에너지절감형LED 광원기술 -...

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에너지 절감형 LED 광원기술에너지 절감형 LED 광원기술

백 종 협

한국광기술원 LED 소자팀장

[email protected]

차세대에너지BK(전북대)특강 (2007. 3. 22)

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LED 개요

LED 이론과 동작원리

고효율 LED 칩 기술

고방열 LED 패키징 기술

반도체조명과 에너지 절감

목 차

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LED 의 발전역사

2세대(1990’s ~ 2004)

GaAsP AlGaAs

AlInGaP

InGaN

Blue Green White UVHP

Motorola

Monsanto

ER-300 (Red)

IR

1세대(1960’s ~1980’s)

문자/숫자 표시기 회로점등

LED flash LED BLU

Motion display최초의 상용 LEDMonsanto(1969)

Architecture

Mobile phone

최초의 고휘도 LED (300 mcd)Fairchild (1980’s)

LED is born – comes of age

Machinery indicator, Alpha-numeric display Sign, Signal, Display, Backlight, Task lights

고휘도 LED - new era of LED

고휘도 LED• 새로운 발광재료의 개발

• 에피/공정기술, 장비의 발전

• 패키징 방열기술의 발전

Automotive

Red Yellow Orange

범용 LED

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Year

Lum

inous P

erform

ance

(lm

/w)

0

10

30

20

40

50

60

70

80

90

100

1960 1970 1980 1990 2000

에디슨의 백열등

60W 백열등

30W 할로겐등

LED

400W 수은등

70W 메탈 할라이드

40W 형광등

16W 저압 나트륨등

R&D 적색 LED (HP, 2000)

백색 LED R&D

:159lm/W 니치아 (2007)

:115lm/W 루미레드 (2007)

:130lm/W Cree (2006)

2010

LED 성능발전

백색 LED 상용제품

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미래형 LED

조명통신(VLC)휴대용 LED 프로젝터 LED 일반 조명

3세대 (in the future)

Purifier Bio-Med sensor 인공태양(달)

미래형 LED

일반조명, 조명통신, 의료/환경 LED

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자료: Presentation by Lumileds in Intn’l Conf. Solid State Lighting, San Diego (2003.8)

LED 성능대비 가격의 변화

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LED 제품별 시장분포

출처: Strategies in Light (2006. 2)

• Mobile 응용시장 주춤

50%(2003) 58%(2004) 52%(2005)

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• White의 꾸준한 강세

- 82%가 휴대폰에 사용

• 적색계열의 증가

- 신호등, 전광판, 자동차등

• 고출력 칩의 증가

- Standard 칩 4% 증가

- 고출력 칩 12~13% 증가

출처: Strategies in Light (2006. 2)

LED 색상별 시장분포

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출처 : Strategies in Light (2006. 2)

0102030405060708090

1999 2001 2003 2005 2007 2009

total OthersIlluminationSignalAutomotiveSign/Displaymobile appliance

B$

LED 응용시장 전망

GAGR ~45%

GAGR ~15%

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LED 개요





목 차

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• 필라멘트 저항가열에 의한 백열현상

교류/직류

• 개스상태 에너지 천이에 의한 발광

- 양방향으로 가속된 전자가 수은입자와 충돌

- 충격에 의해 수은 입자에서 자외선 방출

- 자외선이 표면에 도포된 RGB 형광체를 자극 백색 발광

• 백열등

전통 조명광원의 발광원리

e- 수은 입자

RGB형광체

자외선

백색

교류

e-

• 형광등

15 lm/W

80 lm/W

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전통 조명광원의 발광원리

• HID(High Intensity Discharge)

• 이온 충돌에 의한 금속개스의 방전

• 금속 고유의 색을 발광

• 여러 금속을 혼합하여 고연색성 백색발광

100 lm/W

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+

-

R

If

발광층

P N

LED Chip

• 고체상태 에너지 천이에 의한 발광현상(발광다이오드)

