논리회로 방식 적용을 통한 자동차 전조등용 광원 및 그 시스템 연구 :Study on Light Source and its System for Automotive Headlight using Logic Circuit Method

노명재

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자료유형: 학위논문

저자정보: 노명재 (한국산업기술대학교, 한국산업기술대학교 지식기반기술에너지대학원)

지도교수: 현동훈

발행연도: 2018

저작권: 한국산업기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수10

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2018

논리회로 방식 적용을 통한 자동차 전조등용 광원 및 그 시스템 연구

노명재 , 이수영 , 현동훈 한국생산제조학회지 2018.06 학술저널

논리회로 방식 적용을 통한 자동차 전조등용 광원 및 그 시스템 연구

노명재 2018.01 학위논문

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본 연구는 자동차 전조등으로 사용되는 LED 광원의 발전된 형태에 관한 것이다. 우리는 상향등(주행빔)과 하향등(전환빔)이 포함된 자동차 전조등 시스템에 대하여 고정된 간단한 광원 유형과 변환 또는 조작 할 수 있는 전통적인 조명 광학 시스템으로 구성된 기존 시스템 구성 패러다임을 디지털 방식으로 다양하게 전환 할 수 있는 광원과 고정된 조명 광학 시스템의 조합으로 구성된 시스템으로 전환하려 했다.
상술한 목표를 달성하기 위해 우리는 우선적으로 국제적으로 인정 받고 있는 규정을 기준으로 검증하려 하였다. 우선적으로 북미 표준 배광 규정(SAE Standard)에서 비교적 단순하고 규칙적이며 기본적인 상향빔과 하향빔을 구현 할 수 있는 type F 조건에 포함된 UB1, LB1M 및 LB1V 의 조건에 대하여 실무에서 선택 가능하고 시제품 화 할 수 있는 Mini Lateral LED Chip, Chip Scale Package(CSP) LED Chip 및 Micro-LED Chip 이상 3가지 형태의 LED 광원을 Type F 각각의 조건에 대하여 최적 설계하려 하였다.
가장 까다로운 LB1V에 대해 3가지 형태의 광원으로 모두 최적 설계하였으며 UB1, LB1M의 경우는 단순하거나 LB1V와의 유사성으로 인해 Mini Lateral LED Chip의 경우만 최적 설계하고 시뮬레이션 결과를 분석한 결과 나머지 두가지 형태의 경우는 쉽게 도달할 것으로 유추하여 생략하였다.
다른 하나는 유럽 표준 배광 규정(ECE Regulation)으로 더욱 세부적으로는 일반 모드 Class A와 Class B중에 더 일반적인 Class B 조건과 적응 형 전조등 시스템 (AFS)의 일반 모드인 Class C와 시내주행 모드인 Class V, 고속 주행 모드인 Class E 및 우천 모드인 Class W까지 망라하여 검증하는 시도를 하였다. 단, Bending Mode에 대해서는 본 논문에서는 생략하였다.
유럽 표준 배광 규정에 대해서는 Class C의 경우만 제외하고 Mini Lateral LED Chip으로 모든 규정을 만족하여 북미 표준 배광규정의 경우와 마찬가지로 나머지 경우는 생략하였고 조건을 만족하지 못한 Class C의 경우는 Mini Lateral Chip보다 자유도가 커 생략 진행 했던 Micro-LED Chip을 광원으로 하는 시뮬레이션을 추가하여 가능성 검증을 하였다.
결론적으로 기존 고정 광원을 사용하는 맞춤형 광학 시스템 패러다임을 가변 광원을 사용하는 고정 광학 시스템 패러다임으로 변환 할 수 있음을 최종적으로 확인하였다.

