 터널조명이 저압나트륨램프인 8개소 터널에 대하여, LED 교체 전·후 터널 조도측정결과 및 1년간의 월별 전력사용량을 조사하였으며, 분석결과 터널조명 광원을 저압나트륨램프에서 LED로 교체 후 1년간 터널조명용 전력사용량은 26.1~59.6% 감소하였으며, 조도는 34.1~293% 향상된 것으로 나타났다.
터널구조물의 특성상 터널조명은 일반 도로의 조명과 달리 주간에도 조명이 필요하므로, 터널 유지관리 비용 가운데 터널조명을 위한 전력요금은 가장 높은 비율을 차지하고 있는 것으로 알려져 있다. 따라서 유지비용 절감 등을 위하여 터널조명을 낮은 소비전력, 장수명 등의 장점이 있는 LED램프로 교체 중에 있다. 본 연구에서는 기존 터널조명이 고압나트륨램프인 10개소 터널을 대상으로 터널조명 광원을 LED램프로 교체 시 효과 분석을 위하여, 광원 교체 전·후 터널 조도측정결과 및 1년간의 월별 전력사용량을 조사하였다. 터널조명 광원을 고압나트륨램프에서 LED램프로 교체 후 조도는 27.9~490% 향상되었으나, 터널조명용 전력사용량은 평균 47.1% 감소한 것으로 나타났다.
COVID-19 장기화의 여파로 인해 스트레스 및 정신적 질환을 겪는 현대인이 늘어나고 있다. 최근에는 LED 조명을 이용하여 집중력 향상, 스트레스 완화, 피부관리, 수면의 질 개선 등을 위해 다양한 방법으로 컬러테라피가 연구 되고 있다. 본 논문에서는 사람의 심신 상태를 분석하기 위해 PPG(Photoplethysmogram) 센서를 이용하여 맥파를 계측하고 심박변이도를 추출한다. RGBLED와 아두이노를 이용하여 심리상태 안정에 주로 사용되는 여러 파장의 색상조명을 제작하고, 심신상태의 변화에 따라 자동으로 색상을 변경해주는 무드등 시스템을 제안한다.
보안구역의 외곽울타리지역의 경비체제를 인적경비에서 과학화경비로 전환함에 따라 CCTV 카메라 및 모니터 기능이 보다 향상되고 있는 반면에 이에 따른 조명설비의 중요성이 인식되었다. 그러므로 본 논문에서는 보안구역 내 과학화된 보안시스템에 적합한 조명개선을 위하여 기존 시설된 고압나트륨과 시범 설치된 LED 광원 및 조명등주의 위치를 변경하면서 조도를 실측하였다. 또한 CCTV 감시 화면의 특성을 고려하여 정확한 물체를 확인 할 수 있는 명암을 유지하기 위한 조명 값을 구하기 위하여 시뮬레이션을 실시하여 조도 개선안을 제시하고자 한다.
본 논문은 DMX-512 프로토콜에서 모든 조명등을 직렬 연결하는 주소 자동할당(Address Auto-Allocation) 방안을 소개한다. 조명 산업의 통신 표준인 DMX512(ANSI E1.11) 프로토콜은 기본적으로 조명등을 구별할 수 있는 주소가 필요하다. 기존의 방식은 이 주소를 조명등에 어떠한 형태(DIP Switch, EEPROM에 저장)로든 할당하고 서로를 구별하여, DMX512 통신 데이터에서 자신의 색상 데이터를 얻을 수 있다. 또한, DMX512 프로토콜의 전기적인 특성상 조명등 32대 마다 분배기가 필요하다. 본 논문은 DMX512 프로토콜에서 모든 조명등을 직렬로 연결하여 주소 자동할당 기능을 갖게 함으로써 단말기 주소 부여에 대한 불편함을 해소하고, 분배기의 사용 또한 필요 없게 하였다. 본 논문에서 제안한 방안을 반도체 LED 조명등에 적용하여 ON-OFF제어, 디밍제어, 순차제어, 무지개제어 등이 동작하는 것을 확인하였다.
본 연구는 유사 목적을 가진 제품들을 형태적 특성에 따라 분류하고, 기능적 유사성을 기반으로 범주화하여 전형성 추출함으로써 기구디자인 개발 시, 개발방향의 기준 마련에 목적을 둔다. 전형성 추출을 위한 본 연구의 표본영역은 선험 사례연구와 전문가자문을 통해 팬던트형과 천정부착형으로 제한을 두고, 한국과 일본에 출시된 2015년 12월 이전 출시 제품을 표본으로 국내 주요 6개 도시 관련업무 종사자 및 전공자를 대상으로 조사를 실시하였다. 조사는 형태적 분류를 위한 1차 조사와 전형성 추출에 관한 2차 조사, 형태적 디자인속성 분류에 관한 3차 조사로 이루어졌으며, 기능 및 형태적 분류와 조형원리를 기준으로 디자인 속성을 도출하고 개별 요소를 추출함으로써 디자인 가중치 측정에 대한 향후 연구의 기반을 마련하고자 하였다. 연구결과의 산업적 적용으로 광원 대체로 인한 조명기구 시장변화에 디자인기술의 효율적 역할 정립과 기업의 연구개발 및 조명기구관련 제품디자인 타입 변화 가속화에 신속한 대응방향 제시 효과를 기대할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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