선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- TCU의 적정한 설정온도를 선정하기 위해 설정온도 변동에 따른 강제냉각 특성을 확인한다. 그림 6의 (a)는 설정온도를 40.
- 본 논문은 LED전조등 수명시험을 위한 장치 구축 이전에 시료의 온도를 유지하기 위한 모듈의 성능을 평가하는데 목적이 있다. 제안한 온도조절모듈을 포함한 단일 샘플용 측정 장치를 시험 제작하여, 1초 주기마다 시료의 공급전원, 온도 및 조도값을 자동 측정 및 기록하였다.
제안 방법
- 1초 주기의 시험 데이터는 짧은 시간영역에서 설정온도 변동에 따른 TCU의 과도특성을 확인하기 위해 적용된다. 30초 주기의 시험 데이터는 6월(사례 A)과 8월(사례 B)에 각각 600시간의 에이징 시험데이터를 근거로 전처리 및 샘플링을 통해 도출한다. 또한 실내 냉방기 사용에 따른 영향을 분석하기 위해 사례 B의 주말 시간대 시험데이터를 추출하여 추가 사례(사례 C)로 검토하였다.
- 5% of FS(Full scale) ±1 Digit의 정도를 가진 T-type 열전대를 사용한다[9]. 광 측정부는 15만 cd 광원을 고려한 적정한 조도측정 범위를 갖춘 센서를 선정하며, 향후 최대 100만 cd급 광원을 가정할 경우 광량 감쇄 장치 및 열화방지용 차단장치를 추가한다.
- TCU 검증을 위한 단일 시료 장착용 시작품을 그림 5와 같이 제작한다. 구조물은 프로파일 캐리어(Profile Carrier) 형으로 분리 및 거리 조절이 가능하며, 측정 챔버는 사각형 구조의 암막으로 처리하였다. 광원과 조도 센서 간 측정거리는 1m이며, 시료거치를 위한 고정 지그와 LED홀더를 이용하여 각도 조절이 가능하다.
- 시료는 철도차량용 15만 cd LED전조등을 적용하여, K연구원 S동 시험실에 온도 및 조도 측정을 위한 자동 기록장치 Mock-up을 제작하여 설치한다. 기준온도 조건에 따른 제어기의 응답특성과 온도유지특성을 약 4개월간 측정결과를 분석하여 온도제어모듈의 타당성을 검토한다. 대상 시료 선정과 온도조절 시스템 설계 및 목업 제작을 2.
- 30초 주기의 시험 데이터는 6월(사례 A)과 8월(사례 B)에 각각 600시간의 에이징 시험데이터를 근거로 전처리 및 샘플링을 통해 도출한다. 또한 실내 냉방기 사용에 따른 영향을 분석하기 위해 사례 B의 주말 시간대 시험데이터를 추출하여 추가 사례(사례 C)로 검토하였다. 사례 연구는 TCU의 냉각특성을 평가하기 위한 시험과 정상상태 시 온도유지성능을 평가하는 시험으로 구분된다.
- 본 연구는 T-type의 열전대와 펄스폭변조(PWM: Pulse width modulation) 방식의 냉각 팬을 활용하여 PID 연산 기반의 온도제어부를 설계 및 검증한다. 시료는 철도차량용 15만 cd LED전조등을 적용하여, K연구원 S동 시험실에 온도 및 조도 측정을 위한 자동 기록장치 Mock-up을 제작하여 설치한다.
- 본 연구의 경우 -30℃~70℃의 시료 동작온도범위를 고려하여 -200℃~400℃의 측정온도범위와 ±0.5% of FS(Full scale) ±1 Digit의 정도를 가진 T-type 열전대를 사용한다[9].
- 또한 실내 냉방기 사용에 따른 영향을 분석하기 위해 사례 B의 주말 시간대 시험데이터를 추출하여 추가 사례(사례 C)로 검토하였다. 사례 연구는 TCU의 냉각특성을 평가하기 위한 시험과 정상상태 시 온도유지성능을 평가하는 시험으로 구분된다.