직류

LED

5mm dia. LED lamp0.3mm x 0.3mm LED chip

e-h+

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e-e-

h+h+

P-반도체

N-반도체

Ec(Conduction band)

LED 발광원리

Electron

photon (Eg = Ec – Ev)

발광층

If

-

+

380nm 460nm 520nm 590nm 660nm 760nm

UV IR

발광스펙트럼 ~~λg = 1.24/Eg (㎛)

Eg(eV)

Ev(Valence band)

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Lattice constant ao (Angstoms)

Ban

dgap

Ener

gy E

g(e

V)

Wav

elen

gth λ

(nm

)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

5.5

6.0

3.3 3.4 3.53.0 3.1 3.2

1000

20005000

500

300

400

200AlN

GaN

3.6

InNInN (x) + GaN (1-x) = InxGa1-xN

Binary + Binary = Ternary (Line)

UV

IR

LED 발광층 재료 (청색-녹색-자외선)

Sapphire 기판

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(AlxIn1-xP)y + (GaxIn1-xP)(1-y) = (AlyGa1-y)xIn1-xP

Lattice matching to GaAs @ x=0.5

LED 발광층 재료 (적색-주황색-노란색)

3 x Binary = Quaternary (Plane)

기판

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+

-

QWP N

P out

P in입력 Power (Pin)

1구동회로의 효율

2

3

4

1

5

2

전류주입효율

3전자-정공 재결합 성공율 (내부양자효율)

4광자의 탈출확률 (광추출효율)

외부양자효율

Epi/Chip

5

출력 Power (Pout)

방사효율 (적출효율) PKG

Wall plug efficiency (Pout / Pin)

LED 발광효율

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LED Photometry

시신경

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LED Photometry

Photometry Unit

Luminous flux 광(선)속 lm

Luminous intensity (광도) Cd (lm/sr)

Luminance or Brightness(휘도)

nt (Cd/m2)

Illuminance 조(명)도 Lux (lm/m2)

Candela (Cd)의 정의

• 고전적 개념

- 양초(candle) 1개의 단위 입체각당 광속

• CIE 정의 (1979)

- 555 nm 광원의 단위입체각 복사도가

1/683 W 일때 그 방향의 광도

• W lm

IR, UV는 0 lm

시신경 (detector)

광원의 출력대뇌가 인지하는

광출력

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Radiometry and Photometry

Watts Radiantpower

Luminouspower

Lumens

Source power

Watts/Sr Lumens/Sr= Candela

Power / unit solid angle

Watts/m2 · Sr Candela/m2

= nit

Power / unit area x solid angle

Irradiance watts/m2

IlluminanceLumens/m2

= lux

Power / unit area

방향성을 가지면

점광원이 아니라면(면적을 갖는 광원이라면)

광원에 의해 빚춰지는 곳

Photometry는 총 광량 중

인간의 눈에 인지된 광만을 측정Radiometry 는 총 광량을

정량적으로 측정

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Vλ : Photopic visual efficacy

= 1 @ 555 nm

Photopic vision

(주간 시감도)

∫760

380

Luminous flux (lm)

= 683 Wopt(λ) Vλ dλ

Photopic vision(주간시감도)

For 1W light source at

555 nm = 683 lm

470 nm = 683 lm x 0.1 = 68.3 lm

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Scotopic vision (야간 시감도)

• 주간시감도

- 낮은감도

- 빠른반응

- 우수한 공간분해능

• 야간시감도

- 높은감도

- 느린반응

- 낮은 공간분해능

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LED 개요





목 차

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방열설계광학설계패키지 재료(내열, 투과율, 연성, 고굴절율)형광체 (RGBOY 양자효율, 산란손실, 내열)

Micro/Nano structurePatterned substrateLateral overgrowthHomo epitaxyNon-polar epi

p-GaN rougheningChip shaping LED on patterned sapphire substrateVertical chipPhotonic crystal

