LED 색상구현에 따른 적용 분야
Opto Diode
LED를 직접 보거나 조명 장치로 사용하는 애플리케이션에서는 정확한 색이 루멘(lumens)이나 칸델라(candela)의 정확한 출력보다 훨씬 중요하다.
사람의 눈은 상대적으로 빛의 강도가 변하는 것에 둔감하며, 뇌는 어떤 강도로 변화가 일어나는지를 매우 잘 보상해준다. 예를 들어 건물의 LED 비디오 화면을 보면, 일반 사람은 화면의 정면 축 아래에서 10-20도로 볼 때 20%의 강도 하락을 알아차리지 못한다(스크린 정면에서 비교할 때). 이는 시각의 가장자리 쪽으로 움직이는 점진적인 변화이며 잘 인식되지 않는다.
같은 이유로, 만약 한 장소에 있는 LED가 서로 10 nm의 파장 차이가 있다면, 시청자는 이 색상 차이를 보고 산만함을 쉽게 발견할 것이다.
오늘날 사용하는 백색 LED 대부분은 황색 형광체를 뿜어내는 청색 LED로 만든다. 직접 보면 파란색과 노란색 파장이 패키지에 섞여 있어 LED가 흰색으로 보인다. 이 제품은 일반 실외 조명과 실내복도 조명에 이상적이다. 그러나 연색성(color rendering)이 중요한 조명(색 연출 지수 또는 CRI로 측정)의 경우 이 유형의 LED는 매우 짧다.
연색성은 눈에 보이는 스펙트럼을 가로지르는 햇빛에 완벽히 일치한 비율로 측정된다. CRI가 80 밑으로 떨어지면 눈으로 물체를 보아도 실제 색상을 볼 수 없다. 이에 비해 백열등은 일반적으로 CRI가 80 이상이며, 표준 냉각 형광등은 CRI가 60-65이다. 이는 형광등이 켜진 가게에서 옷의 실제 색상을 판단하기 어려운 이유다.
LED 손전등으로 지형도를 읽거나 전기 기술자가 LED 손전등으로 전선 색상을 구별해야 할 때 연색성은 매우 중요하다. 박물관 조명에서 높은 연색성 지수는 그림이나 다른 예술 작품에서 색을 인식하는 데 꼭 필요하다.
백색 LED로 조명할 때 연색성이 불량할 경우 녹색과 적색 성분이 약하기 때문이다. 태양광은 모든 가시파장에서 출력이 있으며, 전력 대 파장으로 그래프를 그릴 때 상대적으로 점진적이고 부드럽게 전환할 수 있다. 모든 색상은 햇빛에서 똑같이 잘 측정할 수 있다. 형광등과 인광 물질로 투과된 백색 LED는, 자연광에서 확인되는 부드러운 출력 대 파장 곡선이나 전이(transition)가 없으므로 눈으로 보는 색상은 사실이 아닐 것이다.
형광체가 주입된 LED에 대한 대체 백색 LED 기술은 RGB 또는 RGBA LED이다. 이것들은 적색과 녹색과 청색 또는, 적색과 녹색과 청색과 호박색 칩을 결합해 백색광을 만든다. 이 LED는 훨씬 더 높은 연색 지수를 가진 빛을 만들어내므로 조명 응용 분야에서 더욱 정확한 색상을 만들어낸다.
LED 칩은 여러 해 동안 쓸 수 있었고 그 개념은 여러 LED 회사가 입증했다. 문제는 색 안정성이었다. 적색과 호박색 LED 칩은 녹색 혹은 청색 LED 칩에 견주어 주변 온도보다 파장과 강도가 높다. 온도 변화에 대한 적절한 보상이 없으면, 흰빛은 낮은 온도에서는 따뜻해지고(더 붉은색) 높은 온도에서는 더 춥게(더 푸른색) 될 것이다.
지난 몇 년 동안 다중 색상 LED 어레이용으로 특별히 설계된 LED 컨트롤러가 합리적인 가격으로 시장에 출시됐다. 이 컨트롤러를 도입함으로써 멀티 컬러 LED의 ‘광 엔진(light engine)’시장이 크게 성장했다. 또한 컨트롤러는 보라색에서 빨간색까지, 관심 있는 색상을 만들 수 있다.
장점과 응용
단색 적용 분야 전용 LED는 필터링 된 램프보다 큰 장점이 있다. 파장 스펙트럼은 백색 광원과 필터로 얻을 수 있는 것보다 더 잘 정의된다. 일반적인 조명 애플리케이션의 경우, 에너지 절약량은 필터링 된 백열 램프를 사용하는 데 드는 비용의 100배가 될 수 있다. 이것은 건축 조명이나 교통 신호와 같은 애플리케이션에 큰 이익을 안겨준다. 낮은 전력의 휴대용 고속도로 LED 표시기는 대형 발전기 대신 작은 태양 전지 패널로 쉽게 동력을 공급할 수 있어 뚜렷한 이점을 제공한다.
LED는 레이저보다 신뢰성이 높으며, 일반적으로 비용이 적게 들고 저렴한 회로로 구동할 수 있다. 유럽 연합은 이제 LED를 별도의 단체로 분류하면서 미국과 손잡았다. 다행히도 LED는 레이저와 레이저 다이오드에서 흔히 볼 수 있는 것과 동일한 안구 안전 우려나 경고를 전달하지 않는다. 반면에 LED는 매우 작고, 시준이 잘되고, 광학적으로 밀집된 곳으로 만들 수 없다. 좁은 영역 안에서 매우 높은 전력 밀도가 요구되는 애플리케이션에서는 레이저가 거의 항상 필요하다.
LED는 현재 다양한 시장과 응용 분야에서 사용되고 있다. 레이저와 램프보다 높은 신뢰성과 효율성, 낮은 전반적인 시스템 비용 때문에 이러한 장치는 소비자와 산업 부문 모두에게 매우 합리적이고 매력적이다. 각각의 개별 LED 기술과 색상은 특정 용도와 요구 사항을 해결하기 위해 개발됐다.
자료 제공 : Opto Diode(www.optodiode.com)
