전기 조명은 오래 전부터 개발되기 시작했고 오늘날에도 더욱 스마트하게 발전을 계속하고 있습니다. 조명 기술은 주로 백열등, 형광등, 할로겐등, LED(발광 다이오드)의 네 가지 유형으로 분류됩니다. 각기 다른 기술을 사용하여 빛을 생성하고 제조 방식도 서로 다릅니다. 이 네 가지 기술 중에서 LED는 가장 인기 있는 형태의 인공 조명이며 현대 사회에서 필수적입니다. 물론 네온, 아르곤, 플라즈마, 오일, 탄소, 탄화 수소, 금속 핼라이드, 나트륨 증기 및 제논을 포함한 다른 조명 기술도 있지만 일반적으로 사용 범위가 좁습니다.

전통적으로 조명 기구 스타일 조명은 램프와 LED의 두 가지 유형으로 분류됩니다. 전기로부터 빛을 생성하는 교체 가능한 구성 요소인 램프에는 백열등, 형광등 또는 할로겐등이 있습니다. LED는 과거에는 다르게 취급되었으나 LED 조명 기술이 빠르게 발전함에 따라 LED는 엄청난 기회를 제공합니다. 오늘날 LED는 또한 어레이 및 많은 다른 구성으로 패키지되어 조명 폼 팩터를 혁신할 수 있는 기회를 제공하며, 기존의 조명 기술에 비해 더 광범위한 용도에 적합합니다.

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고휘도 LED(HBLED)

하이브라이트 LED는 내부 및 외부 조명, 건축 조명, 투사형 디스플레이, 디스플레이 백라이트, 사이니지, 자동차 등의 조명 분야에 적합할 정도로 밝은 차세대 LED입니다. 이름에서 알 수 있듯이 이 고휘도 LED는 표준 LED보다 훨씬 더 높은 광도를 제공합니다. 고휘도 LED를 사용하는 주된 이유 중 하나는 다른 종류의 램프에 비해 효율성이 높기 때문입니다. LPW(lumens per watt) 측면에서 HBLED를 다른 램프와 비교할 가치가 있습니다.

고휘도 LED는 50루멘(1칸델라 = 12.75루멘) 이상의 루멘을 생성하는 LED입니다. 이를 고전력 LED와 혼동해서는 안 됩니다. 두 개가 동일할 수도 있겠지만, 고전력은 빛의 출력이 아닌 전력 소비를 나타냅니다. 일반적으로 고전력 LED는 1W이상의 전력을 소비하는 것으로 간주됩니다.

HBLED는 에너지 효율적이고 환경 친화적일 뿐 아니라 낮은 전력을 사용하며 평균적인 소형 형광등 및 백열등보다 수명이 깁니다. 고휘도 LED는 표준 LED에 비해 더 밝고, 수명이 길며, 저비용, RoHS 제조 호환성과 같은 다양한 장점이 있습니다. 정밀 설계된 광학, 다양한 분포, 루멘 출력 및 색 온도의 특징을 지닌 HBLED는 산업, 상업, 제조 분야와 체육관은 물론 기존의 HID 및 선형 형광 하이 베이를 활용하는 기타 분야에도 이상적입니다.

고휘도 LED는 마이크로컨트롤러 I/O가 제공할 수 있는 것보다 훨씬 높은 350mA의 순방향 전류를 필요로 합니다. 한가지 해결책은 주 전원에서 직접 LED에 전원을 공급하고 LED와 직렬로 MOSFET를 추가하여 밝기를 제어하는 것입니다. 두 번째 방법은 고휘도 LED를 정밀하게 제어할 수 있는 몇 가지 기능을 제공하는 디지털 신호 컨트롤러를 사용하는 것입니다. 이러한 기능에는 초당 최대 4백만 개의 샘플을 사용하는 고속 10비트 아날로그-디지털 컨버터, 20나노초의 빠른 응답 시간을 지닌 고속 아날로그 비교 측정기 및 40 MIPS 작동 속도의 유연한 클럭 방식이 있습니다.