칩(추출효율), Extraction efficiency

에피(내부양자효율), Internal quantum efficiency 패키징/모듈(적출효율), PKG efficiency

고효율 LED

= ηinternal · ηextraction · ηinjection · ηPKGLED 효율

외부양자효율(external quantum efficiency)

칩기술

LED 고효율 기술

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기술 내용 현재 기술개발 현황

저결함 에피

(선택적 수평성장, 동종기판의 사용)

나노패턴 에피

동종기판 저가격화

무분극(non polar) 에피 결함제어

P-GaN roughening

(photonic crystal)

오믹개선

Patterned 사파이어 기판 Uniformity 개선

플립칩 수율개선

광추출효율

향상

내부양자효율향상

수직형 칩 신뢰성 개선

LED 외부양자효율 기술 현황

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Spontaneous and piezoelectricpolarization cause:

1. band bending2. charge separation in QW

• Red shift of the emission• Low recombination efficiency• High threshold current

Crystal Orientation and Crystal Orientation and nonpoloarnonpoloarNitride will solve these problemsNitride will solve these problems

분극(Polarization) 현상

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Polar

(분극)

Non-polar

(무분극)

Semi-polar

(반분극)

<무분극 LED의 장점>

• 극성의 소멸로 양자효율 증가

• 고농도 p-type 가능 (~ 7x1018/cm3)

• 편광빔 방출

LCD BLU에서 유효빔 40~70% 증가

• 출력에 따른 파장변화 없음

결정격자 방위에 따른 GaN 극성분포

무분극 또는 반분극 기판을 사용한 에피의 특성

무분극 에피

<에피성장의 어려움>

• 3차원 에피 표면형상

• Stacking fault 생성

• Dislocation 다량 발생

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칩(ns)QW (발광층)

부분반사

전반사

Air(no)

ns > no

전반사(total reflection) 현상

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Sin θC = n0/ns

θC = 24o for chip/air

θC = 37o for chip/epoxy (n=1.5)

θCR=100%

T=0%

n0 ns

Escape cone

Escape efficiency of chip (ns=2.5 for GaN)

: 8% for air (no=1)

: 11% for epoxy (no=1.5)

: 16% for sapphire (no=1.9)

2

22

2

41

41

211

21

s

oc

c

source

escapec n

nPP

==⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−−≈= θθη

T=85%

R=15%

• 굴절율차가 적을수록 전반사 임계각이 크다.

• 전반사 임계각이 클수록 탈출콘의 면적이 넓다.고굴절율 봉지재의 필요성

탈출콘(escape cone)

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How to enhance the extraction efficiency ?

- P-GaN roughening

- Photonic crystal

- Omni directional mirror

- Chip shaping

- PSS (Patterned sapphire substrate)

- Vertical chip

.

.

.

탈출콘 확장 방법

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P-GaN roughening

•cθ cθ

Normal surface p-GaN roughened surface

발광층

• 표면 산란에 의한 전반사 확률 감소

• 발광층(흡수층)으로 되돌아 갈 확률 감소전반사에 의한 광자의 궤적

탈출

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P-GaN roughening

Venus chip (Epi Star)

외부양자효율 20%

V-shape defect

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Photonic crystal LED

Kim et al., APL 87, 203508 (2005)

표면 scattering 효과인가, 광결정 효과인가?

34/55

Appl. Phys. Lett. 88, 013501 (2006)

Omni Directional Reflector(ODR)

- 저굴절율 ITO 형성 ( n: 2.05 1.35 @460 nm)

- 유전체와 금속의 조합으로 고반사막 형성

- Po: 31.6% 증가

• 전방위 반사막

λ/4n

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Chip shaping

Lumileds TIP

(truncated inverted pyramid) chip

ηextraction = 55%

52% 60%25%75%

Shaping Flip chip

ηextraction

OSRAM

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(0001) Sapphire Substrate

Patterned sapphire substrate(PSS)

• 결함밀도 감소에 의한 내부양자 효율 개선

• 기판 표면에서의 빛의 난반사에 의한 추출효율 증가

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Vertical LED

항 목 종래 LED Vertical LED (Wafer bonded LED)

구조

Wire bonding 수 2-wire bonding 1-wire bonding

신뢰성 Fair ?

