[ INHA Univ. Global Trade Experts incubating Program ] 목 차 [ INHA Univ. Global Trade Experts incubating Program ] LED 조명 이해 2010. 2. 25.

순 서 1. LED의 개념 2. 조명용어 3. LED조명의 특징 4. 전통조명과 LED조명 비교 5. LED의 특수용도 적용 순 서 1. LED의 개념 2. 조명용어 3. LED조명의 특징 4. 전통조명과 LED조명 비교 5. LED의 특수용도 적용 6. 질문 및 답변

1. LED의 개념 ● LED 구동원리 - LED(Light-Emitting Diode)는 p-n접합 다이오드의 일종으로, 순방향으로 전압이 걸릴 때 빛이 방출되는 현상인 전기발광효과를 이용한 반도체 소자임. ● 백색 LED 구현방법 LED를 일반 조명으로 적용을 위해서는 LED를 이용한 백색광이 필요하며, 백색 LED를 구현하는 방법은 1) 적색, 녹색, 청색의 3개 LED칩을 조합하여 제작하는 방법 2) 청색 LED에 노란색 형광체를 여기시켜 제작하는 방법 3) UV(자외선) LED에 적색, 녹색, 청색의 삼원색 형광체를 여기시켜 제작하는 방법 * 2)의 청색 LED에 노란색 형광체를 여기시키는 방식이 주로 사용됨. (백색 LED 구현방법)

그림1, 광속(모든방향으로 방출되는 총 빛의 양) 2. 조명용어 ● 광속(Luminous Flux, 단위 : lm(lumen)) - 단위시간에 전달되는 복사에너지를 시감적으로 측정한 것으로 일반적으로 총광속(Total Luminous Flux)의 개념으로 사용되기도 한다 - 아래 “그림1”에서 보듯이 단순히 광원으로부터 방출되는 모든 빛의 양 이라고 이해하시면 되겠다. ● 광도(Luminance Intensity, 단위: cd(candela)) - 어느 특정 방향으로 비춰지는 빛의 세기를 말한다. - 즉, 빛의 진행방향에 수직한 면을 통과하는 빛의 양(量)이라고도 할 수 있다. - 1cd는 1입체각(立體角) 안에 광원에서 방출되는 1m(루멘)의 광속(光束)이 전파되고 있을 때의 광도인데, 여기서 광원의 넓이는 정의되어 있지 않다. 이는 광원을 넓이가 없는 점광원(點光源)으로 간주하기 때문이다. - 광원에서 나가는 빛의 양은 방향에 따라 달라지므로 광도를 나타낼 때에는 어느 방향에서의 광도 인가를 표시 그림1, 광속(모든방향으로 방출되는 총 빛의 양) 그림2, 광도(특정방향으로의 빛의 세기)

2. 조명용어 ● 조도(illuminance, 단위: lx(lux)) - 단위면적에 입사되는 총광속으로 밝기를 측정하는 단위. - 단위면적에 입사되는 총광속으로 밝기를 측정하는 단위. - 1㎡의 넓이에 1lm(루멘)의 광속(光束)이 균일하게 분포되어 있을 때의 면의 조도, 즉 1cd(칸델라)의 점광원으로부터 1m 떨어진 곳에 있는 수직인 면의 조도가 1㏓이다 - 예) 사진을 찍을 때는 조명을 배치하게 된다. 이런 경우 얼굴에 반사되는 빛의 밝기는 광원의 광도와 사람의 얼굴까지의 거리에 의해 영향을 받는다. 이렇게 빛이 닿는 곳의 밝기를 측정한 것을 조명도라고 한다. ● 휘도(Brightness, 단위: sb(stilb) 또는 nt(nit)) - 일정한 넓이를 가진 광원 또는 빛의 반사체 표면의 밝기를 나타내는 빛의 양 - 관측자가 본 그 물체의 겉보기의 단위 면적당 광도(光度) - 같은 조명광 아래에서도 반사율이 높은 물체일수록 휘도가 크다 그림3, 조도(단위 면젹에 입사되는 빛의 양) 그림4, 휘도(관측자가 본 조명 표면의 밝기) 4

2. 조명용어 ● 색온도(Color Temperature, 단위: K(Kelvin)) - 빛의 색에 대한 물리적인 수치 표현. - 색온도가 높을수록 푸른색을 띄고, 낮을수록 붉은색을 띄게 됨. ● 연색성(Color Rendering Index, 단위: Ra) - 자연광(태양광)에서 본 사물의 색감과 특정조명에서의 사물의 색감이 어느정도 유사한가를 수치로 나타낸 것 - 즉, 조명이 자연광 대비 얼마나 비슷하게 물체색을 표현할 수 있는가에 대한 지수 - Ra100(자연광에서본 색감과 동일)에 가까울 수록 연색성이 좋다고 함 - 실내광원은 연색성 80이상 되어야 함.(09년 현재 LED 조명 기준은 Ra 70이상 임) 광 원 색온도[K] 광 원 푸른하늘 12,000 촛 불 2,000 구름낀 하늘 6,500 백열전구 60W 2,850 주광색 형광램프 6,000 일출/일몰 2,800 광 원 연색성[Ra] 광원 백열전구 100 메탈할라이드 80 이상 3파장 형광램프 84 이상 고압나트륨등 30 이상

