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Kafe 바로가기주관연구기관 | 한국광기술원 Korea Photonics Technology Institute |
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연구책임자 | 송상빈 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2014-03 |
과제시작연도 | 2013 |
주관부처 | 산업통상자원부 Ministry of Trade, Industry and Energy |
등록번호 | TRKO201600016940 |
과제고유번호 | 1415131606 |
사업명 | 전자정보디바이스산업원천기술개발 |
DB 구축일자 | 2017-09-20 |
키워드 | 사용자 중심 디자인.자연광.엘이디 조명 시스템.멀티셀.융합. |
최종목표
o 사용자중심 자연광 구현이 가능한 교육시설 및 주거용 LED 조명 디자인 및 시스템 개발
- 연속학습능력 향상을 위한 사용자 기반 자연광 LED 조명 디자인 및 시스템 개발
- 목적 지향적 주거용 Multi-Cell 광원 기반 자연광 모사 LED 조명디자인 및 시스템 개발
- 환경변화 적응을 위한 사용자 중심 자연광 가변형 LED 조명 디자인 및 시스템 개발
- 스펙트럼 일치대비 광효율 : 90% / 25lm/W(3,000K),27lm/W(4,500K), 30lm/W(6,000K), CRI 대비
최종목표
o 사용자중심 자연광 구현이 가능한 교육시설 및 주거용 LED 조명 디자인 및 시스템 개발
- 연속학습능력 향상을 위한 사용자 기반 자연광 LED 조명 디자인 및 시스템 개발
- 목적 지향적 주거용 Multi-Cell 광원 기반 자연광 모사 LED 조명디자인 및 시스템 개발
- 환경변화 적응을 위한 사용자 중심 자연광 가변형 LED 조명 디자인 및 시스템 개발
- 스펙트럼 일치대비 광효율 : 90% / 25lm/W(3,000K),27lm/W(4,500K), 30lm/W(6,000K), CRI 대비 광효율 : CRI 95 /80lm/W, 색온도 : 2500~7500K, 기구효율(전원포함) : 72%, 열저항(기구포함) : 20K/W
o 최종 개발 제품
- 광대역/보광 광원을 적용한 고품질 자연광 모사용 5W급 LED 광원 모듈
- 자연광 구현이 가능한 교육용 고균제도 LED 조명기구
- 연속학습능력 향상을 위한 교육용 LED 조명 시스템
- 교육시설용 사용자 중심 조명제어 시나리오 및 조명 특성 라이브러리
- 자연광 모사용 다분할 multi-cell LED 모듈
- 광특성 변화 가능한 주거용 자연광 LED 조명 기구
- 목적 지향적 주거시설용 자연광 LED 조명 시스템 및 솔루션
- 주거시설 목적 지향적 조명제어 시나리오 및 주거조명 특성 평가
- 자연광 가변 모사형 5W급 LED Multi-Cell 광원 모듈
- 자연광 구현이 가능한 배광 가변형 실내용 LED 조명기구
- 환경 변화 적응형 사용자중심 지능형 LED 조명 시스템
- 공간/패턴 연계형 조명시나리오 및 지능형 조명 특성 평가
개발내용 및 결과
◦ 1차년도
․광대역/보광 광원을 적용한 고품질 자연광 모사용 5W급 LED 광원 모듈
․자연광 구현이 가능한 교육용 고균제도 LED 조명기구
․연속학습능력 향상을 위한 교육용 LED 조명 시스템
․교육시설용 사용자 중심 조명제어 시나리오 및 조명 특성 라이브러리
◦ 2차년도
․자연광 모사용 다분할 multi-cell LED 모듈
․광특성 변화 가능한 주거용 자연광 LED 조명 기구
․목적 지향적 주거시설용 자연광 LED 조명 시스템 및 솔루션
․주거시설 목적 지향적 조명제어 시나리오 및 주거조명 특성 평가
