형광등 랜턴을 LED 랜턴으로 개조 DIY 3편 - 파워 LED, 냉각팬, 방열판 설치와 조립

LED 발열, LED 랜턴 작업에서 반드시 고려해야하는 작업

지난 두 번의 포스팅을 통해 스위스밀리터리 V랜턴2의 LED 개조 작업에 대해 다루었습니다.

 

오늘 세 번째 포스팅에서 파워 LED로의 교체 작업이 '일단락'됩니다.

 

두 번째 포스팅에서 배터리의 전압 변동에 영향을 받지 않고, 일정한 양의 전류를 파워 LED에 공급해주는 LED 정전류 회로(일명 LED 드라이버)에 대해 살펴봤습니다.

 

2014/09/30 - 스위스밀리터리 V랜턴2를 LED로 개조 프로젝트. 캠핑용 충전식 LED랜턴 만들기

2014/10/12 - 충전식 형광등 랜턴을 LED 랜턴으로 개조 DIY 2편 - LED 드라이버 정전류 회로 제작

저는 AMC7140이라는 LED 드라이버를 이용해 회로를 직접 제작했는데 사실 시중에는 다양한 형태의 LED 드라이버 완제품 회로가 판매되고 있습니다.

ELEPART 사이트의 완제품 LED 드라이버 목록

 

저도 이런 완제품 LED 드라이버를 이용하고 싶은 생각이 있었지만 스위스밀리터리 V랜턴2의 납축전지 전압이 6볼트라서 여유있게 사용할 수 있는 완제품은 없어서 부품을 사다가 직접 만들게 되었네요.

 

각설하고, 오늘 포스팅에서는 파워 LED에 방열판을 달고 스위스밀리터리 V랜턴2에 냉각팬을 부착하는 과정에 대해 살펴봅니다.

 

LED 램프 = 절전 이라는 이미지가 강해서 전기를 굉장히 효율적으로 사용할 것 같지만 그것은 백열전구에 비해서일 뿐, 실제 LED 램프의 광효율은 15% 남짓이라고 합니다.

나머지는 모두 열로 손실되는 것이죠.

LED의 광에너지 효율은 약 15% 남짓 출처 :서울반도체

서울반도체의 LED 기술정보 LED의 열특성에 대한 보다 자세한 내용을 볼 수 있습니다.

그래픽 카드에서 뜯어낸 방열판을 파워 LED 방열판으로 활용하기

저 역시 예전 LED 바를 이용해 LED 랜턴을 만들 당시, LED 바가 깜짝 놀랄 정도로 뜨거워져 방열판을 다시 만들었던 적도 있기에 이번에는 파워 LED에 미리 방열판을 달기로 했습니다.

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

 

방열판은 집에서 굴러다니던 구식 그래픽카드에서 뜯어낸 방열판을 이용했습니다.

스위스밀리터리 V랜턴2의 뚜껑 부분을 떼어보니 마침 뜯어낸 방열판이 적당한 크기라 그대로 사용할 수 있었습니다.

 

스위스밀리터리 V랜턴2의 전극 막대가 뚜껑 양쪽 구멍으로 지나가기에 전극 막대에 걸치지 않도록 자리를 잡고 믹스앤픽스 퍼티를 이용해 방열판을 고정했습니다.

방열판 네 귀퉁이를 믹스앤픽스로 고정

 

방열판에 2개의 파워 LED를 고정하기 위해 써멀 테이프(열전도 테이프)를 이용했습니다.

이번 랜턴 DIY에 사용한 대부분의 부품은 엘레파츠 쇼핑몰에서 구매했는데, A4 사이즈의 써멀 양면 테이프를 5000원 남짓한 가격에 구매했습니다.

두툼한 양면 테이프 형태의 써멀 테이프라 원하는 크기와 모양대로 잘라 사용하면 됩니다.

 

방열판과 파워 LED는 이렇게 랜턴 내부로 들어가게 되고, 양쪽 전선은 방열판 사이의 틈으로 빼냈습니다.

랜턴 상단에 15mm 마이크로 팬 설치하기

파워 LED에 방열판을 설치했지만 스위스밀리터리 V랜턴2는 생활방수를 지원하는, 완전 밀폐형이라 파워 LED에서 발생한 열이 밖으로 빠져나올 방법이 없습니다.

내부의 열을 밖으로 빼내기 위해 15mm 크기의 마이크로 팬을 설치하기로 했습니다.

제가 구입한 제품은 7~8천원 남짓한 가격의 마이크로팬, RFA1504입니다.

정격 5볼트 전압으로 구동되며 두께 4mm로 처음 봤을 때는 너무 작은걸로 산게 아닌가 싶을 정도로 깜찍한 크기입니다.

 

스위스밀리터리 V랜턴2의 뚜껑에 마이크로팬을 설치하기 위해 또 하나의 구멍을 뚫기로 했습니다.

일단 손드릴로 작은 구멍을 뚷고

 

리머(구멍을 넓히는 공구)를 이용해 마이크로팬의 지름에 맞게 구멍을 넓혔습니다.

 

제가 구입한 마이크로팬은 정격 5볼트로 4.5~5.5볼트 정도에서 작동하는 제품입니다.

