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LED 조명의 최신기술동향 LED Resource - I


LED 조명의 최신기술동향

 

이번 호에 특집테마로 한 주거는 통상 가정을 의미한다.

그러나 여기서는 가정뿐만 아니라 점포나 사무실과 같이 많은 사람이 하루 종일 지내는 곳도 포함해서 거기에 사용되는 조명에 대한 기술동향을 소개하고자 하며, 에너지 절약성이 좋고 수명이 길기 때문에 시장이 광범위한 LED(Light Emitting Diode) 조명에 대해서 서술하기로 한다.

LED는 에너지 절약성능과 긴 수명뿐만 아니라 환경에 유해한 물질을 함유하지 않고 있으며 가시광선 이외는 방사가 거의 없으며 소형 경량이다.

충격에 강한 장점이 있지만 한편으로는 LED의 광은 직진성이 강하고 물체의 색감에 영향을 주는 연색성이 낮은 것이 문제이다.

직진성이 강하다고 하는 것은 광이 넓지 않다는 것으로 LED의 바로 아래는 밝지만 주위의 벽이나 천장은 어둡다는 인상을 받는다는 것이다.

연색성이란 조명이 비치는 물체가 보이는 색의 재현성을 나타내는 지표로 ‘Ra'라는 단위를 사용한다. 'Ra'는 조명에 의한 물체의 색을 보는 방법을 평가할 때 기준으로 하는 광원(기준 광원)으로 최고점이 100이다.

이에 대해 현재시장에 출시되고 있는 LED 조명은 대체로 20~30포인트 낮은 것이 많다.

그러므로 LED 조명하에서는 원래의 색을 알기가 어렵다는 과제도 있다.

와 같은 과제를 받은 Toshiba Raitech(주)는 LED 조명광의 품질향상과 사용자에 부가가치를 제공하는 조명개발을 수행하였다.

기존의 전구를 LED 전구로 변경한 사용자 생각에는, ‘광 넓이에서 별로 이익이 없다.’, ‘안색이 나빠 보인다.’ 등의 불만을 나타내고 있다.

그래서 Toshiba Raitech(주)에서는 백열전구에 가까운 LED 전구를 개발하는 것에서 우선 연색성의 향상을 목표로 하였다.

일반적으로 Ra를 올리면 발광효율이 떨어지는 경향이 있기 때문에 효율을 유지하면서 Ra를 올리는 방법을 검토하였다.

그 결과 발광부에 사용하는 형광체에 녹색과 적색을 추가하고 형광체의 조합을 최적화하여 Ra90을 실현하였다.

Toshiba Raitech(주)에서는 모니터에 의한 평가를 실시하여 기존의 LED 전구보다 피부와 음식물이 잘 보이는 결과를 얻었다.

계속해서 백열전구에 가까운 광의 넓이를 실현하도록 조치를 취하였다.

이것은 높은 확산성을 가진 재료에서 표면적이 큰 전구의 등피(전구의 발광부분)를 형성하여 뒷면 방향까지 광을 넓히는 데 성공하였다.

이와 같이 하여 Toshiba Raitech(주)에서는 높은 연색성과 넓은 배광(광을 넓히는 방법)에 의해 백열전구에 근접한 광을 실현할 수 있었다.

이 LED 전구는 주택은 물론 식료품이나 생선식품을 취급하는 상점과 이용 미용실 및 음식점 등에도 추천할 수 있다.

Toshiba Raitech(주)는 기존의 천장 등(ceiling light)에서는 얻을 수 없던 공간을 제공할 수 있는 조명을 LED로 실현할 수 있었다.

이 천장 등은 주간광색(주간의 광과 비슷한 인공광의 색, 백색온도 5,000K)과 전구 색(백열전구와 같은 색, 색온도 3,000K)의 백색 LED와 천장이나 벽을 비추는 간접 광에 의해 364패턴의 색과 밝기를 나타낼 수 있었다.

