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본 논문은 2차 렌즈의 설계 기술만으로 LED 등 기구의 배광을 제어하는 방법에 관한 것으로써 최근 연구 개발이 활발히 진행 중인 직접 조명형 LED 등 기구에 적용하여 연구를 수행하였다. 현재 LED 등 기구의 배광 제어 방법으로는 금속의 재질을 이용하여 반사시키거나 렌즈의 전반사를 이용하여 협각의 배광 분포를 구현하는 방법과 커버에 임의로 확산 특성을 주어 광각의 배광 분포를 구현하는 방법이 주를 이룬다. 그에 따라 LED 등 기구의 효율을 향상시키고 조명 용도에 적합하게 LED 등 기구를 적용시키기 위해서는 조명 공학적 목표 배광을 설정하고 이를 실현하기 위한 광학설계 및 광 효율 극대화 기술 연구가 필요하다. 본 논문에서는 기존의 전반사를 이용하여 협각의 배광 분포를 구현하는 2차 렌즈의 주요 Parameter를 확보하고 그 Parameter의 변화에 따른 배광각도 및 ...

본 논문은 2차 렌즈의 설계 기술만으로 LED 등 기구의 배광을 제어하는 방법에 관한 것으로써 최근 연구 개발이 활발히 진행 중인 직접 조명형 LED 등 기구에 적용하여 연구를 수행하였다. 현재 LED 등 기구의 배광 제어 방법으로는 금속의 재질을 이용하여 반사시키거나 렌즈의 전반사를 이용하여 협각의 배광 분포를 구현하는 방법과 커버에 임의로 확산 특성을 주어 광각의 배광 분포를 구현하는 방법이 주를 이룬다. 그에 따라 LED 등 기구의 효율을 향상시키고 조명 용도에 적합하게 LED 등 기구를 적용시키기 위해서는 조명 공학적 목표 배광을 설정하고 이를 실현하기 위한 광학설계 및 광 효율 극대화 기술 연구가 필요하다. 본 논문에서는 기존의 전반사를 이용하여 협각의 배광 분포를 구현하는 2차 렌즈의 주요 Parameter를 확보하고 그 Parameter의 변화에 따른 배광각도 및 Intensity 값의 변화를 분석하였으며, 렌즈의 굴절력 유도 공식을 활용하여 광각의 배광분포를 구현할 수 있는 2차 렌즈의 주요 Parameter를 확보하고 변화시킴으로써 반구형 LED 등 기구의 한계인 150[°] 이상의 배광 분포를 구현할 수 있었다. 또한 설계된 2차 렌즈를 실제 LED 등 기구의 적용시킴으로써 세부적인 LED 모델링의 중요성을 인식하고 최적화된 LED array 위치를 확보할 수 있었으며, 제작된 LED 등 기구의 시뮬레이션 및 측정 결과 값을 분석해본 결과, 150[°] 이상의 거의 유사한 배광 분포를 구현하고 광 효율은 87.6[lm/W]로 약 0.8[%]의 Error율을 갖는 것을 확인 할 수 있었다. 이를 통해 2차 렌즈의 설계 기술만으로 협각 및 광각의 배광 분포를 갖는 LED 등 기구의 구현이 가능하다는 것을 알 수 있었다.

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