보고서 정보
주관연구기관 |
(주)프로맥엘이디 |
연구책임자 |
김영섭
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보고서유형 | 연차보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2016-03 |
과제시작연도 |
2015 |
주관부처 |
미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning |
과제관리전문기관 |
연구개발특구진흥재단 Innopolis Foundation |
등록번호 |
TRKO201800035944 |
과제고유번호 |
1711034757 |
사업명 |
추가연구개발특구육성 |
DB 구축일자 |
2018-07-21
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키워드 |
헬스, 케어, 엣지, 슬림, 조명Health.Care.Edge.Slim.Lighting.
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201800035944 |
초록
▼
1. 연차목표
1) 헬스 케어 기능을 갖는 Edge 구조의 슬림형 면조명 개발
- 고균일도 확보를 위한 Edge 3in1 구조의 고방열 LED 패키지 개발
- 헬스 케어 효과가 높은 Blue, Green, Red 파장 선정 기술 개발
- 색균일성 확보를 위한 도광판 광학 설계 및 도광판 제작 기술
- 대형 금형 로봇 자동화 시스템을 이용한 슬림 구조의 면조명 기구 개발
- Edge형 LED Array bar의 방열 설계 및 기구 방열 기술
- 파우더룸용 헬스케어 파장 내장형 20W Edge구조
1. 연차목표
1) 헬스 케어 기능을 갖는 Edge 구조의 슬림형 면조명 개발
- 고균일도 확보를 위한 Edge 3in1 구조의 고방열 LED 패키지 개발
- 헬스 케어 효과가 높은 Blue, Green, Red 파장 선정 기술 개발
- 색균일성 확보를 위한 도광판 광학 설계 및 도광판 제작 기술
- 대형 금형 로봇 자동화 시스템을 이용한 슬림 구조의 면조명 기구 개발
- Edge형 LED Array bar의 방열 설계 및 기구 방열 기술
- 파우더룸용 헬스케어 파장 내장형 20W Edge구조 슬림형 면조명 개발
2) 고균일도 확보를 위한 Edge형 3in1 구조의 고방열 LED 패키지 개발
- Optical-Simulation을 통해 최적의 패키지 Reflector 및 Lens 설계
- Lens 시뮬레이션을 통한 광효율 향상된 Lens 일체화 패키지 개발
3) 헬스 케어 효과가 높은 Blue, Green, Red 파장 선정 기술 개발
- LED 파장을 이용하여 피부 색소침착, 주름 그리고 모발에 관한 실험을 통한 효능 평가 기술
4) Edge형 LED Array bar의 방열 설계 및 결함 기술
- 고방열 PCB 구조 설계 및 LED 배치 기술 개발
- LED Bar와 기구 케이스의 체결 조건 표준화 진행
5) 파우더룸용 헬스 케어 파장 내장형 20W Edge구조 슬림형 면조명 개발
- 도광판 도트 구조에 맞춘 LED 배치 기술 개발
- 100lm/W 패키지를 이용하여 직병렬 구조의 20W 면조명 구동 회로 설계
- 20W Edge형 구조의 두께 15mm가 넘지 않도록 PCB 폭 설계
- 압출방식을 이용한 20W 슬림형 구조의 Edge형 면조명 외형 틀 설계
- PCB, 확산판, 도광판, 반사시트, 고정철판의 두께를 고려한 외형틀 설계
- 20W Edge형 구조의 면조명의 외형 틀 고정에 필요한 고정장치 설계
2. 개발내용 및 결과
1) 헬스 케어 기능을 갖춘 LED 패키지 설계
o Edge 조명용 White LED 패키지 개발
- 색온도 4,500K 기준 Photometric Power 18lm, 패키지 효율 100lm/W, 연색지수 85 이상을 달성하기 위해 Green, Red 형광체의 비율을 조정하고, 함량 7.65wt%를 혼합하여 패키지 제작 후 평가 결과 광효율 104.8lm/W, 연색지수 85.4로 목표를 달성