- 광원과 조도 센서 간 측정거리는 1m이며, 시료거치를 위한 고정 지그와 LED홀더를 이용하여 각도 조절이 가능하다. 시작품은 제안한 온도조절부의 응답특성을 분석하는데 사용되며, 다음 장의 다양한 사례조건에 따라 기준온도와 제어방식을 변화시킨다.
- 온도조절모듈의 강제냉각 특성 및 에이징 시험 시 온도유지특성을 사례 연구로 진행하여 제안한 모듈의 성능을 확인하였다. 사례 연구 결과 별도의 가열 장치 없이 시험실의 적정 온도를 유지할 경우 최대 주변온도 변화율은 30분 기준으로 1.
- 본 논문은 LED전조등 수명시험을 위한 장치 구축 이전에 시료의 온도를 유지하기 위한 모듈의 성능을 평가하는데 목적이 있다. 제안한 온도조절모듈을 포함한 단일 샘플용 측정 장치를 시험 제작하여, 1초 주기마다 시료의 공급전원, 온도 및 조도값을 자동 측정 및 기록하였다.
- 주변온도 변화에 따른 TCU의 제어온도 유지특성을 검토하기 위해 2015년 6월부터 8월까지 약 3개월 간 2,200 시간의 에이징 시험을 실시하였다. 목표제어온도는 자연 냉각 시 시료의 방열판 온도를 고려하여 50℃로 설정한다.
대상 데이터
- LED전조등 수명시험 장치는 그림 2와 같이 측정부, 제어함 및 냉각부로 구성되며, 제작 사양은 표 1과 같다. 구체적으로 제어함은 온도/광학 정보를 주기적으로 저장하기 위한 레코더와 각 주요 모듈을 제어하기 위한 제어판 및 AC 220V를 받아 DC 35V를 공급하는 컨버터를 포함한 전원공급장치로 구성된다. 레코더는 온도.
- 연구대상 조명은 국내 제작사 기준 국내외 철도차량용 전조등 현황 조사 자료를 근거로 신조 기관차에 적용되는 80W급 15만 cd LED전조등을 선정하였다[8]. 대상 시료는 21개의 5.3W급 LED 칩으로 구성되며, DC 35V를 정격전압으로 공급받는다. 또한, 후면에 냉각 팬을 배치하는 일반적인 구조로 설계하기 위해 전원공급모듈을 포함한 후면 브라켓을 분리하여 광학모듈 및 방열판으로만 구성한다.
- 본 연구는 T-type의 열전대와 펄스폭변조(PWM: Pulse width modulation) 방식의 냉각 팬을 활용하여 PID 연산 기반의 온도제어부를 설계 및 검증한다. 시료는 철도차량용 15만 cd LED전조등을 적용하여, K연구원 S동 시험실에 온도 및 조도 측정을 위한 자동 기록장치 Mock-up을 제작하여 설치한다. 기준온도 조건에 따른 제어기의 응답특성과 온도유지특성을 약 4개월간 측정결과를 분석하여 온도제어모듈의 타당성을 검토한다.
- 연구대상 조명은 국내 제작사 기준 국내외 철도차량용 전조등 현황 조사 자료를 근거로 신조 기관차에 적용되는 80W급 15만 cd LED전조등을 선정하였다[8]. 대상 시료는 21개의 5.
데이터처리
- 제작한 수명시험장치 시작품의 온도조절 특성을 검토하기 위해 그림 8과 같이 에이징 기간별 주변온도와 제어온도 측정 결과를 도식화하며, 통계기법을 이용하여 표 2와 같이 비교하여 요약하였다. 그림 8의 (a)와 (b)는 각각 6월과 8월의 온도측정 데이터로 주중 기간에 실내 냉방기 가동에 따라 급격한 온도 변화를 보이고 있다.
성능/효과
- 본 연구에서 적용한 T-type 열전대를 입력으로 하는 온도 조절계는 측정범위에 대한 ±0.5%의 오차와 ±1 digit의 읽기오차를 포함하여 ±4 digit의 표시정도를 가지기 때문에, 상기 결과는 성능보장범위 내에 있다고 판단된다.
