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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

김영길 (한국산업기술대학교, 한국산업기술대학교 지식기반기술·에너지대학원)

지도교수
현동훈
발행연도
2017
저작권
한국산업기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수5

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2017

AC COB형 LED 가로등의 광학계 배광 패턴
김영길 ,  유경선 ,  이창수 외 1명 한국생산제조학회지 2017.02 학술저널
AC COB형 LED 가로등의 광학계 배광 패턴에 관한 연구
김영길 광나노전공 2017.01 학위논문

초록· 키워드

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본 논문에서는 AC COB LED 조명에 IESNA에서 제정한 도로조명 배광 표준을 기준으로 하여 AC COB LED 조명을 적용하여 효율적인 광학 설계를 통해 도로용 LED 가로등의 배광타입과 배광 좌우범위를 고려한 광학계 설계를 진행하였다.
광학 렌즈의 형상이 비대칭의 형상으로 회전대칭 형상의 렌즈들과 달리 간단한 수식으로는 형상을 이끌어내는 것이 거의 불가능하기 때문에 대략적인 초기 형상을 결정하고 이를 기준으로 하여 시뮬레이션을 실시하고 적합하지 않은 부분을 수정하여 다시 시뮬레이션을 반복하는 오류 검출 방식의 설계 방법을 선택하였다. 렌즈 내부면은 광 균일도를 높이기 위하여 아이시클 형 모양으로 고정하고 외부면은 광확산의 정도를 조정하기 위해 자유곡면의 변수를 조정해가며 설계를 진행하였다. 함수 값을 정의하여 x, y, z변수 중에서 변수 x는 홀수차항의 오더계수가 0이 되도록 정의하였다. 변수 x는 가로등 배광에서 광원을 중심으로 좌, 우 방향으로 퍼트리는 제어부를 정의하는 변수이므로 LED가 1차 광학계를 통과 한 후 배광이 좌, 우 대칭이 되기 위해서 우함수의 형태로 정의하였다.
설계와 실증을 진행하며 특성을 부합여부를 파악하고자 시뮬레이션을 다양하게 진행하여 데이터를 추출하였으며, 목적에 맞는 배광특성 확보 후 실제 목업(Mock-up) 광학계를 제작 하였다. 이를 통해서 실험 측정 결과를 도출하였다.
설계 및 시뮬레이션의 신뢰성을 실제 측정 결과와 비교 확인하고 최적화 된 렌즈 유형의 Type Ⅱ에 대한 적합성 여부를 진행하였다. 측정 결과값을 바탕으로 KS C 7658에서 제시하고 있는 운전자에 대한 도로조명 휘도 기준에 근거하여 M3등급에 부합하도록 시뮬레이션을 적용하였다. 2차선 도로에 8m 한쪽 배열할 때 Type Ⅱ very short, short, medium에 각각 만족하는 조명 간격을 제안하였다.
#AC COB LED #Light Distribution Pattern

목차

List of Tables ⅴ
List of Figures ⅵ
Nomenclatures ⅸ
국문요약 ?
제 1장 서 론 1
1.1 연구 배경 1
1.2 연구 동향 3
1.3 연구 목적 4
1.4 논문 구성 5
제 2장 관련 이론 6
2.1 IESNA 배광 패턴 기준 6
2.2 LED 기본 이론 9
2.2.1 LED 개요 및 구조 9
2.2.2 LED 동작 원리 13
2.2.3 LED 특징 15
2.2.3.1 전기적, 광학적 특징 15
2.2.3.2 온도 특징 18
2.2.3.3 파장에 따른 발광 색상 20
2.3 패키지 기본 이론 22
2.3.1 패키지 개요 22
2.3.2 패키지 공정 26
2.3.3 패키지 재료 27
2.3.3.1 Mold resin 27
2.3.3.2 Metal lead frame 27
2.3.3.3 Au wire 27
2.3.3.4 Die paste 27
2.3.3.5 Phosphor 28
2.3.3.6 Silicon 28
2.3.4 패키지의 전기 및 구조 해석 29
2.3.4.1 전기 해석 29
2.3.4.2 구조 해석 31
2.4 LED 제어 33
2.4.1 LED 회로 설계 시 고려사항 33
2.4.1.1 열저항 33
2.4.1.2 최대 전력 소비 34
2.4.1.3 온도에 따른 최대 구동전류의 감소 변화 34
2.4.1.4 전류제한 35
2.4.1.5 광출력 35
2.4.1.6 펄스구동과 연속구동 36
2.4.2 LED 구동용 상용 IC와 시스템 구성 37
2.5 광학 이론 38
2.5.1 비구면 방정식 38
2.5.2 ID 설계 이론 41
2.6 조명 이론 47
2.6.1 방사속 47
2.6.2 광속 47
2.6.3 광도 48
2.6.4 조도 49
2.6.5 휘도 51
2.6.6 광속발산도 53
2.6.7 효율 53
2.6.8 입체각 54
2.7 광원 55
2.7.1 광원 파장의 이해 55
2.7.2 광의 시각 작용 57
2.7.2.1 시감도 57
2.7.2.2 명암순응 59
2.7.2.3 눈부심 61
2.8 배광곡선 63
제 3장 연구 장비 66
3.1 렌즈 가공 장비 66
3.2 측정 장비 71
3.2.1 배광분석장비 71
3.3 설계 소프트웨어 72
3.3.1 3D 설계 소프트웨어 72
3.3.2 조명 시뮬레이션 소프트웨어 73
3.3.3 Photometric Cooper 74
3.3.4 DIALux 75
3.4 가공 재료 선정 76
제 4장 광학계 설계 및 시뮬레이션 77
4.1 AC COB형 광학계 설계 77
4.1.1 광학계 설계 방법 77
4.1.2 Type Ⅱ 광학계 설계 80
4.1.2.1 Type Ⅱ very short 설계 81
4.1.2.2 Type Ⅱ short 설계 82
4.1.2.3 Type Ⅱ medium 설계 83
4.2 AC COB형 광학계 시뮬레이션 84
4.2.1 시뮬레이션 조건 84
4.2.2 Type Ⅱ 광학계 광학 성능 시뮬레이션 85
4.2.2.1 Type Ⅱ very short 설계 85
4.2.2.2 Type Ⅱ short 설계 88
4.2.2.3 Type Ⅱ medium 설계 91
4.2.2.4 IESNA 배광패턴 시뮬레이션 94
제 5장 연구결과 98
5.1 AC COB LED 선정 98
5.2 목업 렌즈 제작 101
5.3 AC COB LED 조명 시제품 제작 103
5.4 AC COB LED 조명 성능 평가 104
5.5 KS 도로조명 기준 성능 평가 111
제 6장 결 론 115
References 116
Abstract 120

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