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Q.LED 란...

- 전기발광 : 현대과학이 만든 새로운 빛 LED

최근 많은 관심이 주어지고 있는 LED는 Light Emitting Diode (발광 다이오드)의 약어로, 전기 발광을 이용한 것이다. 이는 p형 반도체와 n형 반도체를 접합시키고, p형 반도체 부분에 ‘+”전압을 걸어 전자를 빼어내 정공(hole)을 만들고, n형 반도체 부분에는 ‘-‘극을 걸어 전자를 주입시키면 이들이 확산되어 접합 면에서 결합할 때 빛을 내는 것이다. LED는 주로 주기율표의 13족(3A족) 원소(Al, Ga, In)와 15 족(5A 족) 원소(P, As)로 된 화합물 반도체를 사용하는데, 화합물에 따라 나오는 빛의 색이 다르다. LED는 1920년에 처음 만들어졌고, 1960년대부터는 전광판이나 계산기 등에 일부 사용되었으나, 에너지 효율이 낮아 보편화되지는 못하였다. 그러나 최근 수년간의 획기적 발전으로 이제는 LED의 빛 에너지 전환 효율이 형광등 보다도 높아져 새로운 광원으로 각광을 받고 있다. (글 박준우 / 이화여대 화학‧나노과학과 교수/ 네이버 캐스트 오늘의 과학에서 발췌.)

좀 어렵죠… 그럼 이건?

LED는 발광다이오드라는 뜻입니다. 한쪽으로, 순방향으로는 전기가 통하고 역방향으로는 전기가 통하지 않게 하는 반도체 소자의 일종입니다. 반도체의 P-N 전합구조를 이용하여 주입된 소수캐리어(전자, 양공)를 만들어내고, 이들의 재결합에 의하여 발광하는 것입니다. 이는 순방향으로 일정 전압이 인가되었을 때 불빛을 발하게 되는 것입니다.

그냥 “에너지가 흐르면서 빛이 나는 현상”을 응용한 제품 정도라고 인지해 주시면 될 것 같습니다.

실제 LED는 화합물반도체에 사용되는 원소의 조성비에 따라 달라지게 됩니다. 갈륨과 인의 조성비에 따라 적색에서 UV에 근접한 색상까지 만들어지게 됩니다. 이러한 원리로 LED는 적색, 녹색, 청색의 색원 삼원소에 해당하는 LED모듈을 생산하게 되었고, 이러한 색의 삼원색에 해당하는 모듈의 조합으로 실재 트루 컬러의 색상표현을 하고 있습니다.

 

LED는 발광하는 빛의 파장 대에 따라 눈에 보이는 빛(가시광선)을 발광하는 Visible LED와, 눈에 보이지 않는 빛을 발광하는 적외선LED, 자외선 LED로 크게 3종류로 나눠지게 됩니다.
◈ Visible LED: White, Blue, Red, Green, Yellow, Cyan 칼라 등 가시광선 대역의 다양한 빛을 발광합니다.

 

각각 한가지의 빛을 발광하는 단일 파장대의LED와 빛의 3원색인 R, G, B의 색을 구현하는 물질 하나의 LED에 모두 넣어 여러 색깔의 빛 구현이 가능한 Full Color LED가 있으며, 주로 가정용, 산업용, 전장용의 디스플레이 Back light, 조명, 신호 표시용으로 쓰입니다.

 

 

<Visible LED의 다양한 빛의 색깔>

적외선 LED: IR(Infrared) LED라고도 하며 730nm~940nm파장대의 빛을 발광 합니다.
빛의 파장대에 따라 주로 저조도 조명용, 감지용 센서, IR 통신 등의 용도로 사용됩니다.

자외선 LED: UV(Ultraviolet) LED라고도 하며 280nm~420nm 파장대의 빛을 발광 합니다.
빛의 파장대에 따라 주로 의료용, 지폐식별장치, 환경관련 센서, 살균 등의 용도로 사용됩니다.

아울러 LED는 Package 모양에 따라 Lamp type과 SMD type LED로 나눌 수 있습니다.

Lamp type LED - 모양에 따라 Round 타입, Oval 타입, 7-segment 타입 등이 있습니다.

 

 

SMD type LED
1) TOPVIEW LED - 빛이 발광하는 방향이 정면인 LED로 1.6x0.8mm 사이즈부터 다양한 크기의 Package가 있습니다.

 

2) Side View LED - 빛이 발광하는 방향이 측면인 LED 로 1.6x0.8mm 사이즈부터 다양한 크기의 Package가 있습니다.

 

3) Power LED - 소비전력이 1W이상의 고휘도 LED로써 발광하는 빛의 확산을 위해 광각 Lens가 부착되어 있습니다.

 

1) 에너지 절약 : 전구나 형광등에 비하여 소비전력이 매우 적다. 전구대비 1/8, 형광등대비 1/3 수준.   따라서 전기료가 적게 나오겠죠?   광변환 효율 기술이 계속 발전하고 있으므로 앞으로 더 적은 소비전력으로 더 밝은 빛을 기대해도 좋다.