램프

인공 조명은 램프, 밸러스트, 스타터, 조명 및 제어 시스템을 기반으로 합니다. 방전등이 램프를 주 전원에 연결하려면 밸러스트가 필요합니다. 램프, 밸러스트 및 스타터는 배선 및 램프 베이스와 함께 조명 장치에 장착되어 있으며, 반사기는 램프에서 방출되는 빛을 분산 및 리디렉션하고 루버는 사용자를 눈부심으로부터 보호합니다. 램프에 제어식 전류를 제공하는 밸러스트는 모든 방전 조명 시스템의 필수 구성 요소입니다. CELMA 에너지 효율 체계 클래스 A1 및 A2를 준수하는 전자 밸러스트가 주요 전원 절약 장치입니다.

응용을 위해 램프를 선택할 때 발광 효율성, 램프 수명, 조명 품질, 주변 환경의 효과, 조명, 구매 및 운용 비용 같은 특성을 고려해야 합니다.

사용되는 다양한 유형의 램프에는 백열등, 텅스텐 할로겐 램프, 형광등, 소형 형광등, 고휘도 방전등, 수은등, 금속 핼라이드 램프, 고압 나트륨 램프, 무전극 램프 등이 있습니다. 이러한 각 램프 유형은 지난 세기에 걸쳐 재료, 디자인, 조명 품질, 에너지 효율 및 제조 효율 측면에서 꾸준한 발전을 이루었습니다.

일반 조명 서비스 램프(GLS)고도 하는 백열등에서 빛은 텅스텐 와이어를 통해 전류를 유도하여 생성됩니다. 백열등에서 텅스텐 필라멘트의 작동 온도는 약 2700K입니다. 따라서 적외선 영역에서 주 방출이 발생합니다.

텅스텐 할로겐 램프는 백열등에서 파생되었습니다. 전구 내부의 할로겐 가스는 필라멘트의 증발을 제한하고, 증발된 텅스텐을 필라멘트로 다시 배치하는 데 이를 할로겐 주기라고 합니다.

형광등은 저압 가스 방전 광원으로, 수은 방출로 인해 발생하는 자외선 복사에 의해 주로 활성화되는 형광 가루에 의해 빛이 생성됩니다. 형광등의 성능은 주변 온도에 민감합니다.

CFL은 형광등이 작게 변형된 등입니다. 전체 길이는 짧아지고 광상 방전 튜브는 종종 2~6개 핑거 또는 나선형으로 접힙니다. 텅스텐 필라멘트 램프를 직접 교체할 수 있도록 그러한 소형 램프에는 내부 밸러스트와 나사 또는 소켓쇠가 장착되어 있습니다.

수은 램프에서 빛은 수은 증기를 통과하는 전류로 생산됩니다. 약 2bar의 압력에서 수은 증기의 아크 방전은 404.7nm, 435.8nm, 546.1nm, 577nm 및 579nm의 가시 파장에서 5개의 강력한 스펙트럼선 을 방출합니다.

LED 드라이버

LED는 현대의 고효율 반도체 소재 화합물과 구조를 이용하는 조명 분야로 진입하고 있습니다. SSL(solid-state lighting)은 최종 사용자에게 새로운 가능성과 이점을 제공합니다. 적절한 드라이버, 제어 전략 및 LED를 사용함으로써 조명의 정성적 및 정량적 측면을 완전히 제어할 수 있습니다. LED 드라이버는 라인 전압 120/220/277V 전원을 LED에 필요한 저전압으로 변환하는 저전압 장치이며 제어 신호를 해석하여 LED의 밝기를 조절할 수도 있습니다. LED 드라이버는 정전류 또는 정전압으로 제공됩니다. 이러한 두 가지 유형의 드라이버는 서로 교환 가능하지 않으며, LED 부하의 설계에 따라 적합한 드라이버를 결정할 수 있습니다. LED 램프와 LED 기구 모두 LED 드라이버가 필요합니다.