현재 가격 < 50원/개 N/A

칩 사이즈 축소에 한계점 도달 수량 50% ↑

Vf(순방향 전압) 3.30 V (@350mA,1x1mm2) 3.05 V (@350mA,1x1mm2)

Brightness 증가에 한계점 도달 200% ↑

Application 중저가품 중대형 LCD BLU 광원

High flux LED

특성

가격

및 수랑

Sapphire

n(-) 전극

YAG

n-GaN

p-GaN

MQW Active

본딩(+)전극

Ni/Au (+)투명전극

MQW Active

Reflector

p(+) 전극

n(-) 전극

n-GaN

p-GaN

Receptor wafer

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Sapphire

GaN

Ohmic & Reflector

Solder

Supporting Wafer

Wafer Bonding

Metal

Metal SupporterSupporter

Solder: In, Au/In, Au/Sn etc.Wafer: Si, Ge, GaAs etc.Heat Process→ Thermal Stress→ Wafer BowingLow Heat Dissipation

OSRAM, Lumileds

Room Temp. ProcessHigh Heat DissipationControlled EP Process→ Stress-free Metal Supporter

LG 이노텍, Semileds

Laser Lift-Off

Receptor wafer 형성

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Laser lift-off (LLO) 원리

For GaN buffer

For AlN buffer

Laser ablation

Ionized vapor(plasma) from solid

Increased plasma density

Expand and fracture by shock wave

Separation from substrate

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Excimer laser

Rectangular shape, square flat-top profile

출처: JPSA Inc.

Laser lift-off (LLO) 원리

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Sapphire Wafer Removala. Laser wavelengthb. Mechanical Thinning (Grind/Polishing)c. Chemical Thinning (Etching)

GaN Layer Patterning for LLOa. Residual stress isolationMetal Reflectora. Ohmic Contact (Diffusion Barrier)b. Reflectivity

Bonding Metala. Thermo-compressive Bond (Au/Au) b. Eutectic Bond (Au:Sn , Pd:In)

Receptor Wafera. Semiconductor Waferb. Metal Substratec. Metal Electroplatingd. Thermal Property (TCE) e. Ductility

Al2O3

Vertical chip 주요기술이슈

연마면 불량

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고출력 LED

Sapphire based LED

Vertical LED

Lateral LED Vs. Vertical LED

43/55

LED 개요





목 차

44/55

Heat 70%~85%

Visible light15%~30%

Visible light5%

Heat losses12%

IR83%

LED Energy 100 W 백열전구

광원의 에너지 효율

• 주입전류 증가에 따른 LED 칩 온도 증가

반도체는 물리적 특성상 고온에서 출력이 감소하고 장파장 shift

• 방열설계를 통한 칩의 온도 안정화가 필요

• 패키징 재료의 열화 방지필요

• 열응력에 의한 패키지 부품들의 스트레스 방지

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Ref: J. Crystal Growth, V268 (2004) pp 449Data from Lumileds

열에 의한 LED 특성변화

• 출력변화 • 수명감소

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Rth = (T1 – T2) /Q

Rth : Thermal resistance

Q : Heat flow (W)

