LED 특성을 나타내는 기본 용어 정리

 

▷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.