 

2) 장수명 : 전구와 같이 필라멘트 단락 현상이 없다. 수명은 통상 50,000~100,000 시간으로 알려져 있으며 반영구적이라 생각해도 좋다. 사용하는 LED가 요구하는 Spec 이상의 과도한 전압이나 온도로 LED가 죽을수도 있으므로 항상 보호 회로를 거치는 것이 좋다.

3) 직류(D/C)점등 방식 : LED는 직류전원(D/C)을 사용하는 점등방식이므로 깜빡임이 없어시신경의 피로도를 줄일 수 있으며 또한 반도체 소자이므로 응답속도가 매우 빠르다.

4) Full Color 구현이 가능 : 청색 LED 상용화 이후 full color 구현이 가능해짐. 왜냐하면 RGB색상으로 천연의 모든 색상을 만들 수 있기 때문이죠.

5) 내구성에 우수함 :  대부분의 LED는 Epoxy packaging 으로 Molding 되어 있기 때문에 충격에 강하다.

6) 초박형 제작 또는 무한 확장 가능 : 눈에 잘 보이지 않을 정도의 초박형 제작도 가능하며, LED의 직/병렬 확장으로 옥외간판과 같이 대형 화면의 구성에도 쓰이고 있다.

7) 환경 친화적 :  형광등과 같은 수은, 방전용 gas를 사용하지 않으므로 환경 친화적이다.

 

 

1)가장 큰 단점... 비싸다는 것입니다. 하지만 그에 비해 영구적 수명의 장점으로 장기적으로 봤을 경우에는 오히려 경제적일 수도 있습니다.

2)또 다른 LED의 단점은 강한 전류에 약한 부분입니다.

대부분의 LED는 DC로 구동되어 지고 있습니다. 또한 신호체계를 도입하여 색상변화를 연출하고 있습니다만, 이러한 관계에 있어 LED모쥴에 강전 혹은 강한 정전기가 발생할 경우 회로에 이상이 생길 가능성이 농후하며, 신호체계와 관련된 시스템에 전기적 노이즈 발생시 LED발광에도 영향을 미치게 되는 단점이 있습니다.

3)빛의 직진성이 강해요: LED는 백열등이나 형광등에 비해 상대적으로 빛의 직진성이 강하고 빛의 확산이 적어서 중심에서 조금 벗어나면 곧 어두워지는 특성이 있습니다.

 

엔프렌 LED스탠드는 LED 고유의 장점과 특성을 잘 살리고 단점을 최대한 보완, 개선하여 학습 및 탁상용으로 최적화 시킨 제품입니다.
<엔프렌LED스탠드의 장,단점>

구 분

삼파장 인버터 스탠드

엔프렌 LED 스탠드



LED

장점

시력 보호

교류(AC)전원사용 인버터회로 사용하여 깜빡임 최소화

직류전원(D/C 12V) 사용으로 깜빡임 자체가 없음

에너지절약

백열등 대비1/3수준

백열등 대비 1/8 수준( 약90% 빛으로 전환되어 광효율이 높다)

수명

8,000~10,000시간

40,000~100,000시간 5배 이상 긴 수명(반영구적 수명)

친환경

수은등 중금속 및 방전가스 함유

중금속,가스 사용 없음(국가별 환경규제에도 적합함)

밝기 조절

불가

다단계 밝기조절 가능

제품디자인

삼파장 램프의 사이즈로 인해제품디자인에 제약.

LED자체가 초소형이기 때문에 가늘고 샤프한 디자인 구현이 가능



LED단점

 

빛의 확산

전방위로 강하게 확산

빛의 직진성이 높고 주변부가 상대적으로 어두움. ☞엔프렌스탠드: 자유롭게 구부려져 빛을 모아주는Flexible head개발(특허등록)

램프 교체

쉽게 구매하고 교환 용이

 

LED불량시 교환 및 A/S가 어렵다 ☞엔프렌스탠드: LED를 모듈화하여 교환 및 A/S가 편리하다.

가격

저렴하다

비싼 LED원가로 인해 상대적으로 고가☞엔프렌스탠드: 모듈화 설계 및 원가절감으로 인버터스탠드 수준의 경제적인 가격 실현

 

 

LED의 빛은 기존의 형광등이나 백열등에 비해 빛의 확산각도가 적고 직진성이 매우 강합니다.(손전등을 연상하시면 이해가 쉬울 거 같습니다.)

동일한 밝기라도 빛의 확산각도가 좁으니까 원하는 부분의 중심부만 집중적으로 밝게 되고 또 상대적으로 멀리까지 빛이 전달됩니다. 하지만 중심부위를 벗어나면 밝기가 급격히 감소하게 됩니다.

지금까지 주로 사용되고 있는 삼파장 스탠드의 형광등은 상대적으로 빛의 확산각도가 매우 넓어서 환한 느낌을 많이 줍니다. 많은 소비자들이 이런 형광등의 환한 빛에 익숙하다보니 LED등이 상대적으로 어둡게 느껴지는 것입니다.

