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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

신성욱 (한국공학대학교, 한국공학대학교 일반대학원)

지도교수
민경택
발행연도
2023
저작권
한국공학대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수7

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2023

회절 광학 소자 기반 적응형 전조등 시스템 연구
신성욱 나노반도체공학과 2023.01 학위논문

2022

회절 확산 광학계를 활용한 적응형 전조등 시스템 연구
신성욱 ,  노명재 ,  현동훈 외 1명 한국생산제조학회 학술발표대회 논문집 2022.07 학술대회자료

초록· 키워드

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현재 전조등에 관한 연구 방향은 기존 전통 조명 광원 시스템과 동일한 패러다임(Paradigm)으로 진행되고 있어 LED 조명시스템이 단순화된 구조로 전환되지 못하고 있다. 특히, Low-beam(하향등, 변환빔) 시스템의 성능에 대한 법적 규제가 까다로워서 이를 만족하기 위해 광학 시스템이 복잡한 형태를 가진다. 미래형 Low-beam의 경우 상황에 따른 선택적인 조명(적응형)을 필요로 하는데 Beam Target에 대한 기준 규정이 포함하는 성능의 국소적 밝기에 대한 Contrast 비가 매우 높다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 전조등 시스템의 구현을 위한 회절광학소자를 설계하고 이에 대한 시뮬레이션을 진행하여 성능을 측정하였다.
회절광학소자는 일반도로 모드인 Class C, 고속도로 모드인 Class E, 젖은도로 모드인 Class W의 배광을 만족하도록 4-Level로 설계하였다. 각 Pixel 크기는 파장에 따라 445㎚, 525㎚, 638㎚에서 405㎚ × 742㎚, 477.27㎚ × 875㎚, 580㎚×1,063㎚로, 가로 550개, 세로 300개로 회절광학소자를 구성한다.
시뮬레이션 결과 각 주요 측정점에서 광도 및 위치 요구사항을 만족함을 확인하였고, Class C에서의 광 효율 77.73%, Class E에서 광 효율 79.50%, Class W에서 광 효율 71.65%를 가짐을 확인하였다. 추가로 백색광 구현 시뮬레이션의 진행 과정에서 색 번짐 효과의 발생을 확인하였고 색 번짐 현상의 최소화를 위한 반사프리즘 광학계를 추가로 설계하여 색 번짐 현상을 최소 65.66%에서 최대 77.32%까지 개선하여 백색광을 구현하였다.
추후 본 연구의 결과를 통하여 적응형 전조등 시스템을 구현하는 경우, 각 모드의 회절광학소자를 연속 배열하고 슬라이드함으로써 상황에 맞는 배광을 형성할 수 있으며 높은 광도 대비와 구조의 단순화를 기대할 수 있을 것으로 사료된다.
#적응형 전조등 시스템 #회절 시인성 #레이저 다이오드

목차

목 차
List of Tables ⅳ
List of Figures ⅴ
국문요약 ⅶ
제 1장 서 론 1
1.1 연구 배경 1
1.2 연구 목적 2
1.3 논문 구성 3
제 2장 배경 이론 4
2.1 시인성 4
2.1.1 대기 중에서의 시인성 이론 4
2.1.2 시인성과 사고 위험성의 연관 6
2.1.3 운전자 시인성의 연구개발 동향 7
2.1.3.1 해외 연구개발 동향 7
2.1.3.2 국내 연구개발 동향 7
2.2 적응형 전조등 시스템 9
2.2.1 자동 전조등 레벨링 시스템(Automatic Headlamp Leveling System) 9
2.2.1.1 Static 타입 9
2.2.1.2 Dynamic 타입 10
2.2.2 적응형 전조등 시스템(Adaptive Front-lighting System) 11
2.2.2.1 적응형 전조등의 설치 및 광도 기준 13
2.2.2.2 적응형 전조등의 작동 기준 15
2.3 LASER 16
2.3.1 유도 방출 16
2.3.2 결맞음(Coherence) 17
2.3.3 밀도반전(Population Inversion) 18
2.3.4 공진기(Cavity) 20
2.4. 프라운호퍼 회절 이론 21
2.5 회절 광학 소자 28
제 3장 연구 방법 30
3.1 광학 설계 소프트웨어 30
3.2 조명 시뮬레이션 소프트웨어 32
3.3 3D 설계 소프트웨어 33
제 4장 연구 결과 34
4.1 Laser Diode 광원 선정 34
4.1.1 Red Laser Diode 35
4.1.2 Green Laser Diode 37
4.1.3 Blue Laser Diode 39
4.2 회절광학소자 설계 41
4.2.1 VirtualLab Fusion을 이용한 회절광학소자 설계 41
4.2.1.1 일반도로 모드 42
4.2.1.2 고속도로 모드 54
4.2.1.3 젖은도로 모드 57
4.2.2 Mask Parameters 60
4.3 Ray Tracing 시뮬레이션 61
4.3.1 회절광학소자 광학 시뮬레이션 61
4.3.2 반사프리즘 광학 시뮬레이션 64
4.3.3 백색광 구현 67
4.3.3.1 일반도로 모드 67
4.3.3.2 고속도로 모드 68
4.3.3.1 젖은도로 모드 69
4.4 Field Tracing 시뮬레이션 70
4.4.1 일반도로 모드 70
4.4.2 고속도로 모드 71
4.4.3 젖은도로 모드 72
4.4.4 전조등 모드 별 측정점 광도 73
제 5장 결 론 75
References 76
Abstract 80

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