PLS(Plasma Light System) is one of the electrodeless lamp discharged by micro wave. In this new lamp has high efficacy and CRI(Color Rendering Index). It is mainly composed of microwave part and optical part. Microwave parts consist of magnetron, wave-guide and cavity-mesh, while optical parts consist of bulb, mirror and reflector. In this paper, we studied experimentally the heat-resistance and temperature distribution characteristics of bulb in PLS.
In this paper, We observed degradation characteristics of luminous flux for PLS. Because degradation tests can be a useful tool for assessing the reliability when few or even no failures are expected in a life tests, and we also use a temperature chamber to accelerate degradation of luminous flux for PLS. As a result, Exponential distribution and equation is best suitable model for PLS.
이 논문의 목표는 최적의 효율을 갖는 PLS 구동 인버터 회로를 설계하는 것이다. 일반적으로 펄스로 구동되는 PLS가 높은 광변환 효율을 갖는다고 알려져 있다. 낮은 듀티비의 펄스를 만들 수 있는 회로로는 E급 공진형 인버터와 세미브리지 인버터가 있다. 이 논문에서는 위의 두 회로의 손실을 분석한다. 손실분석을 확인하기 위해서 220V 380W 입력소비전력을 갖는 인버터 회로를 제작하고 시험하였다. 실험결과를 통해서 높은 효율의 PLS 시스템을 확인했다.
기존의 램프(백열등, HID 램프 등)를 사용하여 반사갓을 설계하면 광원중심의 기하학적 위치, 점등 자세, 램프 자체의 크기로 인한 반사갓이 커지는 등 여러 가지 제약조건에 부딪히게 된다. 근래 개발된 PLS 광원은 기존의 램프보다 그 크기가 매우 작아 조명기구의 반사갓 설계에 있어서 보다 효율적인 설계가 가능하게 되었다. 본 논문에서는 900W PLS 광원용 4각 투광기용 반사갓 설계를 위하여 개발한 기법을 소개하고 그 성능을 제시하였다.
There are a lots of merits in PLS(Plasma Lighting System). But it is not widely used because the price is too high though it has very quality and efficiency. So it is necessary to develop a PLS which can be widely used with its merit.
지금까지 통상적으로 사용하고 있는 Plasma Lighting System(이하 PLS)의 마그네트론 구동용 고전압, 고전류 전원장치는 성층 철심 HVT를 이용한 방식을 적용하고 있다. 이 방식은 상용 주파수를 사용하므로, 승압트랜스포머나 배 전압용의 커패시터를 대형으로 하기 때문에 고중량, 저효율 및 출력의 한계성과 광출력에서 플리커현상 둥의 단점을 지닌다. 이의 해결책으로 최근 인버터 방식의 전원장치를 PLS에 적용 하고자 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 설계한 PLS 마그네트론 구동을 위한 고전압, 고전류 전원장치는 기존의 스위칭 기술을 이용 낮은 스위칭 손실의 고속 스위칭을 통한 시스템의 소형, 경량화 및 고전력밀도를 가지도록 하였고 $\mu$-com을 이용하여 Micro-wave의 누설에 따른 사고를 방지하기 위하여 광 검출과 마그네트론 온도 검출 등의 시스템 보호 기능을 가지고 있으며, 고전압 출력을 고저 항으로 분압하고 PWM 제어기에 피드백하여 매우 안정된 출력 전압이 얻어지도록 하였다. 또한 출력 전류를 제한 할 수 있게 하여 광량 조절이 가능하도록 하였다.
광속구에서 광원(light source)의 광속(luminous flux)을 측정할 때, 통상적인 측정환경의 변화는 보조램프(aux. lamp)를 사용하여 그 차이를 보정할 수 있다. 그러나 PLS(plasma lighting system)와 같이 표준광원과 시료광원의 위치가 크게 다를 경우에는 그에 따른 광속변화를 직접 측정하고 보정계수를 산출 반영하거나 시료광원의 측정위치와 동일한 위치에서 Calibration을 시행해야 할 것이다. 따라서 본 논문에서는 광속구에서의 기존 광원의 광학적 특성치를 통하여 새롭게 개발되는 광원류에 대한 부 표준램프를 제작 실험한 결과를 제시한 것이다. 광속구에서의 광특성은 센터와 사이드 측정방식에 의한 특성결과치를 기준으로 보정계수를 구하고 부 표준램프를 제작하였다.
본 연구는 HPS (high-pressure sodium lamp, 고압나트륨등, 700W)와 PLS (Plasma Lighting System, 플라즈마등, 1,000W) 램프를 이용하여 겨울재배 오이의 보광재배 효과를 구명하고자, 양지붕형 유리온실 3동에 무보광을 대조구로 하여 오이('후레쉬' 품종)를 2015년 11월 2일에 정식하여 2016년 3월 15일까지 재배하였다. 보광은 2015년 11월 20일부터 2016년 3월 15일까지 약 4개월 동안 명기를 14시간/일(일몰 전 약 30분에 점등 개시)으로 정하여 실시하였고, 낮동안의 일사량이 $100W{\cdot}m^2$ 이하일 경우 자동으로 점등이 되도록 제어하였다. 분광투과특성은 PLS의 경우 광합성유효광(400-700nm)이 전반적으로 고르게 분포하나 HPS는 400-550nm 광량이 매우 적은 반면, 550-650nm 광원이 PLS보다 많이 분포되었다. 330-1,100nm 광은 HPS가 PLS에 비해 6% 많았고 UV와 적색광은 비슷하였다. 광합성유효광(400-700nm)은 HPS에 비해 PLS가 12.6% 많았고, 근적외선(700-1,100nm)은 HPS에 비해 PLS가 12.6% 적었으며, R/FR은 HPS가 높았다. 오이의 초장, 엽수, 마디수, 건물중 등의 생육은 무보광에 비해 두 보광등에서 비슷한 수준으로 높았다. 광합성능력은 두 광원 간에 유의적인 차이가 없었다. 오이의 주당 과실 개수(무게)는 무보광 21.2개(2.9kg)에 비해 PLS가 38.7개(5.5kg), HPS가 40.4개(5.6kg)로 1.8~1.9배 많았다. 보광등의 설치비와 전기에너지 비용을 고려하여 오이 보광재배의 경제성을 분석한 결과, PLS와 HPS 보광등은 각각 37%와 62%의 소득증대효과가 있었다.
본 논문에서는 도로 조명용 광원으로 쓰이는 메탈핼라이드램프, 고압나트륨램프, PLS의 세 가지 광원에 대해 안개 발생시 시인성을 평가하기 위해 특정한 인공 안개 조건하에서 각 광원들에 대한 피시험자들의 평가를 분석하여 명소시에는 고압나트륨램프가 시인성이 좋고 암소시에는 PLS가 시인성이 좋다는 결과를 얻었으며 이 결과는 앞으로의 도로 조명용 광원의 선택에 있어서 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다.
The aim of the paper is to design the PLS(Plasma Lighting System) driving inverter circuit with optimal efficiency. In general, it is known that the PLS driven by a pulse has a higher light-conversion efficiency. There are the Class-E type resonant inverter and the semi-bridge inverter as a circuit which can make a pulse with low duty ratio. In this paper, we analyze the losses of the above two circuits. To verify the loss analysis, the inverter circuit with 220V 380W input consumption is manufactured and tested. Throughout the experimental results, the high efficiency PLS system has confirmed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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