안녕하세요
오랜만에 블로그 다시 시작 하네요
열심히 달려 보겠습니다.
오늘은 LED 종류 및 직병렬 연결 켜는 방법에 대해 알아보겠습니다.
◈ LED 란 ?
발광 다이오드 (Ligth Emitting Diode) ,혹은 빛나는 반도체 라고 합니다.
- 전류의 방향이 일정 전극 방향과 일치하면 불빛이 나는 다이오드. 1962년 10월 9일, 닉 홀로니악(Nick Holonyak)이 발명하였다. 지금은 지속된 연구와 개량으로 인해 성능이 이전에 비해 많이 향상되었다. 형광등과 함께 조명의 주요 시장이 되어가고 있습니다.
쉽게 생각하면 LED는 전기에너지를 빛에너지로 변환해주는 창치 입니다.
보통 이런 역할을 하는 반도체를 '광반도체'라고 합니다.
LED는 기본적으로 N형 반도체와 P형반도체로 구성되어있습니다.
정리 하자면 전자(-) 와 정공(+)이 결합되면서 빛이 발광 하는 겁니다.
[일반적인 LED 구성]
◈ LED 발광 종류
LED는 방출하는 빛에 따라 분류가 나뉘어 집니다.
- 가시광선LED -VLED(Visible Light Emitting Dioode)
인간이 육안으로 볼 수 있는 파장의 광선을 말합니다.
(파장 380 ~ 770nm) 일반적으로 우리가 눈으로 볼수있는 LED
-적외선 LED - IR LED(Infrared Light Emitting Dioode)
우리가 자주 사용하는 리모콘이나 적외선통신,cctv 적외선 카메라
등에 사용 하는 LED
(파장 0.75 ~ 1000 마이크로미터)
-자외선 LED -UV LED(Ultraviolet Light Emitting Diode)
살균이나 피부치료와 같은 생물학적인 분양에 사용하는 LED
(파장 100 ~ 400nm)
-레이저 다이오드(LAser Diode)
반도체 발광 소자는 크게 발광 다이오드와 레이저 다이오드로 나누어
지는데, 발광 다이오드는(LED)나 레이저 다이오드(LD)는 처음부터
좁은 영역의 원하는 파장 대역만의 빛을 발생시키기 때문에, 흑체복사
(Blackbody Radiation)를 이용하여 넓은 스펙트럼의 빛을 생성 시킨
후 원하는 색깔의 필터를 사용하는 현재의 백열등 방식보다 그 효율이
매우 높습니다.
광통신,광메모리 및 광정보처리 분양에 사용
◈ 밝기에 따른 구분
- 일반 LED
밝기는 100 mcd 미만으로 형태는 원형과 직사격형의 제품이 있고 사용되는 색상은 적색,노랑색,녹생 등이 사용됩니다.
- 고휘도 LED
전광판 TV의 보급과 컴퓨터 튜닝이 열기를 뿜으면서 사용되기 시작한 LED로서 밝기가 100mcd ~ 1000 mcd 정도로서 비추어지는 면에 원형의 조사광이 보입니다. 형태는 주로 원형이며 업체에 따라 발기 등급을 알파벳으로 구분한 것이 있습니다.
일반 LED에 비하여 가격이 조금 비싼편으로 다량구매시 부담이 되지만 밝기가 세고 누부심이 있어 시각적인 효과를 바라는 사람들이 많이 사용합니다. 색상은 적색,청색,녹색,노랑색,백색 등 다양합니다.
-와트급 LED
고휘도 LED가 부족하다고 생각되는 사람들을 위하여 만들어진 제품
으로 주로 미니 손전등용이나 기타 인테리어 조명용으로 많이 사용합
니다. 고휘도 LED의 사용 전력량이 120mW인데 비하여 와트급 LED
는 1~5W를 사용하는 제품으로 고휘도에 비하여 많게는 30배 정도의
밝기를 보여주며 1000~5000 mcd 정도의 발기를 보여준다고 합니다
<mcd란? LED의 밝기>
광도(빛) 단위인 칸델라(candela)로 계산할 때 1cd = 1000 mcd(밀리칸델라) 입니다.
◈ 형태에 따른 구분
-각형 LED
일반 LED중 구형 전자기기등에 많이 사용한 부품으로 특히 PC키보드의 Numlock키 표시에 사용되는 LED가 각 형 일반 LED 입니다.
[각형 LED]
-원형 LED
최근에 LED 가장 많이 생산되고 소비되는 형태로 직경의 크기에 따라 3mm, 5mm, 8mm,10mm 등이 있으며 8mm는 더이상 시장에서 찾아볼수 없습니다. 많은 사용자들이 구경이 크면 더 밝다고 생각하고 있는데 LED는 크기가 크다고 더 밝지는 않으며 오히려 더 어두울 수 있기 때문에 제품 사양서로 비교 해야만 알 수 있습니다.
