지상논단 / ‘디지털 조명과 사인’①-외부전극 형광램프(EEFL)

황 동 경(라이트피아 대표)

최근 LCD와 전광판, 핸드폰, 반도체 등 전자산업의 급속 성장에 발맞춰
차세대 새로운 광원들이 주목을 받으면서 시장을 선도하고 있다. 핸드폰
액정에서 흔히 볼수 있는 유기EL과 LCD,노트북 등의 광원으로 사용되는
CCFL, 그리고 LED전광판에서 볼수 있었던 LED 등은 이제 사인업계에서도
익숙하게 접하는 용어가 되었다. 최근에는 한 단계 더 진보되어 사인업계의
주목을 받고 있는 디지털 조명들이 있으니 바로 EEFL, EL STRIP, LED
BAR, ARTLED, FLEXIBLE LED 등이 그것이다. 이러한 디지털 조명은 사인,
전시, 조명산업의 고유영역이 점차 무너지면서부터 더욱 활발하게 다양한
영역으로 넓게 적용돼 가고 있다. 옥외광고 산업을 한 차원 높이 끌어올릴
수 있는 차세대 광원인 디지털 조명들을 라이트피아 황동경 대표의 지상강좌를
통해 몇 차례에 걸쳐 자세히 살펴본다.           <편집자
주>

옥외광고 분야 차세대 광원으로 급부상

1. EEFL의 개요

외부전극 형광램프(EEFL)는 LCD산업이 노트북 및 모니터에서 중형
TV산업으로 급속하게 성장하고 있는 시점에서 LCD 백라이트의 새로운
차세대 광원으로 주목받고 있는 기술이다. 현재까지는 LCD 백라이트의
광원으로 냉음극(콜드캐소드) 형광램프(CCFL)를 사용해 왔으나 이제는
EEFL이 여러 장점으로 점차 CCFL을 대체하는 차세대광원으로 부상하고
있다.

EEFL은 CCFL과 달리 램프 내부의 방전공간에 전극이 없어 수명이
길며, 제조가 용이하고 백라이트의 길이, 휘도 측면에서도 유리한 점이
많다. 이러한 EEFL의 장점은 사인 및 관련산업에서 많은 이들의 관심을
불러 일으키면서 네온사인, 옥내외 광고물, 전시조명, 실내조명 등의
분야에서 상용화가 시도되고 있다.

2. EEFL의 정의 및 구조 

EEFL은 External Electrode Fluorescent Lamp의 약자로 ‘외부전극
형광램프’라고 한다.

기존의 형광램프나 CCFL의 전극이 램프관 양쪽 끝 또는 한쪽 끝 내부에
있는 것과 달리 EEFL은 램프관 양쪽 끝 외부에 있다. 이로 인해 전류가
흐를 때 램프 외부전극과 방전공간 사이에 저항이 형성, 외부 전기장에
의해 방전을 유도하여 램프를 구동하게 된다.

3. EEFL의 구동 원리                           

상대적으로 CCFL은 저전압 고전류 구동 방식인 반면 EEFL은 고전압
저전류 방식으로 구동된다. 이에 따른 특성을 살펴보면 CCFL의 경우
7mA, 8mA 정도의 전류 사용범위 내에서 구동전류가 높을수록 발광효율이
높아지는 특징을 가지고 있다. EEFL도 이와 유사한 특성을 갖고 있지만
전류에 따른 발광효율의 변화가 적어서, 고전류 사양에서는 CCFL 대비
낮은 발광 효율을, 저전류 사양에서는 CCFL 대비 높은 발광 효율을 나타낸다.
따라서 저전류 구동시 CCFL보다 유리한 구동 특성을 나타낸다.

CCFL은 램프의 병렬구동이 불가능하다. 병렬구동할 경우 어느 정도의
램프간 초기 전류편차를 피할 수가 없기 때문이다. 방전공간의 전기적
저항은 관 내의 이온/전자 농도에 반비례한다. 따라서 높은 전류가 흐를
경우 관내 저항이 작아지고, 저항이 작아지면 관전류가 증가하는 악순환
현상이 발생하여 오랜 시간 연속적으로 램프를 구동하는 경우 램프간
관전류 편차가 증가한다. 반면 EEFL은 외부 전극과 내부 방전공간 사이에
형성된 저항이 양단에 공간전하층이 형성되는 것에 의해 병렬로 연결된
다른 램프와 비교해 과전류가 흐르는 것을 막아 주어 전류편차가 증가하는
현상이 나타나지 않는다. 이로 인해 EEFL은 램프의 병렬구동이 가능해지며,
휘도편차 문제를 해결할 수 있고, 다등용으로 동시에 사용할 수 있어
인버터(transformer)의 숫자를 줄일 수 있다.

