기존의 가로등은 배광특성 조절이 어려워 주변 환경 및 도로의 상황에 따라 빛을 고루 전달하지 못하므로, 눈부심, 농작물 결실저해 및 수면 방해 등의 광공해를 발생시키고 있는 실정이다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 주변 환경 및 도로 상황에 따라 조사되는 빛의 각도를 조절할 수 있는 새로운 구조의 LED 가로등 기구를 제안 하였다. 제안된 LED 가로등 기구는 반원구조의 형상을 갖는 각도 조절 장치를 이용하여 도로의 종류 및 특성에 따라 배광특성을 조절 할 수 있도록 하였다. 측정 및 모의실험결과 배광각도는 최소 $100^{\circ}$에서 최대 $154^{\circ}$까지 조절이 가능함을 확인하였고, 평균조도는 KS 규정의 15%를 초과하였으며, 종합 균제도는 KS 규정의 50% 이상을 초과하여 성능이 우수함을 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구를 통하여 개발된 대용량 LED 가로등 기구는 광공해를 해소하고 광원 분포의 균제도 최적화와 눈부심을 최소화 할 수 있을 것으로 사료된다.
In this paper, to expand the use of standalone street lights, an algorithm for controlling LED energy consumption was proposed. The proposed method uses an LED module of a standalone street light divided into n zones. This is a method of reducing total power consumption by preventing the increase in power consumption due to high heat generation by weakly operating the entire LED according to the illuminance. When the amount of sunlight decreases, the whole LED operates weakly and then brightens, and unlike streetlight that act as streetlight, a method of dividing LEDs by area and limiting the number of LEDs operating according to illumination intensity was proposed. This is a way to use a lot of time with limited battery capacity by reducing the generation of heat that consumes the most power in streetlight. It is also a method of continuously changing the initial usage area to improve the total usage time of the LED substrate. As a result of the experiment, it was found that the proposed method extends the service time because it generates less heat than the conventional stand-alone streetlight.
본 논문에서는 스마트 LED 가로등을 위한 고속 전력선 통신 기반 자동제어 시스템을 제안한다. 제안된 자동제어 시스템은 고속 전력선 통신망을 이용하여 고속 통신 주파수 대역과 가로등 안정기 특성 분석 및 실시간 원격 제어가 가능하도록 전력선 모뎀부와 모니터링부, 가로등 제어부로 구성하였고, KS 도로조명기준의 조명등급 조건에 만족하도록 설계하였다. 제안된 자동제어 시스템은 기존 가로등 시스템의 비교 결과를 통해 PC를 사용하여 소비 전력을 쉽게 모니터링 하였다. 그 결과, LED 가로등 상태 검사 및 원격 제어를 통해 합리적 소비 전력의 유도에 의해 실시간 모니터링 및 관리를 위한 효율적인 운영의 가능성을 확인 하였다. 또한, 전력요금 절감 및 에너지 효율화, 가로등의 차별화/고급화에 대한 기대효과 향상을 증명하였다.
가로등 조명의 점멸시스템은 효율적인 관리와 에너지 절감을 위하여 IT 기술과 LED 조명을 결합한 형태로 발전되고 있다. 따라서 본 논문에서는 GPS 위성통신과 마이크로프로세서가 내장된 아두이노를 이용하여 LED 가로등기구의 사용전력을 제어할 수 있는 시스템을 제안하였다. 제안된 LED 가로등 조명 제어 회로는 GPS를 이용하기 위한 통신제어부와 트랜지스터, 저항 및 정전류 공급 회로를 이용하여 전류를 제어할 수 있는 부분으로 설계하였고 실험을 통하여 정상적으로 동작함을 확인하였다. 개발된 제어 시스템은 GPS를 이용하여 계절과 위치에 따른 정확한 시간을 추출하고, 추출된 시간에 따라 LED 가로등에 공급되는 전류를 단계적으로 제어하여 소비전력을 11% 이상 줄일 수 있도록 하였다. 따라서 교통량이 적은 시간과 지역에 가로등의 밝기를 그대로 유지하여 발생되는 비효율적인 에너지 관리를 개선하고, 에너지 절약을 위해 사용하는 가로등 격등방식과 편등방식에 따른 안전사고 발생을 방지할 수 있을 것으로 사료된다.