- 그림 8의 (a)와 (b)는 각각 6월과 8월의 온도측정 데이터로 주중 기간에 실내 냉방기 가동에 따라 급격한 온도 변화를 보이고 있다. 본 연구에서 제안한 TCU는 시료의 냉각을 위한 냉각장치로만 이루어져 있으므로, 실내 냉방기와 같은 대용량의 냉각장치에 의한 주변온도의 급격한 변화에 대응하지 못함을 알 수 있다. 이는 적정 용량의 가열 장치를 추가로 갖추거나 일정 기울기 이하의 온도변화를 만족하는 시험실 환경이 구축되어야 한다.
- 온도조절모듈의 강제냉각 특성 및 에이징 시험 시 온도유지특성을 사례 연구로 진행하여 제안한 모듈의 성능을 확인하였다. 사례 연구 결과 별도의 가열 장치 없이 시험실의 적정 온도를 유지할 경우 최대 주변온도 변화율은 30분 기준으로 1.1℃이며, 표준편차는 0.214이다. 이는 별도의 가열장치 없이 시험실의 항온 장치와 TCU만으로 시료의 방열판 온도를 제어할 수 있으며,만약 계절변화에 따른 시험실 온도 조건을 본 연구에 적용한 조건으로 가정한다면 TCU의 냉각기능만으로 방열판의 케이스 온도를 허용범위 내에 유지할 수 있다.
- 그림 9의 (a) 는 사례 A 기간 동안의 측정조도이며, 그림 9의 (b)는 사례 B 기간 동안의 시험결과이다. 총 2,200 시간 동안 약 2.33 %의 광속 강하가 진행되었음을 확인하였다.
후속연구
- 현재 대부분 LED제품의 수명특성은 LED소자의 수명시험으로 추정하고 있으나 완제품 단계의 수명특성이 소자단계에서 측정된 수명특성과 동일하다 볼 수 없어 현재의 LED소자 단계의 수명 시험은 완제품 단계의 운용과 수명을 예측하는 데는 한계를 가진다[1]. LED 조명제품의 최종 수명은 LED 패키지, 방열판, 전원공급장치 등의 특성을 반영해야 함으로, 기존의 LED 패키지 단위의 수명시험 뿐만 아니라 완제품 단위에서 수명특성을 확인하는 연구가 필요하다[2]. 특히, 철도, 선박 등의 특수 분야에 적용되는 수만~수십만 칸델라(cd: candela) LED전조등의 경우 방열설계에 따른 온도 특성과 전원공급장치의 구동전류 유지 기술이 실제 수명에 중요한 요소로 작용하고 있다.
- 연구의 결과는 LED전조등의 신뢰성 평가에 관한 기초적 자료로 활용될 수 있다. 그러나 향후 보다 정밀한 온도 제어를 위한 온도측정 센서의 검토가 필요하다. 또한 계절별 온도 시험데이터를 확보하여 장주기 수명시험을 위한 온도조절모듈의 성능평가를 후속연구로 진행할 예정이다.
- 그러나 향후 보다 정밀한 온도 제어를 위한 온도측정 센서의 검토가 필요하다. 또한 계절별 온도 시험데이터를 확보하여 장주기 수명시험을 위한 온도조절모듈의 성능평가를 후속연구로 진행할 예정이다.
- )와 비교하여 PID 연산 기반의 전류출력을 통해 냉각팬의 출력량을 제어한다. 본 연구에서 PID 제어이득은 제어기가 자동적으로 제어계의 특성을 측정, 계산하여 가장 적합한 비례(P), 적분(I), 미분(D) 정수를 자동 설정하는 오토튜닝 기능을 활용하여 선정되며, 향후 제어이득 선정에 관한 계수선정법을 이용한 이론적 고찰을 진행할 예정이다.
- 연구의 결과는 LED전조등의 신뢰성 평가에 관한 기초적 자료로 활용될 수 있다. 그러나 향후 보다 정밀한 온도 제어를 위한 온도측정 센서의 검토가 필요하다.
- 214이다. 이는 별도의 가열장치 없이 시험실의 항온 장치와 TCU만으로 시료의 방열판 온도를 제어할 수 있으며,만약 계절변화에 따른 시험실 온도 조건을 본 연구에 적용한 조건으로 가정한다면 TCU의 냉각기능만으로 방열판의 케이스 온도를 허용범위 내에 유지할 수 있다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.