LED 조명의 미래 번역에 대해서 알아 보겠습니다(영어번역)
LED 조명의 미래 번역(영어 원본)Word count: 1,319 The future of residential lighting Abstract With the ubiquitous incandescent light bulb passing 130 years in age, it was thought that an economical and efficient replacement would be found by now. Compact fluorescent lamps (CFLs) have been a candidate due to their higher efficiency, however, these bulbs contain toxic mercury. Other candidates such as the exotic RF Plasma bulbs have been investigated for non-commercial use, but have issues as well. Previous LED replacement fixture (bulb) designs have been relatively expensive and, even though they have excellent efficiency, suffer from poor life spans. As other market forces drive the selection of next generation residential light sources that go beyond efficiency, LEDs are standing their ground. This article examines state-of-the-art LED lighting as well as market forces at work pushing the industry to abandon the incandescent bulbs we use today. Introduction Artificial light has been with mankind since the dawn of the fire age. It has allowed humans to continue activities that normally would require daylight and extended the time when people were social or productive. The arrival of oil lamps and candles civilized artificial light into a technology for extending the day past sunset. With the industrial age came gas lighting, which lined the streets of many cities. However, it wasn’t until the late 19th century that electric lighting, first in the form of arc lamps and later incandescent filament lamps, was introduced. For over 100 years, the incandescent bulb was ubiquitous in homes across most of the globe. But it was well known (and exploited) that this technology only provided a small percentage of visible light. Over 90 percent of the emission spectrum of an incandescent bulb falls in the infrared (non-visible) range (Figure 1). Incandescent light bulbs are highly inefficient for visible lighting tasks and soon replacements were entering the market. Competing technologies such as florescent lighting and low-pressure metal lamps are now widely available. The compact florescent lamp (CFL) often has been used as a symbol for eco-friendly technology due to its high efficiency. However, it is a bit of a misnomer since the bulb actually contains a small amount of mercury metal, which is highly toxic. Figure 1. Emission spectrum of an incandescent bulb mostly falls into the invisible infrared region Today there are many options for lighting technology, most of which is being driven by the need for higher efficiency. Some lighting technologies such as high pressure sodium (HPS) lamps achieve extremely high efficacies on the order of 150 lumens per watt (lm/W). This is due primarily to the strong atomic sodium D-line emission being mostly in the visible spectrum. They also exhibit long lifespans on the order of 20,000 hours until failure. These types can be found in street and outdoor area lighting. However, due to the strong yellow emission, they are not optimal for general lighting. Solid state lighting In the last 10 years great improvements have been made in the efficacy of