LED 램프의 성능 그리고 그들의 요구 사항

소개

조명에서 LED의 사용은 빠르게 증가하고 있습니다. 전 세계적으로 모든 상업용, 산업용 및 실외 조명 기구의 약 1/3~1/2가 LED 모듈을 사용하고 있으며, LED의 잠재적 에너지 절감량은 50%를 초과하며, LED 기구의 긴 수명과 결합하여 운영 및 유지보수 비용을 크게 절감할 수 있습니다. 그 결과 LED의 투자 회수 기간이 짧아지고 조명 프로젝트에서 이 친환경 조명 기술을 선택하는 경향이 높아집니다.

최근 몇 년 동안 LED 조명으로의 시장 전환은 연구 결과가 예측한 것보다 훨씬 빨랐습니다. 새로운 전자제품 및 조명 표준의 개발을 따라잡기가 어려울 때가 있으며, 여러 표준이 지속적으로 업데이트되고 있습니다. 의사 결정권자와 사용자는 고품질 LED 조명을 선택하기 위해 LED 조명 기술, 성능 및 표준을 이해하는 것이 중요합니다. 이를 통해 고객은 필요에 맞는 조명기구를 더 빨리 선택할 수 있을 뿐만 아니라 선택한 새로운 조명 솔루션이 관련 조명 표준 및 요구 사항을 충족하는지 확인할 수 있습니다.

LED 램프 및 랜턴 성능 요구 사항 표준

LED 조명 산업에서는 LED 조명기구의 주요 파라미터를 파악하고 각 파라미터의 의미를 이해하는 것이 중요합니다. EU의 일반적인 규칙은 전기 장비(조명기구 포함)가 관련 유럽 지침(국내법으로 번역됨)의 필수 요건을 충족하는 경우에만 마케팅 및 판매가 가능하다는 것입니다. 광원(조명기구, 모듈) 및 조명기구는 저전압 지침, 전자파 적합성(EMC) 지침, 에너지 관련 제품(ErP) 지침 및 일반 제품 안전 지침의 적용을 받습니다. 따라서 이러한 제품(가로등, 투광 조명, 경기장 조명 및 실내 조명 포함)은 EMC, 전자파, 친환경 디자인 및 기타 요건을 준수해야 합니다.

국제전기기술위원회(IEC)는 LED 조명기구 및 LED 모듈에 대한 성능 표준을 개발했으며, LED 제품의 성능 표준은 품질 기준을 정의하고 합의된 공통 측정 조건을 명시하고 있습니다. 따라서 LED 산업에 종사하거나 활동하는 모든 사람들은 LED 조명기구의 성능을 비교하고 평가할 수 있는 근거를 갖게 됩니다. 이 문서는 LED 조명기구 및 LED 모듈에 대한 다음 표준을 기반으로 합니다.

IEC 62722-1:2014 램프 성능 파트 1: 일반 요구 사항.

IEC 62722-2-1:2014-11 조명 기구 성능 파트 2-1: LED 조명기구에 대한 특별 요구 사항.

IEC 62717:2014-12일반 조명용 LED 모듈에 대한 +AMD:2015 성능 요구 사항.

IEC 62031:2020 일반 조명용 LED 모듈. LED 조명기구에 대한 성능 요구 사항은 LED 모듈 표준의 조항과 직접 관련이 있으므로 LED 조명 시스템을 평가할 때 이 표준도 고려해야 합니다.

IEC 62778:2014 모든 조명 제품에 대한 블루라이트 유해성 평가.

IEC 13032-1:2004, IEC 13032-2 및 IEC 13032-4:2015 조명 및 조명: 배광 및 광속.

기본 성능 요구 사항

LED 조명기구의 정격 입력 전력(와트)

조명기구가 교체 가능한 LED 모듈/전구를 사용하는 경우, 정격 입력 전력과 LED 모듈의 개수를 명시해야 합니다. LED 모듈을 사용하는 조명기구의 경우, 정격 입력 전력은 조명기구 사양에 명시해야 합니다.

열 안정화 후 정격 전압, 정격 주변 온도 Ta 및 100% 광속(광 출력) 조건에서 LED 조명기구의 측정된 입력 전력(W)은 신고된 정격 입력 전력의 10%를 초과하지 않아야 합니다. 정격 입력 전력이 10W 미만인 경우 소수점 이하 한 자리까지 정확해야 합니다. 정격 입력 전력이 10W를 초과하는 경우 정수로 표시해야 합니다.

정광속 기술을 사용하는 조명기구의 경우, LED 조명 정격 입력 역률은 조명기구 수명의 시작과 끝에 표시하거나 조명기구 평균 수명 Lx를 기준으로 표시해야 합니다.

