LED CCT 다운라이트 제작 DIY (1)

오늘은 LED CCT 다운라이트 제작 DIY를 들고 왔습니다.

일반적이라면 조명은 구매하는 게 맞는데 제작 DIY를 한다니 이상하게 생각하실 겁니다. 올 초 인테리어를 하면서 작년부터 준비했던 것이 LED 다운라이트 셀프 제작이었습니다.

스마트홈과 CCT 조명..

자유로운 색온도 조절에 더해서 똑같은 색온도라도 두 빛의 스펙트럼은 다르게 나타납니다. 색온도를 절대 색온도라고 하지 않고 상관 색온도라고 불리는 이유도 흑체복사 곡선과 유사한 색온도를 상관 색온도라 하고 똑같은 5000K의 빛이라도 구성되는 색들의 차이가 있기 때문입니다.

인공조명이 점점 자연광의 가까운 빛을 나타내려고 하고 있고 이제는 태양광 스펙트럼까지 어느 정도 일치하게 구현된 LED까지 나오고 있습니다.

그래서 시중에는 잘 찾아볼 수 없는 풀 스펙트럼 조명을 구축하기 위해서 직접 LED 다운라이트를 제작하기까지 이르렀습니다 ㅎㅎ….

저희 집 조명은 대부분 COB 형태의 스팟 조명들을 사용하고 있지만 밝은 빛이 필요한 공간이나 주 생활공간이 아닌 곳에는 SMD 형태의 확산형 다운라이트를 사용하고 있습니다.

COB는 2700K-5000K를 비출 수 있는 풀 스펙트럼 COB 칩을 사용해서 전선만 납땜만 하면 간단히 DIY가 가능했지만 확산형 조명에는 PCB에 작은 SMD LED 칩들이 구성되어 있기에 직접 PCB 회로를 설계하고 LED 칩 배치 및 솔더링까지 진행하는 과정을 담아보았습니다.

회로설계를 하고 JLCPCB란 곳에서 PCB를 주문하였습니다. 설계 프로그램 또한 JLCPCB에서 무료로 제공하는 easyeda를 이용했고 따로 설계를 배운 건 아니지만 다른 회로들을 참고하고 유튜브 통해서 프로그램 조작하는 방법을 조금 알아보면 아무것도 모르는 저 같은 사람도 설계가 가능합니다.

물론 설계에 필요한 모종의 규칙들이 있을 텐데 다운라이트 PCB는 어떤 통신 신호가 전달되거나 복잡한 회로가 아닌 단순 +,- DC 전압만 인가해 주는 부분이라서 크게 문제가 없지 않나 싶습니다.

사용할 LED 칩과 솔더 페이스트도 준비합니다. 솔더 페이스트를 저 수동 건으로 한 땀 한 땀 도포해 줘야 합니다… 오토 디스펜서라도 있으면 일정량 자동으로 토출이 되어 작업이 쉬워질 텐데.. DIY 수준에서는 손이 고생을 해야지요.

한 땀 한 땀 총 36개 LED 칩의 +,-부분에 솔더 페이스트를 도포합니다. 참고로 사용할 LED 사이즈는 2835, 즉 2.8mmX3.5mm입니다. 정말 눈알 빠지게 집중해서 도포를 해야지 많이 도포해버리면 LED 칩에서 +와 -가 붙어버리는 쇼트가 날 수도 있습니다.

그리고 작은 핀셋을 이용해서 저 LED 칩을 하나하나 자리에 올려주도록 합니다. 역시 수전증이 있으면 꽤나 힘든 작업입니다.

그렇게 5개를 작업했습니다. LED 칩을 몇백 개 구매해 뒀던 거 같은데 이곳저곳 샘플 제작으로 만들어보고 하면서 소진되어 5개밖에 작업을 못했네요. 추후에 추가로 구매해서 좀 더 작업을 해야 할 것 같습니다.

다음은 리플로우 작업입니다. 리플로우 오븐이라는 기계를 이용해서 PCB를 가열하여 솔더링을 하게됩니다. 사실 DIY입장에서 이렇게 까지 기계를 들이는건 바보같은 짓이지만.. 안그러면 열풍기나 히팅플레이트로 하나하나 일일히 솔더링을 해야합니다..

리플로우 오븐은 설정된 온도와 시간에 따라 예열-히팅-용융-홀딩-쿨링 순서를 거쳐서 PCB에 실장 된 부품을 납땜하게 됩니다.

그렇게 완성된 5개의 다운라이트 PCB입니다. 다음으로는 LED 칩이 정상적으로 발광하는지 쇼트 테스트 등을 진행합니다.

이렇게 테스터기로 하나하나 찍어보면서 LED 불량 혹은 쇼트가 있는지 점검해 봅니다..

5개 중 1개의 PCB에서 딱 한 개의 칩이 쇼트가 발생했습니다. 무적의 380도 열풍기로 PCB 기판 밑을 살살 달궈주면 납땜이 녹아서 다시 LED를 떼어내고 실장 할 수 있습니다.

그다음 전선을 준비합니다. 저는 PCB에 직접 전선을 납땜하지 않고 커넥터에 연결하는 식으로 설계했습니다. 물론 커넥터에 연결되는 전선과 핀 또한 하나하나 집어줘야 합니다.. ㅎㅎ

PCB 뒤편으로 3P 커넥터를 납땜해 주고 전선을 집어준 숫놈 커넥터와 연결하면 선작업까지 마무리되었습니다.

마지막으로 다운라이트 하우징에 PCB를 배치하고 조립해 주면 완성입니다.

CCT LED 다운라이트의 경우 조명 단독으로 비싸도 2-3만 원 조금 고가의 브랜드 제품 같은 경우 zigbee 모듈까지 포함된 다운라이트가 6-7만 원 수준일 텐데 이렇게 만들면 재료값은 만 원이 안 들어갑니다만.. 직접 솔더 페이스트를 도포하고 LED를 실장하는 일이 꽤나 오래 걸리는 일이어서 인건비까지 고려한다면 차라리 구매하는 게 나을지도 모릅니다.

스마트홈의 LED 조명시장만큼은 중국이 우리나라보다 앞서가는듯합니다. 그야 무수히 많은 제조공장이 대부분 중국이 있기도 하고 내수나 해외 수요 파이가 국내와는 다르기 때문에…. 풀 스펙트럼의 LED 칩을 현재로선 2개의 브랜드밖에 찾지 못했으나 제 예상에는 중국에서 점점 만들어 낼 겁니다… 그땐 아마 손쉽게 구매해서 사용할 수 있지 않을까 생각합니다.

다음편엔 제작한 다운라이트의 광스펙트럼과 관련된 글로 오겠습니다.