[아이씨뱅큐 ICbanQ 파워블로거 2기] 임베디드 기초 2 - LED 부록

[본 컨텐츠는 ICbanQ (아이씨뱅큐)에서 진행하는 파워블로거 활동의 일환으로, 

아이씨뱅큐의 지원을 받아 작성되었습니다]

 

안녕하세요. 

고명호 입니다. 

지난번에는 정보를 표시하는 용도의 LED를 살펴 보았습니다. 

이번에는 조명용으로 사용되는 LED에 대해서 알아보겠습니다.

조명용의 LED는 일반적인 실내 조명이외에도 사용되는 분야가 많은데

대표적인 장치는 액정 모니터를 들 수 있습니다.

 

 

액정 모니터에는 액정판넬 이외에도 조명을 위한 백라이트부분이 필요합니다.

이러한 백라이트는 CCFL 또는 LED, 인버터 또는 LED driver, 도광판 등등이 필요한데 

인버터는 CCFL에서 필요한 

고압을 만드는데 이용되며 도광판은 CCFL에서 발생한 빛을 화면전체에 확산 시키는 역할을 합니다.

CCFL과 인버터, LED와 LED driver, 도광판에 대해서 간략히 알아 보겠습니다.

 

 

백색 LED가 모니터의 조명으로 사용되기전 액정모니터의 광원으로는 CCFL이 사용되었습니다.

(2000년대 초 ~ 2000년대 중반)

CCFL은 형광등이지만 일반 형광등과는 약간 다릅니다. 

액정모니터의 광원에 사용되는 형광등을 CCFL이라 부릅니다.

일반 형광등은 열음극관(Hot Cathode Fluorescent Lamp-HCFL)으로 불리는 것으로 

전극을 가열하여 열전자를 방출하고 이 열전자가 형광등 벽면의 형광물질에 부딪혀 빛을 냅니다.

 

이와 달리 냉음극관(Cold Cathode Fluorescent Lamp-CCFL)은 음극을 가열하지 않고 

전자를 방출하는데 대신에 전자를 방출하기 위해서 고압의 전압이 필요합니다. 

냉음극관의 경우 효율은 열음극관보다 떨어지지만 수명이 길고, 열발생이 적기 때문에 

자주 교체를 할 수 없는 초창기의 액정모니터에서의 광원으로 쓰였습니다.

 

또한 액정 모니터에 사용된 형광등은 화면의 양 테두리에 위치하기 때문에 그 크기가 길고 

가느다란 것이 특징입니다. 

 

 

일반 형광등에 비해서 수명이 길지만 역시 이것도 수명이 존재하기 때문에 시간이 지날수록 

백색 균일도가 떨어지고, 화면의 백색이 누렇게 바래지다가 나중에는 화면이 안들어 옵니다.

이것은 형광등의 수명이 다하여 액정은 작동하지만 화면의 광원은 꺼진상태 입니다.

(자세히 보면 화면의 내용은 보입니다.) 

 

또다른 고장으로는 인버터의 수명이 다한 경우도 있는데 

이 경우에도 마찬가지로 백라이트가 작동하지 않습니다.

2000년대 중반의 모니터는 이런식의 고장이 많이 났었습니다.

그래서 CCFL만 전문적으로 판매하는 곳도 있었고, 수리를 해 주는 곳도 있었습니다.

 

저도 CCFL을 사용한 모니터가 있었는데 거금을 들여 구입한 모니터라 애착이 많이 가서

고쳐 쓸 수 있는 방법을 연구했었습니다.

저는 제 모니터를 LED 백라이트로 바꾸는 기사를 국내 최초로 게재하였고, 

이후 많은 분들이 그 아이디어를 따라하게 되었습니다.

 

(참고사이트)



<인버터>

 

냉음극관(Cold Cathode Fluorescent Lamp-CCFL)은 음극을 가열하지 않고 전자를 방출하기 때문에 

전자를 방출하기 위해서 고압이 필요하다고 하였습니다. 이러한 고 전압을 만드는 장치가 

바로 인버터 입니다. 

 

따라서 인버터 역시 고장이 쉽게 나며 수명이 존재 합니다. 

인버터는 CCFL을 사용하는 액정 모니터에서 밝기 조절의 역할도 해 주는데, PWM방식을 사용하거나 

또는 출력 전압을 조절하는 방식으로 밝기를 조절합니다.

LED모니터에서는 이러한 밝기 조절을 LED driver가 대신 합니다. 

 

 

<도광판>

 

일반적으로 액정의 측면에서 빛을 비추는 방식을 엣지형이라고 부르는데, 엣지형의 경우에는 

빛을 화면상에 얼마나 균일하게 퍼 뜨리느냐가 중요합니다. 

