About LED Studio Lighting System

About LED Studio Lighting System
GSSHOP 정재현
https://ablitzdesign.wordpress.com/

About LED_LED 역사
Only Red
1970
~
1992
Full Color
1993
~
1996
White LED
1997
~
2007
Light Revolution
2008
~
ablitzdesign blog : LED의 역사

About LED_작동원리
LED (Light Emitting Diode)
ablitzdesign blog : LED의 작동원리
• 양(+)의 성질을 가진 p형 반도체와 음(-)의 전기적 성질을
지닌 n형 반도체를 접합한 구조

• 순방향으로 전압을 걸어주면 n층의 전자가 p층으로 이동
해 정공과 결합하면서 에너지를 발산

• 이때 에너지는 주로 열이나 빛의 형태로 방출

• 빛의 형태로 발산되는 것이 바로 LED의 광원이 되는 것
LED 구조
• 전도대 : 전자가 에너지를 얻어 올라올 수 있는 위쪽의 에너지 밴드

• 가전자대 : 아래쪽에 전자의 에너지 상태가 존재하는 밴드

• 전도대의 최소 에너지 값과 가전자대의 최대 에너지 차이 = 에너지 갭
에너지갭
• n층의 전자와 p층의 정공이 결합하면서 전도대와 가전자
대 사이의 에너지 준위(eV) 차이에 따라 에너지를 발산
Red Business
전도대
가전자대

About LED_White LED
ablitzdesign blog : White LED
청색 LED + 황색 형광체 청색 LED + 황색+적색 형광체 청색 LED + 황색+적색+녹색 형광체

About LED_White LED
ablitzdesign blog : White LED
UV LED + 적색/녹색/청색 형광체 청색 LED + 적색 LED+황색 형광체
RGB 3가지 색상의 LED 조합

왜 LED로 바꾸어야 하는가?
긴 수명
텅스텐 램프에 비해 긴 수명
20,000~50,000시간
에너지 효율
밝기/출력 대비 작은 전기 소모량 (1/2~1/5배)
환경이슈
수은 등 환경오염물질로 텅스텐 생산 중단
친환경 소재 및 탄소 배출량 저감
유지보수
RDM을 통한 장비 상태 확인
장비 관리 및 운영 효율성 증대
비용절감
전기료 및 램프 구매 비용 절감
딤머 및 공조 시설비용 절감
편리함과 활용성
다양한 형태로 장비 제작 가능
색온도 및 컬러 표현

LED 조명장비 선택 기준

LED 조명장비 선택 기준_LED 광원
White LED 광원의 변화
ablitzdesign blog : LED Color
ablitzdesign blog : Color LED Engine
Blue LED + 황색 형광체 Red + Green +Blue LED RGBW / RGBA / RGBAW /RGBL

Blue LED + 황색 형광체
1세대
伽할로겐 조명을 대체할 수 있는 밝기와 높은 CRI를 가진 광원을 만드는데 중점
伽청색LED와 황색 형광체를 이용한 백색광伽 3,200K이나 5,600K의 표준 색온도
伽CRI 95이상의 광질로 텅스텐을 대체
伽제조과정에서 모든 LED가 동일한 색온도를 가진다고 보장하기 힘들고
伽색상의 연속성을 유지하지 어렵다는 한계
伽스펙트럼 특성 : 청색LED의 BLUE파장이 높고 상대적으로 RED파장이 부족
伽CRI 샘플컬러 R9 값이 좋지않아 텅스텐 장비를 완전히 대체하기에는 부족

Red + Green +Blue LED
2세대
伽Warm/Cool LED와 RGB LED를 사용
伽색온도를 변환하거나 색상을 표현할 수 있는 장비로 발전
伽다양한 형태와 사이즈의 LED Panel 장비들이 출시
伽밝기와 기능에서는 텅스텐 장비의 성능을 추월
伽광원과 광학설계 기술의 부족
伽2kW이상 밝기의 텅스텐 Spotlight를 만들기는 어려움
伽RGB LED의 조합으로 만족할 만한 컬러를 표현하는데 한계
伽RGB LED와 함께 White와 Amber LED와 같은 백색 광원을 사용
伽White LED : 기본 백색광원을 제공하여 출력을 높이고 효율을 개선
伽Amber LED : Blue 영역으로 치우친 색상을 조정하는데 도움

RGBW / RGBA / RGBAW /RGBL
3세대
伽Lime과 Cyan LED를 사용
伽Lime LED : 사람의 눈이 가장 민감한 560nm 파장대를 선택
: 가시광선 내에서 손실없이 높은 효율과 품질의 백색광
: CRI 샘플컬러인 R9가 90이상으로 표현
: 색온도 변환장비
伽Cyan LED 광원 : Lime색상과 함께 광원의 출력을 높임
: LED가 구현하기 어려운 파스텔 색상을 표현
伽기본색상 : RGBW, RGBWA, RGBALC
伽복합구성 : Deep Red와Royal Blue등 추가 컬러 LED
伽광원과 광학설계 기술의 발전 : 고출력, 소형화, 경량화 LED Engine을
伽혁신적인 조명제어 인터페이스 그리고 다양한 3rd Party의 악세서리

