과학자들은 LED 조명을 더 밝게 만드는 기술을 연구합니다.

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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 조명에 부착된 전반사 렌즈(반사경이라고도 함)로, 방출되는 모든 빛을 앞쪽으로 향하게 하고 빛을 더 고르게 분배합니다. 새로운 TIR 렌즈 기술은 비용을 절감하고, 효율성과 빛 방출의 균일성을 높이는 데 도움이 되며, 이를 통해 LED 조명의 품질과 적용을 개선합니다. 연구팀은 또한 이 기술을 최적화하여 도시 조명, 산업, 농업, 어업 등 다양한 LED 제품에 적용할 수 있도록 했습니다.

연구팀 대표인 Quoc Anh 박사는 TIR 렌즈 솔루션이 전통적인 반사경이나 다른 유형의 렌즈보다 더 넓은 각도로 들어오는 광선을 조정할 수 있기 때문에 많은 상업용 LED 조명에 널리 사용된다고 말했습니다. 그러나 TIR 렌즈는 전반사를 이루지 못하는 경우가 많기 때문에 방출된 빔을 유지하고 앞으로 초점을 맞춰 성능을 보장하기 위해 흰색 고정 링이 필요합니다. "흰색 고정 링은 95.85%의 효율을 달성할 수 있지만 비용이 많이 든다"고 그는 말했다.

TIR 렌즈를 사용한 새로운 LED 조명. 사진: 연구팀 — TIR 렌즈를 사용한 새로운 LED 조명. 사진: *연구팀*

과학자 그룹은 LED 조명의 품질과 적용을 개선한다는 목표로 흰색 고정 링을 사용하지 않는 새로운 TIR 렌즈 기술을 연구하고 개발했습니다(제품 비용을 30% 절감하는 데 도움이 됨). 특히 현재 상용화된 LED 조명보다 균일한 조도 증가율이 높고, 95% 이상의 발광 효율을 달성합니다.

Quoc Anh 박사는 연구팀이 2014년에 이 아이디어를 생각해 냈고, 조명 분포를 바꾸는 작업을 진행했다고 말했습니다. 효율성을 높이고 비용을 절감할 수 있는 방법을 찾기 위해 색상 변화를 조사하세요. 2016년에 과학자들은 특수 광학 소프트웨어로 계산을 시뮬레이션한 다음 모델을 설계하고 제작했습니다. 3년 이상의 연구 끝에 다중 분할 콜리메이터(MSOC)와 다중 구조 광학 표면(MSOS) 설계를 포함한 새로운 TIR 렌즈가 탄생했습니다. 이를 통해 입사 광선의 방출 각도를 조절하고 입사광의 전반사를 실현하여 방출 균일성을 높였습니다. 즉, 새로운 렌즈는 청색광 복사와 황색광 복사를 재분배하여 백색광 색상의 품질을 향상시킬 수 있습니다.

이 애플리케이션을 배포하기 위해 팀은 연구, 측정, 샘플 결과와의 결과 비교 및 교정을 위해 측정 장비를 사용합니다. 광 분포 균일성을 비교한 실험 결과, 새로운 TIR 렌즈를 사용했을 때 광 균일성 지수는 500 mm2 조명 표면에서 렌즈 1보다 122.4%, 렌즈 II보다 495.3% 더 우수한 것으로 나타났습니다. 이러한 성공으로 인해 새로운 TIR 렌즈 연구는 2022년에 USPTO(미국) 특허를 받았습니다.

Quoc Anh 박사와 그의 동료들은 설계, 샘플 제작, 특허 취득 등 긴 과정을 거친 후, 이 제품이 시장에 출시될 것으로 기대하고 있습니다. 그는 "새로운 TIR 렌즈 기술은 사용하기 쉽고, 배치가 쉽고, 광범위하게 적용될 수 있으며, 사회와 지역 사회에 경제적 가치를 가져다준다"고 말했다.

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, 백색광 방출 LED를 사용할 때 가장 큰 문제 중 하나는 높은 균일성을 달성하는 것입니다. 또한, LED 조명의 에너지 효율성은 제조업체와 사용자에게 가장 중요한 관심사입니다. TIR 렌즈 기술은 오늘날 세계 최고 수준의 기술과 동등한 수준의, 더 높은 품질의 광원(더욱 균일한 LED 조명 색상 달성)과 높은 에너지 효율을 갖춘 조명에 LED를 사용할 수 있게 해줍니다.

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

Nguyen Doan Quoc Anh 박사(가운데)는 고출력 LED를 위한 새로운 TIR 렌즈 솔루션으로 2023년 과학 이니셔티브 대회에서 1등을 수상했습니다. 사진: 지앙 후이 — Nguyen Doan Quoc Anh 박사(가운데)는 고출력 LED를 위한 새로운 TIR 렌즈 솔루션으로 2023년 과학 이니셔티브 대회에서 1등을 수상했습니다. 사진: *지앙 후이*

응웬 도안 꾸옥 안 박사의 프로젝트는 훌륭한 아이디어와 체계적이고 세부적인 연구 과정을 갖추고 있어 심사위원단으로부터 높은 평가를 받았습니다. 과학자들에 따르면, 산업 표준을 충족할 때 상용화는 완벽하게 가능합니다. 이 제품은 2023년 과학 이니셔티브 경연대회에서 7,000만 VND 상당의 1등상을 수상했습니다.