스위스밀리터리 V랜턴2 배터리를 완전 충전했을 때 대럭 6.3~6.4볼트 정도이니 1볼트 정도 낮춰야겠다 싶어 24옴 저항을 하나 달았습니다.

 

이렇게 작업한 마이크로팬을 기판의 전원부에 연결했습니다.

 

그런데 마이크로팬을 단독으로 두고 전원을 연결했을 때는 소음이 거의 들리지 않을 정도로 조용했는데, 스위스밀리터리 V랜턴2의 뚜껑에 글루건으로 고정을 하고 전원을 연결하니 앵~~하는 소리가 귀에 꽤 거슬립니다.

저항 값을 좀 더 높은 것으로 바꿔보다가 결국 1K옴짜리 가변 저항을 연결해 마이크로팬의 회전 소음을 적당한 수준으로 낮추었습니다.

2009/10/12 - 시끄러운 팬 소음을 줄여보자!

 

마이크로 팬이 워낙 작고, 마이크로 팬에서 나온 전선도 워낙 가느다란 것이다보니 내부에서 흔들거리다보면 단선이 될 것 같아 마지막에는 이렇게 열수축 테이프와 글루건을 이용해 전선이 움직이지 않도록 고정했습니다.

 

그리고 AMC7140 LED 드라이버 칩에서 발생하는 열을 원활하게 배출하기 위해 자그마한 방열판도 잘라 붙였습니다.

 

처음 계획은 스위스밀리터리 V랜턴2의 내부 부속안에 모든 부품을 내장하는 것이었지만, 주먹구구식 가내 수공업 DIY 작업이다보니 정확한 재단 따위는 물건너간지 오래입니다.

결국 LED 드라이버 기판과 방열판을 밖으로 빼기 위해 플라스틱 커버 여기저기를 잘라냈습니다.

 

지저분한 기판을 덮개로 감추고 나니 그래도 나름 깔끔해 보이는군요.

이 상태로 다시 뚜껑을 덮으면 

스위스밀리터리 V랜턴2의 LED 개조 작업, 일단 마무리

이렇게 말끔해 보이는 온전한 형태의 스위스밀리터리 V랜턴2 본래의 모습으로 돌아옵니다.

물론 랜턴 가운데 보이던 형광등은 이제 보이지 않게 되었네요ㅎㅎ 

 

뚜껑 안쪽의 모습은 엉망진창이지만 바깥에는 냉각용 마이크로 팬과 밝기 조절용 다이얼만 쬐그맣게 드러나 있어 나름 깔끔합니다.

 

랜턴 안쪽에 달아 놓은 파워 LED 두 발은 튼튼하게 잘 붙어 있네요.

일단 방열판 고정용으로 사용한 믹스앤픽스는 돌처럼 단단하게 굳어 있고, 양면 써멀테이프도 생각보다 점착력이 괜찮은 편인지, 떨어질 염려 없이 잘 불어 있습니다.

 

그런데...나름 적당할 것이라 생각했던 노란색 3와트 파워 LED의 불빛이 기대한 만큼 밝지 않습니다.

6볼트 납축전지에 2발을 직렬 연결하면 적당할 것이다 싶어 구입했던, 노란빛의 파워 LED, 이게 에러였네요.

 

좀 더 밝은 파워 LED로 교체해야겠다 생각했지만 캠핑을 예정하고 있던 날에 임박하여 작업을 했던터라 일단 작업 완료된 상태 그대로 가지고 캠핑을 나가봤습니다.

결과는 역시나 테이블 주위를 분위기 있게 밝힐, 딱 그 정도의 밝기입니다.

 

마눌님께서는 진한 노란색의 불빛이 분위기 있다며 마음에 들어했지만 맨 처음 이 개조 작업을 시작했던 1차 목적은 7와트 U-Tube 형광등보다 밝은 빛이었던터라, 최소한 이보다 두 배 정도는 더 밝아야 합니다.

마눌님 얘기를 들으며 진한 노란색 불빛을 보고 있자니 '괜찮나??' 싶은 생각이 살짝 들기도 했지만, 분위기는 좋은데, 역시 어둡습니다.

캠핑장에서 사용해 본 뒤, 파워 LED를 다른 제품으로 바꾸기로 했습니다.

여기까지 사용된 부품의 구입 비용은 총 3만5천원~6천원 정도, 제작 비용이 점점 올라가는 아픔이 있네요.

 

DIY 작업이란 것이 저렴한 비용에 원하는 결과물이 나오면 참 좋은데, 가끔 예상치 못한 추가 비용이 들때가 있고 이번이 꼭 그런 경우네요.

 

애꿏은 3와트 옐로우 파워 LED 3발은 버리게 된 셈이지만 AMC7140 LED 드라이버 칩이나 가변 저항 등을 여유분을 구매해 두었기에 남는 부품은 침실용 독서등으로 활용할 생각입니다.

다만 새로 주문한 파워 LED가 배송 중인만큼 침실용 독서등 제작 프로젝트는 스위스밀리터리 V랜턴2의 LED 개조 작업의 끝을 본 뒤 손댈 생각입니다.

 

스위스밀리터리 V랜턴2 개조 작업의 마지막 포스팅을 곧 올릴 수 있도록 하겠습니다.

 

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