램프를 병렬구동하는 경우 램프간 초기 전류편차는 구동전류가 높을수록
단순비례 이상으로 증가한다. 따라서 EEFL을 사용하여 램프를 병렬구동하는
경우에도 각각의 램프에 흐르는 구동전류는 낮을수록 전류편차면에서
유리하다. 또한 램프의 경우 구동전류가 높아질수록 관내 수은 소모
속도가 증가하여 수명이 짧아진다. 그러므로 고효율 저전류 구동은 10만
시간의 수명이 요구되는 시장에서는 중요한 기술이다.

4. EEFL의 특징 및 장점

첫째, 다른 광원들보다 수명이 매우 길다.

EEFL은 내부 전극관이 없기 때문에 내부 전극에서의 방전현상이 일어나지
않는다. 따라서 흑화현상이 발생하지 않고 내부전극 형성시 유리와 금속간의
접촉도 없으므로 미세한 접촉결합에 따른 수명저하를 방지할 수 있다.
이에 수명이 기존 형광등(3,000~6,000 시간)보다 10배 이상(3만~10만
시간) 늘어 유지비가 적게 든다.

둘째, 효율이 높다.

램프 1개당 소비전력이 약 2~8W로 타램프들보다 적고 고유의 벽전하를
적절히 이용하는 회수회로를 채택함으로써 고효율 구동이 가능하다.

셋째, 병렬구동 방식이어서 1개의 안정기로 다수의 램프 점등이 가능하다.

형광등과 같은 내부전극형 램프는 방전시 전압 강하가 매우 커서
1개의 안정기로 여러 개의 램프를 동시에 점등시키기가 매우 어려우나,
EEFL은 근본적으로 전압 강하가 매우 적어 다수의 램프를 1개의 안정기로
동시점등시키는 것이 가능하다. 따라서 라이트패널 구성시 직하형 방식을
채용해 밝고 균일한 조도를 실현할 수 있어 경제적이고 제품 디자인도
용이하다.

넷째, 슬림형이다.

EEFL은 램프의 관지름이 2, 2.6, 3, 4, 5, 8mm로 아주 얇아 부착면으로부터
10~40mm 높이 이내에 설치가 가능하다. 따라서 협소한 공간에서도 쉽게
사용할 수 있으며, 기존 공간을 더욱 슬림하게 디자인할 수도 있다.

다섯째, 냉열성으로 열 발생이 적다.

열이 적게 발생해 그 만큼 에너지 손실이 적다. 따라서 사진, 필름,
상품의 손실을 최소화할 수 있다.

5. EEFL의 사양

현재까지 많이 사용되는 EEFL의 사양은 아래 표와 같다.

지금까지는 주로 램프관경 2,3,4mm짜리 제품이 많이 적용됐던 반면
앞으로는 점차 5,8mm짜리 제품의 사용이 권고된다. 이는 LCD산업과 달리
사인 및 관련산업에서는 밝은 휘도 뿐만 아니라 일정량의 광속과 램프의
길이, 가공성이 더불어 요구되기 때문이다.

6. EEFL의 응용분야

1)라이트 패널

<용도>

   -프랜차이즈 및 체인점 홍보 패널

   -백화점, 레스토랑, 카페 등의 인

     테리어 조명 패널

   -의료용 라이트 패널

   -다양한 POP 패널

   -가정의 장식용, 조명용 패널

   -금융기관, 버스터미널, 지하철 등

    의 홍보 및 안내용 패널

<특징>

   -초박형: 두께 40mm 이하

   -고효율성: 에너지 효율 높음

   -냉열성: 열이 발생하지 않으므로

     사진, 필름의 수명 연장

   -병렬식 구동방식: 1개의 인버터

     로 다수의 램프 구동

   -밝고 균일한 조도 실현: 직하형

    방식 채용으로 블랙라인(Black

    Line)현상 해소

   -광고효과의 극대화           

2)데코/슬림 램프

<용도>

   -백화점, 할인마트 등의 전시조명

   -상품 진열장 독립 조명, 모형 전

    시조명

   -인테리어 코브 및 간접조명

   -좁고 작은 공간의 밝은 빛을 필

    요로 하는 장소

   -기계장치 내부조명(자판기, 주방

    기구, 수족관, 캐비닛 등)

