중전력 LED, LED의 새로운 빛이 된다

요즘은 누구나 스마트폰을 갖고 있으며, 아마도 스마트폰을 갖고 있지 않은 사람을 찾는 것이 훨씬 어려울 것이다. 그리고 이것은 단순히 성능 좋은 전화기를 거의 모든 사람이 갖고 있다는 것을 넘어, 우리 모두가 서로 연결된 세상에 살고 있다는 것을 의미한다. 심지어 서로를 실시간으로 볼 수 있도록 성능 좋은 카메라까지 장착한 채로 말이다.

 

솔직히 고백하자면, 나는 스마트폰의 시대가 도래하기 전까지는 아무리 중요한 행사라고 하더라도 카메라를 가지고 다녀 본 경험이 없다. 아내와 데이트를 할 때도, 휴가를 가서도(심지어 휴가지에서 내가 본 몇몇 경관들은 아직도 잊혀지지가 않지만 말이다) 혹은 아이들과 시간들을 보낼 때도, 나는 카메라를 가지고 다니지 않았다. 이유는 간단하다. 그렇게 카메라를 들고 다녀봤자, 내가 얻을 수 있는 결과물이 만족스럽지 않았기 때문이다. 고생해 가며 카메라를 들고 사진을 찍어 봤자, 사물이 흐릿하게 나오거나 아니면 사람들의 눈동자가 붉은 색으로 나와 우리 모두가 늑대인간처럼 보이는 경우가 태반이었다. 이런 결과물을 얻고자 가는 장소마다 카메라를 들고 다닌다는 것은 내게 매우 비효율적인 일이었다.

 

 

 

그런데 내 삶에 스마트폰이 들어오면서 모든 것이 바뀌었다. 갑자기 내 삶에 카메라가 들어오기 시작한 것이다. 게다가 심지어 그 사진의 수준도 나를 만족시키기 시작했다. 피사체를 향해 렌즈를 돌리고, 포커스를 맞추기 위해서 화면을 살짝 한 번 터치만 해주면, 맙소사! 훌륭한 사진이 나오는 것이었다. 

 

전문가들의 예상에 따르면 2019년 올 한 해, 스마트폰을 통해 찍혀질 사진은 약 1조 장을 돌파할 것이라고 한다. 마치 스마트폰이 우리에게 카메라 조작에 대한 부담을 현저히 줄여주고 사용을 편리하게 만들어 줬듯이, 나 역시 중전력과 고전력LED의 차이에 대한 이해를 도움으로써 엔지니어들의 스트레스를 조금이나마 덜어주고 싶다.

 

우리들 대부분은 LED를 발광다이오드(Light Emitting Diode)의 약어라는 사실을 알고 있다. 이런 LED가 사용되지 않는 곳을 찾기란 쉽지 않다. LED는 그 특유의 높은 에너지 효율, 견고함, 신뢰성을 바탕으로 우리 생활 곳곳에 들어와 있다. 그리고 LED는 크게 중전력과 고전력 LED로 구분돼 왔으나, 이제는 새로이 저전력 LED란 카테고리가 등장하고 있다.

 

전자 엔지니어라면 당연히 알고 있는 공식이 있다. 바로 옴의 법칙이다. '전력은 전압 곱하기 전류(Power(W) = Voltage(VDC) × Current(A))', 혹은 수학 공식으로는 'P= E × I'로 표현되는 바로 그것이다.

자, 그럼 [그림 1]에서 이 세 가지 전력 수준이 어떻게 분류되는지 한 번 살펴보자.

 

 

먼저, 우리가 가장 먼저 알아야 할 것은 이런 카테고리를 규명하고 정의하는 국제적이고 합의된 명확한 기준이 없다는 것이다. 이런 구분은 사실 업계 내에서 시간이 흐름에 따라, 관계자들이 편의를 위해서 만들어진 것이다. 이런 업계의 일반적 기준에서 3가지 영역을 살펴보면 다음과 같이 구분할 수 있다.

 

가전 영역을 위해 개발/사용된 초기의 LED는 저전력이었다. 이 LED의 가장 대표적인 용도는 기기의 상태를 알리는 상태 표시등이었다.

