LED 조명의응용과과제 1

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쳥아 판
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1 LED 조명의응용과과제 1

2 LED 조명의특징 1 2 親환경 고효율 3 Design 4 시스템조명 2

3 1. 親환경 유해파장미방출 형광등에서장시간작업時 장파장의자외선에의해눈의피로증상발생 CFL 에오래노출되면자외선에의한피부손상가능 CFL 은빛의효율을높이기위해유리관지름을 25% 이상가늘게하고, 형광등을감싸는보호유리도없어자외선이밖으로흘러나와피해를줄수있다 시간대에따른피부홍반의모습 ( 좌 ), CFL 근접거리에따라다르게나타난홍반의모습 ( 우 ) 출처 : 영국피부과학회지 RoHS Compliant 40W 형광등 32W LED 수은 25mg 15mg 없음 * RoHS : 유해물질제한지침, the Restriction of the use of certain Hazardous Substances in electrical and electronic equipment 3

4 2. 고효율 - LED 단품및조명효율정의 Luminaire Efficiency Definitions 1. Driver efficiency: efficiency converting 120V/210V AC to low voltage DC 2. LED Device Efficiency: efficiency of LED device converting watts of direct current into lumens of white light (broken down into components at right) 3. Thermal Efficiency: The ratio of lumen output by device under operating conditions compared to the lumen output measured at 25 C 4. Fixture & Optics: Ratio of lumen output by luminaire under operating conditions compared to device output at 25 C Efficiency Drivers of a HB Phosphor LED LED Luminaire Device Efficiency Definitions 2a. Electrical Efficiency: accounts for ohmic losses within the device where charge carriers do not reach active region of the device 2b. IQE (Internal quantum efficiency): ratio of photons emitted from active region of the chip to number of photons injected into the active region 2c. Χ (Extraction efficiency): ratio of photons emitted into the air compared to number of electrons injected into the active region EQE (External quantum efficiency): EQE = IQE * Χ; ratio of extracted photons to injected electrons 2d. Phosphor Efficiency: efficiency of the phosphor in converting blue light to white light 2e. Scattering Efficiency: ratio of photons emitted from the device to the number of photons emitted from the chip For RGB LEDs, Phosphor & Scattering efficiency are replaced by Color Mixing Efficiency, which measures losses due to mixing multiple colors to create white light Source: Multi-Year Program Plan FY09-14: Solid State Lighting Research and Development, U.S. DOE, Mar 08 4

2. 고효율 - 주거용 / 상업용 Downlight 광원비교 單방향으로빛을조사할수있는 LED 특성上등기구효율高 - CFL

6W PAR30 13W Spiral 60W 소비전력 [W] 11 14 10 61 연색성 93 74 82 100 발광효율

Power Supply 효율 ) 57 39 46 7 Remarks RoHS free 고연색성등기구효율高 RoHS free

Total Efficacy : 등기구, Power supply 효율포함 RoHS : Restrictions of Hazard

5 2. 고효율 - 주거용 / 상업용 Downlight 광원비교 單방향으로빛을조사할수있는 LED 특성上등기구효율高 - CFL 대비高연색성, RoHS Free 도장점이나아직까지가격이비싼것이단점 LED LED CFL 백열전구 12W Retrofit 18.6W PAR30 13W Spiral 60W 소비전력 [W] 연색성 발광효율 (lm/w) 등기구효율 97% 93% 69% 58% Total Efficacy* ( 발광효율 등기구효율 Power Supply 효율 ) Remarks RoHS free 고연색성등기구효율高 RoHS free 등기구효율高 RoHS or WEEE 저온구동難 Dimming 難 Noise 有低효율, 短수명진동에약함화재위험성有高연색성 Total Efficacy : 등기구, Power supply 효율포함 RoHS : Restrictions of Hazard Substance( 유해물질제한지침 ) WEEE : Waste Electrical and Electronic Equipment( 폐기전기전자제품 ) 5

6 2. 고효율 - 평판조명 70 LED 평판조명 T5 Louver 형형광등기구 T8 Louver 형형광등기구 광원 Samsung LED 형광등 14W * 4 등 형광등 18W * 4 등 실소비전력 51W 64W 72W 광속 (lm) 3570 lm 3175 lm 2791 lm Efficacy (lm/w) % 42% 41.1 수명 50,000 hrs 10,000 hrs 6

7 808.3 Efficacy (lm/w) 51.89 38.4 26% 23% 84% 79% 40.1 8.4 11.

