LED 라이트에 대해서 ( 4.LED의 구분 )

Flashlight Story 7

 

-  LED 라이트에 대해서 -

 

4. LED의 구분

 

앞서 언급한 것처럼 LED에도 밝기별로 색상별로 각각 구분을 하게 되는데,

처음 접하시는 분들은 그 체제가 다소 복잡하여 LED의 구분에 대하여 꽤 혼동을 하시는 것 같습니다.

 

LED의 제조사는 여럿이 있고 각기 다른 구분법을 적용하고 있으며 생산되는 LED의 타입도 여러 종류이므로 여기서는 플래시라이트용으로 가장 많이 알려진 룩시온(그 중에서 화이트 LED)을 기준으로 살펴 보겠습니다.

 

룩시온은 LED 메이커인 루미리즈의 상표명으로 W급의 소비전력을 가진 고출력, 고광량의 파워 LED입니다.

현재는 K2라는 새로운 라인업이 있지만,

그 전에는 통상 룩시온, 럭시온, 럭션 등의 이름으로 불리워지는 제품군이 주류를 이루었고,

현재도 대다수의 파워 LED 제품은 룩시온을 채용하고 있습니다.

그 이유 중 하나는 LED의 형태가 제조사별로 조금씩 차이가 있어 LED 자체를 바꾸려면 그에 따라 반사경이나 옵틱의 광학 부속품, 그리고 더 나아가서는 헤드 베젤의 직경이나 높이도 달라지게 됩니다.

 

그러므로 아예 처음 시작하는 업체나 소규모 업체는 대응이 빠른 편이지만,

대량생산을 하고 있는 메이커로서는 빠른 대응이 쉽지 않기 때문입니다.

 

 

1) 제품상의 구분

룩시온 LED가 제품으로써 출시될 때 기본적으로 에미터 형과 스타 형이 있습니다.

 

 

에미터형은 위 사진처럼 LED 자체로써 돔형이 본체와 전극 막대로만 구성되어 있는 가장 간략한 형태입니다.

 

 

위 사진은 스타형으로 에미터에 전극부와 힛싱크가 합쳐진 형태입니다.

 

초기의 파워 LED 제품들은 스타형을 사용하기도 했습니다만,

이후에 보다 다양한 형태의 제품들이 만들어 지면서는 에미터형을 많이 사용하기도 했습니다.

그리고 스타형을 구했다고 하더라도 필요에 의해서는 에미터만을 분리해 내기도 합니다.

이 두 가지는 흔히 볼 수 있는 형태이며,

스타형 중에는 다른 형태도 존재합니다.

 

 

스타의 C형은 소켓형 기판에 에미터가 결합된 형태입니다.

 

 

그리고 스타 O형은 아예 옵틱이 포함된 형태이며 라이트용으로도 사용하기는 하지만 주로 신호용 램프로 사용하는 경우가 많습니다.

 

2) LED 형태의 분류

앞서 설명한 것처럼 LED는 칩 위에 수지 재질의 돔형 외피를 씌우게 되는데,

이는 렌즈의 역할을 하며 이 돔의 형태에 따라 하이돔, 로우돔, 사이드에미팅의 3가지로 구분합니다.

돔의 형태가 위 도면처럼 반구를 이루는 형태를 하이돔(High Dome)이라고 하며 램버티안(Lambertian)이라고도 합니다.

하이돔 모델은 조사각도가 120 ~150도(3W.5W), 140 ~ 160도(1W) 정도로 다른 돔타입들에 비하면 넓은 편이며 중심부와 주변부의 경계가 부드럽고 고른 편입니다.

 

위 도면은 로우돔(Low Dome) 모델로 돔의 상단부가 평평한 형태입니다.

이를 뱃윙이라고도 하는데 이 돔타입은 1W 모델에만 적용되었습니다.

조사각도는 약 110도로 좁은 편이며 중심부와 주변부의 경계가 뚜렷한 편입니다.

 

파워 LED 라이트 초기에는 1W 모델들이 많았읍니다.

아크라이트에서는 하이돔의 H 모델과 로우돔의 L 모델을 구분하여 판매하였는데,

당시에는 조사범위가 넓고 부드러운 빔을 가진 하이돔 모델이 더 인기가 있었습니다.

 

돔의 형태가 마치 절구형으로 생긴 타입을 사이드에미팅 타입이라고 하는데,

조사각도가 75 ~ 85도인 집광형입니다.

현재 사용되고 있는 파워 LED는 대개 하이돔 타입으로 여기에 각종 옵틱이나 반사경을 사용하여 조사각도, 집광성 등에 변화를 주고 있습니다.

 

3) 출력상의 분류

룩시온 제품은 크게 1W. 3W. 5W 로 나눌 수 있는데,

이는 소비전력상의 분류이며 이를 순서대로 Luxeon I, Luxeon III, Luxeon V 이라고 합니다.

