초코볼의 inside Tech

LED 전등에 대한 로망을 간직한 채 살고 있습니다.

얼마 전에 쓰레기장에서 수거한 버려진 LED 로 거실등을 하나 교환 했었더랬죠.

* Hardware | LED 전등 교환기

- https://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-LED-light-replace

1. 득템

어느 일요일 저녁, 쓰레기 버리로 수거장에 갔을 때 눈에 띄는 녀석 발견!

겉이 멀쩡해 보입니다.

LED 칩 계열에서 람보르기니라는 LG Innotek 이 사용된 패널!!!

2017 년산으로 그렇게 오래 된것 같지는 않네요. 출력은 50W.

2. 안정기

형광등에서는 형광등을 구동시키는 장치를 안정기라고 합니다.

LED 에서는 드라이버 또는 SMPS (Switch-Mode Power Supply) 라고 부릅니다.

LED 는 반영구적이라고 하지만, 이 SMPS 불량으로 인하여, 형광등보다 짧은 수명을 가지게 되는 경우가 허다 합니다.

수거한 LED 패널을 붙어있던 안정기로 전원을 넣어 보니 반응이 없네요.

내부를 까 봤더니, 탄 흔적이...

눈으로 확인되는 그을음 흔적으로는 퓨즈가 나갔습니다.

용량은 맞지 않지만, 다른 LED 패널에 사용된 SMPS 가 있어서 LED 패널을 확인해 보니, 잘 켜집니다.

그렇지만, 와트 수도 맞지 않는 SMPS 이다 보니, 전자파음이 꽤 들립니다.

소리도 소리이거니와, LED 칩 수명에도 좋지 않으므로, 이걸 계속 사용할 수는 없습니다.

3. 퓨즈 수리

눈으로 확인된 고장 부위가 퓨즈 이므로, 퓨즈를 교환하면 살아날 것 같아요.

버리려고 했던 다른 안정기에서 정상 퓨즈를 적출합니다.

어찌어찌 우겨넣고 연결해 줍니다. 쇼트를 방지하기 위해 퓨즈 전체를 수축 튜브로 감쌓아 줬습니다.

스위치 온! 펑~~!!!

퓨즈가 터저버렸네요...

급하게 작업하다 보니, 세척액이 남아있던 상태로 전기를 넣은 것이 원이인 듯 합니다. (잘하자...ㅠㅠ)

4. 퓨즈 구매

적출할 수 있는 퓨즈가 없어서, 이참에 구매하기로 합니다.

* Gold 1808 125V 250V AC 0451 SMD Fast blow Fuse 0.5A 0.75A 1A 2A 3A 4A 5A 6.3A 8A 10A 12A 15A 500MA 750MA 0451 ultra-rapid fuses

- https://www.aliexpress.com/item/32872911147.html

기존 용량과 동일한, 2A 로 구매합니다.

예전같이 유리관이 아니라, 세라믹 케이스 안에 심을 넣은 형태도 있군요.

잊어먹고 있으니 도착했습니다.

이렇게 생겼습니다.

구매시 고민되었던 문구, Slow blow / Fast Acting.

전자 부품 보호에 민감한 경우는 "Fast Blow" 를 사용하고,

초기 전원이 일정 피크 이상 들어가야 동작하는 기기 - 모터 등 - 에는 "Slow Blow" 를 사용한다고 합니다.

흠... 모터에 Fast Blow 를 사용하면 사용할 때마다 매번 터지겠군요. 용도에 맞는 퓨즈가 있다는 사실을 처음 알았습니다.

* Slow Blow vs Fast Acting Fuse

- https://electronics.stackexchange.com/questions/25055/slow-blow-vs-fast-acting-fuse

5. 바리스터

향후를 위해 SMD 버전으로 구입한 Fuse 에 다리를 만들어 줍니다.

기판에 잘 납땜해 주구요.

파워 온! ... 감감 무소식... ㅠㅠ

혹시 다른게 문제가 있나 다시 꼼꼼히 살펴 봅니다.

보호 플라스틱에 터진 괘적을 보면, 퓨즈 뿐만 아니라 바리스터 라는 부품도 함께 터진 것을 발견 했습니다.