실제 조도계를 사용하여 광원에서 약 40cm거리를 유지하며 일반적인 스탠드 사용환경을 가정하여 측정해보면 LTK-1500 LED스탠드의 경우 직하조도(중심부위)는 약 1300LUX 전후의 밝기가 측정되고 삼파장 스탠드는 1000LUX에 조금 못 미치는 밝기를 보이고 있다. 그럼에도 불구하고 불을 켰을 때의 느낌은 오히려 삼파장 스탠드가 더 환한 느낌을 갖게 된다.

사실 학습 또는 독서 시 필요한 조도는 700LUX이상이면 충분한 수준으로 알려져 있어 어느 제품이든 사용에는 문제가 없다.

만일 개인의 기호나 습관 때문에 형광등처럼 환한 느낌을 주는 LED스탠드를 원할 경우, 빛의 확산각도를 크게 한 LTK-1500 Wide 같은 제품을 선택하면 LED의 장점과 환한 느낌을 동시에 누릴 수 있을 것이다.

 

엔프렌 LED스탠드(LTK-1500): 40cm거리에서 40cm(빨간원) 밝기는 407~497lux로 일본 경쟁제품대비 최대 60% 더 밝음.

 

(일본경쟁 T사 제품 : 홈피자료 기준) :

: 35cm거리에서 직경40cm(파란원)의 밝기가 300lux 수준임.

 

LED등은 일반 형광등 대비 약 6배정도 전기비용이 절감되고 반대로 수명은 6배이상 긴 친환경저전력의 제품입니다.

 

구 분

백열전구

형광등

형광등(절약형)

LED등

소비전력(1,000LM/1hr)

100W (47원)

40W (18.8원)

20W (9.4원)

7.5W미만 (3원)

사용기간(hr)

(5hr/1일 기준)

1,000hr

(약 반년)

4,000~5,000

(약2년)

5,000hr

(약2년)

30,000hr

(약15년)

*개략적인 비교DATA로 사용환경에 따라 상이할 수 있음.

 

 

색온도란?

광원의 빛을 수치적으로 표시하는 방법이다. 어떤 물체가 빛을 띄고 있을 때, 이 빛과 같은 빛을 띄는 흑체의 온도를 이용하여 물체의 색온도를 결정한다. 보통 실제 온도보다 약간 높은 값을 가지며 물체의 색온도는 같은 색광의 흑체의 온도(절대온도 K)로 표시된다.

가령 전구의 빛은 2,800K, 형광등의 빛은 4,500∼6,500K, 정오의 태양빛은 5,400K, 흐린 날의 낮 빛은 6500∼7000K, 맑은 날의 푸른 하늘 빛은 1만 2000∼1만 8000K 정도의 색온도이다. 색온도의 측정법은 국제적으로 정해져 있으며, 적당한 색유리 필터와 표준광원을 써서 측정한다.(출처 :네이버 백과사전)

감성조명이란?

인간을 오랜 세월 동안 빛과 함께 호흡하며 살아왔고, 신체의 리듬도 자연광에 반응하여 비타민을 생성하고 호르몬을 조절하고 정서적 안정을 가져왔다. 이러한 자연빛과 인간간의 유용한 관계에 주목한 인간 친화적인 조명기술이 감성조명이다.

즉 인간의 생체리듬,심리상태,학업성취도 및 작업능력이 주변 조명의 색온도와 색상에 영향을 받는다는 것이다. 수리영역에는 7500캘빈(K)값의 푸른빛조명이, 언어영역에는 4500K의 일반조명이, 미술,음악등의 영역에는 2500K의 붉은색 조명이 학습효과를 높이는 것으로 알려져 있다.

 

조도(照度, Illuminance) – 광원으로부터 빛을 받는 임의의 지점에서의 밝기 정도를 나타냅니다. 단위는 룩스[lux]이며, 조도[lux]=광속[lm]/조사면적[m2]과 같습니다.

휘도(輝度, Brightness) – 광원 또는 반사체 표면의 밝기(눈부신 정도)를 뜻합니다.
조도가 단위면적당 얼마만큼의 빛이 도달하는가를 표시하는 단위라면, 휘도는 임의의 방향으로부터 광원을 바라봤을 때 느껴지는 광원의 밝기를 의미합니다.
단위는 [cd/ m2]이고, 이는 광도[cd]/조사면적[m2]과 같습니다.

광속(光束, Luminous flux)
빛의 속도 또는 단위면적당 비취는 빛의 총량을 뜻합니다.
단위는 lm(루멘)이고, 광속[lm]=조도[lx]x조사면적[m2]과 같습니다.

광도(光度, Luminous Intensity)
빛의 강도를 말하며 광원으로부터 한 방향으로 얼마만큼의 광량이 방출되는지를 나타냅니다. 단위는 cd(칸델라)를 사용합니다. 보통 촛불 하나의 밝기가 1[cd]입니다.
광도[cd]=한 방향으로 방출되는 광속[lm]/방향각도[sr]와 같습니다.

광속(光束, Luminous flux)
빛의 속도 또는 단위면적당 비취는 빛의 총량을 뜻합니다.
단위는 lm(루멘)이고, 광속[lm]=조도[lx]x조사면적[m2]과 같습니다.

 

 

 



 

 

 

 


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