LED 조명장비 선택 기준_광원의 품질
CRI (COLOR RENDERING INDEX)
CRI 샘플컬러
ablitzdesign blog : CRI
• 태양광을 기준으로 사람의 눈으로 색상 재현이 가능한 정도를 나타냄

• 샘플 컬러 R1~8을 측정하여 태양광과 비교한 값을 평균으로 낸 값

• 파스텔 계열의 8가지 샘플컬러를 사용

• 진한 색상이나 스킨톤 컬러에 대해서 정확도를 신뢰도 낮음

• 이 문제를 해결하기위해 샘플컬러 R9~15를 추가
• TV나 사진촬영에서 R9,13,15 값이 중요하게 부각

• 특히, R9 값이 피부톤을 정확하게 표현하는 중요한 요소로 고려

CQS(Color Quality Scale)
ablitzdesign blog : CQS
CQS 샘플컬러
• CRI가 가지고 있는 불포화 색상과 적은 샘플컬러의 한계를 해소

• 높은 채도의 15가지 샘플컬러를 사용

• RMS(Root Mean Square) 계산법을 사용

• CIE(국제조명위원회)의 공식적인 승인을 받지 못해 널리 사용이 되지 못함

TLCI (Television Lighting Consistency Index)
ablitzdesign blog : TLCI
TLCI 샘플컬러
• 텔레비젼 방송환경에서 조명기기의 품질을 측정할 수 있도록 디자인하여 제안

• 방송용 광원의 색상 충실도를 정확하게 측정하는 방법을 제공

• 측정한 스펙트럼을 새롭게 개발된 소프트웨어를 통해서 계산하는 방식

• 샘플컬러의 색상 표현과 기준 광원과의 색차를 수치적으로 보여주는 데이터를 제공

• TLCI 85이상이면 괜찮은 품질의 LED 제품으로 평가할 수 있음

TM-30(Technical Memorandum 30-15)
ablitzdesign blog : TM-30
TM-30 샘플컬러
• 실제 물체의 색상을 고려하여 다양한 색생을 대표할 수 있는 99개의 색상샘플 컬러를 사용

• 색상 충실도 Rf, 색상범위 Rg, 그리고 컬러 백터 그래픽을 제공

• 색상 충실도(Color Fidelity Index) Rf : 기준 광원에 얼마나 가까운지를 나타내주는 지표

• 색상범위 (Color Gamut Score) Rg : 기준광원에 대하여 채도 변화에 대한 측정값

• 컬러백터 그래픽 : 광원의 측정값을 시각적으로 표현

색공간 CIE1931
ablitzdesign blog : CIE1931 색공간
• 사람의 눈은 원추세포와 간상세포를 통해 빛을 인지

• Short 원추세포(B), Medium 원추세포(G), Long 원추세포(R) 인식

• 눈의 특징에 따라 RGB의 색을 받아들이고 조합하여 색으로 인식
• CIE1931 색 공간은 사람이 인지할 수 있는 가시광선 영역을 나타냄

• 색공간의 바깥쪽 곡선은 스펙트럼을 나타내고 단색광을 표현

• 색공간 안에서 흑체복사를 나타내는 플랑크곡선으로 색온도의 위치도 확인

Spectrometer 계측기
SEKONIC C-700
UPRtek MK350
AsenseTEK Lighting passport
ablitzdesign blog : 색온도 계측기
• 광원으로부터 들어온 빛을 회절격자로 분해해 각각의 파장의 값을 측정

• 스펙트럼의 영역과 상관없이 각 파장별로 정확한 값을 얻을 수 있음

• LED와 같은 광원을 측정하는데 적합
• 가시광선 내에 대부분의 영역을 채우고 있는 Full-Spectrum 광원 기준

• 광원을 측정하는 측정기의 광부 센스에 RGB 필터를 사용

• LED 조명장비의 색온도를 정확하게 나타내지 못함
Spectrometer
Color meter (Lux Meter, Illuminance Meter)
많이 사용되는 계측기

LED Lighting Data
Indie Cinema Academy
ablitzdesign blog : LED Light Database

LED 조명장비 선택 기준_ 색상 일관성
Color Consistency
ablitzdesign blog : 색온도 일관성
• Blue LED 위에 황색 형광체인 Phosphor라는 물질을 도포하여 원하는 색온도의 LED 생산

• 도포되는 정도에 따라 특성이 다르고 모든 LED가 정확하게 같은 결과를 가질 수 없음

• 색공간내 흑체곡선을 따라 색온도가 구분이 되고 각 색온도별로 단계가 구분

• Binning : LED 모둘의 특성에 따라 같은 색온도를 가진 모듈을 구분하여 나누는 작업
LED Binning
• 색의 범위에 따라 세밀하게 나눌수록 정확하지만 비용과 시간이 많이 소요

