LED관련업계 종사자는 물론 일반 독자들에게 LED에 대한 상식과 실무와 관련된 유용한 정보를 제공하고자 마련한 ‘LED 탐구생활’ 코너. 매월 1회 LED 응용제품 연구개발 제조기업 엘이디 팩토리 임의숙 대표의 글을 연재한다.

아무래도 ‘LED응용품 개발’을 주업으로 하다보니, 업무적으로 만나는 분들과의 대화중에 ‘LED’에 관련된 얘기가 많을 수밖에 없다. 그 중에 1칩(1-Chip)과 3칩 (3-Chip), 어느 것이 더 좋은지 의문을 갖는 경우가 많다.
‘3-Chip이 더 밝다?’, ‘아무래도 LED 패키지 1개에 칩이 3개가 들어있으니 3-칩이 더 좋다?’, ‘아니다 1-Chip이 더 좋다?’… 필자 역시 궁금해, 1-Chip과 3-Chip에 대한 내용을 정리해보기로 한다.
여러분도 잘 아시다시피, 지금과 같이 높은 광도의 LED가 나오기 이전에 LED는 ‘전원이 켜졌습니다’, 또는 ‘XX 신호가 출력중입니다’를 사용자에게 알리는 Indicator(일의 현황·사정 변화 등을 나타내는 지표)의 역할이 대부분이었다.
스스로 빛을 발하기는 하나, 남을 비출 정도의 광량을 가지지 못했다. 이때의 램프 LED 구동전류는 대부분 10㎃정도였다. 이후 약 20㎃에서 구동되는 고휘도급 램프 LED가 출시돼 이전에 비해 LED가 훨씬 밝아지기는 했으나, 조명에 응용하기에는 아직도 광량이 부족해 신호등, 광고용 전광판 및 이벤트용 조명 등에 사용된다.

▲SMD타입의 1-Chip과 3-Chip
SMD 타입의 1-칩은 LED 패키지 1개에 1개의 칩을 넣고, 3-칩은 3개의 칩을 넣는다. 아래 사진은 1칩과 3칩의 비교사진이다. 12V의 전압 입력시 LED의 광도로 인해 구별하기 어려우므로 육안 식별을 위해 입력전압을 7.7V로 했다.



필자가 SMD타입 LED를 다루기 시작한 2008년, 시장에는 구동전류 20㎃의 3-칩이 대부분이었으며, LED 패키지 내부의 3개의 칩을 직렬 혹은 병렬로 연결해 사용했다.
3-칩이 더 좋다는 의견을 가진 분들의 얘기를 들어보면, 패키지 내의 3개의 칩을 병렬로 연결하면 혹 3개의 칩 중에 1개가 불량이 나더라도 2개의 칩이 점등하므로 LED 패키지는 여전히 점등한다는 것이다.
그러나 이 의견에 전적으로 찬성하기는 어렵다. 이유는 LED 모듈 회로 설계시 칩 하나에 20㎃의 전류가 흐르도록, 3개의 칩에 60㎃가 흐르도록 설계된다. (이는 LED가 안정적으로 점등할 수 있는 정격전류 값이기 때문이다.) 만약 칩 하나가 불량이 발생하게 되면 2개의 칩에 60㎃의 전류가 흐르게 된다. 즉 하나의 칩에 30㎃의 전류가 흐르게 되는 것. 이는 LED에 정격전류 이상의 전류가 흐르게 돼 LED의 수명을 보장하지 못하게 된다.
기존의 구동전류 20㎃보다 훨씬 높은 60㎃를 전기적, 기계적으로 견딜 수 있는 칩의 발전과 LED제조 관련산업의 기술적 발전이 1칩 LED의 상용화를 이루었다고 생각한다.

▲1칩이 더 밝은가? 3칩이 더 밝은가?
LED패키지의 밝기는 베어칩(Bare Chip)의 성능에 의해 많이 좌우된다. 3개의 칩이 모여 내는 광량이 1개의 칩이 내는 광량보다 클 수도 있고, 작을수도 있다. 어떤 베어칩을 사용했느냐의 문제인 것이다.
아래 <표>는 1칩과 3칩의 LED 패키지를 사용해서 제조한 3구 LED모듈의 조도를 측정해보았다. 조도를 측정하기 위한 시험규격이 마련되어 있지만, 간단 장치로 제품간 상대비교를 해보았다. (하기 조도값은 절대값이 아님을 밝혀두는 바이다.)

데이터 값을 살펴보면 1-Chip을 사용한 A제품이 가장 밝게 나왔다. 물론 LED 구동전류 설계값이 얼마냐도 LED 모듈의 밝기에 영향을 미치지만 위 3구 모듈 제품들은 비슷한 조건으로 설계된 것으로 보인다.
정리한다면, ‘1칩이라서 더 좋다’든가 ‘3칩이라서 더 밝다’라고 단편적으로 말할 수 없으며, LED 패키지의 광도는 베어-칩에 의한 영향이 커서 1-Chip이라도 3-Chip보다 광도가 더 높은 제품도 있다.
1-칩 LED 패키지는 생산원가 절감에 기여하고 있으며, 개발된 이후 1칩 LED 패키지의 사용량은 꾸준히 늘어가는 추세이다.



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