스위스밀리터리 V랜턴2를 LED로 개조 프로젝트. 캠핑용 충전식 LED랜턴 만들기

스위스밀리터리 V랜턴2, 조금만 더 밝았으면!!

이미 제 블로그를 통해 소개한 바 있는, 스위스밀리터리 V랜턴2는 꽤 고심하여 고른 제품입니다.

2014/05/13 - 스위스밀리터리 V랜턴2 사용기. 튼튼하지만 밝기는 아쉬운 충전식 캠핑 랜턴

 

경쟁자였던 코베아 U랜턴이나 콜맨 4D 랜턴의 가격이 저렴하고 브랜드 파워가 있음에도 스위스밀리터리 제품을 선택한 가장 큰 이유는 배터리의 차이였습니다.

스위스밀리터리 V랜턴2이 충전식 배터리인 반면, 코베아 U랜턴과 콜맨 4D랜턴은 D사이즈 건전지 4개를 사용합니다.

 

D사이즈 건전지는 흔히 사용되는 AA형 건전지보다 굵은 제품으로 D사이즈 알카라인 건전지의 가격은 두 개에 3000원 남짓, 한 번 캠핑을 나갈 때마다 6000원 남짓한 건전지 값을 지불해야 합니다.

 

사실 건전지 가격도 가격이지만, 쓰고 버려야하는 건전지는 제 취향에는 맞지 않았습니다.

충전지를 쉽게 구할 수 있는 AA 전지를 전원으로 쓴다면 모르겠지만 D 사이즈의 충전지는 아예 나와 있지 않습니다.

 

두 번째로 고민했던 것은, U-Tube라고 불리는, 7와트짜리 미니 형광등이 얼마나 밝을까 하는 점이었습니다.

LED 램프에 충전 배터리형 랜턴이 있다면 무조건 선택하겠다 싶었는데, 랜턴을 구매할 당시에는 충전식 배터리와 LED램프의 조건을 모두 만족하는 제품이 없었습니다.

콜맨이나 코베아의 LED 랜턴에 적잖이 끌리긴 했지만, 모두 D형 건전지를 사용하는 제품밖에 없었고 결국 선택한 것은 충전지 내장형 U-Tube 랜턴인 스위스밀리터리 V랜턴2였습니다.

 

사실 캠핑을 시작하기 전에는 U-Tube 형광등이란게 존재하는지도 몰랐는데, 도착한 스위스밀리터리 V랜턴2는 무게도 꽤 묵직하고 생활방수 처리가 되어 있는 몸체가 무척 든든하더군요.

하지만 400루멘(밝기 단위)를 지원한다는 U-Tube 형광등의 밝기가 기대에 미치지 못한다는 것을, 캠핑장에서 이 랜턴을 첫 개시한 순간부터 알게 되었습니다.

켜놓으면 '밝다' 는 느낌대신 '덜 어둡다'고 느낄 정도, 어디선가 봤던 '테이블용 랜턴'이라는 랜턴이라는 말이 딱 어울릴 정도의 밝기였습니다.

전기없는 캠핑장에서만 쓰던 보조랜턴, LED램프로 개조해보자!

스위스밀리터리 V랜턴2의 밝기가 아쉽지만, 보조 랜턴으로 사용하기로 했습니다.

컴퓨터용 파워서플라이를 개조한 전원 장치에 연결하는 LED 랜턴을 만들었고, 정말 만족스럽게 밝았기에 스위스밀리터리 V랜턴2는 전기가 들어오지 않는 캠핑장에서 가끔 사용하는 것으로 용도가 정해졌습니다.

2013/04/22 - 자작 LED 랜턴, 밝기와 실용성 모두 만족스러운 랜턴 DIY

 

전기없는 캠핑장에서 유용하게 사용했던 스위스밀리터리 V랜턴2, 하지만 U-Tube 형광등의 밝기가 기대에 미치지 못한다는 것을 알게된 직후부터 U-Tube 형광등을 LED로 개조해야겠다는 막연한 생각을 했습니다.

그리고 1년하고 6개월 남짓 시간이 지나, 드디어 본격적인 랜턴 개조 작업을 시작하게 되었습니다.

오늘 포스팅은 스위스밀리터리 V랜턴2를 LED 랜턴으로 개조하는, 첫 번째 과정으로 개조를 시작하기 전 단계의 구상과 부품 선정 과정만 살펴봅니다.

스위스밀리터리 V랜턴2, LED로 개조하기 유리한 점은?

U-Tube 형광등을 LED로 바꾸기만 한다면, 밝기와 배터리 사용시간 모두 만족할만한 '충전식 랜턴'이 될 것이라 생각했습니다.

특히 스위스밀리터리 V랜턴2의 하단부에는 배터리와 배터리의 충전을 담당하는 회로가 내장되어 있습니다.

충전에 관해서는 제가 신경쓸 필요가 없는 것이죠.