LED emitters. It is now common to find white LEDs with efficacies exceeding 100 lm/W. However, there are cost constraints still associated with LED lamps. To help bridge the gap, the U.S. Department of Energy hosted the L-Prize contest with the purpose of driving competition and lowering the price of producing LED bulbs. The winner of the DoE 60W L-Prize is Philips and the bulb is available for purchase today. All of these bulbs are designed to retrofit a standard fixture and many, such as the Philips design, can be dimmed by standard TRIAC dimmers. Nevertheless, to be compatible with dimmers and to operate off of higher voltages found worldwide complicates the electronics and raises the cost of the bulb. Additionally, it only replaces the conventional bulb in a standard fixture. An example is the BR30 light, found in many homes with recessed lighting across the U.S. This bulb screws into the standard Edison E26 (26 mm) socket, which only supplies high voltage (110VAC) alternating current. Such replacement LED lights must deal with an environment designed specifically for the incandescent bulb. As seen in Figure 1, the majority of emission of an incandescent filament-based light source is in the infrared range, which is heat. The heat is “radiated” away from the bulb which has been exploited as heating elements for restaurant passes and the early Easy-Bake ovens from Kenner (later Hasbro). LED emitters, however, do not radiate waste heat. Instead they need to conduct it away – which introduces yet another engineering challenge when it comes to retrofitting a fixture designed over 100 years ago. This leads to strange looking designs with fins and sometimes even active elements, such as the Nuventix SynJet® cooling technology. The future of residential lighting It is obvious that there exists a market for millions of replacement bulbs that are far more efficient than the old incandescent versions. Still, there are other forces beyond energy savings that ultimately will drive more sophistication into home lighting. Beyond efficiency LEDs offer some additional features that have yet to be fully realized by designers – the ability to change color. Tricolor (red, green, blue) fixtures allow color mixing which can change the look of a space and affect mood. A recent area of study called “color psychology” is connecting colors with feelings. The color blue, for instance, is thought to instill a feeling of relaxation and comfort. Using this knowledge, the interior lighting of Boeing’s new jets have tray lighting with blue and white LED emitters – to help promote a relaxed feeling in passengers. With the ability to change color comes another dimension to the traditional dimming paradigm. This requires controls either in the infrastructure or the fixtures themselves. One solution is to add wireless technologies such as Zigbee, 6LoPAN or 802.11 (WiFi) inside the fixture, along with standardized protocols for communication. This allows controls to be as simple as a mobile application on a cell phone to change the color or level of lighting in a room. The major problem today is the lack of standards for both the