요놈이군요. 과전류에 대한 회로 보로용으로 "바리스터 - Varistor" 라는 부품이 있다는 것을 처음 알았습니다.

그냥 모양만 다른 콘덴서인 줄...

지식IN 에서 찾아 봤습니다.

* 이 부품이 무었인가요?

- https://kin.naver.com/qna/detail.nhn?d1id=11&dirId=1118&docId=64982136

ZNR 47V짜립니다.

470 숫자의 의미는 앞의 2자리는 숫자 그대로 4와 7이고

마지막 1자리 0은 곱하기를 하는 것으로

47 X 0= 47V가 전압이고

가령 471 이라면 470V 짜리가 됩니다.

밑의 숫자는 직경을 나타내는 것인데

3 인지 9인지 분간이 안 되는데요

자로 직경을 재 보면 됩니다.

ZNR은 제너다이오드 2개를 맞붙여놓은 것과 같은 역활을 하는 것으로

해당전압 이상이 걸리게 되면 컷트시겨 버리는 거죠.

ZNR에서 전압이 큰 것은 두께도 두껍고 

직경은 전류에 관련 된 것으로 직경이 크면 허용전류도 큰데

확실한 전류용량은 같은 직경이더라도 제조사마다 조금씩 다르므로 데이타북을 봐야 됩니다.

* 바리스터(Varistor)의 적정 용량을 알려주세요.

- https://kin.naver.com/qna/detail.nhn?d1id=11&dirId=1118&docId=68730959

2.전압 및 크기(용량) 선정방법.

1)AC 220V일때는 391(390V)~471(470V)사용

**AC 220V일때의 최대치(피크치)는 311V임을 감안한것임

2)크기(용량)은 크램핑 빈도수에 의해서 결정되며 수식이 제법 복잡합니다.

가)AC 220V Line용 일때는 471을 사용할경우 10D(파이)이상을 사용하는데 보통 14D를 많이 사용합니다.

나)릴레이 접점보호용은 부하전압의 종류(AC/DC),부하의종류(저항성/유도성),부하전류량에 따라

121~471을 많이사용 합니다.**구체적인 설계기술이 필요합니다.

폭발한 바리스터의 제원은, "FNR 07K471" 군요.

FNR 은 회사 이름이고, 07 부분은 크기(파이) 이며, 471 부분이 견디는 전압인 듯 합니다.

크기(파이) 에 따라 Capacitance 가 커집니다.

FNR_Varistor.pdf

6. 바리스터 구입

연말 휴가 기간 내에 수리하고 싶어, 알리가 아닌 국내 업체에 주문을 넣습니다.

* (10개 묶음) 딥 바리스터 Varistor (10파이, 470V)

- https://smartstore.naver.com/ntrex/products/2232991688

1. LED 전등

한창 LED 전구로 전등을 바꾸는 붐이 불 때 (아마도 2016년도 쯤), 저도 그 흐름에 동참하고 싶었습니다.

LED 는 LG Innotek 이 좋네, 삼성이 좋네, LED 모듈에는 그에 맞는 SMPS 를 구매해야 하네 등, 여러 정보를 수집했더랬습니다.

대략 제품을 정해 놓고 막상 교체할 전등 갯수에 맞는 비용을 상정해 봤더니, 그 당시 거진 40만원 선.

그냥 싼마이 현광등을 10년 이상치를 사놔도 되는 금액이었습니다.

그에 반하여 전기료에 미치는 영향은 미비. 왜냐하면 한여름 아니면 한달 전기세가 1만 5천원을 넘지 않으니.

비록 당시의 꿈을 펼치지는 못했지만, 마음속에 계속 간직하고 있었습니다. (이게 뭐라고~)

2. 쓰레기장

때는 2019년 봄, 유독 올해는 세계의 기운이 바뀐다는 2019년 봄 여느 일요일.

평소와 다름 없이 쓰레기를 버리러 가다, 쓰레기장에 버려진 LED 전등이!

이사를 새로 오면서 기존에 달린 전등을 탈거하고 수거장에 버린 듯 합니다.

으아아아아앙아아아아~~~!!!!!

바로 집으로 가지고 옵니다.

