백열전구의 단계적 폐지로 LED 조명이 세상을 어떻게 변화시킬 것인가

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백열 전구의 상속인이 이제 막 시작되었습니다.

100년 넘게 통치한 후, 한때 강력했던 백열전구는 이달 초 소켓 왕좌를 포기해야 했습니다.

16년 넘게 진행된 쿠데타는 바이든 행정부가 마침내 2007년 에너지 독립 및 보안법에 따라 오랫동안 지연되었던 통치를 시행한 8월 1일에 발생했습니다. 이 규칙은 토머스 에디슨 시대 이래로 지구의 많은 부분을 밝혀온 고전적인 열기구 모양 디자인의 백열 전구 대부분(전부는 아님)의 판매를 효과적으로 금지합니다.

새로운 군주는 발광 다이오드(LED)이며, 이는 지속적인 통치를 받을 준비가 되어 있습니다. 지난 10년 동안 과학자, 엔지니어, 설계자 및 정책 입안자들은 LED가 지배하도록 손질하여 백열등이 할 수 있는 모든 작업을 수행하지만 에너지의 일부만 사용하도록 유도했습니다. LED 전구는 백열등과 동일한 양의 빛을 제공하면서 90% 더 적은 전력을 사용하고 25배 더 오래 지속됩니다. 2014년 노벨 물리학상은 청색 LED를 발명한 과학자들에게 돌아갔습니다.

고체 조명 서비스(Solid State Lighting Services)의 사장이자 미국 에너지부의 조명 연구 프로그램 고문인 Morgan Pattison은 “이것은 조명 기술에 있어서 절대적으로 Edison 수준의 혁명입니다.”라고 말했습니다.

LED 기술은 이전 제품을 모방하는 것 이상으로 완전히 새로운 기능을 제공하며 빛과 우리의 전체 관계를 다시 생각해 볼 수 있게 해줍니다. LED는 본질적으로 밝기 조절이 가능합니다. 표면에 직접 통합되어 벽과 천장을 광원으로 바꿀 수 있습니다. 전력 소비도 여전히 더 떨어질 수 있습니다.

그러나 LED의 가장 중요한 특성 중 하나는 빛과 색상의 조정 가능성입니다. 담요 조명보다는 빛의 그늘과 범위를 최적화하면 안전성, 생산성, 편안함 및 건강을 향상시킬 수 있습니다. 우리는 이제 막 가능성을 파악하기 시작했습니다.

Pattison은 “LED 조명은 일반적인 조명 사용 방법에 대한 우리의 이해를 뛰어넘었습니다.”라고 말했습니다. "단순히 빛을 발산하는 대신 빛을 더욱 정확하게 전달할 수 있습니다."

조명에 대한 이러한 향상된 제어는 결국 LED의 가장 큰 실질적인 영향이 될 수 있습니다. 그들은 더 낮은 에너지 비용으로 더 높은 품질로 더 많은 빛을 제공할 뿐만 아니라, 우리의 과도하게 조명된 세계에서 잃어버린 황혼과 어둠을 복원하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

전구 교체가 왜 이렇게 어려웠나요? 백열등에는 몇 가지 큰 장점이 있었습니다. 간단하고 저렴했습니다. 진공 전구의 필라멘트에 전류를 흘려 필라멘트를 가열하고 빛나게 하는 방식으로 작동합니다.

1962년 Nick Holonyak Jr.가 발명한 LED는 좀 더 복잡합니다. 반도체 다이오드에 전류가 흐르면 켜집니다. 다이오드는 본질적으로 전류의 체크 밸브 또는 단방향 레인입니다. 발광 다이오드는 전자가 흐르면서 빛을 방출하는 특수 반도체 소재를 사용합니다.

이러한 특수 소재는 초기 LED의 가격을 높이고 백열등에 비해 성능을 제한했습니다. LED는 또한 자체적으로 백색광을 생성하지 않습니다. 백색 LED는 여러 가지 LED 색상을 혼합해야 하거나 한 파장의 빛을 흡수하고 다른 파장에서 방출하는 인광체라는 재료가 필요합니다. LED에는 벽면 콘센트의 고전압 교류를 더 낮고 사용 가능한 전압의 직류로 변환하는 장치인 드라이버가 필요한 경우가 많습니다.

그러나 LED는 많은 열을 발생시키지 않고 빛을 생성하기 때문에 백열등에 비해 본질적인 이점이 있습니다. 백열전구에 사용되는 전기의 약 10%만이 빛으로 변환됩니다. 나머지는 열로 낭비됩니다.

지난 수십 년 동안 엔지니어들은 두 램프 사이의 비용 및 성능 격차를 줄여 왔으며 LED는 기존 조명을 대체하는 데 사용되는 모든 곳에서 에너지 소비를 줄였습니다. 2005년에 상업용 건물은 조명에 전력의 약 40%를 소비했습니다. Augmented Illumination의 사장이자 Illuminating Engineering Society의 컨설턴트인 Mark Lien은 "현재는 6~8% 정도 감소했습니다."라고 말했습니다.