2. 조명용어 ● 광효율(단위: lm/W(lumen per watt)) * LED 소자 : LED 소자 업체에서 광효율 향상에 대한 연구개발이 활발히 진행되고 있음 ● 기구 효율(단위: lm/W) - 기구 입력전력에 대한 기구 출력광속 - 최근 LED 조명의 효율을 정의하면서 “기구효율”을 새롭게 정의함. - LED조명은 자체로 등기구의 역활을 하는 것이 대부분으로 LED조명의 효율이 기구효율로 취급됨 - 형광램프 등기구의 경우 기구효율은 형광램프, 안정기, 반사체 등의 효율 등이 감안된 기구효율로 산출됨 ** 광효율에 영향을 주는 요소 - 색온도(K) : 높을수록 광효율 상승 - 연색성(Ra) : 낮을수록 광효율 상승 - 열발생 : 높을수록 광효율, 광출력, 수명 감소 광 원 광효율[lm/W] 백열전구 15 형광램프 80 LED조명 40 ~ 70(소비전력별/색온도별 차등)

3. LED조명의 특징 장 점 단 점 ● LED조명의 장•단점 - 광변환 효율이 높음(전기소비량 적음) 장 점 단 점 - 광변환 효율이 높음(전기소비량 적음) - 장수명 (5만 ~ 10만시간) - 점등과 소등속도가 빠름(예열시간 불필요) - 충격에 강하고 안전함(가스 및 필라멘트가 없음) - 직류(DC)전원 점등으로 깜박임이 없음 - 환경 친화적임(무수은, 폐기물의 문제가 적음) - 색의 다양화 및 다기능이 가능함 -높은가격(고가의 LED, 필수적인 컨버터) -열에 취약(온도상승시 광출력 감소) -연색성이 나쁨

4. 전통조명과 LED조명 비교 전 통 조 명 LED 조 명 비 고 ON/OFF 제어 다색 및 다단계 밝기 제어 비 고 ON/OFF 제어 다색 및 다단계 밝기 제어 지능, 감성조명 활용 느린응답속도(형광등 1~3초) 빠른응답속도(즉시, 10 나노초) 소형화에 한계 소형, 슬림화 가능 광전환 효율 낮음 (백열등 5%, 형광등 40%) 광전환 효율 높음 (최고 90%, 잠재적 효율) CO2 저감 수은사용(기체광원) 무수은(고체광원) 친환경 발광면 집중 불가 발광면 집중 가능 의료,농수산,보건,환경에 활용 짧은수명(3천~7천시간) 긴수명(5만~10만 시간) 유지관리 용이 내열성능 우수 열에 취약 방열설계 필요 가격 저렴 고 가격 보급애로

5. LED의 특수용도 적용 - UV LED의 살균, 위폐감지, 노광 등에 적용 ● LED 광원의 파장대를 활용하여 - 의료 및 피부미용, 심리치료에 적용 - 자동차 전조등, 실내등, 보조등 등에 적용 - 식물재배, 해충퇴치, 어류 유인에 적용 - 우주/군사 분야 등 다방면에 적용하는 응용기술개발이 활발하게 진행 중임

6. 질문 및 답변 ● LED조명 인증 진행현황 1. KC(전기용품안전) 인증 1) 신청일자 : 2010. 01.19 2) 인증기관 : KTL(한국산업기술시험원) 3) 신청모델 : - 매입형 면조명(2모델 : 50W, 70W) - 매입형 다운라이트(3모델 : 10W, 12W, 20W) 4) 추가신청예정 모델(2/26 샘플 제출) - 매입형 면조명 (2모델 : 48W, 64W), 매입형 다운라이트(반사갓 적용 1모델 : 10W) 5) 인증서 : 상기 열거한 8모델 의 인증서는 3월 2주차 발행 예정. 2. 고효율에너지기자재 1) 신청을 위한 시험성적서 발행 목적의 시료 제출 - 2/11 : 한국조명연구소 - 초기측정데이터 : 고효율에너지기자재 기준 만족(이상없음) - 2000시간 내구성시험(광속유지율) 시험시작 : 2/19 2) 모델 : 매입형 다운라이트, 12W 3) 시험성적서 발행예정일 : 5월 20일 4) 에관공에 시험성적서를 근거로 신청하면, 공장심사 후 인증서가 발행됨.(약 1개월 소요)