LED 조명은 발광 다이오드를 이용한 조명기구이다. 실내 사용되는 직관형, 판상형 구조의 LED 조명은 물론 실외 사용되는 가로등, 보안등 및 디스플레이 광원 등 다양하게 활용된다. LED 조명등 분야 특허 기술 트렌드 및 시장 동향을 살펴본다.   <편집자>

LED조명 무선제어 솔루션 : 솔보텍이 개발한 조도 제어 시스템은 차량과 사람 등의 움직임을 감지해 지능형센서(조도, 동체감지, 무선통신)를 이용해, 필요한 장소와, 필요한 상황에, 필요한 조도만 개별 또는 그룹으로 조도를 제어하거나 점등 및 소등되도록 설계됐다.

빛 반사 및 방열 효과.. LED 조명 핵심기술

LED 조명등은 빛 반사기술과 방열기술이 품질 및 성능에 가장 중요한 요소이다. 반사를 통해 광 효율을 증대시키고 방열기능이 원활히 이루어져 그 수명을 안정화 하는 것이 주된 기술이다.

다양한 루트를 통해 방열을 수행하도록 하고 히트싱크에 방열효과가 우수한 재료를 코팅 처리함으로써 방열효과를 높일 수 있으며, 무선통신기술을 이용해 조명기간의 송수신을 통해 다수의 조명을 관리하고 콘트롤러를 통해 LED조명기의 환경인 조도와 모션, 스피커, 점등, 소등을 제어하는 기술이 적용될 수 있다.

일반적으로, 실내에서 사용되는 기존의 형광등 형태의 직관 구조형 LED 조명기에 적용이 되며, 가정 내에서나 사무실에서 사용되는 사각구조의 평판형 LED 조명기에도 적용된다. 그리고 실외에서 사용되는 가로등이나 보안등의 LED 조명기와 그 외 디스플레이 조명기 등에 활용할 수 있다.

LED 조명등 관련해 베이스부의 반사코팅, 반사시트, 덮개부의 확산판 및 확산 필름 등은 LED 조명기의 효율을 높이기 위한 소재기술로서 대부분 폴리머 계열의 화학물질이다. LED 조명의 직접 노출을 방지하는 동시에 확산성을 더해주고 효율을 높이기 위해 사용되고 있다.

그동안 높은 시장점유율을 보여 온 광확산 폴리카보네이트의 대체를 겨냥해 광확산 기능을 가진 소재들이 연이어 출시되고 있다. 방열기능을 높여 LED 조명등 효율을 올릴 수 있다. 또한 무선을 이용해 LED 조명기기를 관리하는 기술도 확대되고 있다.

LED 조명 형태별 분류

‘고반사율 필름’ 및 ‘LED조명 무선제어솔루션’.. 주요 출시 제품

미국 3M은 LED의 조도와 daylighting 응용을 위한 고반사율 특성을 가지는 특별한 필름을 선보이고 있다. 3M의 반사 필름 기술은 98.5%의 반사율을 제공한다. 고 반사에 의한 고품질의 빛 전달이 경면부와 총 반사율을 보았을 때 모두 증가되는 결과를 갖게 된다.

3M 반사 필름 및 접착제 백업 제품은 곡선부분에 구부려서 원하는 부분에 사용할 수 있는 유연한 물질이다. 반사성 필름은 LED 조명 애플리케이션에서 고효율 광학 설계 및 높은 광 방사 밀도를 갖기 위해 사용되며 반사율을 높이기 위한 다양한 용도에서 활용될 수 있다.

국내 LG이노텍이 개발한 ‘LED조명 무선제어솔루션’은 실내외 밝기에 따라 자동으로 최적의 빛을 비추고, 수 천 개의 조명을 개별 또는 그룹별로 제어하는 등 다양한 방식으로 에너지 절감이 가능한 지능형 무선제어시스템이다.

이 솔루션은 전원관리장치, 무선통신모듈, 감지센서, 중계기, 제어단말기, 제어프로그램 등으로 구성된다. 각 장치들 간 별도의 연결선이 필요 없어 조명시스템 설계 및 구축, 관리가 편리하다.

