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LED조명이란?
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LED는 Light Emitting Diode의 약자로서 P형과 N형 반도체의 접합으로 이뤄져 있으며 전압을 가하면 전자와 정공의 결합으로 반도체의 밴드갭(bandgap)에 해당하는 에너지가 빛의 형태로 방출되는 일종의 광전자 소자이다. LED는 일반 백열전구에 비하여 소비전력은 1/5밖에 안되고, 반응시간은 1,000,000배나 빠르며, 수명은 반영구적으로서, 그 동안 각종 분야에 적용되고 향상되어 정밀 반도체 장비 검사기구, 자동차 계기판, 전광판, 교통신호등, 경관용 조명, 광고용 조명등에 무수히 사용되고 있다.
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LED는 지난 1960년대 초 연구되기 시작해 60년대 후반부터 상용화가 이뤄졌다. LED는 등장하자마자 우수한 내진동성, 고신뢰성, 저전력 소모량 등의 뛰어난 특성을 바탕으로 주목받았다. 그러나 엄청난 가격부담으로 인해 초기엔 우주선내의 표시램프 등 극소수 분야에서 사용됐다. LED는 기존의 유리전구 형태의 광원과 다르게 단단한 고체형태의 작은 점광원으로 개당 광 출력이 매우 작은 반면 견고학 수명이 긴 특성을 지니고 있다. LED 광원의 수명은 100,000시간 정도로 산출되어지며, 여기에 환경의 변화 및 물리적인 악조건을 감안하여도 통상 40,000~50,000시간의 수명을 예측하고 있다. 이는 기존전구의 수명인 1000~4000시간에 비해 비교 할 수 없을 정도의 긴 수명으로 조명기기의 유지보수를 대폭 절감할 수 있는 장점이 있다.
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<현황>
현 재 LED분야는 20-25%의 고속성장으로 매년 신기록을 경신하고 있으며, 차세대 광원으로서 모은 산업분야와 일상 생활에 적용되어 사용될 것이다. 21세기의 우주조명이라고 할 수 있는 초절전, 영구적 수명의 반도체 광원인 고휘도 LED는 기존의 각종 분야의 광원을 대체할 수 있는 조명으로 그 범위를 점차 넓혀가고 있다. 그래서 각국에서는 LED산업을 정책적으로 지원하고 있다. 미국은 “차세대 광계획(Next generation Light Initiative)"프로젝트를 2002년부터 시행하여 2025년까지 조명기구의 50%를 LED이용한 조명으로 대체할 계획을 수립하였고, 일본은 ”21세기를 위한 빛(Light for the 21st century)"라는 국책 프로잭트하에 4개대학, 13개업체, 1개협회가 참여해 1998년부터 2008년까지 연간 62억엔의 사업비를 투자, 120 lm/w의 광원 개발을 목표로 사업을 추진하고 있다. 그리고 우리나라는 산자부가 “차세대 성장동력산업”으로 40개 품목으로 선정하고 그중 하나로 LED를 선정하고 정책적으로 지원하고 있다.
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기술적 장점 |
친환경 |
에너지절감 |
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* 초소형(Small size)
- 구조적 디자인 용이
* 장수명(Long life)
- 약 5~10만 시간
- 유지보수비 절감
* 안전성(Solid state lighting)
- 고속응답, DC구동,
- 화학적 안정
* 다양한 칼라연출
- 약17,000,000
여가지 구현
- 매면적 디스플레이 응용 |
* 중금속등 환경 유해물질
없는 광원
- Rb, Hg, Cd
- WEEE지침
* 장수명(Long life)으로 인한
? 산업폐기물 배출 감소
* Kyoto의정서(UNFCC) |
* 기존광원(형광등/벽열등)
교체시 50~80% 에너지절감
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2010년 총 예상전력:7,000만KW
→조명전력(25%):1,750만KW
☞ 예상 절감전력 : 210만KW
☞ 1.발전설비 건설비:3조원절감
2.수입대체:수조원
3.폐기물:80%이상 감소
4.고용창출 및 타산업 응용효과 | |
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항목 |
형광등 |
할로겐/백열등 |
LED |
장점 |
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소비전력(Watt) |
100W |
100W |
20~30W |
약70%절감 |
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램프수명(hr) |
3,000hr |
1,000hr |
100,000hr |
약 30배이상 |
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광도(Cd) |
100 |
30 |
100 |
고광도 |
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연색성(Ra) |
65 |
75 |
80 |
자연빛과 가까움 |
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점등속도 |