 

높은 비용 때문에 고전력 LED는 주로 연구나 개발 분야에서 주로 사용됐다. 지난 수십 년 간의 개발을 통해, LED 제조기술과 공정 혁신을 통해 많은 발전이 이뤄졌다. 그 결과 반도체 자체가 기존 대비 훨씬 높은 수준의 전류를 감당할 수 있게 됐으며, 이는 고출력 LED의 폭발적 성장을 견인했다. 고출력 백색 LED의 상용화로 인해 전통적인 백열등이나 할로겐 기술이 주도하던 조명 산업에 LED가 새롭게 진출하기 시작했다.

 

하지만 이것으로 끝이 아니었다. LED기업들은 또 다시 새로운 시장을 찾아냈다. 선형으로 만들어져서 백색빛을 발하는 조명 기구. 바로 형광등이었다. 이 애플리케이션의 핵심은 높은 효율성을 제공하면서 동시에 조명의 균일성에 대한 우려를 불식시키고 발열 현상을 극복할 수 있는 것이었다. 이런 시장의 요구에 대응하기 위해 LED 제조업체들은 다양한 중전력 LED 제품군을 출시하기 시작했다. 그리고 이제 이 시장은 조명 애플리케이션에서 가장 비중이 높은 시장이 됐다. 이 LED들은 고전력에 비해 상대적으로 더욱 조밀하게 패키징 됐으며, 외관상 균일한 모습을 유지한다. 소비하는 전력 수준이 상대적으로 낮은 경우에는(물론 방열 기능 등이 추가로 요구되는 경우에는 금속 PCB가 필요할 수도 있다) FR-4 인쇄회로 기판을 사용할 수도 있다. 조명 애플리케이션에서 중전력 LED가 가장 적합한 시장은 광학적 출력보다 크기와 균일성이 더욱 중요한 시장이다. 현관 입구, 천장, 하향등, 작업장, 높은 공간, 낮은 공간 등등 실내 조명 수요의 대부분이 바로 중전력 LED의 대표적인 시장이다.

 

크리(Cree)나 루밀레드(Lumiled), 오스람 옵토 세미컨덕터(OSRAM Opto Semiconductors)를 포함한 LED 제조업체는 모두 중전력 LED에 막대한 투자를 하고 있다. 2019년 4월, 크리는 빠르게 성장하는 40억 달러 규모의 글로벌 중전력 LED 시장에 진출하기 위해 광범위한 포트폴리오를 확보하기 위한 합작 투자를 발표했다. 크리는 이를 통해 실내외 조명은 물론 원예 조명이나 기타 다양한 분야에 적용되고 있는 LED 시장의 폭넓은 요구에 부응할 수 있는 기회를 만들고자 노력하고 있다.

루밀레드의 룩스온(LUXEON) SunPlus 2835 LED 역시 오랜 역사를 기반으로 만들어진 우수한 성능을 제공하는 중전력 LED다[그림 2]. 오스람 옵토 세미 컨덕터의 오스코닉(OSCONIQ) P2226 LED 시리즈는 딥 블루(450nm)와 블루(465nm), 트루그린(525nm), 옐로우(595nm), 레드(623nm), 원적외선(730nm) 등의 다양한 애플리케이션을 위한 색상 유연성을 제공한다.

 

 

이제 중전력 LED는 스마트폰으로 사진을 찍을 때 우리가 사용하는 플래쉬 LED로도 매우 흔하게 사용되고 있다. 이렇게 중전력 LED는 마치 스마트폰이 그랬듯 우리의 삶을 훨씬 더 윤택하고 풍요롭게 만들어 줄 것이다.

이런 플래쉬 LED와 스마트폰 카메라를 가지고 과거로 돌아갈 수만 있다면, 나 역시 내 인생에 아름다웠던 순간들을 그렇게 놓치진 않았을 것이다.

 

작성자: 폴 골라타(Paul Golata)

 

초인공 디자인의 윤리(The Ethics of Superartifical Intelligence)의 저자이자 마우저 일렉트로닉스(Mouser Electronics)의 선임 기술 고문이다. 마우저에 조인하기 전 그는 휴즈 에어크래프트(Hughes Aircraft) 등에서 생산,제조, 마케팅 등 다양한 역할을 수행했다.