최근 LED 업계에서는 산업용, 가정용뿐만 아니라 해양 환경에도 활용하려는 시도가 많이 이루어지고 있다. 따라서 현재 상선뿐만 아니라 선박에도 사용되고 있습니다.
탐조등
기존 광원은 모든 방향으로 빛을 방출하기 때문에 긴 거리를 조명할 수 있도록 조명기 뒷면에 반사경을 부착하지만, 빔 각도가 제한되고 발열량이 많고 광원이 필라멘트와 유리로 조립되어 선박의 Roll을 완화하는데 사용되며 Rolling 및 Pitching에 의한 진동 및 충격에 취약하다[7]. 이러한 문제를 해결하기 위해 LED 탐조등의 개발이 활발히 진행되고 있으나 개발된 LED 탐조등의 광원부는 여러 개의 LED와 렌즈로 구성되어 있어 광원부의 크기가 크고 빛의 각도가 제한적이다. 렌즈.
초점 거리
그러나 반사경에 적용할 때에는 초점거리보다는 반사경의 직경과 깊이를 먼저 고려하고, 초점거리에 따른 빔 각도를 확인하는 작업을 진행해야 합니다. 포물면 반사경의 빔 방향과 빔 각도는 광원의 초점 위치와 초점 거리에 따라 달라집니다. 광원의 초점 위치 외에도 초점 거리도 매우 중요합니다.
초점 거리는 광원의 빔 각도를 고려하여 선택해야 하며, 광원에서 나오는 모든 빛은 반사판 내부에 조사되어야 광속을 100% 사용할 수 있습니다. 따라서 광학기기를 설계할 때에는 광원에 따라 반사경의 최대 초점거리를 선택하고, 이 범위 내에서 최적의 초점거리를 찾는 것이 필요합니다.
광도 산출
이 기사에서는 그림 (b)와 같이 광선이 전파 없이 평행하게 빠져나가는 것을 목표로 광학 설계를 설계합니다. 광속이란 광원에서 나오는 빛의 총량을 말하며 단위시간당 빛의 양을 말하며 단위는 루멘[lm]이다. 빛의 강도를 계산하는 또 다른 방법은 조도를 사용하는 것입니다.
조도란 광원에 의해 조명된 표면의 밝기를 말하며 단위 면적당 표면에 입사되는 광속으로 정의됩니다. 선박용 LED 탐조등 설계에서 가장 중요한 부분은 광학 설계와 방열 시스템 설계입니다.
제작된 반사경에 사용하기에 적합한 광원을 선택하기 위해 시뮬레이션에 사용된 직경 30mm 광원을 기준으로 그림 3.2와 같이 3개의 광원을 선택하여 테스트하였다. 그래서 그림 3.3과 같이 광원의 직경이 작고 출력이 높은 COB(Chip On Board) 유형을 결정했습니다. 선택한 광원을 사용하여 Light Tools를 사용하여 시뮬레이션을 수행하고 포물선형 반사경으로 초점 거리를 조정하여 그림 3.4에 표시된 시뮬레이션 결과를 얻었습니다.
반사체의 직경과 깊이는 시뮬레이션을 통해 결정되었으며, 그 결과에 상응하는 광원이 광학 설계를 위해 선택되었습니다. 그 결과, 광원이 작을수록, 반사판의 직경이 클수록 집광 정도가 높아지는 것을 알 수 있었으며, 스포트라이트를 줄이기 위해 포물선의 직경을 줄이면서 깊이를 늘리는 방식이 가능했다. 사용되었습니다. 반사경을 선택해야 합니다.
방열 시스템
그러나 공냉식 방열 시스템을 사용하기 위해서는 방열을 위한 방열판과 핀의 크기에 맞게 설계해야 한다[24]. 선정된 COB와 공냉식 방열시스템의 방열 성능 시험 결과, 광원 장착 후 몇 분 이내에 온도가 80℃를 초과하여 시제품 작업에 사용하기 어려운 것으로 판단되었다. 켜져 있습니다. 포함됩니다. 위의 방정식에서 온도차는 수냉식 방열 시스템의 열 저항 값에 LED의 열 손실을 곱한 값입니다.
계산된 결과를 보면 LED의 동작 온도를 25℃ 이하로 유지하면 충분하다고 판단하여 방열 시스템을 설계하였다. 광학설계와 방열시스템 설계를 바탕으로 그림 3.9와 같은 프로토타입을 제작하였다.
측정계
LED 탐조등의 프로토타입을 평가하고 전기적, 광학적 특성을 통해 1kW 할로겐 램프와 비교했습니다. 전기적 성능은 입출력 전압과 전류를 통해 비교하였고, 광학적 성능은 1 lx에서의 중심밝기, 빔 각도, 거리를 통해 비교하였다.
전기·광학적 특성
광원의 빔 각도는 그림 4.3과 같이 스포트라이트가 표면을 비췄을 때 최대 조도 값의 10%인 두 지점을 선택하고 그 지점과 스포트라이트 사이의 각도를 계산하여 테스트했습니다. 본 논문에서는 1kW 헤드라이트를 할로겐 전구로 대체할 수 있는 선박용 LED 투광등기구의 설계 및 제작에 대해 연구하였다. 기존 LED 헤드라이트의 개별 광원과 렌즈를 사용하는 대신 COB LED 1개를 포물면형 반사경에 반사시켜 빛을 집중시키는 디자인을 했다.
시뮬레이션을 통해 포물면형 반사경의 직경과 깊이, 광원과의 초점거리 사이의 관계를 확인한 후, 반사경을 선정 및 가공하여 LED 탐조등을 제작하였습니다. 또한, 광원의 직경이 작고 고효율 LED가 개발되면 탐조등의 소형화도 가능해 제논램프 탐조등을 대체할 수도 있을 것으로 기대된다.
