[테크월드=양대규 기자] 자동차용 첨단 LED 기술이 스마트 자동차의 조명 시스템과 결합하면서 운전자의 주행 시인성과 안전을 향상시키는 데 기여하고 있다. 최근 자동차 제조사들이 점점 많은 차량에 탑재하기 시작한 지능형 전조등 시스템(Adaptive Front-Lighting systems, AFS)은 차량의 진행 방향에 따라 앞을 비추기 때문에 운전자가 전방에 무엇이 있는지 파악하는 데 많은 도움이 된다.

주행 안전을 향상시키는 조명

주행 중 운전자가 내리는 결정의 90%는 시각을 통해 뇌에 전달되는 정보를 기초로 이뤄지는 것으로 알려져 있다. 따라서 어두운 곳에서 운전을 하면 정확한 거리 판단 능력이 떨어지고, 최적의 결정을 내리기도 힘들다.

이에 자동차 제조사들은 야간 주행의 안전성을 높이기 위해 조명을 사용해 운전자의 시인성을 향상시켜 주변 환경에 대한 인식을 높이는 방안을 찾고 있다.

핵심은 전통적인 할로겐 또는 HID(High-Intensity Discharge) 램프를 LED로 교체하는 것이다. LED 기술은 지난 10년 간 크게 발전했으며, LED 기반 조명은 많은 자동차 제조사가 자동차 실내외 조명의 모든 용도에 적용할 정도로 충분히 성숙했다.

LED 조명은 많은 장점을 갖고 있다. 특히 크기가 작고 신뢰할 수 있으며 열에 강하고 에너지 효율이 높을 뿐 아니라 빠른 속도로 온·오프 전환을 할 수 있어, 자동차 조명에 적합하다. 이에 따라 LED 조명은 자동차 설계자에게 탑승자의 안전을 강화할 새로운 기회를 제공한다.

예를 들어 LED는 AFS에 이상적이다. 자동차용 다양한 부품의 안과 위에 배치할 수 있을 뿐 아니라, 주변 조건에 따라 LED 빔의 형태와 세기를 바꿀 수도 있기 때문이다.

일례로 다임러(Daimler AG)는 메르세데스-벤츠의 지능형 조명 제어 시스템(Intelligent Light System, ILS)에 LED 기술을 이용한다.

동적 자동차 조명

모든 운전자는 변환빔 전조등(Dipped-Beam Headlight, 다른 차량이 주변에 있을 때 사용하기에 적합한 표준 야간 설정)과 풀빔 전조등(Full-Beam Headlight, 다른 차량이 주변에 없을 때 도로 전방을 더 멀리 비추는 조명) 간을 전환하는 데 익숙할 것이다. 대부분의 차량에서 이런 전환은 수동으로 수행되지만, 자동차 제조사는 차량의 광 센서를 사용해 이런 전환을 자동으로 수행하는 시스템을 개발 중이다.

LED는 광량 조절이 용이하기 때문에 LED를 사용하면 2가지 이상의 밝기 설정을 제공할 수 있다.

자동차 제조사들은 변환빔과 풀빔 간에 매끄럽게 전환하는 조명을 곧 선보이게 될 것이다. 이런 기능은 예컨대 차량의 속도에 맞추어 빔을 자동으로 높일 수 있다. 운전자는 빠르게 달릴수록 전방의 사물에 더 자주 반응해야 하는데, 더 밝게 비출수록 적절히 반응할 가능성이 높아진다.

더 안전한 코너링

자동차 제조사들은 마치 자전거 핸들바에 부착한 조명처럼, 스티어링 각도에 반응하도록 전조등 설계에 변화를 꾀하고 있다. 이는 스티어링 휠의 일부 센서와 도로 전방을 감지하는 다른 센서들을 포함해 자동차 곳곳에 설치된 각종 센서로부터 수집한 데이터를 종합해 수행된다. 센서의 정보는 자동차의 속도, 도로 상황, 회전 속도에 대한 정보와 결합된다. 이런 정보를 통해 자동차는 전조등 빔을 수평으로 회전해 운전자에게 앞쪽에 무엇이 있는지 볼 수 있도록 최상의 가능한 시야를 제공한다.