T1 : Junction temperature

T2 : Ambient temperature

• High thermal resistance >200 oC/W

• 에폭시의 낮은 유리전이온도 Tg<130 oC

장시간 사용시 변색 유발

• 따라서 고출력 패키징 용으로는 부적당

Lamp type 패키징

Tjunction

Tambien

t

Tlead

Treflector

Rth-jr

Rth-rl

Rth-la

LED chip

열저항

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고출력 LED 패키징

0.05 ~ 0.3 W0.2 ~ 3 lm

Chip size 0.3㎜ x 0.3㎜

Chip size 0.3㎜ x 0.3㎜

• Reduced LED number

• Higher brightness

• 낮은 열저항

1 ~ 5 W10 ~ 120 lm

Chip size > 0.6㎜ x 0.6㎜

Chip size > 0.6㎜ x 0.6㎜

Heatsink 15 ℃/W

Heatsink 15 ℃/W

Thermal Resistance>200 ℃/W

Thermal Resistance>200 ℃/W

Conventional LED 고출력 LED

Heat dissipation

48/55

Chip

Fin Conduction

Convection

Chip

Heat sink 방열설계

49/55

LED 개요





목 차

50/55

W

R

G

B

2002 2004 2006 2008 2010

Keypad

자동차 외장 lamp

25 lm/W 40 lm/W 60 lm/W 80 lm/W 100 lm/W

자동차 계기판

휴대폰 side view

신호등

전광판 LCD BLU

자동차 전조등

건축/환경 조명

휴대폰 flash LED

일반조명

휴대용 projector

자동차 DRL

UV

(W)

위폐감지기Water purifier

Bio-Med sensor

야외 가로등

실내조명

심리조명

특수조명

환경조명

LED 응용분야의 확장

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정의: 반도체조명산업은『LED』를 이용하여 『조명제품』을 만드는 산업

에피성장에피성장 칩공정칩공정 패키징/모듈패키징/모듈 조명기구조명기구 조명시스템조명시스템

반도체광원기술 조명기술

광원/램프 등기구/안정기

기판(웨이퍼)

에피웨이퍼

LED 칩

형광체

Discrete PKG

Array PKG

시스템

구동회로

조명기구

제품디자인

패키지/모듈 조명기기

조명설계

시스템제어

반도체조명산업의 등장

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조명 제어의 유용성

- 감성 및 웰빙조명 구현 : 광색/색온도/광출력 인공지능 제어

- 신개념 조명기구/조명설계 : 단순 조명에서 기능조명으로

첨단기술과의 융합 ⇒ 스마트 조명

- 반도체 회로기술 : 디지털 컨버전스와의 융합

- 미래 에너지원과의 결합 : 태양광 LED

- 조명통신(VLC) : 유비쿼터스 조명 – 실내외 조명

에너지절감 효과

- ’10년 1.6조원/년 전기세 절감

- 수입원유 7% 절감, 대형 원자력발전소 2기 발전량 절감

- 태양광발전시스템 및 밧데리 기술과의 결합에 의한 에너지절감

친환경 효과

- CO2 발생량 절감: 17만톤/년, 836억원/년 효과 [교또기후협약 규제회피]

- 무수은 광원 [RoHS, WEEE 규제 회피]

반도체조명의 특징

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전기에너지 Saving

* 계산 도출

- 2010 년 백색 LED 성능 100 lm/W 달성예상

- 백열등:형광등 보급율(3:7)이 계속 유지한다면 일반조명기구의 평균 효율은

15x30% + 80x70% = 60.5 lm/W

- 따라서 LED 조명에 의한 에너지 saving은 39.5 %

- 총 전기에너지 중 21%가 조명 에너지 이므로 LED 에 의한 전기세 절감율은

39.5 x 0.21 = 8.3%

- 따라서, 2010년 경 일반 조명기구가 LED 로 모두 대치될 경우 연간 전기료 절감액

= 1.66 조원

- 시장 침투율로 고려한다면 LED 대치율 1% 당 166억원 전기세 절감

국가 조명용 전기(%)

미국 22

중국 12

한국 21

세계평균 20

국가별 조명용 전기에너지 비율 (2002)

• 2002년 한국에서 납부된 전기세: 20조원(한국전력통계)

• 백열등 효율 : 15 lm/W• 형광등 효율 : 80 lm/W

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- 한국조명공업협동조합, 조명조합산업통계, 1999년~2003년

