LED 조명에 대한 이해

다양한 방식으로 존재 … 각 특징별 활용 필요

머신비전 시장에도 LED에 대한 선호가 높아지고 있어 관련 조명을 이해할 필요가 있다. 최상의 화질을 구현하기 위해서는 조명에 대한 이해가 동반되어야 하기 때문이다. 자료는 싸이로드(www.cylod.com)를 비롯해 준비젼(www.junvision.com), 엘파인(www.lfine.co.kr) 등 여러 업체들이 공개한 홍보용을 참조했다. 

세계적으로 에너지의 20% 정도를 조명에너지가 소비하고 있어 CO2 배출량과 산업폐기물의 양도 점점 늘어나고 있다. 이에 긴수명과 저전력화 및 친환경저인 LED 조명이 부각되고 있다.

일반생활이나 산업현장에서 LED는 아직 대체조명으로 인식되고 있지만 친환경적인 화두가 제기되면서 고효율 LED가 꾸준히 개발되고 있어 앞으로는 LED 조명이 기타 조명을 대체할 것이 확실시 된다. 특히 산업현장에서는 저전력 조명과 수명에 대한 신뢰성이 높은 조명을 선호하므로 LED 조명은 더욱 주목 받는다.

형광등이나 할로겐 램프 등에 비해 가격이 비싼 편이지만 조명의 교체 주기인 신뢰성에서는 지금도 충분한 경쟁력을 가진다.

다양한 LED 조명 방식

Bright Field; 링 조명 방식

대상물에 직접 조명을 조사하는 방식으로 산란되는 조명 영역과 그림자 영역의 구분이 분명하게 나타난다. 대상물 영상의 높은 콘트라스트가 요구될 경우, 쉽게 접근할 수 있는 방식이지만 표면의 반사가 높거나 빛나는 재질의 경우 적용에 어려움이 있다.
고밀도로 집적된 LED에서 방사된 빛이 시료의 중심에 집중돼야 하는 애플리케이션에 적합하다.

Dark Field; 링 조명 및 리니어 어레이 방식

광이 일정 각도를 가지고 대상물에 조사되는 방식으로 표면에서 빗겨나간 빛이 카메라에 입력된다. 대상물 중심에 밝은 지점이 형성되며 대상물 표면이 반사도가 높은 평면일 경우, 카메라에는 아무것도 보이지 않게 된다.   

동축 조명 방식(Co-axial illumination)  

디퓨즈(Diffuse) 조명의 변형 형태로 빔 스플리터를 이용하여 산란된 빛을 직접 대상물에 조사하는 방식이다. 대상물에 조사된 빛은 다시 빔 스플리터를 통해 카메라에 전달되며, 높은 표면 반사 특성을 가진 대상물 혹은 주변에 의해 대상물에 그림자가 생기는 경우 유용하다.
설명에 따르면 반사방지 코팅이 된 절반의 거울을 사용하여 물체의 잔상을 없애준다. 렌즈의 시야각과 조명이 일치하여 난반사가 있는 제품에 적합하다.

돔 조명; Diffuse 방식

산란 광을 이용하여 무 방향성의 부드러운 광을 대상물에 조사하는 방식이다. 눈에 띄는 그림자를 생성하지 않는 게 특징이다. 고휘도 파워 LED와 고성능의 확산으로 발광면의 균일도를 확보해 준다. 표면 반사 특성이 높은 대상물에 대하여 적용할 수 있다. 더불어 라인스캔 카메라와 같이 사용되며 필름 등의 물체를 검사하는 데 적합하다.

스폿 및 라인카메라 조명

스폿 라이트는 반사도가 높지 않은 대상물에 대하여 높은 콘트라스트가 필요한 경우 유용한 방식이며, 라인 라이트는 가늘고 긴 영역에 높은 휘도가 요구되는 라인 스캔 카메라 애플리케이션 등에 적합한 방식이다.

백 라이트 조명 방식

대상물의 후면에 디퓨즈 형태의 면 조명을 위치하여 구성하는 방식이다. 촬영되는 대상물 영상은 실루엣 형태의 이미지로 획득되며, 검사 대상물의 방향 및 위치 그리고 크기 측정에 널리 사용된다.
칩LED와 화간으로 발광면의 균일도를 확보해 물체의 외형을 강조해주기 때문에 외관검사에 특히 적합하다.

바 조명(Bar Lights)

조명의 취부각도 조절이 자유롭게 설계되어 있어 물체의 정반사광이나 측반사광을 통해 들어오는 영상을 정확히 취득할 수 있다.

스퀘어 조명(Square Light)

바 조명을 4면에 배치한 것으로, 서로 독립된 각도로 물체의 영상을 취득하도록 도와준다. 또한 조명의 높이나 각도의 조절, 4개의 조명 밝기를 자유로이 조절할 수 있다. 

정리 |김종율 기자 people@automotivemnt.com