기대보다 어두운 3와트 옐로우 파워 LED
나름 심혈을 기울여 스위스밀리터리 V랜턴2의 7와트 U-Tube 형광등을 LED 램프로 개조했습니다.
스위스밀리터리 V랜턴2의 납축전지의 전압이 6볼트라 시중에 나와 있는 LED바를 그대로 사용하지 못하고 AMC7140 드라이버 IC와 몇 가지 부품들을 구입하여 LED 드라이버 회로를 직접 제작했습니다.
전자회로에 문외한인지라 간단한 회로를 이해하는데도 꽤 많은 공부가 필요했지만, 어쨌든 스위스밀리터리 V랜턴2에 2발의 3와트 파워 LED를 달아 구동하는데 성공했습니다.
2014/09/30 - 스위스밀리터리 V랜턴2를 LED로 개조 프로젝트. 캠핑용 충전식 LED랜턴 만들기
쿨화이트 색상의 LED보다는 노란빛의 랜턴이 더 분위기 있다는 마눌님의 의견에 따라 노란색(Amber) 파워 LED를 달았는데, 이 노란색 파워 LED의 밝기가 기대에 미치지 못한다는 게 문제였습니다.
주황색에 가까운, 진한 노란색의 파워 LED 불빛은 캠핑장에서 나름 분위기 있었지만, 원래 사용하던 7와트 U-Tube보다 오히려 조금 어두운 느낌까지 들 정도였으니 7와트 U-Tube 보다 밝아야 한다는 랜턴 개조의 첫 번째 목표에 부합하지 못하는 결과물이었습니다.
최대 전류 3000mA의 Cree XM-L 파워 LED 구입
개조한 스위스밀리터리 V랜턴2와 캠핑을 다녀온 직후, 파워 LED를 좀 더 밝은 것으로 바꿔야겠다 생각했고 파워 LED들을 다시 검색하기 시작했습니다.
처음 노란색 파워 LED를 구매하면서 꽤 신경써서 살펴봤던 사양은 파워 LED의 구동전압이었습니다.
충전식 배터리는 사용할 수록 전압이 떨어지기 때문이죠.
스위스밀리터리 V랜턴2의 6볼트 배터리를 완전 충전하면 6.3볼트, 하지만 사용할 수록 전압이 떨어지며 3볼트 후반 정도로 떨어질때쯤이면 배터리를 다시 충전해야 합니다.
6.3볼트에서 사용할 수록 점점 떨어지는 배터리에서 원활하게, 그리고 좀 더 오랜 시간동안 사용할 수 있도록 구동 전압이 2볼트 초반의 파워 LED를 찾기 시작했고, 처음 구입했던 노란색 파워 LED의 정격 구동전압은 2.25볼트, 2발의 LED를 직렬 연결하니 4.5볼트, 여기에 LED 드라이버 회로가 잡아먹는(?) 0.5볼트의 전압까지 감안하면 5볼트로 꽤 적당해보였지만 결과적으로는 어두웠습니다.
좀 더 밝은 파워 LED를 찾다가 Cree XM-L 파워 LED가 눈에 띄었습니다.
Cree LED는 밝은 플래시 라이트용으로 유명한 제품인데, 제가 구성한 LED 드라이버의 600mA 정전류 구간에서 2.8~2,9V로 조금 높은 듯 싶어 패스했지만 밝은 파워 LED로 적합해보여 주문했습니다.
DIY용 LED를 구매할 때 꼭 확인해야할 것 - 루멘
저는 Cree XM-L 파워 LED 중에서도 웜화이트 색상의 XM-L T3 모델을 골랐습니다.
Cree XM-L 파워 LED의 제품 사양서를 검색하여 확인해보니 Cree XM-L T3 파워 LED는 700mA의 전류를 공급할 때의 밝기가 220 루멘이라고 합니다.
루멘(Lumen)은 광원에서 방출되는 광선의 총량인 광속(光束)을 측정하는 단위로, 루멘값이 클 수록 밝은 전구라할 수 있습니다.
