LED 밝기 단위 - LED balg-gi dan-wi

발행일 : 2011-08-29 18:00 지면 : 2011-08-30 18면

<조명에 따라 소켓(사진 아래쪽)이 다르다. 기존 조명을 LED로 교체할 때 이 소켓의 모양을 우선 살펴 봐야 한다. 삼성LED의 실속형 LED램프. >

LED 조명은 어떻게, 무엇을 보고 사야 할까. 백열전구나 할로겐등 등 기존 광원 규격을 확인하는 것이 필수다.

먼저 소켓. 일반 백열전구와 전구형 형광등은 흔히 에디슨 소켓이라고 하는 E26타입을 쓴다. 상업·전시조명에 주로 쓰이고 최근 고급 주택에도 적용된 할로겐등(MR16)의 소켓은 GU5.3타입이다. 기존 조명과 LED램프 소켓이 일치하지 않으면 무용지물이 된다.

두 번째로 용도에 맞는 밝기를 결정해야 한다. 밝기는 제품에 표기된 ‘루멘’ 단위를 보면 된다. 설치 환경, 개인 취향 등에 따라 차이가 있지만 통상적으로 공부방은 600루멘 이상, 침실 및 거실은 450루멘 이상, 화장실·현관은 300루멘이 적당하다.

밝기를 정했다면, 그 다음은 소비전력이다. 기존 백열등의 경우 소비전력(와트)과 밝기가 비례했다. 75와트가 60와트보다 밝은 식이다. 기존엔 백열등의 소비전력으로 밝기를 가늠해 구매해도 큰 문제가 없었다. LED램프는 다르다. 같은 밝기의 LED램프라 해도 제조사에 따라 전기를 적게 쓸 수도, 많이 쓸 수도 있다. 600루멘의 밝기를 가진 두 제품의 소비전력이 각각 7W와 7.5W라면 7W 소비전력 제품을 선택해야 전기료를 더 절감할 수 있다. LED램프의 광효율(밝기/소비전력:lm/W)로 판단하면 고효율 제품을 고를 수 있다.

색온도와 연색성 확인도 필요하다. 색온도란 빛의 색깔을 수치화해 표기하는 방법이다. 단위는 캘빈(K)이다. 기존 전구색(따뜻한 느낌의 흰빛) 백열등은 색온도가 약 2700K고, 주백색 형광등(차가운 느낌의 흰빛)의 색온도는 5000K 수준이다. 통상 전구색은 휴식과 이완에 적합하고 차가운 흰빛은 학습과 업무에 적합하다. 통상 우리나라는 주백색을 선호한다.

연색성이란 빛이 사물 본래의 색을 얼마나 잘 표현하는지를 수치로 표시한 것이다. 태양빛을 연색성 100으로 정해 100에 가까울수록 연색성이 높은 고품질 조명이다. 만약 의류·상품·미술품 등 색감이 중요한 사물을 비추거나 디자인, 미술 등의 작업을 할 경우에는 연색성이 높은 조명이 필요하다.

이 밖에 밝기를 조절하는 ‘디밍’ 기능이 있다. 에너지 절감을 위해 시간대별로 색다른 분위기 조성이 필요한 때에 이 기능의 제품을 선택하면 된다.

윤건일기자

<색온도에 따른 조명빛의 색상 차이>

<조명에 따라 소켓(사진 하단부)이 다르다. 기존 조명을 LED로 교체할 때 이 소켓의 모양을 우선 살펴 봐야 한다. >

<LED조명의 밝기는 `루멘` 단위를 살펴 보면 된다. 루멘은 광원에서 나오는 가시광의 총합을 뜻한다. 60와트의 백열전구는 평균 1055 루멘, 20W의 컴팩트 형광등은 1100루멘의 밝기를 지원한다. <표 참조> >

[아시아경제 박성호 기자]삼성LED가 업계 최고 수준의 LED램프 6종을 출시하며 LED램프의 밝기 표기 방법을 획기적으로 변경했다.

삼성LED가 16일 출시한 백열등 대체용 LED램프는 밝기와 광효율이 업계 동급 최고 수준으로 유해파장과 깜박임이 없어 눈과 피부에 부담을 주지 않는 고품질 조명이다. 특히, 소비전력 9.6와트 제품은 810루멘의 고광량으로 디밍 기능이 있어 소비자가 필요에 따라 밝기를 조절할 수 있다.

삼성LED는 이번 제품 출시와 함께 LED램프의 성능 표기를 밝기의 단위인 루멘(lumen)으로 전격 변경했다. 이는 소비자들로 하여금 LED램프의 성능을 정확히 비교해 올바른 구매를 돕는 동시에, 현재 국가별로 단계적으로 진행되는 백열등 생산, 판매 제한에 대한 선제적 대응이다.