꽤나 긴 LED 모듈 입니다.

생산연도는 잘 모르겠습니다.

3P 전선 연결 커넥터도 득템 하구요.

철제로 된 베이스 판은 도로 쓰레기장에 갔다 버리고, LED 모듈이 정상인지 테스트 해봅니다.

한놈은 중간이 들어오지 않는군요.

LED 모듈은 LED chip 몇개를 한 그룹으로 나누고, 그룹끼리 전원이 병렬로 연결되어 있습니다.

그룹내 에서는 LED chip 끼리는 직렬로 연결되어 있어서, 그 중 한놈만 죽어도 저렇게 한 그룹이 나갑니다.

해체하면서 손상되었는지 위 사진처럼 손상된 chip 들이 꽤 있습니다.

누런 찌꺼기도 많아서, 1000원짜리 소독용 에탄올로 일단 씻어 놓습니다.

이번에 수거한 LED 는 길이가 길고, 손상된 LED chip 들이 많아, 회생시키고 실제 활용하려면 손이 많이 갈것 같습니다.

3. again 쓰레기장

음?!!! 몇 주 지나지 않아 또다른 LED 전등이 쓰레기장에 버려져 있었습니다.

이 친구는 군데군데 chip 이 아예 타버렸네요.

탄게 아니라 거의 폭발 수준.

기판에도 폭발시의 열기로 변형되어 있는 부분이 있습니다.

전원 커넥터는 분리하다가 바스라져 버리네요.

강력본드로 복구는 해 놓습니다.

전등 제조사에서 붙여놓은 스펙입니다.

소비전력이 명기되어 있지 않습니다만, 정격 입력전력이 사용되는 전력일까요? 그렇다면 꽤나 많은 양이네요.

컨버터 용량을 보니 3개 해서 90W 는 사용할 것 같습니다.

생산연도는 2016년 입니다.

일단 살아있는 놈 하나 건집니다.

4. 필요한 부품 구매

기존 형광등 하우징에 설치되어 있는 형광등 부품을 제거하여 공간을 마련하고, 아래 그림처럼 LED 모듈을 자석으로 고정하도록 합니다.

단, 위처럼 생긴 자석은 그리 센것이 없어서,

네오디뮴으로 되어 있고, 중앙에 구멍이 뚫려 있어 볼트를 이용해서 스페이서와 고정할 수 있는 자석을 구입할껍니다.

우선 얼마나 LED 모듈 기판을 띄울 것인지, 기존 거실 현광등의 하우징을 측정해 봅니다. 깊이는 42mm.

기존 control box 의 높이는 21mm.

그렇담, 25mm 정도를 띄워 주면 되겠군요.

우선 하우징 철판에 고정할 수 있도록, 네오디움 자석을 구입합니다. 높이는 3mm.

구매시 주의할 점은, 너트를 끼워도 높이에 영향가지 않도록, 가운데가 오목한 제품을 선택해야 합니다.

* 5/10/20pcs 10 x 3mm Hole: 3mm Ring Neodymium Countersunk Magnets 10x3 Super Strong Rare Earth Magnet 10*3-3

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크기가 10mm 가 적당한지, 12mm 가 적당한지 몰라, 두 가지 모두 일단 10개씩 구입합니다.

* 10pcs 12 x 3 mm Hole 3 mm Super Strong Ring Loop Countersunk Magnet Rare Earth Neo Neodymium Magnets Cylinder 3mm

- https://www.aliexpress.com/item/32954005998.html

붙을 수 있는 금속이 근처에 있으면 무섭게 달라 붙기 때문에, 꽤 두꺼운 뽁뽁이에 쌓여져 배달되었습니다.

우선 10mm 짜리가 왔습니다.

특별히 문제는 없지만, 철판과 닿는 면적이 작아서 그렇게까지 세게 붙어있지 않습니다.

나중에 12mm 짜리가 와서 모두 장착해 봤더니, 딱 맞는 세기로 잘 붙었습니다.

여러분들도 동일한 작업시에는 12mm 짜리 구입하세요.

다음으로는 대가리가 평평한 볼트 입니다.