기대했던 것 보다 어두워 (나중에서야) 검색해 본, 노란색 3와트 파워 LED에 700mA의 전류를 공급했을 때의 밝기가 45루멘이더군요.
Cree XM-L T3 파워 LED에 비하면 1/5에 불과한 밝기입니다.
사실 수많은 파워 LED들의 사양을 확인하면서 루멘값도 빠지지 않고 확인했지만, 유독 이 제품의 경우 루멘값이 적혀 있지 않았고, 비슷한 소비전력(3와트급)의 파워 LED들이 100루멘 정도 되니 2발이면 200루멘 정도 되겠다 싶었습니다.
대부분의 LED 설명에 적혀 있는 루멘 값이 이 파워 LED 사양에만 쏙 빠지고, 전압과 전류 등의 값만 적혀 있었던게 어쩌면 의도적인게 아니었나 싶을 정도로, 제가 처음 구입했던 파워 LED는 그리 밝지 못한 LED였습니다.
Cree XM-L T3 파워 LED의 제품 사양서에서 전류에 따른 상대 광속을 보면, 제 LED 랜턴의 드라이버 IC에서 최대로 설정한 600mA의 전류값에서 90%남짓한 광속을 나타낸다고 합니다.
앞서 Cree XM-L T3의 광속 표에서 확인해보면 600mA일때 대략 200루멘 정도, 2개를 달아 400루멘인 셈입니다.
일단 밝기만 생각하면 꽤 기대가 되는군요.
쿨화이트, 웜화이트, 주광색, 주백색?? - 색온도
형광등이나 LED 전구를 고를 때는 밝기 뿐 아니라 색상도 꽤 신중하게 선택해야 합니다.
일반 형광등이나 FPL 등을 구입할 때는 주광색, 전구색, 주백색 등의 색이름이 적혀 있습니다.
- 주광색은 자연광의 맑은 하늘색(5000K 이상)으로 백색의 빛이 밝고 선명하지만 차가운 느낌이 듭니다.
- 전구색은 일몰 전후의 노란 기운이 강한 색상(3300K 이하)으로 백열전구의 색상에 가까운 노란빛을 띠며 온백색, Warm White이라 불립니다.
- 주백색은 정오의 태양광(3300K~5000K)색온도에 가까운 색상으로 백색, 냉백색이라고 적혀 있는 경우도 있습니다.
주광색에 비해 부드러운, 아이보리에 가까운 흰색으로 쿨화이트와 웜화이트의 중간정도 색상이라 보면 됩니다.
이런 색상 표기는 형광등 제조사에 따라 색온도의 구분 구간이나 이름을 다르게 쓰기도 합니다.
다만 '주광색'이 가장 흰색에 가까운 빛이며 오히려 백색, 혹은 주백색이라고 적혀 있는 제품이 노란 기운이 있는 색이라는 점을 알면 되겠습니다.
특히 마트에서 FPL 등이나 형광등을 구입할 때 주광색과 주백색의 구별을 잘 할 필요가 있으며 집에서 사용중인 등의 색상과 같은 제품을 고르는 것이 좋습니다.
램프의 색상을 골랐다면, 와트수가 낮고(소비전력이 낮음) 루멘이 높은 제품(더 밝음)을 고르는게 유리하겠죠.
2013/04/05 - 거실등(FPL등)을 교체하다 확인한 에너지 소비 효율의 위력
LED 전구의 경우 형광등이나 FPL 등보다 구분이 조금 간편하더군요.
푸른기가 도는 쿨화이트와 노란기가 도는 웜화이트가 기본, 여기에 제가 구입한 Cree XM-L은 쿨화이트와 웜화이트 중간의 뉴트럴 화이트 색상도 있었습니다.
Cree XM-L 판매자가 올려 놓은 색상 비교표를 보면 대략 어느정도 느낌의 차이인지 알 수 있는데, 개인적으로는 FPL 등의 경우 주광색을 선호하지만 LED 램프의 쿨화이트 색상은 너무 강하고 센 느낌이 들고 눈이 쉽게 피로해지는 느낌이 들었습니다.