This study is about the more advanced form of LED light source used as a automotive headlight. We''ve tried to convert the existing system configuration paradigm which is composed of fixed simple light source type and traditional illumination optical system which can convert or manipulate, to a system composed of a combination of a digitally various switched light source and a fixed illumination optical system.
In order to achieve the above-mentioned objectives, we tried to verify on the basis of internationally recognized regulations. We have designed them that adapted in UB1, LB1M, and LB1V which are included in the Type F condition that can implement relatively simple and regular basic Upper and Lower beams in the SAE Standard in North America. And we designed them with three types of LED light source which are Mini Lateral LED Chip, Chip Scale Packed LED Chip and Micro LED Chip. These LEDs can be selected in practice and prototyped in real.
For the most demanding LB1V, all three types of light sources were designed optimally. In the case of UB1 and LB1M, because of the simple and similarity with LB1V, we had done only the optimal design for the Mini Lateral LED Chip and we check the result of this, results of simulation, the other cases are assumed that they will reach easily. Therefore it was no problem that the other cases were omitted.
The other is the ECE Regulation, more specifically Class B, which is more common among Class A and Class B, and more Class C which is the normal mode of the Adaptive Front-lighting System (AFS), Class V which is a urban driving mode of AFS, Class E which is a high speed driving mode of AFS and Class W which is a rainfall mode of AFS, that we tried to verify them. However, the bending mode is omitted in this paper.
As for European standard light distribution regulations(ECE Regulation), except for Class C, all the specifications are satisfied with Mini Lateral LED Chip. As in the case of North American standard light distribution regulations(SAE Standard), the remaining cases have been omitted.
In case of Class C that does not satisfy the condition with Mini Lateral LED Chip. We tested the feasibility by adding a simulation using the micro-LED chip, which was omitted because the degree of freedom was higher than Mini Lateral LED Chip, as the light source.
In conclusion, we finally confirmed that the custom optical system paradigm using the existing fixed light source can be converted into a fixed optical system paradigm using a variable light source.

#Automotive headlight #Logic cirguit #LED #SAE standard #ECE regulation #AFS

제 1장 서 론 1
1.1 연구 배경 1
1.2 연구 동향 3
1.3 연구 목적 6
1.4 논문 구성 7
제 2장 관련이론 8
2.1 전조등 시스템 8
2.1.1 Head Light 역사 8
2.1.2 Head Light 최근 기술 12
2.1.3 Head Light 최근 이슈 15
2.1.4 LED Head Light System 요소 기술 17
2.1.5 Laser Head Light System 요소 기술 20
2.2 배광기준 분석 23
2.2.1 북미 표준 전조등 배광규정(SAE Standard) 분석 23
2.2.2 유럽 표준 전조등 배광규정(ECE Regulation) 분석 26
2.3 조명 이론 30
2.3.1 복사속 30
2.3.2 광속 30
2.3.3 광도 31
2.3.4 조도 32
2.3.5 휘도 34
2.3.6 배광곡선 36
2.3.7 굴절 36
2.3.8 입체각 42
2.3.9 광원 43
2.4 광학 이론 51
2.4.1 수차이론 51
2.4.2 비구면 방정식 63
2.4.3 회절광학소자(Kino-Form) 방정식 69
2.4.4 비구면 및 Kino-Form 형상 가공 73
2.5 자동차 조명 광학계 설계 배경 이론 77
2.5.1 LED Collimator 77
2.5.2 Projection 광학계 80
2.5.3 전통 자동차 전조등 광학계 83
2.5.4 일반 LED 자동차 전조등 광학계 85
2.5.5 기존시스템 응용 광학계의 문제점 87
제 3장 최적 설계법 89
3.1 광학 설계법 89
3.1.1 고효율 광학계 89
3.1.2 색수차 보정 광학계 91
3.1.3 Kino-Form 형상 추출방법 94
3.2 광원 패턴 설계법 102
3.2.1 기본 구조 102
3.2.2 SAE Standard 맞춤형 광원 패턴 설계 104
3.2.3 ECE Regulation 맞춤형 광원 패턴 설계 110
제 4장 성능 시뮬레이션 115
4.1 SAE Standard 용 성능 시뮬레이션 117
4.1.1 UB1 117
4.1.2 LB1V 119
4.1.3 LB1M 125
4.2 ECE Regulation 용 성능 시뮬레이션 126
4.2.1 Class B 127
4.2.2 Class C 129
4.2.3 Class V 131
4.2.4 Class E 133
4.2.5 Class W 135
제 5장 시뮬레이션 결과 분석 및 고찰 137
5.1 SAE Standard 용 시뮬레이션 결과 분석 137
5.1.1 UB1 144
5.1.2 LB1V 145
5.1.3 LB1M 148
5.2 ECE Regulation 용 시뮬레이션 결과 분석 149
5.2.1 Class B 152
5.2.2 Class C 153
5.2.3 Class V 154
5.2.4 Class E 155
5.2.5 Class W 156
제 6장 결 론 157
References 160
Abstract 173

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