LED 밝기를 제어하는 방법은 두 가지가 있습니다. 첫 번째 방법은 아날로그 밝기 조절 기능을 사용하는 것입니다. 아날로그 밝기 조절 기능은 LED를 통과하는 순방향 전류를 변화시켜 밝기를 조정합니다. 두 번째 방법은 짧은 시간 동안 순방향 전류를 켜고 끄는 디지털 밝기 조절 기술을 사용합니다. 인간의 눈은 인지된 밝기에 대해 이러한 켜기/ 끄기 횟수를 평균화합니다.

LED를 구동하는 가장 저렴하고 기본적인 방법은 전압이 일정한 전원 공급 장치와 저항기를 LED와 직렬로 연결하여 LED를 통과하는 전류를 제한하는 것입니다. 전압원(VIN)의 크기, LED의 순방향 전압 값 및 LED의 순방향 전류에 따라 저항이 다르게 선택됩니다.

선형 전원 공급 장치(LPS)는 LED를 구동하는 경제적이고 간단하며 안정적인 방법입니다. LPS는 집적 회로(IC) 선형 조정기 또는 선형 영역에서 작동하는 양극성 접점 또는 필드 이펙트 트랜지스터를 기반으로 합니다. 스위치 모드 전원 공급 장치(SMPS)에는 선형 전원 공급 장치의 주요 단점이 없으므로 LED 구동을 위한 주요 솔루션입니다. LED는 DC 부품이기 때문에 DC/DC 및 AC/DC SMPS 유형만 고려됩니다. 선형 전원 공급 장치에 비해 효율성과 제어력이 뛰어나고 크기가 작고 무게가 가벼운 것이 주요 장점입니다. SMPS는 필요한 경우 매우 낮은 전압에서 고전류(예: 30A이상)를 제공할 수 있습니다.

LED 구동에 가장 적합한 토폴로지 선택은 작동 환경 조건, 시스템 입력 전압, LED의 순방향 전압, LED 수 및 회로 어레이와 같은 표준, 사양 및 애플리케이션 요구 사항에 따라 달라집니다.

지능형 드라이버는 일반적으로 프로그래밍 가능한 플래시 메모리(EEPROM), 여러 개의 온칩 PWM(Pulse-Width Modulation) 컨트롤러, ADC(analogue-to-digital converter) 및 DAC(digital-to-analogue converter) 채널을 기반으로 합니다. 마이크로컨트롤러 기반 LED 드라이버는 운영 유연성, 효율성, 신뢰성, 제어력 및 지능성과 같은 추가적인 이점을 시스템에 제공합니다.

LED 바 및 스트립

LED 스트립 조명은 다양한 색상과 밝기로 강력한 조명 기능을 추가하고자 하는 거의 모든 곳에 부착할 수 있는 LED가 채워진 유연한 회로 기판입니다. 전 세계적으로 현대 조명 설계 분야에서 유연한 LED 스트립 조명을 사용하는 사례가 크게 증가하고 있다. 건축가와 조명 설계자는 주택용, 상업용 및 산업용 프로젝트에 LED 스트립 조명을 점점 더 빠른 속도로 적용하고 있습니다. 이는 효율성, 색상 옵션, 밝기 및 설치 용이성이 향상되었기 때문입니다. DC LED 플렉시블 스트립, AC LED 플렉시블 스트립 및 고전력 LED 스트립과 같은 LED 스트립 조명(LED 테이프 조명 또는 LED 리본 조명이라고도 함) 시장에는 다양한 옵션이 있습니다.

LED 플렉시블 스트립은 엄청난 양의 빛을 생성하며 작업 조명, 백라이트, 책상 조명, 차고 조명에 사용할 수 있으며 액센트 조명, 싱크대 조명, 바 조명, 냉각, 산업 응용 분야, 사진 등에 적합합니다. RGB 스트립이라고 하는 색상 변경 스트립이 있습니다. 이러한 LED 조명은 적색-녹색-파란색 조합 색상을 표시할 수 있습니다. 이러한 스트립에서는 컨트롤러가 점멸 색상을 변경하거나 하나의 선택된 솔리드 색상을 유지해야 합니다.