스위스밀리터리 V랜턴2에 Cree XM-L T3 LED를 이식
랜턴에 달았던 노란색의 파워 LED를 Cree XM-L T3 파워 LED로 교체하는 얘기로 시작했는데, 어쩌다보니 얘기가 딴데로 새버렸네요.
Cree 파워 LED는 모델명에 따라 밝기나 소비전력, 빛의 색상 등에 따라 상당히 다양한 종류를 생산하고 있지만 국내에서 원하는 모델을 소량 구입하기가 쉽지 않습니다.
게다가 Cree LED의 모델명을 검색하면 Cree LED를 사용한 손전등 완제품이 주르륵 나와 찾기가 상당히 까다로웠는데, 다행히 'Cree XM-L T3'라는 키워드 전체를 검색하니 이 LED를 따로 판매하는 곳을 발견할 수 있었습니다.
제가 구입한 Cree XM-L T3 파워 LED는 21mm 방열판에 부착된 제품만 구할 수 있었는데, 가격은 1발에 12000원 정도입니다.
주문한 다음날 도착한 Cree XM-L T3 파워 LED는 기존에 달았던 노란색 파워 LED와 방열판 모양은 흡사하지만 LED 칩 형태는 상당한 차이가 있습니다.
이미 개조를 마친 스위스밀리터리 V랜턴2의 노란색 파워 LED를 떼어내고, Cree XM-L T3 LED로 교체하는 작업만 진행할 예정입니다.
600mA 출력으로 설정한 AMC7140 정전류 회로 역시 손대지 않고 그대로 이용했습니다.
작업을 시작하기 전, 노란색 파워 LED를 붙인채로 불을 켜봤습니다.
작업을 시작하기 전, 스위스밀리터리 V랜턴2에서 배터리를 분리해두었습니다.
랜턴의 바닥 뚜껑을 열고 6볼트 납축전지를 꺼낸 뒤
배터리의 단자를 제거해야하는데, 사진과 같이 배터리 단자의 보호 피복을 뒤로 빼고 단자의 돌기를 누른 상태에서 뒤로 빼면 됩니다.
배터리 단자의 돌기는 전극이 분리되지 않도록 하는 안전장치인데, 배터리 단자의 돌기를 누르지 않고 그대로 당길 경우 절대 빠지지 않으니 주의합니다.
스위스밀리터리 V랜턴2의 배터리를 분리한 뒤, 위쪽 뚜껑을 열고 두 개의 육각 너트를 풀어줍니다.
이 두 개 철심은 각각 배터리의 +, - 단자 역할을 한다고 여러 번 언급한바 있습니다.
스위스밀리터리 V랜턴2의 두 전극을 고정하고 있는 육각볼트를 풀면 뚜껑과 몸체를 분리할 수 있습니다.
앞서 납땜으로 연결하고 써멀테이프로 붙여놓은 두 발의 노란색 파워 LED입니다.
납땜을 제거한 후 써멀테이프를 떼어내야하는데, 이 써멀테이프의 접착력이 생각보다 엄청 강했습니다.
써멀테이프를 칼로 살살 들어내다가 결국은 공구를 이용해 파워 LED를 떼어냈습니다.
두 발의 Cree XM-L T3 파워 LED를 앞서 노란색 파워 LED를 납땜했던 것과 같이 직렬로 납땜했습니다.
납땜을 마치고, 새 써멀테이프를 잘라내어 두 발의 LED를 방열판에 단단히 고정했습니다.
원했던 만큼 밝아진 스위스밀리터리 V랜턴2
분해했던 스위스밀리터리 V랜턴2의 재조립을 마쳤고, 떼어놨던 6볼트 납축전지도 다시 연결했으니 이제 불을 켤 일만 남았습니다.
제품 사양서만 놓고 봤을 때 Cree XM-L T3 파워 LED에 700mA의 전류를 흘릴때 노란색 파워 LED에 비해 5배 정도 밝다고 했지만, 한 번 실패(?)를 겪고보니 실제로 얼마나 밝을지 꽤 긴장되는 순간이었습니다.