이런 전조등은 지능형 조명만이 기능의 전부가 아니다. 모퉁이를 돌아갈 때나 맞은편에서 차량이 접근해 올 때, 전략적으로 배치한 조명을 자동으로 켜지게 해 운전자의 시인성을 높일 수 있다.

차세대 LED 기반 자동차 조명

루미레즈(Lumileds)는 자동차 조명 시장에서 오랫동안 활약해 온 선도적인 조명 램프 공급회사로서, 현재 전세계에 판매되는 자동차의 3분의 1이 이 회사 제품을 사용 중이다.

루미레즈는 AFS 제품 라인으로 루미레즈 LFMH/A LUXEON F LED와 루미레즈 LAFL LUXEON Altilon LED 2종의 제품을 출시했다.

루미레즈 LUXEON F LED는 크기가 1.9mm x 2.3mm인 고출력 LED 제품으로 AFS와 기타 기능성 지능형 시스템, 매트릭스 애플리케이션, 라이트 가이드를 지원하도록 설계됐다[그림 1]. LUXEON F 램프는 다양한 색으로 제공되며 AFS 변환빔, 풀빔, 전방 안개등, 주차등, 주간 주행등, 표시등에 사용할 수 있다.

최대 85°C에서 사용할 수 있도록 시험된 LUXEON F 라이트는 ECE와 SAE 색상 규격을 만족하며, 현재 시중에 나와 있는 다른 시스템보다 선택할 수 있는 종류가 더 세분화됐다.

F 라이트는 초소형 풋프린트로 더 조밀한 설계를 할 수 있으며, 패키지가 반구형이 아니기 때문에 정확한 광학 제어를 할 수 있다. 뿐만 아니라 낮은 순방향 전압과 업계에서 가장 낮은 열 저항 특성 등으로 인해 히트싱크 공간을 덜 요구한다.

루미레즈의 LUXEON F Altilon LED (출처: 루미레즈)

루미레즈 LUXEON Altilon LED는 전방을 비추는 밝은 백색광을 제공하기 위한 제품이다. 손쉬운 광학 설계, 제조, 조립을 염두에 두고 생성된 1A 구동 전류는 각각의 패키지마다 높은 광출력을 제공한다는 것을 의미한다. 따라서 자동차 제조사는 다른 제품에서처럼 설계에 많은 LED를 사용할 필요가 없다.

최대 150°C 온도까지 견딜 수 있는 Altilon의 전조등 범위는 열 저항이 매우 낮기 때문에 히트싱크를 작게 유지할 수 있다. 또한 LUXEON F와 마찬가지로, Altilon LED 역시 ECE와 SAE 색상 규격을 만족하며 시중의 기존 시스템보다 더 세분화된 선택을 할 수 있다.

이런 전조등 범위는 첨단 인광 기술을 사용하며, 1x2 또는 1x4 구성으로 제공된다. 두 가지 구성 모두 스페이드 러그를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 양산부품 승인절차(Production part approval process, PPAP) 문서가 제공되며, Altilon LED는 AEC-Q101C를 준수한다.

자동차 조명의 미래

루미레즈 같은 기업들의 새로운 LED 기술이 AFS와 기타 스마트 자동차 조명 시스템과 결합함에 따라, 자동차 조명 설계자들은 흥미진진한 시대를 맞고 있다. 이제 새로운 조명 기술의 변화가 자동차를 바라보는 방식을 바꿔 놓고 있는 것이다.

글: 루디 라모스(Rudy Ramos)

자료제공: 마우저 일렉트로닉스

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양대규 기자  yangdae@epnc.co.kr

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