7 2. 고효율 - 다운라이트 LED 6 D/L CFL 23W CFL 30W 백열전구 100W PAR30 75W 실소비전력 18.5W 23W 25.2W 101W 73.3W 광속 (lm) Efficacy (lm/w) % 23% 84% 79% CRI 수명 50,000 hrs 10,000 hrs 1,000 hrs 2,500 hrs 7

8 2. 고효율 - 가로등 LED 가로등 Metal Halide 무전극램프 고압수은 광원 Samsung LED MH 250W 무전극램프 150W 고압수은램프 250W 실소비전력 89.9W 266.8W 156.2W 200W 광속 (lm) Efficacy (lm/w) % 44% 79% 수명 50,000 hrs 12,000 hrs 50,000 hrs 10,000 hrs 8

9 3. Design LED 장점을이용한자유로운 Design 이가능 다양한색상표현 아이디어상품 실외경관조명 디자인유연성 형광등 LED 평판조명 Point Source + Optics 등기구높이 130mm 64% 47mm 밝기및색상제어 밝기조절 + 색상변환 2,400K 3,000K 4,000K 7,000K 9

10 4. 시스템조명 형광등 vs LED Dimming 비교 형광등 L E D 광효율 최대 80% 광효율감소 봉입가스의압력, 용량에따라설계된최적주파수변동으로인한효율감소 광효율상승 디밍으로구동전류감소時 LED 소자의전류밀도감소로인해광효율상승 가격 일반안정기比약 8 배가격상승 일반 6,500 원 vs 디밍용 55,000 원 ( * 32W 2 등용소비자가격기준 ) 가격변동거의없음 정확도 세밀, Linear 한제어불가능 Digital 제어를통한세밀, Linear 한제어가능 깜빡임 최저광속디밍시램프깜빡임有 최저광속디밍시램프깜빡임無 10

11 조명의발전방향 고에너지가극복을위한 운영비용절감형조명 이보편화된시점이후로는 인간생활의 Quality 를높이는조명기능이강화될것 - 업계의 조명을통한고부가가치창출 노력과도 Matching 11 ( 出處 : Philips Lighting 2007)

12 조명기기발전트랜드 장수명광원에따른제품형태및유통구조의변화 Application 에맞추어조명기기를설계하고광원을선택하는개발 See and Be Seen 의단순조명기능에서탈피, 지능형조명구현 소모품식표준광원 반영구적광원 [ 광원일체형조명 ] 제품중심 Application 중심 [ 냉장고형조명 ] 단품중심 System, Control 중심 ( 出處 : Philips) 12

13 New Application 시스템조명 포토센서 제어 실내조명을주광의밝기에의해조도를자동으로제어 500lx 500lx ㆍ When : 13:00, Sunny Day ㆍ Require Lighting Min. 1% ㆍ When : 19:00, Cloudy Day ㆍ Require Lighting Min. 100% 13

14 New Application - 감성조명 14

15 New Application - 경관조명 압구정갤러리아백화점 베이징워터큐브 15

16 New Application LED 수도꼭지물온도에따라색이변하는수도꼭지 16

17 New Application LED Wallpaper Ingo Maurer, 2007 Plastic film with conductive circuits, LEDs LED Table Ingo Maurer, 2007 Glass, LEDs Rose, Rose, on the Wall Ingo Maurer, 2006 Red circuit boards, RGB-LEDs, wood, steel. Custom-made object 17

18 New Application LED Wallpaper Designer Jonas Samson 18

19 향후과제 등기구 안정기 광원 기존조명 광원의상대적짧은수명으로표준화요구强 소모품식표준광원 등기구 Inverter 광원 LED 조명 LED 의수명長, 표준화요구弱 등기구 광원일체형? 조명기구의내구재化 19

20 향후과제 LED 조명 기존조명 방열 회로 등기구 광원 광학 광원 등기구와광원의경계모호 20

21 향후과제 제어가능 색변환용이 - 직류전원사용, Dimming 제어용이 è 제어장치의저가화및 Compact 화가능 - LED 소재물질에따라 6 종 Color 가능 è 제어에따라 1,600 만가지색상구현 새로운 Application? 21

22 향후과제 점광원 - 발광부 Size 小 è 조명기구및공간조명설계디자인용이 LED 만의특화된디자인? 22

23 감사합니다 23

백색 LED를 사용한 조명용 광원의 설계 및 분석

백색 LED를 사용한 조명용 광원의 설계 및 분석 1879 년백열등 1938 년형광램프 1964 년 HID 램프 1990 년대초 ( 신광원 ) 무전극방전램프 LED 램프 에너지절약기술개발활성화대두 Solid-State Lighting 고효율, 장수명, 고연색성, 에너지및자원절약 쾌적성, 안전성, 지구환경보호, 다양한색가변가능 1000 0.3 x CIE 비시감도곡선 (CIE) 발광효율