LED만큼 세상에서 많이 생산되는 전자부품이 또 있을까요? 물론 있죠 ^^;; 저항... 아무튼 저항을 제외한다면, 아마 전자부품중 가장 많이 생산되는 것이 LED일겁니다. ㄱ자는 몰라도 낫은 안다고, 전자회로에 대해 몰라도 LED는 남녀노소 할것 없이 모르는 사람이 없을 정도입니다. 심지어 전자회로에 대해서 눈꼽만큼 몰라도 LED 개조는 누구나 할 수 있을만큼 다루기도 쉽습니다.

 

 

LED(Light Emitting Diode, 발광다이오드)는 알려진 역사에 비하면 상당히 일찍 개발되었습니다. LED의 기초가 되는 전기발광 효과는 1907년에, 최초의 LED(비가시성)는 1927년에 개발되었으니까요. 하지만, 기술이 상용화되기에는 많은 시간이 소모되며, LED는 특히나 오래 걸렸습니다.

 

색 LED는 1962년에, 1972년이 되어서야 황색 LED가, 고휘도 LED는 1976년에 개발됩니다. 요즘 흔히 많이 쓰는 청색 LED는 불과 얼마전인 1994년에 개발된 제품입니다. 이후부터는 LED 분야의 발전이 급속도로 이루어져 최근의 풀컬러 LED나 전광판등이 많이 등장하게 되었습니다. ^^

 

 

LED의 응용분야는 워낙 다양해서 하나하나 열거하기 힘들 정도입니다. 거의 대부분의 상태 표시를 위한 부품으로 LED가 사용되고 있고, 레이저 다이오드, 화면 표시 장치, 전광판, 최근에는 전등과 형광등의 대체용으로도 LED 제품이 등장하고 있는 실정입니다. 위의 표시장치같은 것도 여러개의 LED로 만들어진 제품으로 세븐 세그먼트 디스플레이(Seven Segment Display) 또는 FND(Flexible Numeric Display)라고 합니다.

 

 

LED가 각광받는 이유는, 대량생산이 손쉽게 이루어질 수 있고, 가격이 매우 저렴하며, 전력소모가 적고 발열이 적습니다. 게다가 수명 또한 기존의 필라멘트 방식의 전구와는 달리 매우 긴 수명을 가지고 있어서 거의 모든 분야에서 사용이 됩니다.

 

다가 LED를 적용할 수 있는 회로가 간단하며, 다양한 방법으로 컨트롤이 가능해서, 전자회로 전문가는 물론 최근에는 일반인이나, 아티스트들이 직접 LED를 가지고 다양한 작품을 만들기에 이르렀습니다. 위의 사진도 설치미술가가 LED로 만든 작품의 한 예입니다. 그 밖에도 복잡한 제어가 필요한 작품들의 경우에는 일반인들도 마이크로프로세서를 사용하기 쉽도록 만든 아듀이노를 이용해서 만드는 경우가 많습니다.

 

 

야기는 장황했지만, 이제 LED를 켜는 방법을 한번 알아보겠습니다. LED의 원리는 다루지 않겠습니다. LED를 켜는데 굳이 원리는 몰라도 하등의 지장이 없기 때문입니다. 설명드리면 오히려 따분해하더군요 ^^ 우선 LED를 켜보기 전에, LED의 극성에 대해서 알아보겠습니다. LED는 다이오드의 한 종류이기 때문에 극성이 존재합니다.

 

이너스(-) 극성부분을 캐소드(Cathode)라고 하고, 플러스(+) 극성부분을 애노드(Anode)라고 합니다. 애노드는 약자로 A, 캐소드는 약자로 K(Kathode)라고 합니다. 위의 LED 그림에서 다리가 긴쪽이 플러스 극성인 애노드로 알고 계시면 됩니다. 전자부품의 대부분은 다리가 긴 제품이 플러스 극성입니다. 전해콘덴서도 극성이 있으며, 다리가 긴쪽이 플러스입니다.

 

 

성이 있다는 것은 반대로 연결하면 안된다고 생각하시면 편합니다. LED의 극성을 반대로 연결하시면, 즉 역전압이 걸리면 LED는 타버립니다. 물론 전압이 낮으면 괜찮지만, 일정 전압 이상이 걸리면 타버리며, 제대로 연결(순전압)했다고 해도 LED가 허용하는 전압보다 많이 높으면 순간 반짝하고 점등후 역시 타버립니다.

 

LED를 켜려면 동작전압과 LED에 걸리는 전류를 알아야 합니다. 그렇다고, 제조회사마다 하나하나 데이터쉬트를 뒤질수는 없는 노릇이고, 일반적인 값을 알려드리면, 보통의 LED는 1.8~2.0V의 동작전압을 가지고 있고 전류는 10mA입니다. 공급전압이 LED의 동작전압과 같다면, 극성만 맞춰서 연결하면 켜집니다. 하지만, 대부분 배터리는 1.5V 짜리를 많이 쓰므로 이것만 가지고는 LED가 켜지지 않습니다.

 

래서 우리가 흔히 회로에서 사용하는 5V를 기준으로 설명을 드리겠습니다. 계산하는 법만 알면, 어느 전압이든 별 문제가 없이 사용할 수 있으니까요. 우선 위의 그림을 보시면 배터리가 표시되어 있지만, 실제 배터리가 아니라 5V 전원 공급이라고 생각해주세요. 5V를 직결로 LED에 연결하면 LED는 타버립니다. 아참, 그림에서 저항의 색띠는 무시해주세요.