LED 조명기구의 정격 광속(루멘 단위)

LED 조명기구의 경우 제품 설명서에 정격 광속(루멘)이 명시되어 있어야 합니다. 이는 일반적으로 특정 작동 조건에서 새 조명기구의 초기 광속을 나타냅니다. 조명기구의 광속 등급은 적절한 계산 방법을 통해 결정할 수 있습니다. 조명기구의 측정된 초기 광속 값은 공시된 정격 광속의 10% 이상이어야 합니다. LED 조명기구의 전체 광속 값은 달리 명시되지 않는 한 주변 온도 25°C를 기준으로 합니다. 광속 값 설정(소위 광도의 절대적 결정)에 대한 자세한 내용은 EN 13032-4 표준을 참조하세요.

전력 및 광속

LED 조명기구의 발광 효율(단위: lm/W)

LED 조명기구의 발광 효율은 소비 전력 대비 조명기구에서 방출되는 광속의 비율(단위: 루멘/와트)을 말하며, 와트당 루멘(lm/W)으로 측정합니다(루멘 계산 방식). 가시광선을 생성하는 광원의 효율을 측정하는 척도입니다. 일반적으로 발광 효율이 높을수록 조명기구가 더 낮은 전력으로 대상 영역을 더 많이 비출 수 있습니다. 그러나 조명기구의 루멘 출력에는 대상 영역의 조명에 기여하지 않는 미광도 포함되므로 조명기구의 성능을 평가할 때 발광 효율만 고려하는 것만으로는 충분하지 않은 경우가 많습니다. 예를 들어 좁은 빔 투광 조명과 가로등의 경우 발광 효율뿐만 아니라 광도 분포도 고려하는 것이 중요합니다(자세한 내용은 아래를 참조하세요).

LED 조명기구의 광도 분포

광도 분포는 고니오광도계를 사용하여 결정되며 조명 설계 문서(IES 또는 LDT 문서)에 기록됩니다. 광원 또는 조명기구에서 나오는 광도의 공간적 분포는 광도 분포 곡선으로 표현됩니다. 아래 그림은 왼쪽의 실내 조명기구와 오른쪽의 가로등의 광도 분포를 보여줍니다. 수직축의 단면은 관련 빔 각도 γ와 함께 C 평면의 광도 분포 곡선(IDC)으로 표시됩니다. 이 곡선은 EN 13032-2를 준수하기 위해 극좌표로 표시되어야 합니다. 광도 값은 칸델라(cd) 또는 천 루멘당 칸델라(cd/klm)로 표시됩니다.

배광 또는 조도 분포

광속 유지 비율

광속 유지 보수는 정상 작동 중 조명기구의 노화로 인한 시간 경과에 따른 광속의 감쇠를 나타냅니다(먼지, 광학 및 경량 유리와 같은 외부 요인의 영향은 제외). 이는 초기 광속 대비 감쇠된 광속의 비율로 정의됩니다. 실외 조명의 경우 광속 유지율은 조명 기구 수준에서 측정됩니다. 광속 유지 비율은 조명기구의 정격 수명을 기준으로 결정되며 IEC 62722-2-1:2014에 따라 제조업체에서 제공합니다. 예를 들어, 평균 수명 Lx는 프로젝트 기간과 같습니다. 평균 수명 L90 = 100,000시간은 100,000시간 후 남은 광속이 초기 광속의 90%이므로 광속 유지 비율 = 0.90이 된다는 의미입니다.

색상 좌표

색도 좌표는 휘도와 무관하게 색의 품질을 객관적으로 측정하는 척도입니다. 색도는 색조(h)와 채도(s)라고도 하는 두 개의 개별 파라미터로 구성되며, 후자는 채도, 채도, 강도 또는 여기 순도라고도 합니다. 이러한 매개변수의 양은 대부분의 색채 과학 모델에서 가정하는 대부분의 사람들의 삼원색 시각을 따릅니다.

색채 차트는 가능한 모든 색상을 보여주는 그래프입니다. 각 색상은 한 쌍의 숫자 좌표, 즉 색채 좌표로 정의됩니다. 색도 차트를 사용하여 서로 다른 빛의 색이 어떻게 혼합되는지 확인할 수 있습니다. 그래프에서 곡선 가장자리에 있는 점은 순수한 스펙트럼 색상, 즉 무지개 색입니다. 다이어그램에서 두 점 사이의 선은 이 두 가지 색을 혼합하여 생성할 수 있는 모든 색을 보여줍니다. 따라서 다이어그램의 모든 색상은 다양한 방법으로 혼합하여 얻을 수 있습니다. 다이어그램의 가장자리에 있는 색상만 고유 색상입니다. 이 아이디어를 세 가지 색을 혼합하는 것으로 확장하면 삼각형을 얻을 수 있습니다. 이 삼각형을 색 영역이라고 합니다. 색 영역은 세 모서리에 있는 색을 혼합하여 얻을 수 있는 모든 색을 표시합니다. 색 영역의 가장자리는 두 끝점 색을 혼합하여 얻을 수 있는 색입니다.

