표제지
Abstract
요약
목차
제1장 서론 14
1.1. 연구의 필요성 14
1.2. 연구의 목적 16
제2장 관련연구 17
2.1. 스마트 조명의 개념 및 특징 17
2.2. LED 소자와 LED 조명 구조 19
2.3. 스위칭 동작에 의한 전원 공급장치(SMPS) 23
2.4. LED관점에서 과전압 보호(OVP), 과전류 보호(OCP) 24
2.4.1. OVP, OCP 정의 및 목적 24
2.4.2. LED 발열에 따른 소모 전압과 소모 전류 상관관계 25
2.4.3. 아날로그 소자 온도에 따른 오차율 26
2.5. 칼만 필터 (Kalman Filter) 이론 28
제3장 스마트 조명 시스템 개발 29
3.1. 시스템 구성 29
3.2. 과전압, 과전류 측정을 위한 제어부 설계 30
3.2.1. 과전류 측정 설계 구현 30
3.2.2. 과전압 측정 설계 구현 31
3.2.3. LED 조명 전원 공급부 설계 구현 32
3.2.4. 수동소자 오차율 도출 33
3.2.5. MCU에서 측정되는 ADC 계산값 도출 35
3.3. 데이터 수집 시스템 구축 38
3.4. 칼만필터 적용 모델 40
제4장 실험 41
4.1. 실험환경 41
4.2. 실험결과 45
4.2.1. 정전압 SMPS와 정전류 SMPS 측정 결과 45
4.2.2. 4채널 LED 조명의 개별 소모 전류 측정 결과 50
제4장 결론 61
참고문헌 63
[표 2.1] 과거에서 미래 조명의 특징 비교 17
[표 2.2] 1W 이하 LED 제조사 별 LED 모듈의 종류 19
[표 2.3] 1W 이상 고출력 LED 제조사 별 LED 모듈의 종류 20
[표 2.4] 한국도로공사표준 LED 모듈 규격 21
[표 2.5] 정전압 정전류 방식 차이 23
[표 2.6] TCR 계산표 27
[표 3.1] 1:100 전압 분배기 회로 구성된 측정된 저항 실제 값 33
[표 3.2] LED 조명 시스템 Document 구조 39
[표 3.3] 칼만필터 파라미터 값 40
[표 4.1] 정전압 SMPS를 통한 LED 조명에서 측정된 입력 전원 오차율 47
[표 4.2] 입력 전원 데이터를 칼만 필터 적용 전후 최대 최소 분산 표준편차 49
[표 4.3] LED 히트싱크 및 주변장치 온도 시험 데이터 51
[표 4.4] LED 조명에서 측정될 데이터를 계산한 표 51
[표 4.5] LED 조명에서 측정된 소모 전류 표 52
[표 4.6] 4채널 LED 소모전류 칼만필터 전후 최대 최소 분산 표준편차 표 59
[그림 2.1] 스마트 조명의 대표적 사례 18
[그림 2.2] 직하형, 엣지형 방식 구조 그림 20
[그림 2.3] 한국도로공사표준 LED 모듈 내부 구조도 21
[그림 2.4] 서울시 스마트폴 제공기능 22
[그림 2.5] 과전류 보호 회로 동작 방식 24
[그림 2.6] LED 발열에 따른 순방향 전압과 순방향 전류 상관관계 25
[그림 2.7] 저항기 10kΩ의 TCR 그래프 26
[그림 2.8] 저항기 1kΩ의 TCR 그래프 26
[그림 3.1] 스마트 LED 조명 시스템 구성도 29
[그림 3.2] 자가 장애 진단 내장 스마트 조명 구성도 29
[그림 3.3] 과전류 측정 회로 구현 30
[그림 3.4] 과전압 측정 회로 구현 31
[그림 3.5] 스마트 조명의 소모 전류 회로 구성과 조명 구동 회로도 32
[그림 3.6] 축차 비교형 ADC 블록도 36
[그림 3.7] LED 조명 데이터 수집 시스템 구성도 38
[그림 3.8] 칼만필터 블록도 40
[그림 4.1] LED 조명 제어부 (전원 컨트롤러 + 무선 통신 모듈) 41
[그림 4.2] LED 조명 센서 모듈 41
[그림 4.3] 자가 장애 진단 내장 LED 조명 실험 시료 42
[그림 4.4] 자가 장애 진단 내장 LED 조명 실험 시료 내부 42
[그림 4.5] 실험 시료 시험 사진 43
[그림 4.6] MongoDB Compass를 이용한 누적 데이터 확인 43
[그림 4.7] LED1 데이터 레코드 (RAW 데이터) 44
[그림 4.8] LED2 데이터 레코드 (오차값이 보상된 데이터 집합) 44
[그림 4.9] 파이썬 코드 구현 44
[그림 4.10] 정전압 SMPS 구동 시 데이터 그래프 45
[그림 4.11] 정전류 SMPS 구동 시 데이터 그래프 46
[그림 4.12] 정전압 SMPS 데이터를 칼만 필터로 개선한 데이터 그래프 48
[그림 4.13] 칼만 필터 전후 최대 최소 그래프 49
[그림 4.14] LED 온도에 따른 히트싱크 및 주변 온도 측정 포인트 50
[그림 4.15] LED 채널 1번에 대한 소모 전류 그래프 53
[그림 4.16] LED 채널 2번에 대한 소모 전류 그래프 54
[그림 4.17] LED 채널 3번에 대한 소모 전류 그래프 54
[그림 4.18] LED 채널 4번에 대한 소모 전류 그래프 55
[그림 4.19] LED 채널 1번 칼만 필터를 적용한 소모 전류 그래프 56
[그림 4.20] LED 채널 2번 칼만 필터를 적용한 소모 전류 그래프 56
[그림 4.21] LED 채널 3번 칼만 필터를 적용한 소모 전류 그래프 57
[그림 4.22] LED 채널 4번 칼만 필터를 적용한 소모 전류 그래프 57
[그림 4.23] 4채널 LED 소모전류 칼만필터 전 최대값 최소값 그래프 58
[그림 4.24] 4채널 LED 소모전류 칼만필터 후 최대값 최소값 그래프 58
[그림 4.25] 4채널 LED 소모전류 보정 후 소모 전류 그래프 60