<특징>

   -초박형: EEFL 램프와 평면형

    인버터의 일체형으로 두께

    15mm 이하

   -고효율성: 에너지 효율 높음

   -병렬 연결방식:각각의 모듈을 소

     켓에 연결하는 방식

   -냉열성: 램프 자체가 냉열특성을

    지니고 있어 냉장을 요하는 장치

    등에 적합

   -낮은 색온도: 태양광에 가까운 주광색

   -다양한 색상의 컬러 램프:인테리

     어 무드조명 및 연출조명에 적합

3)자외선 램프

<용도>

   -소형 자외선 살균이 필요한 장치(공기청정기,
정수기, 칫솔살균기 등)

   -가정용 및 차량용 공기정화기

   -정수기, 자동판매기의 살균, 소독

     및 공업용수의 살균장치

   -벌레 퇴치용 및 유도용 광원

   -칫솔소독기의 살균용 광원

   -기타 (롬 이레이저 및 위조수

     표·지폐 감별기 등)

<특징>

   -자외선 파장역: 380nm(중파)의

     파장 발생

   -고 효율성: 일반 UV 램프에 비

     해 저소비전력 (5W/개당)

   -컴팩트 디자인: 슬림형으로 소형

     살균기에 적합

   -살균의 경제성: UV 램프 점등만

     으로도 세균,바이러스,곰팡이 등

     살균작용 효과적

4)일반 간판용 조명

<용도>

   -실내외 일반 간판

   -입간판

   -식당 메뉴판, 건물 안내표지판,

    비상유도등 등 24시간 홍보가

    필요한 간판

<특징>

   -슬림형: 부착면으로부터 40mm

     이내로 간판 설치 가능

   -경량화: 외부 프레임 및 안정기

    의 수량 감소로 경량화 및 제작비

    용 절감

   -모듈화 구현: 평면형 모듈화로

     작업능률 개선

   -저소비전력: 일반 형광등에 비해

     전력비용 절감

   -냉열성: 열이 발생하지 않음

   -A/S 빈도의 최소화: 램프의 긴

    수명(약 3만시간 이상)으로 유지

    보수비용 절감

   -광고효과의 극대화 : Black

 Line 해소 및 밝고 균일한 조도로

 고객 시선 집중 효과

5)컬러용 간판

   -컬러를 응용한 실내·외 간판 및

    라이트박스

   -일반 네온램프 대체용

7. 결론

EEFL을 라이트패널 직하형으로 구성하면 CCFL 측면형 라이트패널보다
밝기와 수명은 2배 이상 증가하고 무게는 30% 정도 가벼워지며 본격적인
양산에 따라 가격도 통상 20% 정도 낮게 형성될 수 있다. 또한 한 개의
인버터로 여러 개의 등을 켤 수 있어 디자인이 용이하다. 라이트패널의
두께도 램프간 간격을 많이 줄일 경우 10~40mm 이하로 아주 슬림하게
구성할 수 있다. 또한 EEFL은 설치가 용이한 관계로 CCFL을 비롯한 모든
제품에 적용할 수 있어 광고 및 홍보효과의 극대화를 유도할 수 있다.
 더욱이 기존의 램프관경 2.6mm짜리를 3, 4, 5mm짜리 EEFL로 대체할
경우 라이트패널은 물론 사인, 전시, 인테리어 분야의 슬림/데코램프
용도로도 각광을 받을 수 있다. 결론적으로 EEFL은 사인 및 관련 시장에서
원가절감은 물론 설치의 용이성 및 용도의 다양성 측면에서 높은 경쟁력을
가질 수 있는 매우 중요한 기술인 것이다.    

문의 : 02)3443-4186
www.lightpia.com