그리고 전원 스위치를 켜는 순간, 우와!! 노란색 파워 LED와는 비교가 안될 정도로 환하게 밝은 빛이 쏟아져 나옵니다!!!
기존 노란색 파워 LED에 비해 웜화이트 색상의 Cree XM-L T3 파워 LED는 백열전구 색상의 따뜻한 느낌이 꽤 좋습니다.
거실의 불을 끈 상태에서 옆에 있던 마눌님께 랜턴을 들어보라고 했더니 주변을 꽤 밝게 비추네요.
처음 7와트 U-Tube 형광등보다 조금 더 밝았으면 좋겠다고 생각했던 목적에 충분히 부합할 정도이며 캠핑장에서 실제 사용하기에도 전혀 무리가 없을 듯 합니다.
이쯤에서 비교샷을 빼놓으면 섭섭하겠죠.
디지털 카메라의 특성상 원래의 밝기를 그대로 표현하기는 어렵지만, 왼쪽의 노란색 파워 LED 사진은 실제로는 주변이 좀 더 어둑어둑하고, 오른쪽의 Cree XM-L T3 파워 LED 사진은 사진 외곽의 그림자가 실제보다 덜 진합니다(뭐 Cree XM-L T3 파워 LED의 압승이라는 뜻)
Cree XM-L T3 파워 LED를 켰을 때 온도는?
Cree XM-L T3 파워 LED가 압도적으로 밝다는 사실은 반가웠지만, 오랫동안 켜두었을 때의 온도가 어디까지 오를지 살짝 걱정되었습니다.
다행히 스위스밀리터리 V랜턴2 개조 계획에 방열판과 냉각팬을 이용한 강제 냉각을 시키고 있었지만 그래도 어느정도일지, 두 시간 정도 켜 둔 뒤 랜턴 뚜껑을 열고 방열판의 온도를 재봤습니다.
그 결과 방열판 주변의 온도는 약 35도, Cree XM-L T3 파워 LED가 붙은 자리는 50~55도 정도를 유지하고 있었습니다.
Cree XM-L 파워 LED의 사양서를 보면 JUNCTION TEMPERATURE라는 항목이 있습니다.
LED는 온도가 올라갈 수록 밝기가 줄어드는 특성이 있고 이를 JUNCTION TEMPERATURE라 하는데, LED의 발열에 신경써야 하는 이유입니다.
LED의 온도가 25도일때 밝기를 100%라고 했을 때 온도가 55도인 지점의 값을 읽어보면 대략 90% 이상의 밝기이니 LED 온도 역시 그리 걱정할 필요는 없을 듯 합니다.
스위스밀리터리 V랜턴2 개조 프로젝트, 마지막 과제
Cree XM-L T3 파워 LED 두 발의 밝기는 그간 스위스밀리터리 V랜턴2의 밝기에 대한 아쉬움을 말끔히 날렸습니다.
그리고 허여멀건 주광색의 불빛대신 따뜻한 전구색을 원하던 마눌님도 꽤 만족하고 있습니다.
비록 파워 LED 램프 선택을 잘못하여 LED 램프를 두 번 구입하는 시행착오를 겪었지만, 결과물에 썩 만족하고 있습니다.
이제 딱 하나 남은 작업이 있으니, 바로 직진성이 강한 파워 LED의 불빛을 부드럽게 확산시키는 작업입니다.
지금까지 스위스밀리터리 V랜턴2의 개조 포스팅을 읽어왔던 분이라면 '또???'라고 생각할 수 있겠지만, 이미 간단한 실험을 통해 직진성이 강한 LED 불빛을 부드럽게 확산시키는 방법을 터득한 만큼, 다음 포스팅은 아주 간단한 과정을 통해 눈부신 LED 랜턴을 한 단계 업그레이드하는 과정이 될 것이라 자신하고 있습니다 ㅎㅎ
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