◦ 3차년도
․자연광 가변 모사형 5W급 LED Multi-Cell 광원 모듈
․자연광 구현이 가능한 배광 가변형 실내용 LED 조명기구
․환경 변화 적응형 사용자중심 지능형 LED 조명 시스템
․공간/패턴 연계형 조명시나리오 및 지능형 조명 특성 평가
o 주요 개발 내용
◦ 1차년도
․광대역/보광 광원을 적용한 고품질 자연광 모사용 5W급 LED 광원 모듈
: 형광체를 조합한 고효율(70lm/W) 광대역 LED 광원 개발, CRI 80의 고연색성 구현을 위한 LED 보광 광원 개발, 5W급 LED 광원 모듈 및 제어회로 개발(5000K, 자연광 스펙트럼 일치율 75%, 발광효율 20lm/W)
․자연광 구현이 가능한 교육용 고균제도 LED 조명기구
: 자연광 재현 가능한 공통 교육시설용 120W급 고균제도 LED 조명기구(고확산 광학 부품 2종, 확산배광>120°(중심광도 50%), 수명 30,000h), 자연광 고일치율 특수시설용 60W급 LED 조명 기구개발(열저항 < 25K/W, 자연광 스펙트럼 일치율 70% 이상)
․연속학습능력 향상을 위한 교육용 LED 조명 시스템
: 연속학습능력 향상을 위한 교육용 zone 기반 LED 조명 시스템(다기종 조명 연동 3종이상, 등제어 개수 20개 이상, 조명 컨텐츠 상황 8종 이상, 통신 모듈 802.15.4 ZigBee / RS485, 유무선 스위치 및 리모컨 등)
․교육시설용 사용자 중심 조명제어 시나리오 및 조명 특성 라이브러리
: 교육시설 조명환경 디자인 및 조명제어 시나리오 개발(교육시설 3개 공간 이상에 대해 시나리오 10종 이상), 교육시설 관련 조명기구 조사 및 유사 자연광 LED 조명기구 특성 라이브러리(교육시설 공간별 3종 이상)
◦ 2차년도
․자연광 모사용 다분할 multi-cell LED 모듈
: 형광체 기반 광대역 멀티셀을 이용한 고효율(75lm/W) 5W급 광원 개발, 자연광 모사형 다분할 5W급 광원모듈 및 제어회로 개발(CRI 90), 태양광 스펙트럼 일치율 85%, 발광효율 25 lm/W, 색온도(3000K/4500K/6000K)
․광특성 변화 가능한 주거용 자연광 LED 조명 기구 개발
: Slim형 면발광 블록 조립형 90W급 자연광 조명 거실등 제품개발(고확산 광학 부품 2종, 확산배광>125°(중심광도 50%), 수명30,000h)고연색성 매입형 주방등 70W급 조명 제품 (확산배광<60°(중심광도 50%), 열저항 < 23K/W, 자연광 스펙트럼 일치율 70% 이상)
․목적 지향적 주거시설용 자연광 LED 조명 시스템 및 솔루션 개발
: 조명환경 변화 적응형 주거시설용 LED 조명 시스템 : 다기종 조명 연동 4종이상, 등제어 개수 40개 이상, 조명 컨텐츠 상황 8종 이상, 재실 센서(16m), 유무선 스위치 및 리모컨 등
․주거시설 목적 지향적 조명제어 시나리오 및 주거조명 특성 평가
: 주거시설 조명환경 디자인 및 조명제어 시나리오 개발 : 주거 5개 공간 이상에 대해 시나리오 10종 이상, 주거시설 관련 자연광 LED 조명기구 특성 평가 : 3종 이상
◦ 3차년도
․자연광 가변 모사형 5W급 LED Multi-Cell 광원 모듈 개발
: CRI 95의 자연광 모사형 고효율(80 lm/W) 5W급 LED Multi-Cell 광원 모듈 ( 결과 :CRI >95, 효율 >80lm/W)
: 스펙트럼 일치율 90%의 자연광 가변 모사형 5W급 LED Multi-Cell 광원 모듈(30lm/W), 색온도 범위 2500K~7500K, 태양광스펙트럼 매칭률 > 90% (결과 : 스펙트럼 일치율 >90%, 색온도 2500~7500K, 광효율 >37.1lm/W)
․자연광 구현이 가능한 배광 가변형 실내용 LED 조명기구 개발