세계 최초로 LED조명 무선제어시스템에 와이파이(WiFi), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), Z-웨이브(Z-Wave) 등 4대 무선통신방식을 모두 사용할 수 있는 솔루션을 자체 개발했다. 무선통신방식이 상이한 장소에 조명을 설치하더라도 1전 크기의 소형 무선통신모듈만 교체하면 주변장치를 그대로 사용할 수 있다.

LG이노텍의 LED조명 무선제어솔루션

백색 LED 램프’ 및 ‘분산 조명 시스템‘.. 선행 특허기술

제너럴 일렉트릭 컴퍼니가 등록한 ‘좁은 빔과 높은 크리어를 가진 백색 LED 램프(compact light-mixing led light engine and white led lamp with narrow beam and high cri using same)’ 특허는 광원으로부터의 광을 광 빔으로 형성하도록 구성하는 빔 형성 광학 시스템과 광 빔을 확산시키도록 구성된 광 믹싱 확산기 관련 기술이다.

빔 형성 광학 시스템은 광원으로부터 광을 수용하기 위한 입구 및 출구 개구를 갖는 원뿔형 반사기를 포함한다. 또한 광 혼합 확산기는 광선에 대해 10% 미만의 역 반사율을 갖는 단일 패스 확산기다.

퀄컴 엠이엠에스 테크놀로지스가 등록한 분산 조명 시스템(distributed illumination system)‘ 특허는 기존 천장 타일과 같은 표준 빌딩 본체내에 박형의 방향성 조명 광 분산 엔진을 내장한 새로운 경량 타일 기반의 조명 시스템 관련 기술이다.

기존의 자재를 변화시키는 일없이 상업용 사무 빌딩 및 주거용 가옥에 더욱 경량이면서 분산된 오버헤드 조명 시스템을 설치할 수 있도록 해준다. 집중조명, 작업조명, 투광조명 등을 빌딩 자재 또는 타일의 단면 두께수준으로 설치된다. 또 각 조명 소자에 상호접속된 내장형 전력제어 장치는 중앙 스위칭 장치와 통신함으로써 개별 발광소자를 제어할 수도 있다.

총 2조 2,422억 원 시장 규모(2023년).. 국내 LED 조명등 시장


세계 LED 조명 용도에 따른 시장 점유율 변화 ※ 출처: 한국광산업진흥회, 2017(재가공).

국내 LED 조명등 시장은 지난 2012년부터 2016년까지의 연평균 성장률 15.7%를 적용하고 2018, 2020년 기준 국내 LED 조명 시장 중 실내 및 실외 조명 점유율 79%를 적용해 미래 시장을 예측할 수 있다. 이를 적용하면, 국내 LED 조명등의 경우 오는 2023년에는 2조 2,422억 원의 시장규모를 나타낼 것으로 전망된다.

다만, LED 조명등 시장은 LED 시장 규모와 LED 소재 기술의 발전에 직접적으로 영향을 받는 시장이다. 주요 사용처인 조명 전문업, 건설 산업의 시장 경기변동과 정부 정책 기조에도 큰 영향을 받는다. 따라서 LED 조명등의 치열한 제품 성능 및 기술 경쟁, LED 산업 정책변화 등 상장한 불확실성을 내포하고 있다.

기술&시장 분석 시리즈는 한국발명진흥회 지식재산평가센터가 다년간 축적해온 기술시장 자료를 기반으로 작성됐다. 기술가치평가는 사업화하려는 기술이나 사업화된 기술이 해당 사업을 통해 창출하는 경제적 가치(금액)를 시장에서 일반적으로 인정된 가치평가 원칙과 방법론에 입각해 평가하는 작업이다. 한국발명진흥회 지식재산평가센터는 기술이전 및 사업화 촉진에 관한 법률 제 35조, 발명진흥법 제28조 등에 따른 정부 공인 기술평가기관이다.