 

스위스밀리터리 V랜턴2의 상단 뚜껑을 열면 U-Tube 형광등 자리가 있고 두 개의 쇠막대가 전기가 흐르는 통로 역할을 하고 있습니다.

 

스위스밀리터리 V랜턴2의 뚜껑 속덮개를 열었더니 U-Tube 형광등을 켜는 회로가 들어 있습니다.

상단에 교류 변압기(트랜스포머)가 있는 것으로 보아 배터리의 직류 전기를 교류로 바꾼 뒤 승압하여 U-Tube 형광등을 켜는, 인버터 회로인 듯 합니다.

(어설프게 말끝을 흐리는 것은 제가 전자회로에 관한 지식이 전무하여 어렴풋이 이럴 것이다...라고 짐작하는 것입니다).

어쨌든, 뚜껑 쪽 인버터 회로를 모두 끊어 단순히 스위치 역할만 하도록 개조한 뒤, LED만 연결하면 모든 것은 OK일 듯 싶었습니다.

인버터 회로를 거치지 않으므로 배터리의 직류를 교류로 변환하는 과정에서 생길 수 밖에 없는 전력 손실도 사라지게 되니 배터리 사용 시간도 늘어날 것이라 생각했습니다.

6볼트 배터리 VS 12볼트 LED 바

이렇게 말하니 제가 전자회로에 대해 지식이 많은 듯 싶지만, 사실 직류와 교류, 전압과 전류, 저항에 대한 초보 수준의 개념만 있을 뿐 실제 전자 회로의 각 부품이 어떤 역할을 하는지, 어떻게 바꿔야하는지에 대한 지식은 전혀 없습니다.

 

그리고 7와트 U-Tube 형광등 랜턴을 LED로 바꾸는 작업의 첫 번째 난관에 봉착했습니다.

지난번 LED 랜턴을 만들 때, 시중에서 판매되는 12볼트용 LED바를 구입하여 9발씩 끊어 사용하기만 하면 됐습니다.

 

전자 회로에 대한 지식은 없지만 기본적인 납땜 정도는 할 줄 아는터라, 12볼트용 LED 바를 필요한 길이 단위로 잘라 전선을 납땜했고

 

컴퓨터에서 사용하던 파워서플라이의 12볼트 전원을 LED 바에 연결하여 불을 켜는 작업은 전혀 어려울 것이 없는 작업이었습니다.

 

하지만 제가 봉착한 첫 번째 문제, 바로 스위스밀리터리 V랜턴2의 배터리의 전압이 6볼트라는 것입니다.

12볼트 배터리가 들어가 있다면 시중에서 판매되는 LED바를 바로 연결하면 되는데, 아쉽게도 6볼트 배터리에는 연결할 수가 없습니다.

 

6볼트 배터리로 12볼트 전기를 만드는 가장 간단한 방법이 뭐가 있을까 알아봤더니 다행히 직류 전압을 높여주는 승압회로를 쉽게 구할 수 있었습니다.

6볼트를 12볼트로 만드는 것 분 아니라, 원하는대로 다양한 전압으로 바꿀 수 있었고 승압회로의 가격도 꽤 저렴한 편이더군요.

스위스밀리터리 V랜턴2의 6볼트 배터리 전압을 12볼트로 승압하고, 12볼트 LED바를 연결하면 모든게 간단히 해결되겠다 싶었습니다.

그런데 6볼트 전압을 12볼트로 승압하는 과정에서 손실되는 전류의 양이 만만치 않다는 것을 알게 되었습니다.

승압회로의 사양을 보면 효율 70~90%정도라고 되어 있었지만 인터넷 검색을 해보니 이런 회로를 구성할 경우 LED바에서 소비하는 전력과 승압회로의 소비 전력이 거의 비슷할 것이라는 얘기도 있었습니다.

 

게다가 시중에서 판매되는 12볼트용 LED바는 LED칩과 저항을 이용해 12볼트에 맞춰 구성한 제품입니다.

즉 제가 구입했던 5450 LED 칩은 한 개당 3.2볼트로 작동하며 3개를 직렬로 연결해 9.6볼트에서 작동하며 나머지 2.4볼트는 43옴 저항이 감당합니다.

 

인터넷 검색을 해보니 구동 전압에 따른 LED 칩과 저항의 구성 방법을 알려주는 사이트도 있더군요.

제가 LED 랜턴을 만들 때 구입했던 30발짜리 5450 LED바의 전압과 LED 칩의 소비 전력을 입력해보니 전체 소비 전력 중 LED 칩을 밝히는데 77%가 사용되고 나머지 22%는 저항이 소비하는 것(버려지는 것)으로 확인되었습니다.

DC 승압회로를 이용해 6볼트 배터리를 12볼트로 승압할 때의 효율이 80%로 가정하고, 12볼트용 LED바의 효율이 77%라 하면 전체 효율은 약 60%에 불과합니다.

6볼트 배터리를 12볼트로 전압을 높이는 과정에서 한 번 낭비되고 다시 12볼트 전압으로 9.6볼트 LED칩을 구동하기 위한 저항이 또 한 번 낭비되는 셈입니다.