약1~2초 |
순간점등 |
순간점등 |
지연시간없음 | |
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<LED의 특성>
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구분 |
LED 투광기 |
일반 투광기 |
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수명 및 소비전력 |
수명:50,000~100,000시간(정격전압공급시) |
수명:3,000~12,000시간
소모전력: 고전압 고전력 소모 |
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광원종류 |
Power LED:1w,3w,5w급 |
메탈 HQI, CDM램프, 할로겐램프 150W~575W급 |
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칼라선택 |
백색, 황색, 적색, 청색, 녹색등 칼라혼합시 임의대로 연출 및 다밍효과 다양한 칼라구현 가능 |
백색 광원에 적색, 녹색, 청색 칼라유리 사용한 7칼라 현출 |
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빛의 밝기 |
광원효율 + 렌즈통한 직진성확대 |
칼라유리사용으로 60%~70%감소 |
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광원점등속도
타임반응속도 |
0.01초 이내점등 :반응속도 0.001초 |
모니터를 이용한 칼라 유리이동 램프는 시전에 예열후 작동 |
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빛의 도달거리 |
렌즈의 각도 및 크기로서 원하는 길이를 조절 |
반사각으로만 제작하여 극히 제한적 |
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빛의 확산&직진성 |
렌즈를 통해 직진성이 뛰어남 |
유리를 통한 확산형 |
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빛의 시인성&감각 |
광원색상 그대로 연출하여 시인성 및 산뜻한 빛감유지 |
칼라유리를 통한 색상으로 유리재질에 따라 차이가 큼 |
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등기구모양, 디자인 |
다양한 기구제자 및 소형경량화 제작 |
기본램프규격에 맟추어서 제작(대형화 디자인한계) |
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안전성 & 편의성 |
열방출 미흠, 자외선, 미방출, 경량화 저소비전력, 교량 및 경관조명 방송조명, 다양한 연출효과, 감전 및 안전성 보장 |
높은 온도발생, 자외선 방출, 대형화 높은 소비전력(AC 220v~380v)감전위험 | |
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구분 |
LED모듈 |
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경제성 |
수명:5년 이상(정격전압공급시)소모전력:저전압, 저전력(네온대미20% RED 기준)소모 |
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내구성 |
외부충격에 강함
온도에 따른 조명 효율의 변화가 적음 |
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안정성 |
방수효과로 누전화제의 위험이 없음.
저전압에 의한 감전 위험이 없음
외기의 영향에 변과가 없음 |
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유지관리 |
부품의 수시교체가 불필요. |
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환경적 특성 |
수은사용안함
유해전자파 미방출 |
<조명의 기본지식>
* 연색성 :
단위 = R(연색지수)
조명된 피사체의 색재현 충실도를 나타내는 광원의 성질을 연색성이라고 합니다.
연색성(빛이 색에 미치는 효과)을 평가하는 단위는 연색지수로 나타냅니다
* 색온도 :
광원의 질을 표시하는 것
절대온도k = 섭씨온도c + 273
* 빛 :
빛의 파장의 단위 = nm(나노미터)색은 가시광선이라고 불리는 파장을 갖는 빛이
모여서 나타내는 것을 말합니다.
<LED 광을 측정하는 3가지 단위>
* cd(칸델라)
보통 cd/㎡(칸델라)의 단위로 표현되며 1㎡(어두운 곳)안에 켜져 있는 양초 1개의
밝기가 1칸델라(cd)를 의미합니다. 일반적으로 1300cd/㎡는 1㎡에서 1300개의 양초를
켠 듯한 밝기를 뜻합니다.
* lm (루멘)루멘(기호: lm)은 빛의 세기를 잴 때 쓰는 SI 단위이다.
광속의 실용단위로 기호는 lm으로 나타낸다. 1㏅의 균일한 광도의 광원으로부터 단위
입체각의 부분에 방출되는 광속을 1lm으로 한다.
* lux(룩스)
룩스(lux, 약어 lx) 또는 럭스는 조도의 SI 단위이다. 룩스는 루멘에서 유도되었고,
루멘은 칸델라에서 유도된 단위이다.(1 lx = 1 lm/m2 = 1 cd·sr·m-2_) |