- 에너지관리공단, 소비효율등급표시제품의 생산(수입) 및 판매실적 분석, 2004년

- 한국전력공사, 조명기기 보급 실태조사, 1994년

- 램프 전문 제조회사의 램프 카달로그 참조 (Philips, Osram 등), 2005

- 현장 설문조사, 2005. 7, 조명 관련 전문가 의견 수렴, 2005

- 에너지관리공단, 에너지소비효율등급제도, 2005

- (사)한국물가정보, 종합물가정보, 2005년 7월호

기존 광원별 시장 규모 산출근거(2003년 기준)

- 사용시간 : 평균 하루 8시간 일괄 계산(조명제품 평균 점등시간)

- 등기구효율 고려 : 기존 광원 60%, LED 조명제품 80%

- LED 교체시 사용전력량 :

기존 광원 전력량 X (0.6X기존광원 효율)/(0.8XLED 효율)

- LED 교체시 설치비용 :

LED제품원가 X (LED수명/기존광원수명)X사용대수X기존광원전력X(기존광원효율/LED효율)

- 전기료 : 가정용 91 원/W 기준

LED 조명제품 교체시 산출근거

2006 2007 2008 2009 2010 비 고

효 율 [lm/W] 40 60 80 90 100

수명 [hr.] 20,000 50,000 70,000 90,000 100,000

제품원가 [원/W] 1,500 1,250 1,000 750 500

절감전력량 [GWh] 8,509 9,580 10,075 10,269 10,425

절감전기료 [억원] 7,744 8,717 9,168 9,345 9,487

설치비용절감 [억원] -1,030 151 346 411 449

손익분기점 [년] -0.13 YES YES YES YES

절감전력량 [GWh] -2,620 1,278 2,497 3,444 4,202

절감전기료 [억원] -2,385 1,163 2,272 3,134 3,824

설치비용절감 [억원] -105,791 -535 -7,951 -2,992 -535

손익분기점 [년] NO -18.64 -3.50 -0.95 -0.14

절감전력량 [GWh] -692 32 259 435 576

절감전기료 [억원] -630 30 236 396 524

설치비용절감 [억원] -15,208 -3,126 -1,154 -442 -89

손익분기점 [년] NO -105.93 -4.90 -1.12 -0.17

절감전력량 [GWh] 5,197 10,890 12,830 14,148 15,203

절감전기료 [억원] 4,729 9,910 11,675 12,875 13,835

설치비용절감 [억원] -122,030 -3,510 -8,759 -3,022 -176

손익분기점 [년] -25.80 -2.49 -0.75 -0.23 -0.01

구 분

OIDA 2002DOE 2005

LED 조명제품 로드맵

합 계

시장규모(518억원)

시장규모(2,672억원)

시장규모(326억원)

시장규모(3,526억원)

백열전구류 교체시(일반용, 할로겐)

형광램프류 교체시(전구형, 콤팩트, 직관형)

HID 램프류 교체시(나트륨, 메탈)

반도체조명 제품 에너지 절감 효과

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• LED에 의한 년간 Co2 저감량: 17만톤“에너지절약형 LED 교통신호등 규격연구 및 시스템 개발”, 에너지기술연구소, 2002년

• 연간 삼림에 의한 Co2 흡수량: 6.5톤/헥타 (일본, 교토부 환경리포트, 2005년)

• 삼림용 묘목가격(삼나무): 320원/본 (한국목재공업협동조합)

• 헥타당 묘목수: 1,000 본 (10m2 당 1그루)

• 연간 Co2 저감에 의한 환경비용: 170,000톤 x 헥타/6.5톤 x 1,000 본/헥타 x 320원/본 = 836억원

환경적 영향

LED energy saving 계산

참고자료

1. 빛의 사용량 산출 :

① 2005년도 총 전력소비량 : 360 TWh (한국전력 2005년 자료)

가정: 2005년도 조명용 전력소비량: 72TWh (조명용 전력은 총 전력의 20% 가정)2005년도 조명으로 인한 시간당 판매 전력량 : 8.2 GW2008년도 조명으로 인한 시간당 판매 전력량 : 9.8 GW (전력증가량AGAR 6%)

