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최근 발광다이오드(LED) 조명제품들이 시장에서 많이 선을 보이고는 있지만, 그 성능과 휘도, 방열의 문제와 수명의 보장이 어렵고 높은 가격이 문제가 되고 있다.
원래 LED는 자연색에 가까운 RGB 가시광선 (Visible Ray )인 백색(White) 빛이다.
현재 범람하고 있는 LED는 자외선 쪽에 가깝고 휘도 또한 낮으며 색재현율이 85% 인 LED 블루 칩에 YAG 형광체를 이용한 백색(White) 조명이다.
그러나 그 형광체 때문에 외국 기업으로부터 특허공세에 시달리고 있는 것이 현실이다.
대량 생산 준비를 완료한 RGB LED 조명은 색의 재현율이 108 ~ 115%이며 고휘도 자연색에 가깝다. 또한 그 색감이 다양한 컬러 혼합이 가능하고 디밍(Dimming) 조절기능과 함께 감성조명, 심리를 이용한 조명으로 사용될 것이다.
21세기 LED 조명 사업은 기초가 튼튼해야 하는 기술집약형 산업이다. 한국의 LED 조명 사업이 성공하기 위해서는 가장 중요한 것이 시장에서 신뢰성과 낮은 가격(Lower Cost), 고객만족(Customer Satisfaction)이 우선 되어야만 한다.
그러기 위해서는 실제 60~ 70% 전기를 절약하는 LED 조명 제품이 나와야만 한다. 그러한 조명 제품을 만들기 위해서는 우선, LED 조명의 휘도(Brightness)를 높이는 기술이 핵심이다. 휘도를 개선시키기 위한 노력은 국내 대기업을 중심으로 다양하게 진행중이다. 나노물질, 소재, 재료, 부품제조, 광학, 고효율 확산, 화학, 무기물, 방열 등의 기술을 모두 응용하는 이른바 모듈 기술이 필요하기 때문에 `융합 기술이라고도 할 수 있다. 필자는 이를 디지털 하이브리드 콤비네이션 시스템 융합기술로 명명하고 싶다.
둘째 나노 옵티컬 렌즈 기술의 발전이 필요하다. 빛을 집광시키는 반사 렌즈 구조, 빛을 증폭시키는 렌즈 구조 기술, 빛을 멀리 보내는 군집(Growding) 렌즈 기술, 그리고 빛을 더욱 넓게 퍼지게 하는 광학 확산 반사 기술을 보유해야만 진정한 차세대 LED조명을 만들 수 있다. 현재 사용하고 있는 광확산 구조로는 빛이 흡수되어 빛의 효율이 40~50 % 이상 감소되게 된다. 그러므로 빛의 확산 효율을 92% 까지 올리는 기술이 반드시 필요하다.
셋째 고효율 방열 기술이 필요하다. 즉 방열 회로기판, 방열판 및 관련 구조물 들은 방열 기능을 지니도록 재료, 소재를 만들어야 한다. 예를 들어 방열소재로 사용되고 있는 알루미늄 판도 초 열전도성을 가지도록 그 구조와 물성을 바꾸어야 하는 것이다.
또한 그 표면은 열을 잘 흡수하고, 흡출하도록 증착 방법을 통해 나노 산화물 층으로 바꾸어야 한다. 공기순환 구조가 올바로 형성되면 대류현상(對流現象)이 잘 일어나게 된다. 그로 인해 방열이 잘 이루어지게 되는 것이다.
마지막으로 열을 잡아야 한다. LED Chip 구동 시 가장 안전한 온도는 상온 25 ℃~ 30 ℃ 이다. 현재 LED 제품의 온도는 60 ℃ ~ 80 ℃ 이상이다. 고열에 의해 LED 칩이 손상되고 수명이 짧아지게 되며 휘도가 저하되어 제품이 리콜(Recall)되는 현상이 자주 발생하고 있다. 방열 회로 기판과 방열판은 작동 시 그 온도가 40 ℃ ± 3 ℃ 이내에서 유지되어야만 적어도 5만 시간의 수명을 보장할 수 있는 것이다.
차세대 LED 사업은 블루오션 사업이 분명하다. 이 길은 아직 나침반이 없는 길이다. 오직 준비하고 도전하며 먼저 가본 자만이 갈 수 있는 길이다. 다시 말해 먼저 기술을 개발하고 준비한 자만이 성공할 수 있는 것이다.
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