과학자들은 LED 조명을 더 밝게 만드는 기술을 연구하고 있습니다.

Nguyen Doan Quoc Anh 박사와 그의 동료들이 개발한 새로운 TIR 기술은 조명 효율을 높이고 운영 비용을 줄이는 LED 반사경 제작에 적용되어 2023년 과학 이니셔티브 대회에서 1등을 수상했습니다.

이 프로젝트는 톤득탕대학교 전기전자공학부의 연구팀인 응우옌 도안 꾸옥 안 박사, 쩐 딘 꾸엉 박사, 호 당 상 박사, 판 티 민 만 박사가 수행했습니다.

새로운 TIR 렌즈 기술은 LED 램프에 부착된 전반사 렌즈(반사경이라고도 함)로, 방출되는 모든 빛을 전방으로 향하게 하고 빛을 더욱 고르게 분산시킵니다. 새로운 TIR 렌즈 기술은 비용 절감, 효율 향상, 그리고 발광 균일성 향상에 기여하여 LED 램프의 품질과 활용도를 향상시킵니다. 또한 연구팀은 이 기술을 최적화하여 도시 조명 및 산업, 농업, 어업 등 다양한 LED 제품에 적용할 수 있도록 했습니다.

연구팀 대표인 쿠옥 안 박사는 TIR 렌즈 솔루션이 기존 반사경이나 다른 유형의 렌즈보다 더 넓은 각도로 입사광선을 조절할 수 있기 때문에 많은 상업용 LED 조명에 널리 사용되고 있다고 밝혔습니다. 그러나 TIR 렌즈는 전반사를 달성하지 못하는 경우가 많기 때문에, 방출된 광선을 유지하고 효율을 보장하기 위해 앞쪽으로 집중시키는 흰색 고정 링이 필요합니다. 그는 "흰색 고정 링은 95.85%의 효율을 달성할 수 있지만 비용이 많이 듭니다."라고 말했습니다.

새로운 TIR 렌즈를 사용한 샘플 LED 조명. 사진: 연구팀.

LED 조명의 품질과 활용도를 높이기 위해, 연구팀은 백색 고정 링을 사용하지 않는 새로운 TIR 렌즈 기술을 연구 개발했습니다(이를 통해 제품 원가를 30% 절감할 수 있었습니다). 특히, 기존 상용 LED 조명보다 95% 이상의 발광 효율을 달성하고 균일한 조도 증가율도 더 높습니다.

Quoc Anh 박사는 연구팀이 2014년에 이 아이디어를 생각해 냈다고 밝혔습니다. 연구진은 광 분포를 변화시키고 색상 변화를 조사하여 광 효율을 높이고 비용을 절감하는 방법을 찾았습니다. 2016년에는 특수 광학 소프트웨어로 계산을 시뮬레이션한 후 모델을 설계 및 제작했습니다. 3년여의 연구 끝에 새로운 TIR 렌즈가 탄생했습니다. 이 렌즈에는 다중 분할 콜리메이터(MSOC)와 다중 구조 광학 표면(MSOS) 설계가 포함되어 입사광의 방출 각도를 조절하고 모든 입사광을 반사시켜 광 방출의 균일성을 높였습니다. 즉, 새로운 렌즈는 청색광과 황색광을 재분배하여 백색광의 품질을 향상시킬 수 있습니다.

연구팀은 이 애플리케이션을 구현하기 위해 연구용 측정 장비를 사용하여 측정 결과를 샘플 결과와 비교하고 보정했습니다. 배광 균일도를 비교하는 실험 결과, 새로운 TIR 렌즈를 사용했을 때 500mm² 조명 표면에서 렌즈 1보다 광 균일도가 122.4%, 렌즈 2보다 495.3% 더 우수했습니다. 이러한 성공 덕분에 새로운 TIR 렌즈 연구는 2022년 USPTO(미국) 특허를 획득했습니다.

오랜 설계, 샘플 제작, 특허 취득 과정을 거쳐 Quoc Anh 박사와 그의 동료들은 이 제품이 시장에 출시될 것으로 기대하고 있습니다. "새로운 TIR 렌즈 기술은 사용이 간편하고, 구현이 용이하며, 광범위하게 적용될 수 있어 사회와 지역 사회에 경제적 가치를 제공합니다."라고 그는 말했습니다.

VnExpress 와의 인터뷰에서 호치민시 하이테크 파크 산하 하이테크 파크 연구개발 센터 부소장인 Trinh Xuan Thang 박사는 Quoc Anh 박사와 그의 동료들의 제품을 독특한 아이디어를 지닌 새로운 기술로 평가했습니다.

Thang 씨에 따르면, 백색 LED 사용 시 주요 문제 중 하나는 높은 균일도를 확보하는 것입니다. 또한, LED의 에너지 효율 또한 제조업체와 사용자 모두에게 중요한 관심사입니다. TIR 렌즈 기술은 더 높은 품질의 광원(더 높은 LED 광색 균일도 달성)과 높은 에너지 효율을 갖춘 조명에 LED를 사용할 수 있도록 지원하여 오늘날 세계 최고 수준의 기술과 동등한 수준을 달성했습니다.

Thang 박사는 "저자 그룹은 LED 사용에 있어 주요 문제를 해결하는 아이디어와 기술을 제시했기 때문에 상용화 가능성이 매우 높다"고 말했습니다.

응우옌 도안 꾸옥 안 박사(가운데)는 고출력 LED용 새로운 TIR 렌즈 솔루션으로 2023년 과학 혁신 경진대회에서 1등을 수상했습니다. 사진: 지앙 휘

응우옌 도안 꾸옥 안 박사의 프로젝트는 훌륭한 아이디어와 체계적이고 세부적인 연구 과정을 통해 심사위원단으로부터 높은 평가를 받았습니다. 과학자들은 산업 표준을 충족할 때 상용화가 충분히 가능하다고 주장합니다. 이 제품은 2023년 과학 이니셔티브 경진대회에서 7천만 동(VND) 상당의 1등상을 수상했습니다.

LED 조명용 새로운 TIR 렌즈

누 퀸

소스 링크: https://vnexpress.net/nha-khoa-hoc-nghien-cuu-cong-nghe-giup-den-led-sang-hon-4604890.html