- 색좌표 기준 Cx 0.333, Cy 0.346 색온도 5,700K에서 광속 20lm, 패키지 효율 110lm/W, 연색 지수 80 이상의 목표를 달성하기 위해 Yellow, Green, Red 형광체의 비율을 조정하고, 함량 8.5wt%를 혼합하여 패키지 제작 결과 광속은 는 25.6lm으로 광효율 143.7lm/W를 달성
- 3in1 패키지의 크기는 19.6x3.0x1.0mm이며 도광판의 두께 3.5mm를 고려하여 도광판에 입사되는 광 손실을 최소화하여 커플링 효과를 높이기 위해 3.0mm로 설계
- 발광면의 크기는 2.5mm로 Edge 조명 조립 공정에서 기구와 도광판과의 조립 공차를 최대한 반영하였으며, 향후 도광판의 두께를 3.0mm 이하로 설계시 적용 가능하도록 설계
o 헬스 케어 기능을 갖는 Chip 선정 진행을 위해 Red, Blue, Green 파장 선정 진행
- Red 파장 : 655nm ~ 700nm 두피 케어 파장 선정
- Blue 파장 : 405nm ~ 450nm 피부 미백 파장 선정
- Green 파장 : 515nm ~ 535nm SKIN 케어 파장 선정
- 3.0x3.0mm Metal Frame에 Red, Green, Blue Chip을 적용하여 패키지를 제작하고, CAS 140CT Spectrometer 장비를 이용하여 광학적 특성을 평가
- 각각의 RGB 패키지의 광학적 평가 결과 Red 광출력 128mW, Green 112mW, Blue 243mW이며, 지향각은 115°~120°의 특성을 나타냄
- RGB 패키지별 전류에 따른 파장 변화를 평가한 결과 세라믹 패키지와 EMC 리드 프레임 패키지의 파장변화보다 Metal Frame 적용 패키지의 피크 파장 변화가 작음
- Edge 조명을 구성하는 반사판, 확산판, 도광판, 확산 커버의 광학적 특성을 분석하여 LgihtTools 광학 시뮬레이션을 위해 UV-Visible spectrophotometer 장비를 이용하여 투과율과 반사율을 측정
- 330x330x3.5mm size 도광판을 기준으로 3in1 RGB LED 8개의 LED를 적용하여 광원 모듈을 설계하고, LED 개당 광속은 100lm으로 설정하고 패키지간 거리는 6.5mm, 확산시트의 반사율은 95% 설정하고 추가된 반사판의 반사율은 90%로 설정하여 시뮬레이션 진행
- 도광판의 패턴은 반구 형상으로 높이 700um, 반지름 100um 크기로 설정하고 330x330mm 도광판에 도광판 패턴수는 약 21,000개를 배치하고 Fresnel loss를 반영하여 시뮬레이션
- 광학시뮬레이션 결과 총 광속은 1,941lm으로 광효율은 81%이며, 조도 균일도는 80% 이상 확보하여 기존 Bar type 대비 광효율은 증가하였으나 조도 균일도가 5% 저하됨
- 330x330x3.5mm size 도광판을 기준으로 3in1 RGB LED 8개의 LED를 적용하여 광원 모듈을 설계하고, LED 개당 광속은 100lm으로 설정하고 패키지간 거리는 6.5mm, 확산시트의 반사율은 95% 설정하고 추가된 반사판의 반사율은 90%로 설정하여 시뮬레이션 진행
- 도광판의 패턴은 반구 형상으로 높이 700um, 반지름 100um 크기로 설정하고 330x330mm 도광판에 도광판 패턴수는 약 21,000개를 배치하고 Fresnel loss를 반영하여 시뮬레이션
o Edge Type 10W 면조명(300*300) 회로설계 진행
- Edge Type 300*300mm Size에 맞춰 LED Bar Module 회로 설계 진행
- 패키지(업체)별 LED 광특성 평가 진행을 위해 LED Bar Module을 업체별 Pattern에 맞춰 제작 진행
- LED Bar Module은 10W PCB로 설계 진행하였으며, 12직렬*3병렬로 설계를 진행함으로써 패키지 수량을 36pcs 사용할 수 있도록 설계 진행
- LED Bar Module Max 45V, 480mA 정전류 방식(2ch)으로 SMPS 협의 제작 진행 (패키지 80mA/pcs)
