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인체 감지 제어 기능을 갖는 UV LED Bar의 최적 설계
The UV LED Bar Optimal Design with Human Detection and Control Function 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.12 no.6, 2017년, pp.1219 - 1226  

김창선 (미래에너지기술연구소) ,  이재학 (송원대학교 전기전자공학과) ,  고영진 (순천제일대학교 전기자동화과)

초록
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본 논문에서는 다용도로 사용 가능한 UV LED 바의 최적설계를 하였다. UV LED는 자외선을 방출하기 때문에 사용목적상 일정하게 자외선을 방출하는 것이 중요하다. 일정한 자외선이 방출되기 위해서는 동작 가능 입력 전압 범위 내에서 정전류원으로 구동되어야 하고 자외선 활용 특성 상 자외선 방출 유지 시간이 길기 때문에 방열이 특히 중요하다. 따라서 소비전력이 최소화 되도록 설계해야 한다. 또한 인체 보호가 필수적이기 때문에 거리 감지 센서와 블루투스를 이용해 인체 감지 여부에 따라 동작할 수 있게 알고리즘을 구성하였다. 자외선 UVA를 방출하기 위해 365nm UV LED 3개가 직렬로 사용되었으며 입력 전압 12V와 정전류 500mA에서 동작하며 효율은 87.5%, 소비전력은 6.006W이다. 그리고 자외선 조사량은 루트론 계측기로 측정하였을 경우 10cm 거리에서 $5.35mW/cm^2$으로 측정 되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, it is performed the optimal design of the UV LED bar which can be used variously. The UV LED Bar emits ultraviolet rays, so it is important to emit ultraviolet rays constantly for the purpose of use. In order to emit a certain amount of ultraviolet rays as ever, the ultraviolet ray em...

주제어

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문제 정의

  • 본 논문에서는 다용도로 사용 가능한 UV LED 바의 최적설계를 하였다. UV LED가 일정하게 안정적으로 자외선을 방출하기 위해서는 정전류원으로 구동되도록 설계하였으며 방열이 용이하도록 소비전력이 최소화 되도록 설계되었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
UV LED Bar는 어떠한 목적으로 사용되는가? UV LED Bar는 자외선을 방출하는 LED로 살균 목적으로 사용되기 때문에 인체에 치명적이다. 따라서 공간에 출입 시 자동으로 on, off 하는 기능이 필요하며 출입 시 순간들을 디지털 코드화 하여 흐름도를 구성하였고 아두이노를 이용하여 이와 같은 동작을 프로그램하여 자동으로 인체를 감지하여 블루투스를 통해 무선으로 동작 하도록 구성 하였다[8].
surge 전압은 스위칭 시 어떠한 단점이 있는가? 정전류 회로예 있어서 스위치를 On시킬 때 기생 성분들에 의한 surge 전압과 전류가 발생한다. 이 전압은 스위칭 시 지속적인 스트레스를 주고 수명을 단축시킨다. 따라서 필터 회로를 첨가하여 안정성을 확보하는 것이 필수적이다.
UV LED는 전통 UV램프에 비해 어떠한 장점을 가지는가? UV LED는 수은을 포함한 전통 UV램프와 비교하여 많은 장점을 가지고 있다. UV LED는 대부분 상용 전원을 그대로 쓸 수 있고 에너지 소비를 절대적으로 감소시킨다. 그리고 순간적으로 on/off가 가능하여, 수은 UV 램프처럼 가동을 위해 사용하지 않을 때도 켜놓을 필요가 없다. 수은 램프는 또한 오존을 발생시켜, 이를 제거하지 않으면 안된다. 이는 UV램프를 이용하는 장비의 주변에서 일하는 사람에서 심각한 호흡기 문제를 발생시키기 때문에 반드시 제거하는 장치를 설치해야 한다. 이 때문에 공기 정화 환기구 등 많은 추가 비용과 에너지 소비를 발생시킨다. 이에 비해 LED는 오존을 발생시키지 않는다. 수은 램프의 수명은 일반적으로 2,000시간 내외입니다. 그러나 LED는 하루에 8시간 계속 on/off해서 사용한다고 할 때 10년 이상 사용이 가능하다. 또한 LED는 Small form factor라는1) 강한 장점을 가지고 있기 때문에 디자인 하는데 있어서 다양성과 유연성을 부여한다1),2).
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참고문헌 (10)

  1. J. Shin, S. Kim, and D. Kang, "Fundamental Characteristics of Deep-UV Light-Emitting Diodes and Their Application To Control Foodborne Pathogens," American Society for Microbiology, Applied and Environmental Microbiology, vol. 82, no. 1, 2016, pp. 2-10. 

  2. K. Lee., "Design of Adaptive Current Control Circuits for LEDs," J. of the Korea Institute of Illuninating and Electrical Installation Engineers, vol. 29, no. 12, 2015, pp. 8-14. 

  3. K. Lee, J. Kim, S. Yeo, S. Cho, and S.Kim "Study on Low Power LED Display Operation," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences. vol. 10, no. 5, 2015, pp. 587-592. 

  4. S. Kwak, "Design and Implementation of LED LIghting System with Adjustable Brightness and Color Capability," J. of the Korea Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, vol. 10, no. 5, 2015, pp. 579-586. 

  5. J. Song, J. Park, and B. Yoon, "Design and Implementation of Transformerless 40W LED Light Driver Circuit for Ships," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 7, no. 3, 2012, pp. 485-490. 

  6. H. Shin, "Design of LED Driving SMPS for Large Traffic Signal Lamp," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 4, no. 2, 2009, pp. 123-129. 

  7. H. Shin, "Development of constant current SMPS for LED Lighting," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 10, no. 1, 2015, pp. 111-115. 

  8. X. Hao and C. Kim, "Design and Implementation of LED Lighting Control System Using Arduino Yun and Cloud in IoT," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 11, no. 10, 2016, pp. 983-988. 

  9. Y. Han and D. Kim "Sensitivity illumination system using biological signal," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 9, no. 4, 2014, pp. 499-508. 

  10. J. Kwon, H. Kim, K. Park, Y. Kim, and G. Hoang "Thermal Charateristics of Designed Heat Sink for 13.5W COB LED Down Light," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences. vol. 9, no. 5, 2014, pp. 561-566. 

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