In recent years, conventional streetlight is replaced by LED streetlight to reduce power consumption dramatically and to maximize lighting effects. However the characteristic of power LED itself driven by high current to increase the illumination, we need to develop effective heat release device. This study suggests new concept of heat dissipation device using PCM (Phase Change Material) and shows an experiment results to investigate thermal effects of PCM.
LED 가로등의 수요가 증가하면서 LED 가로등의 효율성 제고 및 다양한 부가서비스를 위한 원격 제어 및 모니터링에 대한 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 기존의 가로등 원격 제어 시스템은 전력선 통신망을 이용하는 유선 방식이 주를 이루고 있고, 무선 연결 방식이 존재하나 전송 속도의 제약이 있어 단순 제어 및 모니터링 이외의 부가 서비스를 지원하기에는 어려운 점이 있다. 따라서 본 논문에서는 무선랜 기반의 IEEE 802.11s 무선 메쉬 네트워크를 LED 가로등의 원격 제어 및 모니터링의 백본 네트워크로 사용하는 시스템을 제안한다. 무선 메쉬 네트워크를 사용함으로써 LED 가로등의 원격 제어 및 모니터링과 동시에 LED 가로등이 공공 Wi-Fi 액세스 포인트의 역할을 수행하게 한다. 이를 위해 Wi-Fi 통합형 LED 가로등 컨트롤러를 설계하고 시스템을 구현하고 Test Bed를 구성하여 성능을 평가 하였다. 본 논문에서 제안하는 시스템은 무선 메쉬를 활용하여 U-city의 인프라로의 역할 수행이 가능할 것으로 판단된다.
본 논문에서는 기상 모니터링과 색 온도 제어 기능을 갖춘 LED 가로등 플랫폼의 설계와 구현을 제안한다. 이전 연구에서는 가로등 시스템의 에너지 효율이나 데이터 관리에 중점을 두었으나 조명 성능에 대한 연구는 이루어지지 않았다. 특히 안개나 연무와 같은 기상현상은 운전자와 보행자의 시야를 방해하기도 한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 서로 다른 색온도를 가지는 두 개의 LED 램프를 사용하는 것을 제안한다. 이 램프는 거리의 조건에 따라 서로 전환이 가능하다. 또한 우리는 시스템 내 각 장치들 간의 통신 체계 설계한다. 더 나아가 실험결과를 통해 이 제안된 LED 가로등 플랫폼이 잘 수행되고 데이터가 웹 사이트에 제대로 표시될 수 있음을 보여준다.
본 논문에서는 태양광 전지판을 장착한 LED 가로등을 설계 제작하였다. 제작비용을 고려하여 간단한 구조에서 태양광 전지판에 많은 양의 태양광을 받도록 하고, 태양이 없어 발전을 하지 않을 때는 태양광 전지판에 오염 물질이 적게 부착되게 하며 또 태양광 전지판에 붙은 이물질, 오염 물질을 쉽게 제거 작업을 하게 하기 위하여 태양광 전지판을 접을 수 있도록 구성하였다. 또한 LED 인버터를 사용하지 아니하고 직류를 그대로 사용하게 하므로 전기 변환에 따른 에너지 손실을 방지할 수 있고, 이에따라 시스템의 효율을 기할 수 있었다. 본 연구를 통해 LED 등 설계 및 제작 기술, 인버터 변환 없는 직류 사용 효율 증대 기술, 원격 및 수동 조작 Controller 설계 및 제작 기술, 접이식 Sollar Cell 기구물 개발 기술을 확보하고 향후 태양광 전지판 가로등과 관련된 다양한 연구를 할 수 있는 기반을 마련하였다.
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.
In this paper, the IES file was measured by applying a secondary optical lens to a 21 W LED engine, and the lighting calculation software RELUX was used to perform simulations with the data file of this measurement. For two-lane (two way) concrete paved roads, six LED engine are applied to each streetlight and simulation results show that Uo (uniformity) 0.56, UI (longitudinal uniformity) 0.86 and TI (threshold iIncrement) 9% which satisfies the required standards. RELUX was also used to LED streetlights by designing them in three dimensions, that is ${\pm}25%$ of the arm length of 2.8 m standardized by the road lighting standards of the Korea Expressway Corporation. Comparative analysis was carried out on adjustments were made in increments of 0.1 m that Uo, UI, and TI values in the range of arm lengths from 2.1 m~3.5 m. For the arm length range of 2.1 m~2.4 m, Uo was high, whereas UI was low. Therefore, we present the optimal light distribution values designed for an arm length of 2.5 m.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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