- LED Bar Module의 회로의 전기적 특성의 안정성을 위하여 Pattern 배선 두께는 0.5mm로 회로 설계 및 패키지와 패키지 연결 Pattern은 동판을 이용한 회로설계 진행
- LED Bar Module의 열적 특성 안정성을 위하여 패키지별 방열 동판 배치 및 PCB Back면에 동판을 배치하여 열을 분산 시킬 수 있도록 설계 진행
o Edge Type 20W 면조명(300*600) 회로설계 진행(Blue, Green)
- Edge Type 300*600mm Size에 맞춰 LED Bar Module 회로 설계 진행
- 패키지(업체)별 LED 광특성 평가 진행을 위해 LED Bar Module을 업체별 Pattern에 맞춰 제작 진행
- LED Bar Module은 20W PCB로 설계 진행하였으며, Green, Blue 패키지를 12직렬*3병렬로 설계를 진행함으로써 패키지 수량을 72pcs(각 36pcs) 사용할 수 있도록 설계 진행
- LED Bar Module Max 45V, 480mA 정전류 방식으로 SMPS 협의 제작 진행 (패키지 80mA/pcs)
- LED Bar Module의 회로의 전기적 특성의 안정성을 위하여 Pattern 배선 두께는 0.5mm로 회로 설계
- LED Bar Module의 열적 특성 안정성을 위하여 패키지별 방열 동판 배치 및 PCB Back면에 동판을 배치하여 열을 분산 시킬 수 있도록 설계 진행
o Edge Type 20W 면조명(300*600) 회로설계 진행(Red)
- Edge Type 300*600mm Size에 맞춰 LED Bar Module 회로 설계 진행
- 패키지(업체)별 LED 광특성 평가 진행을 위해 LED Bar Module을 업체별 Pattern에 맞춰 제작 진행
- LED Bar Module은 20W PCB로 설계 진행하였으며, Red 패키지를 12직렬*5병렬로 설계를 진행함으로써 패키지 수량을 60pcs 사용할 수 있도록 설계 진행
- LED Bar Module Max 45V, 480mA 정전류 방식으로 SMPS 협의 제작 진행(패키지 96mA/pcs)
- LED Bar Module의 회로의 전기적 특성의 안정성을 위하여 Pattern 배선 두께는 0.5mm로 회로 설계
- LED Bar Module의 열적 특성 안정성을 위하여 패키지별 방열 동판 배치 및 PCB Back면에 동판을 배치하여 열을 분산 시킬 수 있도록 설계 진행
o Edge Type 20W 면조명(300*600) 제작 진행
- LED Bar Module 설계 조건에 맞춰 SMPS 사양을 최대 출력 전압 Max DC 48V, 정격출력 전류 0.48A 기준으로 SMPS를 제작하여 평가 진행
o LED Bar Module을 이용한 Edge 조명 제작 진행
- Edge Type 면조명 300*600mm Size(White, Green, Blue) 헬스케어 조명을 제작
- Edge Type 면조명 300*600mm Size(White, Red) 헬스케어 조명을 제작
3. 기대효과(기술적 및 경제적 효과)
o 헬스 케어 상품에 대한 소비지출은 지역, 문화, 인종적 특성을 가리지 않고 경제 수준에 따라 증가하고 라이프 케어 관련 지출은 경제 발전과 함께 증가하며 특히 경기불황에 강한 면모를 드러냄
- 소득 증가 → 라이프 뷰티 니즈 증가 → 사용 품목 및 빈도 증가 → 고기능, 고감성 상품으로 구매하는 경향이 늘어나고 특히, 1인당 GDP가 5,000 ~ 1만 5,000달러 단계에서 헬스케어 수요가 급증
- 북미, 유럽 등 선진국보다 중국, 러시아, 한국 등 신흥국에서 라이프 뷰티 시장의 성장세가 가파르기 때문에 정부도 삶의 질 개선 차원에서 라이프 케어 산업이 성장하고 있음
o IT 제품에 대한 수요 성장이 둔화되고 있고, LED 밝기가 개선되면서 기기당 소요원수의 감소도 이루어지고 있어 BLU용 LED 시장이 성장세로 전환하기는 쉽지 않을 것으로 판단되며, 조명 수요에 의해 전체 LED 시장 규모의 확대는 지속될 것으로 보임