communication physical layer and the protocol. Unlike the simple and ubiquitous E26 socket, a wirelessly connected mesh networked light fixture needs standards for adoption. The industry may find applications in commercial settings first, but ultimately a minimum number of standards will be required for this to reach the home. When it does, it will need a new power system. Like the E-Merge Alliance commercial standards proposals, there needs to be a residential DC power grid. High voltage transmission won over Edison’s DC transmission by lowering the resistive losses in cables over long distances (Ohms law: higher transmission voltage lowers the effect of the fixed R term in P=I2R by lowering the “I” or current term). This is fine for large scale transmission, but most of our modern devices run on DC low-voltage power. Every electronic device that has an AC power plug also has a complex power supply to convert that high voltage to the correct internal DC voltages required to operate the electronics. Several proposals for a standardized DC connector, or at least a residential DC bus, have been introduced. However, no standard yet has been adopted. Additionally, a DC plug standard could also bring Ethernet or other wired communication standards into the plug, allowing for a physical layer that is already widely deployed. Conclusion Residential lighting designers and suppliers will move as an industry to the more sophisticated lighting technologies only when the standards are ratified. These will include both power (most likely DC) and communications to take advantage of the capabilities that LED lighting has yet to realize, which goes beyond the efficiency benefits. In the home of the near future, replacing a bulb will be passé, and the ability for the structure to affect the occupant’s mood by altering the color will be as common as dimming that old incandescent light fixture. References For more information about LED lighting, visit: www.ti.com/led-ca. |
LED 조명의 미래 번역(한국어 번역본)Word count: 1,319 주택용 조명의 미래 요약 최근에 이르러서야 130년 동안이나 사용되어 오던 백열전구를 대체할 수 있는 보다 경제적이고 효율적인 발광체가 개발되기 시작했습니다. 소형형광전구(CFL)는 높은 효율성 때문에 백열전구를 대체할 수 있는 발광체로 주목받았지만 이들 전구에는 독성물질인 수은이 함유되어 있습니다. 매력적인 발광체인 RF 플라즈마 전구와 같은 다른 대체 광원은 비상업적 용도로만 연구되었지만 이슈가 된 전구입니다. 이전의 LED 대체 조명(전구) 디자인은 효율은 뛰어나지만 가격이 비교적 비싸고 수명이 짧습니다. 그러나 또 다른 시장 원리가 차세대 주거용 광원을 찾게 만들면서 LED는 나름의 위치를 확보하고 있스빈다. 본 논문은 최신 LED 조명에 대해 살펴보고 어떤 시장 원리가 기존의 백열전구를 포기하도록 만들고 있는지에 대해 연구합니다. 서론 인류는 불을 사용하기 시작할 때부터 인공 조명을 사용해왔습니다. 인공 조명은 일광이 필요한 활동을 어두워진 후에도 계속할 수 있도록 해주며 사회활동이나 생산활동을 할 수 있는 시간을 연장시켜 주었습니다. 기름등와 양초의 발명으로 인공 조명은 해가 진 후까지 하루를 연장시킬 수 있는 기술로 발전하게 되었습니다. 산업시대에는 가스등이 등장하여 많은 도시의 거리를 밝혔습니다. 그러나 전기조명은 19세기 후반에 이르러서야 사용되기 시작했는데 처음에는 아크등의 형태였다가 이후에는 백열등으로 발전하였습니다. 이후 백열전구는 100년 이상, 전 지구상의 가정 어디에서나 사용되었습니다. 그러나 잘 알려진 바와 같이 이 기술로 제작한 광원이 내는 에너지는 오직 작은 비율의 가시광선만 만들어냅니다. 백열등의 발광 스펙트럼의 90퍼센트 이상이 적외선(비가시광선) 범위에 들어갑니다(그림1). 이렇게 백열전구는 가시광선 활용에서 매우 비효율적이기 때문에 곧 대체 광원이 개발되어 시장에 나오게 되었습니다. 형광 조명과 저압메탈등과 같은 경쟁 기술이 개발되어 널리 사용되었습니다. 소형 형광등(CFL)은 높은 효율 때문에 종종 환경친화적 기술의 상징으로 여겨졌습니다. 그러나 형광전구는 실제로 매우 독성이 강한 소량의 수은금속을 포함하고 있기 때문에 환경친화적이라는 평가는 어울리지 않습니다. 그림1. 백열전구의 발광 스펙트럼은 대부분 눈에 보이지 않는 적외선 영역에 속한다. 