* 50pcs M1 M1.2 M1.4 M1.6 M2 M2.5 M3 M4 Mini Micro Small Black 304 Stainless steel Cross Phillips Flat Countersunk Head Screw Bolt

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있어보이게 black zinc 로 된 제품으로 구입했습니다.

볼트 헤드가 납짝해야 자석과 채결 시, 네오디뮴 자석이 철판에 닿는 것을 방해하지 않습니다.

볼트의 내 직경이 3mm 짜리를 M3 로 칭하는 것 같습니다. 모든 부품들을 M3 나 3mm 로 통일합니다.

불트를 구매했으니 너트도 필요하겠죠?

* 50pcs/20pcs/lot Nylon Lock Nut DIN985 M2 M2.5 M3 M4 M5 M6 Steel With Black OR White Znic

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너트 안에 고무가 있어, 잘 풀어지지 않는 너트를 구입했습니다.

스페이서는 22mm 짜리를 구매합니다. 그래야 22mm (스페이서) + 3mm (자석) = 25 mm 라는 계산이 나옵니다.

역시 동일하게 M3 형식입니다.

한 끝쪽에 3mm 볼트를 채결할 수 있도록 되어 있습니다. 설명에는 6mm 가 파여있다고는 하지만, 더 파져 있습니다.

* 50Pcs M3*5/6/8/10/12/14/16/18/20/25+6mm Hex Nut Spacing Screw Brass Threaded Pillar PCB Computer PC Motherboard Standoff Spacer

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볼트 + 스페이서 + 너트를 채결하면 다음과 같습니다.

5. 기존 부품 제거

기존 현광등과 관련된 전선을 제거합니다.

LED 흉내만 내고 1년이 안되어서 죽어버린 LED 형광등을 제거합니다.

안정기와 소켓, 그리고 지지대 등이 제거되니 깔끔해 집니다.

6. LED 모듈 장착

먼저 도착한 10mm 직경 자석이 사진에서 오른쪽, 12mm 가 왼쪽 입니다.

10mm 도 괜찮지만, 좀더 확실히 하기 위해 모두 12mm 네오디뮴 자석으로 교체합니다.

중앙이 움푹 파인 자석을 구매했지만, 패이지 않은 자석이 하나 있네요. QA 가 대충인 결과입니다.

전원 커넥터에 쉽게 삽입이 될 수 있게, DC 컨퍼터의 전선 끝을 납땜해 줍니다.

DC 전원 컨버터 다리에도 자석을 붙여서 하우징 철판에 붙여 줍니다.

딱 소리 나면서 잘 붙는게 기분 좋네요. 위치가 마음에 안들면 요리조리 움직여도 됩니다. Neodymium 자석 넘 좋아요.

접지도 잊지 않고 해 줍니다. 사진에서 녹색 전선이 접지 입니다.

LED 모듈 본체 부착!

따따닥~! 하면서 고정되었습니다.

한가지 아쉬운 점은 길이가 맞지 않아 윗 사진처럼 비틀어서 넣어야 한다는 것.

겉유리 마저 채결하면 작업 끝 입니다.

7. 마무리

부품 수급 과정이 오래 걸렸지만, 막상 작업시에는 문제 없이 끝났습니다.

아핫 깔끔 하군요.

거추장 스러웠던 예전 부품들을 버리고 내부가 깔끔해 진 것 같아서 기분이 좋습니다.

다만, LED 라고 해도 열이 꽤 있네요. 열이 잘 빠져나갈 수 있는 구조가 아니다 보니, 조금 걱정이 됩니다.

애초 디자인 부터 열배출을 감안하고 등가구들을 만들어 주면 어떨까 하는 생각이 매번 듭니다.

전등을 손볼 때 마다 드는 생각이, 나만의 등기구를 만들어 보고 싶다 입니다.

기능적 구조에서 디자인 까지 마음에 쏙 드는 제품을 찾아보기 힘든게 등가구 아닌가 싶습니다.

마음같아서는, 열 배출이 잘되는 등기구의 하우징, DC 컨버터 모듈 커버 및 회로 디자인, LED 모듈 디자인 등을 직접 해보고 싶네요.

이 작업 했다고 이 난리가 되었습니다.