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자동차 LED 조명의 확산
2014년 06월 11일 (수) 09:32:01 편집부 editor@lednewskorea.com

최근에 늘어나고 있는 반도체 조명기술은 여러 가지 장점 및 복잡한 엔지니어링 측면에서 자동차 산업에 막대한 영향력을 발휘하고 있다. 차량 조명 시스템에 LED를 장착하는 것은 고급 기종의 모델뿐 아니라 이제 저가 모델에서도 점점 더 일반적인 추세이다.

반도체 조명은 에너지 소비와 공간 활용 측면에서 비효율적이었던 기존의 백열 조명기기를 대체할 수 있는 기회를 제조업체들에 제공해 왔다. 그러나 이는 일부에 불과할 뿐이다. 현재 LED 기반의 조명이 제공하는 다른 중요한 장점들이 새롭게 부상함에 따라 이를  활용하는 자동차 브랜드가 상당한 경쟁력을 갖게 될 것으로 보인다.

LED는 전력과 공간을 감소시킬 뿐 아니라, 이전의 조명 기술보다 훨씬 높은 신뢰성을 제공하므로서 시스템의 운영 수명 기간을 확장시켜준다. 해당 반도체들이 가지고 있는 유용성으로 인해 엔지니어들은 기존 방식과 차별화된 설계와 플랫폼 디자인 설계가 가능하다.

즉, 디자인을 모든 원하는 구성에 맞게 변경할 수 있으며 핵심 시스템 부품의 교체 없이 지정된 수의 LED 채널로 확장/축소하는 것도 가능하다. 하나의 LED 구동 모듈은 여러 모델에 재사용이 가능하므로 다양한 신제품의 신속한 개발, 출시도 용이하게 되었다.

차량 설계에 LED를 적용하는 곳으로는 전방 조명, 후방 조명 및 내부 조명의 3 분야가 있다.

전방 조명

반도체 조명은 원래 사이드 라이트 및 브레이크 등과 과 같은 곳에 적용되는 것으로 한정되었으나, 순백색 LED의 사용을 통해 이제는 점점 더 전방 조명에도 일반적으로 사용되게 되었다. 백열등은 전류가 통과하는 단일 라인만을 갖고 있을 뿐 아니라 모든 진단 기능이 이를 사용해서만 가능하므로 명백히 제한적이어서 램프의 동작 여부 이상의 기능에 대해 다양한 데이터를 얻기가 어려웠다. 예를 들면, 전조등 출력 저하에 대한 정보를 제공할 수 없었던 것이다.

그러나 이와 대조적으로, 매우 정밀하게 집적된 LED 솔루션은 전방 조명의 특정 기능에 대해 최적화가 가능하며 내장된 진단 능력을 갖고 있다. 이를 위해서도 최소한의 외부 부품만이 필요하므로 어떤 엔지니어링 자원이 필요하며 BOM(자재 리스트) 비용은 얼마인지도 금방 파악이 된다. 반도체 조명에서는 고출력을 지닌 DC/DC 컨버터가 일반적으로 전원을 공급한다.

LED가 지원하는 광범위한 기능성으로 인해 픽셀-조명 기술이 출시되었다. 예를 들면 개별 LED 에미터를 ON, OFF 또는 흐리게 함으로써 차량 전조등 빔 모양을 조정할 수 있게 된 것이다. 도로의 굴곡이나 경사를 예상하여 빔을 이동할 수 있게 됨에 따라 모터를 굽힐 필요가 없어진 것이다. 그 뿐 아니라 마주 오는 방향의 차량 전조등으로 인한 눈부심 현상을 감소시키기 위해 빔의 일부를 차단할 수도 있다.

 

   
좌 : 픽셀 라이팅을 사용한 눈부심 방지 하이 빔        우 : 사용하지 않음

 후방 조명

LED 기술을 이용해 후방 조명에 애니메이션(와이핑 및 깜박임 동작)을 포함시킬 수 있다. 애니메이션 브레이크 등은 뒷 차량의 운전자에게 앞차에서 어떤 일이 일어나는지 더 잘 알 수 있도록 하여 안전을 높여준다. 저전력을 사용하므로 대부분의 후방 조명 시스템은 선형 전류원을 채용한다. 이는 빛으로 전환되지 않은 에너지가 안정기를 통해 발산됨을 의미한다. 국부적인 열점 (핫스팟) 발생을 방지하려면 단지 몇 개의 소형 구동장치만 추가해서 발열을 분산시킬 수도 있다. 외부 BJT를 이용한 pre-driver 솔루션이 여기에 딱 맞는 훌륭한 예이다. 다른 옵션으로는, 균형 발산을 위해 안정기 트랜지스터를 사용하는 것이다.

 

   

 내부 조명

외부 조명 애플리케이션의 경우(전방 및 후방 조명 포함), 자동차 제조업체가 당면한 주된 장애물은 기존 전구 구조와의 호환성이다. RGB 주변 조명은 비교적 새로운 개념이지만 차량 소유자들에게 오히려 자신의 차량을 차별화해 나름대로의 독특한 자신의 스타일을 나타낼 수 있도록 하므로 매우 강력한 활용 범위를 갖고 있다.

이를 채용한다고 해서 염려해야 할 전통적인 하드웨어가 전혀 없으므로 기존 구조에 대한 호환성도  당연히 필요가 없다. 공간의 제약으로 인해 단일 칩 방식이 추천된다.

대부분의 차량 제조업체는 이 조명 시스템을 LIN 통신 네트워크를 기반으로 선택했다. 그러나 불행하게도 표준화된 방식을 선택하는 대신 각 업체는 자체 명령어 세트를 개발했다. 이는 곧 설계의 유연성이 큰 고객 주문형 소자를 갖춰야 한다는 의미이지만 당연히 높은 가격이 요구된다. 전력 관리의 경우, 외부 안정기 트랜지스터로 칩 및 관련 트랜지스터 양측의 열 발산을 균형 조절할 수 있다.


 
   

결론적으로 말해 지금까지 많은 자동차 제조업체들은 반도체 조명이 장기적인 측면에서 볼 때 가져올 지도 모를 손실 위험의 부담을 걱정했었다. 그러나 최신의 LED 아키텍처들은 위에서 논의된 다양한 주제를 해결할 뿐 아니라 여러가지 장점을 제공하고 있다. 이를 통해 자동차 설계 담당자들은 경쟁업체의 모델과 구별시킬 수 있는 혁신과 더 많은 기회를 활용하게 될 것이다.

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