현재는 선택할 수 있는 많은 기술이 존재하며 그 중 대부분은 효율을 높이기 위해 개발되었습니다. 고압나트륨(HPS)등과 같은 일부 조명 기술은 와트당 약 150루멘(lm/W)의 빛을 방사하기 때문에 매우 효율이 높습니다. 고압나트륨등의 높은 효율은 대부분이 가시 스펙트럼에 속하는 강력한 원자 나트륨의 D선 발광 때문입니다. 뿐만 아니라 이 고압나트륨등은 고장이 날 때까지 약 20,000 시간 동안 사용할 수 있어 수명이 매우 깁니다. 이런 조명 형태는 거리나 옥외 조명에서 발견할 수 있습니다. 그러나 단점은 강한 황색 발광으로 인해 일반 용도의 조명에는 적합하지 않다는 것입니다. 고체 소자 조명(Solid state lighting) 지난 10년간 발광체의 효율은 크게 향상되었습니다. 이제 100 lm/W를 초과하는 효율을 지닌 백색 LED는 예사로 만나볼 수 있게 되었습니다. 그러나 LED 등에는 여전히 가격상의 제한이 존재합니다. 가격 문제를 해결하기 위해 미국 에너지국은 LED 전구 생산 가격의 경쟁과 하락을 유도하는 L-Prize 대회를 주최했습니다. DoE 60W L-Prize의 승자는 필립스였습니다. 현재 필립스사의 전구를 구입할 수 있습니다. 이 모든 전구들은 표준 조명기구나 필립스 디자인과 같은 여러 조명기구들을 개량하기 위해 설계되었으며 표준 트라이액 조광기로 광도를 조절할 수도 있습니다. 그러나 조광기와 호환되도록 하고 보다 높은 전압을 사용하려면 전세계적으로 복잡한 전기기술이 필요했기 때문에 전구의 가격이 상승했습니다. 게다가 이런 제품들은 표준 조명기구의 재래의 전구만을 대체하는 제품이었습니다. 그 한 예는 미국 전역의 많은 가정에서 발견되는 매입형 조명에 사용되는 BR30 전구입니다. 이 전구는 교류전류의 높은 전압(110VAC)만 공급하는 표준 Edison E26 (26 mm) 소켓에 돌려서 끼우도록 제조되었습니다. 이런 형태의 대체 LED 전구는 백열전구를 위해 특별히 설계된 환경조건에서만 사용할 수 있습니다. 그림1에 나타난 것처럼, 백열 필라멘트를 사용한 광원의 대부분의 발광은 열을 발생시키는 적외선 범위에 들어갑니다. 그런 전구는 레스토랑 통로와 케너(이후 Hasbro)에서 생산된 초기의 이지-베이크 오븐의 가열원으로 설치되어 열원으로 이용되었습니다. 그러나 LED 발광체는 발생되는 열을 방사하지 않습니다. 대신 LED는 열을 품고 있습니다. 이런 LED의 특성 때문에 100여 년 전에 디자인된 조명기기의 개량에는 또 다른 설계상의 어려움이 있었습니다.. LED의 열 문제를 해결하기 위해 지느러미 형태의 구조물이 포함된 별난 모양의 디자인이 필요하게 되었고 때때로 Nuventix SynJet®의 냉각 기술 같은 특별한 요소를 추가한 디자인도 탄생했다. 주택용 조명의 미래 구식 백열전구보다 효율이 훨씬 높은 수백만의 대체 전구 시장이 존재한다는 것은 분명한 사실입니다. 그러나 가정용 조명을 보다 세련되게 개발해야 하는데는 에너지 절약 말고도 다른 이유가 있습니다. LED는 효율이 높다는 장점 외에도 아직 디자이너들이 충분히 알고 있지 못한 색상 변경 능력 등 다른 추가적인 특성을 지니고 있습니다. 삼색(적색, 녹색, 청색) 조명기기는 색상 혼합으로 공간의 모습을 변화시키고 분위기를 조정할 수 있습니다. “색채 심리학”이라는 최근의 연구 분야는 색체와 감정의 관계를 연구합니다. 예를 들면, 파란색은 긴장을 완화시키고 편안한 느낌을 준다고 합니다. 이런 지식을 활용하여, 보잉사의 신형 제트기의 내부는 청색과 백색 LED 발광체로 된 트레이 조명을 통해 승객의 긴장 완화를 돕고 있습니다. 색상 변화 능력으로 종래의 조광기능의 패러다임의 차원을 한 단계 높였습니다. 이런 기능은 하부시설나 조명기기 자체의 제어를 필요로 합니다. 그 한가지 해결책은 통신을 위한 표준화된 프로토콜과 함께 조명기기 내부에 Zigbee, 6LoPAN 또는802.11 (WiFi) 같은 무선 기술을 추가하는 것입니다. 그렇게 하면 모바일기기만큼이나 간단하게 실내 조명의 색상이나 광도를 조절할 수 있습니다. 현재 당면한 주된 문제는 통신의 물리계층 및 프로토콜 모두 표준이 없다는 것입니다. 어디에서나 사용되던 간단한 구조의 E26 소켓과 달리 무선 메시 네트워크로 연결된 조명기기는 도입하려면 적절한 표준이 필요합니다. 업계는 처음에는 상업적 환경에서 사용할 용도의 애플리케이션을 발견할 수 있었습니다. 그러나 그런 종류의 조명기기를 가정에까지 도입하려면 최소한의 표준이 필요하게 될 것입니다. 그리고 그를 위해 새로운 전력 시스템이 필요하게 될 것입니다. E-Merge Alliance 상용 표준 제안과 같이 주거용 직류 전력망이 필요합니다. 고압 송전은 장거리 케이블에서 저항손실을 낮추어 에디슨의 직류 전류를 송전합니다(옴의 법칙: 보다 높은 송전 전압은 P=I2R에서 “I” 또는 전류 조건을 낮추어 고정된 R 조건의 영향을 낮춘다). 이것은 대규모 송전에는 훌륭하지만, 현재의 대부분의 기기는 직류 저전압 전력을 사용합니다. 교류 전력 플러그가 있는 모든 전자기기에는 고전압을 전자장치를 작동시킬 수 있는 정확한 내부 직류 전압으로 변환시키는 복잡한 파워서플라이가 있습니다. 표준화된 직류 전원 커넥터 또는 주거용 직류 버스에 대한 몇 가지 제안이 소개되었습니다. 그러나 아직 채택된 표준은 없습니다. 게다가, 직류 플러그 표준도 이더넷이나 다른 유선통신 표준을 플러그에 도입할 수 있으며 이미 널리 사용되는 물리계층을 가능하게 합니다. 결론 주거용 조명 디자이너들과 공급자들은 표준이 승인되어야 업계가 보다 정교한 조명 기술에 눈을 돌리게 될 것입니다. 그런 조명 기술에는 LED 조명에서 아직 실현되지 않은 가능성을 활용한 전력(대부분 직류일 가능성이 큼)과 통신이 포함될 것입니다. 그리고 그것은 효율 이상의 장점이 될 수도 있을 것입니다. 멀지 않은 장래의 가정에서는 더 이상 전구를 교체할 필요가 없을 것이고 색상을 변경하여 거주자의 주거 분위기를 조절하는 기능은 구식의 백열광 조명기기의 광도를 조절하는 것만큼이나 일반적인 기술이 될 것입니다. 참조 LED 조명에 대한 보다 자세한 정보는 www.ti.com/led-ca을 방문해 주세요. |
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이상 텍사스 인스트루먼트에서 의뢰한 LED 조명의 미래 번역(영어번역)의 일부를 살펴 보았습니다.
번역은 기버 번역