현재 시중의 LED램프는 백열등의 '촉' 개념에 익숙한 소비자를 위해 대체하는 백열등의 소비전력(와트,촉)으로 밝기를 표기한다. 즉, '60와트 백열등 대체용 7.1와트 LED램프'의 경우 '7.1와트의 전력을 써서 60와트 백열등을 대체하는 LED램프'라는 의미다.

하지만 동급의 백열등을 대체하는 LED램프도 제조사마다 밝기와 소비전력이 달라 소비자들의 혼란과 제조사간 성능 논란이 많았다. 싼 가격만 보고 낮은 밝기의 제품을 사는 시행착오도 생겨 LED램프 확산에 걸림돌이 됐다.

이같은 혼란을 막기 위해 삼성LED는 LED램프의 밝기 표기를 '루멘'으로 바꿨다. 루멘은 밝기의 단위로 광원에서 나오는 가시광의 총합이다. 소비전력은 낮고 루멘이 높을수록 광효율이 높은 고성능 제품이다.

예를 들어 삼성LED가 출시한 '580루멘 7.2와트 LED램프'는 기존 40와트 백열등 대체용으로 '7.2와트의 전기로 580루멘의 밝기를 낸다'는 의미다. 이는 업계 동급 제품에서 가장 밝고, 가장 전기를 적게 쓰는 최고 성능으로 1년 전기료가 1290원에 불과하다.

삼성LED는 소비자들이 LED램프와 기존 조명의 밝기를 비교할 수 있도록 LED램프 포장 뒷면에 백열등과 컴팩트형광등의 '밝기 비교표'를 삽입하고 '루멘'을 알리기 위한 마케팅 활동에 나선다. 또한, 이번 제품에 이어 고품질 조명이 가능한 고기능 LED램프를 지속적으로 출시 예정이다.

현재 세계 각국에서 단계적으로 백열등의 생산·판매를 중지하면서 백열등의 '와트' 대신 '루멘'으로 전구의 밝기를 표기하는 방안을 검토하고 있다.

박성호 기자 vicman1203@

▷LED 특성을 나타내는 9가지 용어◁

1. 광속 (Luminous Flux, \(\phi\)), 단위 : [lm] 루멘(lumen)

광원으로부터 나오는 모든 빛(가시광)의 총량을 광속이라고 하며, 광원에서 나오는 빛 에너지를 눈이 느끼는 세기에 따라 표시한 것이다. (적외선과 자외선은 광원으로부터 방사되는 에너지에 해당하지만, 눈에 보이지 않으므로 빛 에너지에는 포함되지 않는다.) 수식을 나타낼 때 주로 F 또는 방사 속을 나타내는 \(\phi\) 기호를 사용한다.

2. 광도 (luminous intensity, I), 단위 : [cd] 칸델라(candela)

빛의 강도를 말하며 광원으로부터 어떤 방향으로 얼마만큼의 광량이 방출되는지를 나타낸며 임의의 방향에 대한 발산 광속의 입체각 밀도를 포함한다. 말이 어렵다면, 아래 수식의 관계로 접근하는 것이 좀 더 쉬울 것이다.

\(I=\frac {F}{w}[cd]\)

광도 I는 광속 F을 입체각으로 나눈 값이며 cd의 단위로 나타낸다. 즉, 광원으로 부터 방사되는 에너지를 방향에 대한 입체각으로 나눔으로써 어떤 방향으로 얼마만큼의 광량이 방출되는지를 나타내는 것이다.

3. 조도 (illuminance, E), 단위 : [Lx=lm/\(m^{2}\)] 룩스(Lux)

조도는 빛이 비치는 정도를 의미한다. 같은 광원이라도 가까우면 밝고, 멀어지면 어두울 것이다. 즉 빛을 받는 곳에서의 빛의 양을 말한다. 이를 수식적으로 표현하면, 단위 면적당 입사 광속(lm)이 되며 다음과 같다.

\(E=\frac {dF}{dS}[lm/m^{2}=lx]\)

4. 휘도(Luminance, L), 단위 : [nt=cd/\(m^{2}\)] 니트(nit), [sb=cd/\(cm^{2}\)] stilb

어떤 방향으로부터 본 물체의 밝기, 광원의 빛나는 정도 또는 광원의 눈부심 정도를 휘도라고 한다.