[원형 LED]
-이형 LED
흔히들 oval 이라고 하는데 빛의 퍼짐이나 스포트라이트 형태 등을 조절하기 위해 타원형 또는 기형적인 모양으로 제조되는 LED가 있습니다.
[oval LED]
-SMD LED
칩 LED라고 불리우며 PCB 기판위에 장착할 경우 사용하는데 그 크기가 다양 합니다.
외형 크기에 따라 분류하면 가로(mm) x 세로(mm) 크기로 나타내고, 대표적으로 많이 쓰이는 규격은 1005,1608,2012,3216,3528,5050,5630 등이 있습니다. 보통 5050 이라면 가로 ,세로 각각 5mm x 5mm인 정사격형 칩 LED를 나타냅니다.
[SMD LED 종류]
칩 규격(사이즈)별 밝기와 소비전류
-3258 LED : 6~8 lumens(2.8 ~ 3.4V, 20 ~ 30mA)
-5050 LED : 16~22 lumens(2.8 ~3.4V, 60mA)
-5630 LED : 45 ~ 50 lumens(2.8 ~3.4V, 150mA)
LED 소비 전압 전류 도표
[LED 전압 / 전류 도표]
정확한 값은 사용할 LED의 데이트 시트를 참조바랍니다.
위에 설명은 평균적으로 사용하는 값을 올려 드렸습니다.
LED 병렬, 직렬 연결과 저항값 계산 방법에 대해 알아 보겠습니다.
[직렬 병렬 연결도]
저항 산출 공식 :
- R(저항값) = iV(입력전압) - LV(LED 전압) / LA(LED 전류)
-직렬 연결시 필요저항 값 R =
{입력전압-(구동전압 x 사용한 LED 개수)} / 구동 전류
-병렬 연결 시 필요 저항값 R=
(입력전압 - 구동전압) / (구동전류 x 사용한 LED 개수)
LED 진렬 연결 과 저항
예) 5V (iV 입력전압) 에 LED 전압 2V 전류 20mA 라면 ?
입력 전압 = 5V / LED 전압 = 2V / LED 전류 = 20mA (0.02A)
공식을 대입하면
5 - 2 / 0.02 = 100옵 ( 저항 150옵 사용하면 뎀)
여기서 같은 LED 사용시 입력 전압 값만 바꾸어 대입하면 됩니다.
[LED 1개 연결]
만약 3개를 연결한다고 했을때에는 LED 가 먹는 전압은(6V) 입력전압은 (5V)보다 크므로 저항이 필요없지만, 그만큼(1V) 밝기가 어두워짐
만약 입력전압이 12V 이면
(12-6) / 0.02 = 300ohm 을 달면됩니다.
[LED 3개 직렬 연결]
LED의 병렬 연결 과 저항
밑에 이미지 처럼 연결할시 LED에 과도한 전류가 흐르게 되고, 그 LED는 과전으로 빨리 소모되거나 터지며, 이에 따라 연쇄적으로 다른 LED들도 터진다는 것이다 . 같은 공장에서 나온 같은 값의 LED들이라 할지라도 다이오드 마다 특성이 다르기 때문에 순방향 전류가 가장 낮은 곳의 LED에 전류가 많이 흐르게 되며, 그 LED에 부하가 걸려 천천히 고장 나거나 LED 수명을 다하지 못하고 죽어 버린다.
12V - 2V / 0.02 x3(LED수) = 166.666 ohm 사용 (16ohm)
[LED 병렬 연결 ] 잘사용하지 않는 방법
LED 병렬 연결시 밑에 이미지 같이 LED 저항을 1:1로 맞추어 연결한 회로가 가장 안전합니다.
[LED 병렬 연결] 저항을 1:1 방식으로 사용한는게 좋음]
같은 병렬 연결입니다. 이전의 병렬 연결과는 다른 점은 LED에 각각의 저항이 달려 있습니다. 이방법은 밝기가 균일한 장점이 있습니다.
12V 전원 공급일때 각각의 LED 1개씩 계산하는 것과 동일합니다.
즉 12V-2V / 0.02 = 500 ohm 저항이 됩니다. (각각 500 ohm)
만일 3개의 LED의 전압과 전류가 모두 다르면, 각각 계산해서 저항 값만 다르게 달아주면 됩니다.
직렬방식의 장점은 LED에 걸리는 전압은 각각 다르지만, 전류가 일정하기 때문에 소비전류가 적습니다.
병렬 방식의 경우에는 직렬 방식으로 연결한 것보다 전류소모가 3배가 더 됩니다. 따라서 LED의 연결은 전원 공급의 상황과 구성등을 고려해서 직렬, 병렬을 선택해야 하며, 경우에 따라서는 직/병렬을 혼합해서 사용하기합니다.
이상으로 LED 종류 및 직/병렬 연결에 대해 알아 보았습니다.
수고하셨습니다.