o 노화는 막을 수 있는 과정은 아니지만, 그 속도를 늦추거나 부분적으로 회복하는 항노화 기술들이 다양하게 개발되어 고부가가치 산업으로 인식되기 시작하였으며, 2007년에는 약 100억 달러에 달하는 시장 규모를 기록하였고 또한 계속하여 증가되고 있는 추세임
o 소비자로서는 효과가 현저한 항노화 제품에 대단히 관심이 많으므로, 노화에 대한 레이저 치료와 얼굴 성형과 같은 치료 분야는 비약적인 성장이 되고 있음
o 최근 젊음과 아름다움을 추구하는 라이프 뷰티 트렌드가 빠르게 확산되면서 ‘오래 사는 것’에서 ‘건강하게 사는 것’을 넘어 ‘아름답게 사는 것’을 추구하는 시대가 도래
o IT 융합 기술로 일상적 라이프 케어 기능이 융합된 주거용 신 조명 시장 창출
- 셀프케어 트렌드가 유행하고 안티 에이징 효능에 대한 기대수준이 높아지면서 미용 개선기능을 갖는 제품 부상
o 피부과, 화장품, 미용 서비스 등 라이프 뷰티 산업의 고객층이 중산층, 일반 대중으로 확대되면서 미디어, 학계, 산업계 관심이 폭증되고 고령화, 기술혁신 등으로 인해 라이프 케어와 조명의 융합으로 더욱 강화될 전망함
o 미용 의료 및 피부 노화 분야가 라이프 뷰티 산업을 주도하며 피부는 신체 바깥쪽에 있어 다른 기관에 비해 관리를 통한 개선이 용이하고 피부 상태로 신체건강, 나이 등을 가늠하기 시작하면서 피부가 라이프 케어의 핵심으로 부상되므로 이에 적합한 헬스 케어 기능을 갖는 기능성 조명 개발은 큰 차별화 기술이며 새로운 조명 트렌드 주도가 가능함
o 본 과제를 통해 얻어지는 광원 모듈은 미래 성장 동력으로 고려하고 기존 사업과의 연계를 추진하여 조명 제품의 차별화가 가능해짐
o 현재 헬스 케어 파장에 대한 임상 실험과 연구를 통해 증명되었으며, 이를 조명 분야에 적용하여 광학/방열 설계 기술이 수반될 수 있으며 이러한 설계 기술은 유사 분야에서 활용될 수 있을 것으로 예상됨
o 헬스 케어 조명 제품에 대한 소비지출은 지역, 문화, 인종적 특성을 가리지 않고 경제 수준에 따라 증가하고 헬스 케어와 관련 지출은 경제 발전과 함께 나란히 증가하며 특히 경기불황에 강한 면모를 드러나 헬스 케어 기능을 갖는 융햡형 조명으로 해외로 수출함으로써 사업 종료 후 매출 증대가 가능
o 피부과 및 미용 업계에서 받을 수 있는 헬스 케어 서비스를 가정에서 누구나 쉽게 누릴 수 있는 새로운 조명 제품 개발을 통해 신규 시장을 창출함
o 출산율 저하 및 수명 연장으로 사회가 고령화가 되어가며, 은퇴 이후에도 소비생활과 여가생활을 즐기며 사회활동에 적극적인 50~60대 시대인 액티브 시니어의 부상과 외모 중시 경향 등으로 헬스 케어 니즈가 증대 되고 있어 LED 융합 상품 시장에서 생존이 가능해짐
4. 적용분야
o 파우더룸, 욕실용 면조명
(출처 : 연차보고서 초록 3p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 제출문 ... 2
- 연차보고서 초록 ... 3
- Ⅰ. 당해년도 추진 현황 ... 17
- 1. 사업화 추진 일정 ... 17
- 2. 당해년도 추진 실적 ... 18
- Ⅱ. 과제 수행결과(1차년도) ... 19
- 1. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 전체를 기재 ... 19
- 2. 각 기관/기업별 추진 현황 ... 26
- 3. 시장 현황 및 사업화 추진 성과 ... 75
- Ⅲ. 결론 및 차년도 계획 ... 79
- 1. 2차년도 추진계획 ... 80
- 2. 마케팅 목표 ... 81
- Ⅳ. 사업비 사용현황 ... 82
- Ⅴ. 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리 현황 ... 84
- Ⅵ. 기업 재무건전성 현황 ... 85
- Ⅶ. 자체보안관리진단표 ... 86
- 끝페이지 ... 88
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