: 주거/교육 시설 겸용 자연광 모사형 LED 조명기구 : 확산배광>130°(중심광도 50%), 용도에 따른 집광<50°(중심광도50%), 고효율 제품 1종, 고일치도 제품 1종, 열저항 < 20K/W, 수명 30,000 h
(결과 : 중심배광 50°, 확산배광 136°, 색공간균일도 0.0015, 수명 33,909h)
- 주거/교육 시설 겸용 자연광 모사형 평판 60W급 제품 개발
- 주거 시설 직/간접 조명용 30W급 플로어 스탠드 제품 개발
- 모듈형 거실등 40W 자연광 고일치율 조명 제품 개발
- 집중 배광형 파우더룸등 20W 제품 개발
(결과: 60W 평판 및 20W 다운라이트 외 5종 개발)
․환경 변화 적응형 사용자중심 지능형 LED 조명 시스템
: 환경 변화 적응 지능형 교육시설/주거용 조명시스템 : 다기종 조명 연동 5종이상, 등제어 개수 60개 이상, 조명 컨텐츠 상황 16종 이상, 12bit Color 센서, 유무선 스위치 및 리모컨 , 환경 감지센서 및 다중 융합정보 처리
․공간/패턴 연계형 조명시나리오 및 지능형 조명 특성 평가
: 실시간 주광변화 모사 알고리즘 및 공간/패턴 연계형 조명시나리오 10종 이상, 디자인 기반 조명기구 10종 이상, 제어모듈 및 S/W 각 2종, 자연광 모사 조명 제품 평가 방법
o 핵심 기술 개발
- 광대역/보광 광원을 적용한 고품질 자연광 모사용 5W급 LED 광원 모듈 개발
․자연광 모사 LED 광원을 위한 형광체/chip 조합 기반 기술
․5W급 자연광 모사용 LED 광원 모듈
- 자연광 구현이 가능한 교육용 고균제도 LED 조명기구
․자연광 재현 가능한 공통 교육시설용 고균제도 LED 조명
- 연속학습능력 향상을 위한 교육용 LED 조명 시스템
․연속학습능력 향상을 위한 교육용 zone 기반 LED 조명 시스템
․교육환경별 학습 환경 최적화 조명 제어 소프트웨어 기술
- 자연광 모사용 다분할 multi-cell LED 모듈
․자연광 스펙트럼의 구현 가능한 5W급 다분할 multi-cell LED 광원
․자연광 스펙트럼(3000K, 4500K, 6000K) 제어 회로 및 알고리즘
- 광특성 변화 가능한 주거용 자연광 LED 조명
․광특성 변화 가능한 블록 조립형 자연광 조명
․자연광 고일치율 기반 오감 자극형 주거용 조명
- 목적 지향적 주거시설용 자연광 LED 조명 시스템 및 솔루션
․실내 생활 리듬 향상 주거시설용 LED 조명 시스템
․생활 패턴 기반 자연광 조명 시스템 솔루션
- 자연광 가변 모사형 5W급 LED Multi-Cell 광원 모듈
․자연광 가변 모사형 LED Multi-Cell 광원
- 자연광 구현이 가능한 배광 가변형 실내용 LED 조명 기술
․주거/교육 시설 겸용 자연광 모사형 LED 조명 기술
- 환경 변화 적응형 사용자중심 지능형 LED 조명 시스템
․환경 변화 적응형 사용자 중심 교육시설/주거용 LED 조명 시스템
․광색, 광량, 인체감지 등 다양한 센서 및 입력 요인에 따른 다중정보 융합/조명 제어 시나리오 생성 기술
기술개발 배경
- 자연광을 구현하기 위한 형광체나 칩기술 뿐만 아니라 형광체 배합과 칩의 조합을 최적화하여 고효율이면서 고품질의 인공광원을 시스템 관점에서 융합하는 기술로 차세대 조명 기술의 패러다임을 바꾸는 기술임.
- 기존의 단순한 조합 기술에서 조명의 원천 개념을 기반으로 조명의 특성을 정의하고 자연광의 특성을 심리적 분석을 통해 저가격화, 고품질화, 고효율화를 달성하는 시스템 융합기술로 LED 조명 기술의 융합 방향성을 제시하는 기술임.
- 사용자 중심의 기술로 수요자가 사용하는 용도, 환경에 적합한 제품을 생성하기 위한 융합기술로 사용자 성향에 따라 변화 가능한 다기능성 LED 조명 제품화 기술임.