LED 스트립을 구입할 때는 스트립의 길이뿐만 아니라 해당 길이의 LED 수도 확인하는 것이 중요합니다. 이상적으로는 피트당 LED 수가 가장 많은 스트립 조명을 찾아야 합니다. LED/길이와 함께 루멘/길이를 기록해 두십시오. 이는 빛의 품질과 스트립이 내는 빛의 유형에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 전원 공급 장치를 찾을 때 가장 중요한 것은 LED 스트립에 필요한 입력 전압을 파악하는 것입니다. 일부는 AC/DC, 12V/24V를 필요로 합니다. 스트립에 필요한 전압을 파악하고 해당 출력으로 전원을 공급해야 합니다. 그런 다음 전원 공급 장치의 와트 수가 LED 스트립이 소비할 와트 수보다 적어도 10% 이상 높은지 확인해야 합니다.

LED 스트립 조명은 5m(16' 5")의 릴(스풀)로 패키지되어 있습니다. 유연한 회로 기판에 LED와 저항기를 "선택/배치"하는 데 사용되는 기계는 일반적으로 길이가 3' 2"이기 때문에 개별 섹션을 함께 납땜하여 전체 릴을 완성합니다.

LED(발광 다이오드)

LED(발광 다이오드)는 전류가 통과할 때 가시 광선을 방출하는 반도체 소자입니다. 빛이 특별히 밝지는 않지만, 대부분의 LED에서는 단일 파장에서 발생하는 단색 빛입니다.

LED의 반도체 소자에 사용되는 재료가 색상을 결정합니다. 현재 조명 시스템에 사용되는 두 가지 주요 유형의 LED는 적색, 주황색 및 황색 LED용 알루미늄 갈륨 인듐 인화물(AlGaInP 또는 AlInGaP) 합금과 녹색, 청색 및 백색 LED용 인듐 갈륨 질화물(InGaN) 합금입니다. 이러한 합금의 구성이 약간 변화하면 방출되는 빛의 색상이 바뀝니다. LED의 출력 범위는 적색(약 700나노미터의 파장)에서 청자색(약 400나노미터)까지 다양합니다. 일부 LED는 적외선(IR) 에너지를 방출합니다(830나노미터 이상). 이런 장치는 적외선 방출 다이오드(IRED)로 알려져 있습니다.

조명 응용 분야에 사용되는 대부분의 일반적인 광원에 비해 LED는 상대적으로 광출력이 낮으므로 그러한 용도에 맞는 어레이 및 기타 구성으로 패키지될 것입니다. 현재 단일 흰색 LED 패키지는 거의 100루멘에 도달했습니다. 물론 광출력은 파장에 따라 달라집니다. LED는 효율성과 저에너지 특성으로 인해 대부분의 기존 광원을 대체하기 시작하고 있으므로 중요합니다. LED는 일반 조명용 전구 및 기구에 통합되어 있습니다. 작은 크기의 LED는 독특한 설계 기회를 제공합니다. 일부 LED 전구 솔루션은 물리적으로 익숙한 전구와 유사할 수 있으며 기존의 전구 모양과 잘 어울립니다.

LED는 조명 폼 팩터를 혁신할 수 있는 엄청난 기회를 제공하며 기존의 조명 기술에 비해 더 광범위한 응용 분야에 활용할 수 있습니다. LED는 방열판을 사용하여 LED에서 발생하는 열을 흡수하고 주변 환경으로 방출합니다. 따라서 LED가 과열되거나 타는 것이 방지됩니다. 열 관리는 일반적으로 LED 수명 주기 동안 LED의 성공적인 성능을 유지하기 위한 가장 중요한 단일 요소입니다. LED가 작동하는 온도가 높을수록 빛의 성능이 빠르게 저하되고 유효 수명이 짧아집니다.

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