엘립스 드 맥아담

컬러 렌더링 속성

연색성은 연색성 지수(Ra)를 통해 표현됩니다. 광원은 같은 색의 빛을 내더라도 광선의 스펙트럼 구성의 차이로 인해 광원의 연색성에는 차이가 있을 수 있습니다. 따라서 광원의 연색성 특성을 객관적으로 파악할 수 있는 척도를 제공하는 일반 연색성 지수 Ra가 도입되었습니다. 이는 특정 광원 아래에서 물체의 인지된 색상과 기준 광원 아래에서 물체가 보이는 색상 간의 일치 정도를 나타냅니다. EN 12464-1에 따르면 연색성 지수가 80 미만인 광원은 사람들이 장시간 머무는 작업장에서 사용해서는 안 됩니다. 일반적으로 연색성 지수 Ra 값이 90 이상이면 매우 좋은 것으로 간주되며, 80~90 사이는 양호한 것으로 설명됩니다.

컬러 성능

색상 허용 오차

색 허용 오차는 CIE 색상표의 X와 Y 좌표를 사용하여 정확하게 정의할 수 있습니다. 1942년 과학자 맥아담(McAdam)은 상관 색온도를 사용하여 25가지 색상에 대한 실험을 수행하고 각 색점의 반대되는 약 5~9개의 점을 측정하여 색 차이가 있을 때 서로 구별할 수 있는 두 점을 기록했습니다. 그 결과 맥아담 타원으로 알려진 다양한 크기와 길이의 일련의 이론이 탄생했습니다: 맥아담 타원 이론. 맥아담 타원은 사람의 눈으로 타원 중앙의 색상과 구분할 수 없는 색상을 포함하는 CIE 색상 차트의 영역입니다. 타원의 윤곽선은 구별 가능한 색상을 나타냅니다. 맥아담 타원은 일반적으로 원래 지름의 3배, 5배 또는 7배까지 확대됩니다. 이러한 3단계, 5단계 또는 7단계 맥아담 타원은 두 광원을 구분하는 데 사용되며, 여기서 “단계'는 색상 차이의 범위를 나타냅니다. 3단계 맥아담 타원을 가진 광원은 5단계 맥아담 타원을 가진 광원보다 변화가 적습니다. 특히 광원이 멀리 떨어져 있지 않고 동시에 볼 수 있는 조명 애플리케이션에서는 색상 차이가 작도록 특별한 주의를 기울여야 합니다.

조명기구의 지정된 주변 온도

조명 기구의 성능은 주변 온도에 영향을 받을 수 있습니다. 공칭 주변 온도 Ta는 정상적인 작동 조건에서 조명기구가 지속적으로 작동할 수 있는 최대 온도입니다(작동 중 잠시 10K를 초과할 수 있음). Ta = 25°C인 경우, 조명기구에 대한 특별한 신고는 필요하지 않으며 다른 공칭 주변 온도 값을 신고해야 합니다. 조명기구가 고온에서 장시간 정상 작동할 수 있음을 입증하기 위해 62722-2-1 표준은 매개변수 Tq를 도입했습니다. Tq(품질) 온도는 지정된 수준의 성능(기대 수명, 조명 특성 포함)에서 허용되는 최대 공칭 주변 온도를 나타냅니다. 예를 들어, ZGSM 조명은 50°C에서 장시간 정상적으로 작동할 수 있으므로 공칭 Tq = 50°C입니다.

LED 램프 및 랜턴의 수명 표준

LED 조명기구의 수명은 갑작스러운 고장으로만 정의되지 않습니다. 실제로 대부분의 조명기구는 특정 작동 시간 내에 완전히 고장 나지는 않지만 시간이 지남에 따라 밝기가 감소(즉, 광출력이 감소)하는데, 이를 점진적인 광출력 감소라고 합니다. 따라서 LED 조명기구의 수명은 기본적으로 광속이 사전 정의된 최소 수준인 “x[%]” 이하로 감소하고 갑작스러운 고장에 의해 제한됩니다. 여기서는 LED 제어 장치의 고장은 고려하지 않습니다. 광속의 감소 또는 감퇴는 LED의 감쇠 외에도 개별 LED 또는 LED 모듈의 고장으로 인해 발생할 수 있습니다. 조명기구의 수명 기준은 IEC 62717 및 IEC 62722 표준에 자세히 설명되어 있습니다.

요약

이 글을 통해 LED 조명기구의 성능 요구 사항을 어느 정도 이해하셨기를 바랍니다. 이러한 성능 요구 사항에는 전력, 광속, 광효율, 배광, 색온도, 연색성 지수, 색 오차, 수명(광속 유지율) 및 기타(조명 유지율 및 갑작스러운 고장) 등이 포함됩니다. 이러한 매개변수는 조명 프로젝트에서 집중해야 할 핵심 사항이며, 프로젝트가 에너지 효율성, 조도 및 일상적인 유지보수를 포함한 요구 사항을 충족하는지 여부와 관련이 있습니다. 이 글은 간략한 소개일 뿐이며, 보다 자세한 내용은 온라인에서 관련 콘텐츠를 참조하시기 바랍니다.

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