- 기술 개발 단계에서 사용자의 특성을 반영하기 위해 사용자의 행동 방식이나 사용 용도/공간에 따른 사용자의 특성을 반영하고, 제품을 사용할 수요기업의 특성을 반영할 수 있는 기술적 특성을 갖춘 제품화 기술임.
- 차세대 LED 조명이 보유해야 하는 배광생성, 고연색성, 고균제도, 고방열, 슬림화, 통합제어 IC 등 LED 조명기술의 핵심 기반 기술과 사용자 중심의 조명 환경 구현을 위한 시스템 기술을 동시에 달성하고자 하는 융합 기술임
- 조명시스템 그 자체로서 하나의 도구이자 환경을 구성하는 주요 요소로서, 환경내에서 발생 가능한 사용자의 특성과 작업의 특성을 감안한 조명 환경을 구현함으로써 부가 가치 향상을 기대할 수 있음
- 기존의 LED 광원 및 조명기구 개발 기술 이외에도 조명시스템이 달성해야 하는 조명 환경 평가기술 및 디자인 적용 기술, 조명 목적과 제어 요소를 고려한 조명기구 배광에 대한 광학적 설계 기술을 조합하여 다양한 사용자 및 환경을 고려한 다이나믹한 조명시스템을 개발하는 기술로써 미래 조명 시대의 기술적 선도 역할 수행
- 주요기능으로써는 단순 On/Off의 점등기능, 주변 환경 변화에 따른 디밍제어, 자연광 변화 모사 등 미래의 조명 기술을 선도하기 위한 기술임
- 독립공간의 사용자 행위 및 적용환경 분석을 통한 조명환경의 개선과 네트워크 제어를 통한 공간/패턴별 사용자 중심 편리성, 적합성, 다양성 등 조명 기술의 구현으로 조명의 차별성을 부각시킬 수 있음
- 조명 성능은 유지하면서 다양한 상황 및 사용자 중심적인 요소를 결합시킴으로써 지식경제부 15/30 프로젝트(2015년 30%의 조명을 LED로 대체하는 프로젝트)와 녹색성장 저탄소의 세계 환경 기후변화의 정책에 부응할 수 있음
- 사용자 행위 및 사용상황 분석은 사용자 중심 설계의 핵심 기반 기술로서, LED 조명제품의 사용행위 시나리오 생성 및 상호작용 디자인 기술은 디자인 경쟁력 핵심 기반 기술임
- 기존 조명 환경의 평가 요소로부터 다양한 제어 요소가 결합된 새로운 패러다임의 LED 조명 환경에 대한 조명 시나리오를 개발하고, 시나리오에 따른 LED 조명시스템 디자인 개념과 제어 알고리즘 등 능동적 조명 연출 디자인을 수립하는 기술임
핵심개발 기술의 의의
- 자연광 구현 스펙트럼 제어형 LED 패키지 및 조명 기구 개발을 통한 고품질 LED 조명의 저가격화 유도
- 사용자 중심의 자연광 LED 조명 제어를 통한 미래 에너지 절감 및 생활 조명 환경 개선 시장 선도
- 융합 디자인 기술 개발 및 확산을 통한 LED 조명 산업 고부가가치화 실현
- 미래 LED 조명 시장 주도 다양한 조명 연출 구현 원천 기술 확보 및 표준화 실현으로 국가 경쟁력 강화
- 현대, 삼성 대기업과 알토, 포스포 중소기업의 협업을 통한 제품상용화와 GS건설, KCC건설, 한양건설의 수요기업의 시장 적용으로 대중소기업 상생 및 미래 스마트 조명 시대 선점
적용 분야
LED 패키지, LED 광원 모듈, LED 조명 기구, 조명 제어 시스템
(출처 : 기술개발사업 최종보고서 초록)
과제명(ProjectTitle) : | - |
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연구책임자(Manager) : | - |
과제기간(DetailSeriesProject) : | - |
총연구비 (DetailSeriesProject) : | - |
키워드(keyword) : | - |
과제수행기간(LeadAgency) : | - |
연구목표(Goal) : | - |
연구내용(Abstract) : | - |
기대효과(Effect) : | - |
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