또한, Ra88에서 색을 깨끗하게 보이도록 ‘선명 모드’, 집중력 고조로 문자식별이 쉬운 ‘면강모드(강제모드)’, 공간전체를 부드러운 전구 색으로 연출하는 ‘편안 모드’, 현장감을 연출하는 ‘극장모드’, 눈부심을 억제하여 수면을 방해하지 않는 ‘휴식모드’, 편안한 공간을 연출하는 ‘필링 모드’의 6종류 모드를리모컨으로 설정할 수 있도록 하였다.

이러한 천장 등에 의해 자신의 취향에 맞는 공간조명을 연출할 수 있도록 그 값을 사용자에게 제공하였다.

사무실과 같은 시설에서는 조명을 JIS에서 작업의 종류와 정도에 따라 필요한 수평면 조도가 결정되어 있다.

예를 들면 사무실 작업조도를 500~750럭스를 권장한다.

그러므로 지금까지의 조명설계는 주로 수평면 조도를 기준으로 수행하였다.

그래서 Toshiba Raitech(주)에서는 수평면 조도뿐만 아니라 눈에 도달하는 빛의 테두리인 벽과 마루의 면, 천장 면 등에서 반사하여 눈에 비치는 간접 광에 착안하여 간접조도의 크기 등 ‘공간의 밝기 감’이 높은 느낌이 되는 것을 찾았다.

이것이 Toshiba Raitech(주)의 제안한 밝기 감을 나타내는 개념(concept) 'Weluna'이다.

Weluna는 ‘Well'과 Luna(달)로부터 나온 말로서 ’태양광을 반사하여 비치는 달과 같이 쾌적한 조명 공간‘을 의미하고 단위은 lx를 사용하고 있다.

여기에 더욱 밝은 감을 정적으로 나타낼 때 수평면 조도를 낮도록 억제하여 쾌적성과 에너지절약성이 양립한 공간을 제안할 수 있었다.

예를 들면 절전대책으로 천장조명을 간접 점등하여 Weluna 값을 유지하면 어두운 분위기의 방이 되지 않고 전력을 삭감할 수 있는 등 사용자가 알기 쉽도록 제안할 수 있게 되었다.

그 외에도 쾌적하고 효율이 좋도록 작업하기위한 조명에는 광의 색, 눈부심, 조광과 조색 패턴 등의 요소가 있어 Toshiba Raitech(주)에서는 이에 대해서도 검토를 진행하고 있다.

최근 스마트커뮤니티가 화제에 오르고 있다. 이것은 전력, 물, 교통, 의료, 정보 등 인프라의 종합적인 관리․최적제어를 실현한 차세대 커뮤니티이다.

최소 단위는 가정인 HEMS(Home Energy Management System)가 스마트 홈을 실현하기 위해 전력의 가시화에서부터 가전의 최적 전력제어까지 실시하는 구조이다.

Toshiba Raitech(주)에서는 이 HEMS에 대응한 LED 천장과 LED 다운라이트를 최초로 상용화하였다.

이들 조명기구는 태블릿이나 스마트폰과 같은 단말기에 원격 조작하여 전력소비상황을 파악할 수 있다.

예를 들면 외출 전에 소등하는 것을 잊은 조명을 소등하고 전기 사용에 맞추어 자동으로 절전하여 에너지절약으로의 동기를 부여하는 등 사용자가 효율적으로 절전할 수 있도록 제공하고 있다.

이상과 같이 LED 조명의 발전에 의해 개인생활이 편리하고 쾌적하도록 할 수 있다.

Toshiba Raitech(주)는 사용자의 소리에 귀를 기울여, ‘광의 질 향상’과 ‘부가가치를 제공하는 조명’의 개발을 계속하여 수행하고 있다.

출처 : 行谷まち子, “LED照明における最新技術動向”, 「日本機械學會誌(日本)」, 116(1135), 2013, pp.372~373


한국과학기술정보연구원/전문연구위원 오창섭(
chspoh@reseat.re.kr)

Source : KISTI





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