조도가 단위면적당 얼마만큼의 빛이 도달하는가를 표시하는 단위라면, 휘도는 그 결과 어느 방향에서 보았을 때 얼마만큼 밝게 보이는가를 말한다. 광원의 휘도와 빛이 비치는 면적은 빛의 밝기를 감지하는데 중요한 요인이 된다. 관계식으로 나타내면 아래와 같이 표현된다.

\(B=\frac {I}{S}=\frac {I}{△S} cos\theta [nt, cd/m^{2}]\)

5. 광속 발산도(Luminous Emuttance, R), 단위 : [rlx] 레드 럭스(radlux)

광속 발산도는 어느 물체의 표면으로부터 발산되는 광속 밀도 즉, 광속의 면적밀도이다. 발광 표면적 S마다 F의 광속이 발산될 때 다음과 같이 표현된다.

\(R=\frac {F}{s}[rlx]\)

6. 램프 효율(Luminous Efficacy, \(\eta\)), 단위 [lm/W]

사용전력 대비 광원이 방출하는 빛의 양을 나타내는 효율성을 의미한다. 수식적으로는 램프의 전체 광속을 소비전력으로 나눈 값이며 아래식과 같다.

\(\eta=\frac {F}{P}[lm/W]\)

\(\eta\)가 램프의 효율을 나타내며, 램프 효율이 클수록 밝고 경제적인 광원이라고 할 수 있다. ( 일반 형광램프 FL40W (전광속 3100lm)의 경우 램프 효율은 3100/40=77.51lm/W가 된다.)

7. 색온도(Color Temperature), 단위 : [K], 켈빈(kelvin)

광원의 색온도는 흑체(black body)를 달구었을 때 방사되는 빛의 색과 비교하여 표현되며, 색온도는 좌표에서 'Plankian curve'로 알려진 선을 따라 이동하는데, 흑체를 달구는 온도가 높을수록 청색 스펙트럼이 강하고 적색 스펙트럼이 약해진다. (즉 색온도가 높을수록 청색에 가까운 차가운 광색을 갖게 되고 색온도가 낮을수록 따뜻한 광색을 갖게 된다.)

전구색(warm white)을 가진 백열램프의 색온도는 약 2700k이며 주광색으로 흔히 표현되는 형광램프의 색온도는 약 6000k이다. 태양광의 색온도는 5500k이다.

8. 색재현성(Color Gamut)

색재현성 또는 색 재현율이라고 하며, 디스플레이의 성능지표 중 하나로, 색을 표현할 수 있는 능력을 수치로 표현한 것이다. (디스플레이 성능 지표: 해상도, 명암비, 휘도, 색재현율)

NTSC( National Television System Committee 미국 텔레비전 방송규격 심의회)에서 정한 표준 색표현 영역 대비 디스플레이가 표현하는 색 영역을 면적비로 비교하여 백분율(%)로 표기한 값이다.

9. 연색성(Color Rendering) 단위: [Ra] (연색지수)

연색성은 인공조명이 물체의 색재현 충실도를 나타내는 광원의 성질을 의미한다. 간단하게 말하면, 조명이 물체의 색감에 영향을 미치는 현상이다. (인공조명은 사물의 색을 자연광 아래에서처럼 제대로 인지할 수 있도록 한다.)

연색지수란 자연광에서 본 사물의 색과 특정 조명에서의 본 사물의 색이 얼마나 유사한가를 수치로 나타낸 것이다. 여덟 종류의 시험색을 측정하려는 광원 하에서 본 경우와 기준 광원 하에서 본 경우의 차이로 측정한다.

측정한 광원이 기준 광원과 같으면 Ra100으로 나타내고 색 차이가 클수록 Ra값이 작아진다.

지수가 100에 가까울수록 연색성이 좋은 것을 의미하며, 지수가 낮을수록 색 재현도가 떨어지기 때문에 연색성이 나쁜 것을 의미한다.

간혹 우리가 백화점에서 옷을 살 때를 생각해보자. 분명 안에서 볼 때는 예쁜 보라색이어서 샀는데, 밖으로 나가 자연광에서 옷을 꺼내보면 파란색인 경우가 있다. 즉 백화점 안에서와 밖에서 색의 차이가 발생한다고 느끼는 경우가 있다. 이는 백화점 조명의 연색성에 의한 차이가 발생했을 때 겪게 되는 일이다. 옷뿐만 아니라, 화장품의 발색 등에서 온라인 쇼핑을 이용할 때 조명에 의한 차이로 배송받은 물품의 색깔이 다르게 느껴지는 경우도 종종 있을 것이다. 이러한 이유로 조명을 얼마나 자연광에 가깝게 재현하는지가 중요한 부분이 된다.