백색 발광다이오드(LED)의 광원 품질을 크게 저하시키는 ‘나이테 현상’을 완전히 해결한 기술이 개발돼 LED 조명시대가 성큼 다가설 전망이다.
한국광기술원(원장 유은영) 반도체조명팀(팀장 송상빈)은 최근 LED 조명에 적용할 수 있는 ‘LED 색분포 균일성 향상을 위한 자기 정렬 형광체층 형성 기술’을 개발했다고 1일 밝혔다.
이 기술은 조명용 광원으로 사용되는 백색 LED의 발광면 주변부가 노란색 띠를 형성하고 중심부가 파랗게 보이는 ‘나이테 현상’을 근본적으로 해결했다.
그동안 백색 LED는 높은 발광효율 및 저렴한 가격으로 조명용 광원으로 각광을 받았으나 나이테 현상으로 광원품질을 크게 저하시키는 문제점이 나타났다. 이러한 백색 LED를 조명제품에 적용할 경우 눈의 피로가 증가할 뿐만 아니라 색분포 불균일성으로 집중력을 필요로 하는 작업을 할 경우 어지러움증이 발생해 조명용 광원으로 사용하는 데 걸림돌이었다.
연구팀은 LED 칩 주위에 동일한 두께의 형광체층을 형성하는 기존 방식과는 달리 LED 칩에서 방출하는 광의 분포와 강도에 비례하도록 형광체층의 두께를 형성하는 제조기술을 개발했다.
이 기술을 적용할 경우 색분포 균일성 정도가 조명 분야에 바로 적용할 수 있는 ‘맥아담 편차타원’ 3단계 수준으로 올라 갔다는 것이 연구진의 설명이다. 또 색온도 5000캘빈(K) 백색 LED의 경우 색온도 불균일 오차가 약 ±150K 이하의 수준으로 선진국의 ±200K보다 높은 결과를 나타냈다.
송상빈 팀장은 “새로운 LED 형광체층 기술로 백색LED 조명제품을 제조할 경우 기존 방식에 비해 20% 정도 색분포 균일성이 향상됐으며 제조 수율도 크게 증가해 전체적으로 기존 제조방식보다 30% 이상의 비용 절감 효과가 기대된다”면서 “제조 기술을 업그레이드한 후 기업에 적극적인 기술 이전을 추진해 산업화할 계획“이라고 말했다.
광주=김한식기자 hskim@etnews.co.kr
◆용어 정리=맥아담 편차 타원(MacAdam Ellipse)
인공광원의 제조상 문제와 인간의 시각적 특징을 고려해 측정된 색좌표가 인간의 눈으로 보았을 때 기준 색좌표에 동일한 색으로 보이는지를 평가해주는 지표. 다량의 조명제품의 균일성과 수명평가 등에 이용된다. 일반적으로 4단계 이하일 경우에는 인간이 색변화를 지각할 수 있는 허용 색도 범위이며, 일반 인공광원은 3단계 이하로 제작되고 있다.