이렇게 측면에서 들어온 빛을 화면 전체에 균일하게 뿌려주는 판을 

도광판이라고 부르며 액정모니터의 뒷면에 투명한 아크릴판이 바로 도광판입니다.

(그냥 단순한 아크릴판이 아니고 수많은 홈들이 촘촘히 파여 있어서 가장자리에서 들어오는 빛을 

전체 화면으로 균일하게 퍼 뜨리는 역할을 해 줍니다)

 

 

(도광판 사진)

 

 

 

최근의 모니터들은 전부 LED를 광원으로 사용하기 때문에 그 수명이 길고, 또한 

백색 균일도도 거의 일정합니다.

그래서 저는 진열장용 LED bar를 이용하여 모니터의 백 라이트를 교체 하였으나, 

현재는 CCFL이 사용된 모니터를 LED로 바꿀수 있는 킷트류가 판매되어서 

구형 CCFL 모니터를 훨씬 간편하게 LED 액정 모니터로 바꿀수 있게 되었습니다.

최근에 제가 구입한 키트입니다.

 

 

(LED 키트 사진)

 

사진을 보시면 길다란 띠에 백색 LED가 촘촘히 박혀서 CCFL형광등이 들어가는 자리에 맞추어 

넣을 수 있도록 되어 있습니다. 

정보를 표시해 주는 액정화면은 동일하며 단지 CCFL인가 LED 인가의 차이만 있기 때문에 

CCFL을 LED로 교체해 주는것 만으로도 색감이 달라집니다.

즉 CCFL을 LED로 교체하여 색감및 수명이라는 두마리 토끼를 다 잡을수 있는 것 입니다.

 

CCFL 액정 모니터의 인버터가 해 주는 역할은 'LED driver' 라는 것이 대신 해 줍니다.

인버터처럼 고압을 발생시키는 것은 아니지만 상당한 전류를 소모하기 때문에 대응 회로가 

필요합니다.

LED에 가해지는 전압을 조절하거나 PWM 방식으로 화면의 밝기를 조절 할 수 있습니다.

 

 

 

예전에 제가 LED bar로 작업할 때에는 이러한 LED driver가 없어서 화면을 항상 같은 밝기로 놓고 

사용할 수 밖에 없었습니다.

저는 CCFL 대신에 진열장용 LED bar를 사용하였고, 당시에 LED 드라이버가 없어서 그냥 12V에 

직결하여 LED모니터로 개조를 하였습니다. 

이런식으로 모니터를 살려서 15년전 모니터를 아직도 잘 사용하고 있습니다.

현재도 고전게임할때 간간히 쓰이고 있습니다.

예전처럼 부품구하러 다닐 필요가 없이 인터넷 쇼핑몰에서 구입이 가능합니다.

 

 

또한 LED는 자동차의 전조등에도 쓰이며 빔 프로젝터의 할로겐 램프도 대체하고 있습니다. 

빔 프로젝터에 쓰이는 광원의 경우 매우 밝은 빛을 내기 때문에 예전에는 백열등 대신에 

할로겐 램프를 이용하였고, 항상 높은 열이 발생하여 수명이 길지 않다는 단점이 있었습니다. 

따라서 빔 프로젝터에는 냉각용 팬 및 전구를 교체할 수 있도록 개폐식 기구물을 가지고 있었습니다.

 

 

(구형 액정 프로젝터 사진)

 

 

그렇지만 최근에는 LED를 광원으로 사용하게 되어 밝기는 조금 떨어지지만 

거의 반영구적인 수명을 갖게 되었고 따라서 냉각팬및  

개폐식 전구 교환장치는 더이상 필요하지 않게 되었습니다.

 

 

(최근 구입한 중국산 액정 프로젝터 사진) 

 

 

 

이렇게 LED는 우리 실생활에 점차 넓게 쓰여가고 있습니다.

이번에는 LED가 조명으로 사용된 몇몇 분야에 대해서 알아 보았습니다.

다음에는 본격적으로 임베디드 디바이스및 MPU에 대해서 알아 보도록 하겠습니다.

이상으로 글을 마치겠습니다.


감사합니다.

 

[본 컨텐츠는 ICbanQ (아이씨뱅큐)에서 진행하는 파워블로거 활동의 일환으로, 

아이씨뱅큐의 지원을 받아 작성되었습니다]

 

관련 사이트

 

https://en.wikipedia.org/wiki/LED-backlit_LCD_display


http://blog.naver.com/jimypage/220396579174


관련상품

 

http://www.icbanq.com/shop/product_detail.asp?prod_code=P005587436

http://www.icbanq.com/shop/product_detail.asp?prod_code=P000173330&catg_code=100115106