 

스위스밀리터리 V랜턴2의 U-Tube 형광등을 LED로 바꾸려는 중요한 이유 중하나가 밝기 뿐 아니라 배터리 사용시간을 늘리는 것인 만큼, 이 방법은 전혀 효율적이지 못한 방법입니다.

6볼트 LED바를 직접 만들어 볼까?

전자회로 및 원리에 관해 일자무식이다보니, 이 단계까지 오는데도 꽤 많은 공부가 필요했습니다.

어쨌든 LED의 전압과 전류, 저항 및 배터리 효율에 대해 나름 열심히 공부해보니, LED 칩들을 배터리 전압에 최대한 가깝게 구성하여 저항은 되도록 적게 쓰는 것이 배터리 효율을 높이는 것이라는 것 정도는 알게 되었습니다.

그리하여 LED 칩 따로, LED 기판 따로 사서 6볼트에서 구동되는 LED배열로 납땜을 하면 되겠다 싶었지만, 시중에 판매되는 대부분의 기판은 12볼트, 혹은 24볼트 구성에 맞춰 부품을 납땜하도록 구성된 것이라 6볼트에 맞는 배열로 하려면 만능 기판을 사서 LED칩을 일일이 납땜해야 하는 것이 유일한 방법이더군요.

 

그렇게 또 LED 칩을 구성하고 선택하기를 반복하다가 일반 LED 칩보다 훨씬 밝은 빛을 내는 파워 LED라는 것을 알게 되었습니다.

파워 LED 역시 엄청나게 많은 종류가 있었는데, 제 배터리에 사용할 만한 파워 LED를 발견했습니다.

4.5볼트~7볼트 사이에서 작동하는 파워 LED이니 만큼, 배터리가 완전히 충전되었을 때 부터 꽤 오랜 시간 사용할 수 있을 것 같았는데, 아쉽게도 이 파워 LED는 국내 재고가 없다는군요ㅠㅠ

 

또 다시 전자 부품 사이트 몇 곳을 검색한 결과 최대 3.2볼트에서 작동하는 3와트 파워 LED를 발견했습니다.

2개를 직렬 연결하고 LED에 흘려주는 전류를 각각 250mA 정도로 설정하면 스위스밀리터리 V랜턴 2의 배터리로 7~8시간 정도는 가동할 수 있겠다는 생각이 들었습니다.

납축전지 대신 리튬이온 배터리를 써 볼까?

그 와중에  스위스밀리터리 V랜턴2의 6볼트 납축전지를 빼버리고, 18650 리튬이온 배터리로 대용량 파워팩을 구성하려는 생각도 했습니다.

18650 리튬이온 배터리의 가격이나 리튬이온 배터리의 과충전-과방전을 방지하는 회로도 비교적 저렴하게 구할 수 있었습니다.

3.7볼트의 18650 리튬이온 배터리 6셀, 혹은 9셀로 배터리 팩을 구성한다면 그야말로 배터리 걱정 없이 쓸 수 있겠다 싶었습니다.

하지만 18650 리튬이온 배터리, 리튬이온 배터리 보호회로, 리튬이온 충전기로 구성하면 제작 비용이 10만원 이상 들어가게 되더군요.

맨 처음 의도했던, U-Tube 형광등을 LED로 저렴하게 바꿔보자는 계획과는 상당히 멀어졌습니다.

배보다 배꼽이 더 큰 상황이랄까, 배가 산으로 올라간 느낌이 들어 18650 리튬이온 배터리 사용 계획은 일단 접었습니다.

밝고, 오래 쓰는 LED 랜턴을 '저렴하게' 만들기 위한 재료들

며칠 동안 인터넷 검색을 통해 LED와 전류, 전압 등을 공부해가며 제가 원했던 조건에 맞는 재료(U-Tueb 형광등 보다 밝고, U-Tube 형광등보다 배터리가 오래가고, 비교적 저렴한 가격에 만들 수 있는)들을 선정했습니다.

 

그 와중에 LED에 일정한 수준의 전류를 흘려주는 LED 드라이버 IC를 이용한 '정전류 회로'에 대해 알게 되었습니다.

절반쯤 알아들으면 다행일까 싶은 자료들을 검색한 끝에 제가 이해할 수 있는 수준의, 제 랜턴에 활용할 수 있는 회로도를 찾았습니다.

LED 관련 자료들을 공부하고 조합한 끝에 스위스밀리터리 V랜턴2를 LED 랜턴으로 개조하는데 필요한 재료들의 준비를 완료했습니다.

전자회로에 대해 지식이 있는 사람이라면 정말 간단하기 이를데 없는 과정이겠지만, 문외한이 효율까지 따지다보니 회로와 부품을 결정하는데 꽤 오랜 시간이 걸렸네요.

부품은 아직 배송중이고, 실제 제작기는 다른 포스팅에서 계속됩니다.

 

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