함정용 LED 투광등 개발에 관한 연구

Abstract

본 논문에서는 최근 고효율 친환경 광원으로 주목받고 있는 LED 광원의 함정용 투광등 적용에 대한 연구를 수행하였다. 기존 500W 할로겐등을 사용하는 12“ 투광등을 대상으로 하였으며, 설계 기준은 국방규격(KDC 6230-R4002), 한국산업규격(KS V 8427) 및 국제규격(IEC 7712)를 근거로 하고 있다.

설계의 중요 요소는 광각(beam angle), 광도 및 방열이므로, 광학적 특성 분석으로부터 LED package와 렌즈를 선정하였으며, 고효율 정전류 방식의 구동회로를 설계하였다. 방열은 알루미늄 히트싱크와 방열 구조 PCB를 적용하여, LED 광원의 배치에 따른 온도분포 분석을 통해 최적의 LED package 배치를 도출하였다. 최종적으로 제작한 LED 투광등의 총 소비전력은 44W이며, 관련 규격에 따른 전기적, 광학적 및 환경적 요구사항들을 평가한 결과, 모두 만족하였다. 시제작 함정용 LED 투광등은 기존 할로겐 투광등 대비 91.2%의 소비전력 절감이 있으며, 특히 함정 또는 선박과 같이 진동이 큰 운영 환경에서 필라멘트 광원보다 15배 이상 장수명으로 유지보수비 절감을 기대할 수 있다. 이와 같이 본 논문에서는 함정용 LED 투광등을 개발함에 있어 전기적, 광학적 및 환경적 성능 요구사항을 실험적으로 분석하고 설계 기술을 확보하였다.