 

래서 LED가 타지 않도록 하기 위해서는 전류제한을 걸기 위해서 저항을 설치합니다. 그림에서는 애노드(+)쪽에 저항이 연결되어 있지만, 실제로는 캐소드(-)쪽에 연결해도 상관없습니다. 이 개념이 헷갈리는 사람들이 은근히 많기 때문에 그냥 저항은 애노드쪽에 연결한다고 생각하는게 편합니다. 보통 옴의 법칙에 대해서 많이 이야기 하는데, 그냥 간단하게 설명드리도록 하겠습니다.

 

에서 일반적인 LED의 동작전압이 2V라고 했습니다. 그러면, 5V 전압에서 LED의 2V 전압을 빼면 3V가 남습니다. 이 부분에 대한 저항을 계산하려면, LED에 걸리는 전류에 대해서 알아야 합니다. 아까 10mA라고 했습니다. 그러면, 위의 그림에서 사용될 저항은 옴의 법칙에 따라 R = V / I(A) 가 됩니다. 즉, R = 3 / 0.01 이 됩니다. 10mA = 0.01A와 같으니까요. 그래서 위의 그림에 사용될 저항은 300옴입니다.

 

왕 한김에 조금 더 변형을 해보겠습니다. 하이플럭스라고 요즘 자동차에 튜닝으로 많이 사용되는 LED를 예를 들어보겠습니다. 하이플러스는 3V, 30mA로 동작됩니다. 그러면, 12V 전압을 공급할 때 사용될 저항은 몇 옴이 될까요? 앞에서 이야기한데로, 12V에서 3V를 뺀 나머지는 9V가 됩니다. 저항값은 9 / 0.03 이 되므로, 역시 마찬가지로 300옴 저항을 사용하면 됩니다.

 

일 하이플러스 LED를 5V에서 사용한다면 저항값은 2 / 0.03 이 되므로 66.6 옴이 됩니다. 66.6옴 저항은 없으므로, 근사치인 62옴이나 68옴 저항을 사용하면 됩니다. LED 1개를 켜는 것은 생각보다 쉽습니다. 사실 이건 수학이 아닌 산수이므로, 초등학생도 할줄 아는 것입니다. 이번에는 좀 더 다르게 변형시켜서 연결하는 방법을 알아보겠습니다.

 

 

번에는 LED 3개를 직렬로 연결했습니다. 복잡해보일수도 있지만, 1개와 동일합니다. LED를 각각 2V, 10mA라고 가정하면, 6V가 넘으므로 5V에서는 동작하지 않겠습니다. 그래서 공급전압을 12V로 가정하면, 12V - (2V x 3) 이 되므로 6V가 됩니다. 그러면 6 / 0.01 이 되므로 600옴 저항 1개를 연결하면 되겠습니다. 하이플럭스 LED로 가정하면, 12 - (3V x 3) 이므로 3V가 되고, 다시 3 / 0.01 이 되므로 300옴 저항을 연결하면 됩니다.

 

 

번에는 LED를 병렬로 연결했습니다. 병렬의 경우에는 직렬과는 달리 전압은 일정하지만, 전류는 달라집니다. 따라서, LED를 병렬로 연결할 때는 LED 하나당 저항 1개를 다는 것이 원칙입니다만, 몇개 안되는 경우에는 위의 그림처럼 해도 됩니다. 병렬의 경우에는 전압이 일정하기 때문에 전원 공급 5V에서도 켜집니다. 우선 전압이 동일하므로 5V - 2V 이므로 3V가 됩니다. 그러면 3 / (0.01 x 3) 이므로 저항값은 100옴이 됩니다.

 

 

은 병렬연결입니다. 이전의 병렬연결과는 다른 점은 LED에 각각의 저항이 달려 있습니다. 이 방법은 밝기가 균일한 장점이 있습니다. 5V 전원 공급일때 각각의 LED 1개씩 계산하는 것과 동일합니다. 즉, 5V - 2V = 3V가 되고, 3 / 0.01 = 300옴 저항이 됩니다. 만일 3개의 LED의 전압과 전류가 모두 다르다면, 각각을 계산해서 저항값만 다르게 달아주면 됩니다.

 

렬방식의 장점은 LED에 걸리는 전압은 각각 다르지만, 전류가 일정하기 때문에 소비전류가 적습니다. 병렬방식의 경우에는 직렬방식으로 연결한 것보다(여기선 3개) 전류소모가 3배가 더 됩니다. 따라서 LED의 연결은 전원공급의 상황과 회로 구성등을 고려해서 직렬, 병렬을 선택해야 하며, 경우에 따라서는 직/병렬을 혼합해서 사용하기도 합니다.

 

게 설명하겠다고 포스팅을 했지만, 이해가 되셨을지 모르겠습니다. 더 쉽게 설명하려면, 그림을 많이 넣고, 그림에 설명을 잘 포함시켜야 하는데, 일이 커지는 관계로 할 수 있는 정도만 했습니다 ^^;;

 

 

 

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Posted by zecca371

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  1. kbm
    2013.01.02 11:46 신고
    댓글 주소 수정/삭제 댓글
    감사합니다.
    • 2013.01.02 12:25 신고
      댓글 주소 수정/삭제
      도움이 되신다니 다행입니다. ^^
  2. cristal
    2013.01.07 10:20 신고
    댓글 주소 수정/삭제 댓글
    초보자한테 정말 좋은 내용이네요

    잘배우고 갑니다 ^^
  3. ...
    2013.02.11 18:19 신고
    댓글 주소 수정/삭제 댓글
    계속 불꽃만 튀고 안되는데 어떻게 하죠??
  4. ...
    2013.02.11 18:19 신고
    댓글 주소 수정/삭제 댓글
    계속 불꽃만 튀고 안되는데 어떻게 하죠??
  5. powercarion
    2013.04.05 09:22 신고
    댓글 주소 수정/삭제 댓글
    많은 도움이 됐습니다. 감사합니다^^


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