[머신비전 조명] LED 조명특성과 LED 조명 제어 방법
- 머신비전 정보
- 2020. 5. 18.
슈퍼짐승 입니다.
LED는 발광다이오드 라고 다 알고 계시죠? 지금 말씀드리는 것도 이미 알고 계시겠지만 짚고 넘어가겠습니다.
1. LED의 특성
- LED는 발광부 온도가 올라갈수록 광량이 저하됩니다.
- LED는 광량변와와 같이 온도에 따라 발광하는 파장도 변합니다.
- LED는 온도 상승에 따라 LED의 VF(순방향 전압)가 저하되는 현상이 발생합니다.
이와 같은 이유로 온도가 상승하면 VF가 저하되면 전류가 증가하게 되며, 전류가 증가하면 발광부의 온도가 높아져 다시 VF가 저하되는 상태가 반복되면서 평형상태가 될 때까지 전류가 증가하는 현상이 발생하게 됩니다.
LED의 발열로 인해 이 현상이 발생하기 때문에 LED의 초기설정한 균일한 광량과 수명 연장을 위해서는 구조적인 방열을 통해 발열을 컨트롤하는 것이 가장 중요합니다.
2. 제어방식
- 정전압 제어 방식
- 밝기를 조절하기 위해 일정 전압 변경 시, 전압 유지하기 위해 전류값이 변화하는 방식
| 장점 | 단점 |
| 1. 가격이 저렴함 2. 회로구성이 단순함 |
1. 전원자체로 제어하기 때문에 정확한 제어가 어려움. 2. 주변온도 차에의해 전압이 바뀌면서 전류량이 변화해 LED밝기에도 영향을 줄 수 있음. |
- PWM 제어 방식
- 전압 및 전류를 가변 하는 방식이 아닌, 풀 레벨 전압으로 전등하되 ON/OFF 주기로 밝기를 조절함.
Pulse Width Modulation의 약자로 일정한 주기 내에 Duty비를 변화시켜서 평균 전압을 제어하는 방법입니다.
Duty비를 조정하여 일정한 펄스를 발생시키면 LED는 펄스의 ON시간을 평균치로 인식하여 전압을 조정하는 것과 동일 한 효과를 얻을 수 있습니다.
장점은 정전압, 정전류 방식보다 발열이 적고 전력 효율이 좋습니다.
- 스트로브 제어 방식
- 일반 DSLR 혹은 휴대폰 촬영 시 순간적으로 LED를 발광하게 하는 방식
LED에 공급하는 VF를 짧은 시간 안에 사용 가능한 전류를 2 배가량 높여 공급을 하여 더 밝은 빛을 내는 방식
장점은 짧은 시간을 점등하기 때문에 발열이 거의 발생하지 않으며, 빠르게 지나가거나 진동이 심할 경우 블러링 없이 촬영하기 위해 사용함.
정전류 및 PWM 방식 장단점 비교
PWM 방식의 경우 일반적인 방식보다 발열이 적고 전력 효율이 좋습니다. 단 이미지를 취득하는 장비의 속도가 PWM의 주파수(속도) 보다 높을 경우 취득 시마다 다른 밝기로 촬상 되거나 플리커 현상이 발생할 수 있습니다.
정전류의 경우 조명에 사용될 전류를 미리 설정하여 직접적으로 컨트롤할 수 있기 때문에 밝기를 세밀하게 제어할 수 있습니다.
단 대용량으로 사용하기 어렵고, 조명 회로 구성으로 인해 전류 제어가 어려워 사용할 수 없는 경우가 있습니다.
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정전류 방식 |
PWM 방식 |
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전력 효율 |
보통 |
높음 |
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발열 |
높음 |
보통 |
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밝기 제어 단계 |
- PWM 방식에 비해 정밀 제어 가능 |
정전류 방식에 비해 제어 단계가 낮음 |
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전력 용량 |
저용량 제품에 적합 |
대용량, 저용량 |
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회로 구성 |
PWM에 비해 추가 제어회로가 필요함. |
정전류에 비해 회로가 단순함. |
많은 도움 되셨길 바라면서, 조명의 중요성을 다시한번 강조 드립니다.
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