② 사용 전등의 평균 효율 - 61 lm/W 라 가정

가정: 백열전구 보급율 : 형광등 보급율 = 3 : 7백열전구 효율 : 15 lm/W형광등 효율: 80 lm/W

15(lm/W)x30% + 80(lm/W)x70% = 61 lm/W

시간당 방출 lumen - 8.2GW × 61lm/W = 500Glm (2005)시간당 방출 lumen - 9.8GW × 61lm/W = 598Glm (2008)

③ 방출 되는 lumen의 년당 증가율 - 5% 가정 (조명시장의 증가율)

LED 보급률에 따른 energy saving 산출을 위한 가정-1


2. 조명 전력 판매가 :

① 2005년도 조명으로 인한 판매 전력량 - 72 TWh

2005년도 조명전력 판매 수입 - 6조 5520억원

2008년도 조명전력 판매 수입 – 7조 8122억원

가정: 전등 전력 판매가: 91원/ kwh

3. Old lamp wattage :

① 백열전구의 평균 wattage 는 70W, 형광램프의 평균 wattage는 32W라 가정② 평균 wattage (백열전구: 형광램프의 보급비율= 3 : 7) = 43 W

4. Old lamp 효율 :

① Old lamp 평균 효율 : 61 lm/W ② Old lamp의 평균효율은 saturation 되어 변하지 않는다고 가정

5. 전등의 수명:

① LED 전구의 수명: 5만 시간② Old lamp의 수명 (백열전구의 수명과 형광램프의 수명):

(1000시간의 백열전구 수명) × 30/100 + (10000시간의 형광램프 수명) × 70/100 = 7300 시간


6. 전등의 가격:

① old lamp 평균가격: klm당 1000원으로 가정, 이후 연 4% 상승(물가상승율)② LED 램프의 1klm당 가격은 2005년도에 10만원/klm 가정, 이후 점차적으로 약 10% 감소

7. 사용 램프에의 따른 방출되는 lumen의 가격 : 램프의 구매 가격과, 램프의 사용 가격을 고려

CC’’MlmhMlmh = (10= (1066××CC’’LL)/(P)/(PLL×× ττLL×η×η’’LL) + (10) + (1033××CC’’11kwhkwh)/)/ηη’’LL

C’Mlmh : 방출되는 1Mlmh 의 가격 C’L : 램프의 가격C’kwh : 소모되는 전력 1kWh 의 가격 PL : 램프의 wattageτL : 램프의 수명 η’L : 램프의 광 효율 (lm/W)

8. 년당 energy saving 산출:

① 2005년도의 보급률은 임의적으로 0.01%이고 이후에 점차적으로 증가로 가정② 년당 energy saving : LED penetration에 해당하는 lumen 양에 대하여 다음과 같이 계산

( Old lamp에 의한 lumen의 사용비용) – (LED 램프에 의한 LED lumen의 소모비용)


LED penetration이 2010년까지 10%일 때 energy saving

Year 2005 2006 2007 2008 2009 2010Flux usage(Glm) 500 530 562 598 634 671LED penetration(%) 0.01 1 2 4 7 10Old lamp 가격(원/klm) 1000 1040 1080 1123 1168 1215LED 가격(원/klm) 100000 90000 80000 50000 30000 100001kwh의가격(원) 91 91 91 91 91 91Old lamp의 wattage(W) 43 43 43 43 43 43LED wattage(W) 52 43.7 37.5 33 29 26램프의수명(hr) 7300 7300 7300 7300 7300 7300LED 수명(hr) 50000 50000 50000 50000 50000 50000광효율(old lamp) 61 61 61 61 61 61광효율(LED) 50 60 70 80 90 1001Mlmh의 가격(old lamp) 1544 1546 1548 1550 1553 15551Mlmh의 가격(LED) 2451 2192 1999 1634 1350 1036연간 saving (억원/년) -4 -300 -444 -176 787 3052

에너지절감형LED 광원기술 -...

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