그런데 1W/3W 제품은 백색을 포함한 기타 색상들도 같은 명칭을 사용하나,

5W일 경우 화이트 LED를 별칭하여 Luxeon V Portable 이라고 하는데,

포터블이라는 명칭에서 보듯이 5W의 화이트 LED는 플래시라이트처럼 휴대용 조명에 사용할 것을 염두에 둔 것입니다.

어쨌든 이들 룩시온 제품을 출력이 낮은 순으로 살펴 보도록 하겠습니다.

 

 

룩시온 1(1W)

통상 1W LED로 불리우는 LED로 실제 출력은 1.25 ~ 1.33 이라고 합니다만,

편의상 1W라고 하고 있습니다.

출력은 전류압과 관계가 있는 것이며,

이는 여기서 말하는 1.25 ~1.33은 최대 출력을 의미하며 이는 각 LED의 랭크에 따라 다릅니다.

그리고 이는 최대치이므로 설정에 따라서 허용전류보다 이 보다 더 낮은 출력으로도 구동시킬 수 있습니다.

허용치 이하의 전류로 구동하는 것을 다운 드라이브라고 하는데,

이렇게 되면 밝기는 떨어지나 사용시간이 늘어 나고 LED 자체의 수명도 오래 갑니다.

반대로 허용치 이상의 전류로 구동하는 것을 오버 드라이브라고 하며 밝기는 높아지고 사용시간과 LED의 수명을 짧아 집니다.

특히 룩시온 파워 LED의 경우 원래 열이 많이 발생하는데,

거기에 오버 드라이브를 할 경우 더욱 열이 많이 발생하므로 방열 등에 대한 사항을 충분히 고려해야 합니다.(이는 1W, 3W, 5W LED에 공통된 사항입니다)

 

룩시온 1은 정젹전압 3.42V(랭크에 따라 다름), 최대전류 350mA로 구동되며 평균 광량은 최저 14루멘 평균 25루멘 정도입니다.

파워 LED 초기에는 3V 리튬 전지로 구동하는 고광량 제품 등에 많이 사용되었습니다만,

5W 제품 출시 이후에는 주로 AA 건전지를 사용하여 사용시간이 긴 제품에 많이 사용되고 있습니다.

 

 

룩시온 3(3W)

통상 3W LED로 불리우는 제품으로 1W 제품의 출력을 높힌 것으로 외관상의 형태는 거의 동일합니다.(자동차로 치면 보다 배기량이 큰 엔진을 탑재한 것으로 보면 됩니다)

룩시온 3의 700mA 구동시 정격 전압은 3.7V, 광량은 약 65루멘이 되며,1000mA 구동시에는 졍격 전압 3.9V, 85 루멘의 광량을 조사합니다.(이 역시 랭크에 따라 다릅니다)

 

3W 제품은 밝기 대 효율면에서 다른 제품군들보다 우수한데,

파워 LED 초기에 5W LED가 너무 빨리 등장하여 한동안은 1W 제품을 대체하는 용도로 사용되었습니다만,

가변 전압이나 허용전류의 폭이 크고 전력소모가 적어 주로 자작용 또는 커스텀 메이드 용으로 많이 사용되었고 후에 3W LED의 개량이 본격적으로 시작되면서는 우수한 효율을 내세워 5W LED들을 대체하기 시작합니다.

특히 3V 건전지 1개를 사용하는 제품들은 2004년 이후에 기존 1W LED 대신 3W LED로 교체되었으며 현재 휴대용 LED 라이트의 주력을 이루고 있는 제품입니다.

 

룩시온 5(5W)

5W LED로 불리우는 제품으로 정격전압 6.4V, 최대전류 700mA, 광량은 평균 120루멘입니다.(랭크에 따라 다름)

특히 백색 5W LED은 Luxeon V Portable 이라는 명칭으로 별도로 구분하는데 파워 LED를 대표하는 존재였습니다.

5W LED는 1W용 LED 칩 4개를 조합한 것인데 당초에는 자체 개발 계획이 있었다고 합니다만 여의치 않자 급조한 것이라고도 합니다.

어쨌든 단일칩이 아니므로 전력의 소모가 높아 효율이 떨어지고 아무리 작다고 하여도 각 칩간에는 틈이 있어 가까이에서 조사하면 중간에 어두운 부분이 생기는 등의 문제가 있기는 했지만,

기존의 제논 램프 등에 필적하는 높은 광량을 조사한다는 점이 높이 부각되어 많은 플래시라이트에 사용되었습니다.

 

 

외형은 1W.3W 제품과 큰 차이가 없으나 중심의 칩 부분을 그 면적이 4배 정도되는 것을 알 수 있습니다.

5W LED는 특히 높은 열을 발생시키는데 방열이나 열분산에 대한 충분히 고려하지 않으면 그 수명이 급격히 짧아지고 효율에서도 3W LED 보다 떨어지므로 건전지 1개를 사용하는 소형 제품은 잘 사용되지 않았고 건전지 2개 이상 사용 제품에 많이 사용되었습니다.

 

출처: http://www.ohled.com/20070504004  작성자: curse