• 모든 LED가 동일한 색온도를 가진다고 보장할 수 없음

• 고정 색온도 LED장비나 Bi-Color 장비도 오차 발생

• 다양한 색상(RGBW 혹은 RGBLA)으로 색온도 변환 장비

: 각 색상 모듈의 조정을 통해서 동일한 색온도를 만들어 낼 수 있음
LED Binning

LED 조명장비 선택 기준_ Flicker
Flicker Free
ablitzdesign blog : Flicker
• 조명의 미세한 떨림으로 깜박거리는 현상

• 실제 사람의 눈으로 보이지 않더라도 카메라에 깜박거리거나 검은 색의 줄무늬가 생기는 것

• PVM 방식 : LED를 빠른 속도로 “켜짐”및 “꺼짐”상태를 반복하여 켜져있는 것처럼 보이게 하
고 켜져 있는 시간의 폭을 조절하여 밝기를 조절하는 방식

• PWM 주파수는 LED가 초당 반복하는 온-오프 사이클 수를 나타내는 용어, Hz 단위로 표시
Flicker
• 5Hz 50 % 밝기 LED

• 초당 10 프레임으로 설정한 카메라

• 노란색 영역은 LED가 켜져있고 나머지
부분은 카메라로 촬영되지만 LED가 꺼져
있어 어두운 검은색 줄 무늬로 나타남
5Hz PWM 주파수, 50 % / 10fps 40Hz PWM 주파수, 50 % / 10fps
• 40Hz 50 % 밝기 LED


• 전보다 개선되었지만 각 프레임에 존재
하는 빛의 양이 동일하지 않고 희미한 줄
무늬가 생김
500Hz PWM 주파수, 50 % / 10fps
• 500Hz 50 % 밝기 LED


• 모든 프레임에서 균일하게 분산된 빛

• 영화나 방송에서 25,000Hz이상 권장
• 측정장비 대신 스마트폰 어플 활용

• 스마트폰의 화면에 검은 색 줄 무늬 확인

• 카메라 엡의 노출을 수동으로 낮추어 셔
터 스피드를 올려 플리커를 확인

LED 조명장비 선택 기준_ 내구성
Lumen Maintenance, Heatsink
ablitzdesign blog : HeatSink
ablitzdesign blog : LED조명 수명
• LED의 수명은 처음 광원의 밝기와 비교하여 감소하는 시간을 기준으로 결정

• L70 : 초기 LED가 가진 광속의 70%로 감소할 때 까지 경과된 시간

• L50 : 50%까지 감소하는데 걸린 시간

• 인테리어나 데코레이션 분야에서는 L50, 일반조명은 L70을 적용
Lumen Maintenance
• 수명에 가장 영향을 가장 많이 미치는 것은 LED의 온도(Juntion Templeture, TJ)

• Heatsink를 잘 사용해야 효과적으로 외부로 열을 전달하여 적절한 온도를 유지할 수 있음

• Heatsink는 장비의 특성과 디자인에 따라 달라지고, 방열특성에 따라 재료와 방식도 달라짐
Heatsink

LED 전환시 고려사항_장비의 종류
Spotlight
- 광원 밝기
- Fresnel Lens
- Focus(Broad&Spot)
- CTC(색온도 전환)
- 반도어 타입
Cycrolama
- 광원의 특성(LED 컬러구성)
- 평탄도/조사 범위
- 색상표현 범위
LED Moving
- 광원의 특성 (White or Multi)
- 연출 목적에 따라 장비 선택
Baselight
- 광원의 밝기
- 확산판 특성 (확산도/재질)
- CTC(색온도 전환)

LED 전환시 고려사항_네트워크 시스템
Switch Node Splitter RDM
Ethernet으로 연결된 장비들을
하나의 네트워크로 연결
DMX신호를 분배하는 역할 Remote Device Management
Ethernet 프로토콜을
DMX 신호로 변환
ablitzdesign blog : 조명 네트워크 시스템

Ethernet Backbone System

Backup System(Full Redundancy)
Switch
Node
Splitter
Main Backup

RDM(Remote Device Management)
ablitzdesign blog : RDM
• “Faster than the ladder!”

• DMX512와 같은 데이터 라인을 사용하여 쌍방향 통신이 가능하게 해주는 프로토콜

• UID(Unique ID)라는 장비마다 부여되는 고유한 번호를 통해서 장비를 구분

• DMX신호를 주고 받는 사이에 RDM데이터를 끼워넣는 방식

• 콘솔, 조명장비, 네트워크 장비등 모두 RDM을 지원해야 함
RDM(Remote Device Management)
Adress/Mode 전환 통신상태 모니터링
램프사용시간 관리 온도 및 센서 모니터링

Wireless DMX System
ablitzdesign blog : Wireless DMX
• 무선으로 DMX 신호를 전달하는 방식

• 시간과 비용을 아낄수 있을 뿐만 아니라 케이블을 설치하기 힘든 장소에 손쉽게 사용

• Frequency Hopping Spread Spectrum 기술로 다른 장비와 혼선을 최소화하고 오류없이 전송

• 신호를 전달하는 TX와 수신하여 장비로 전달하는 RX로 구분

• 최근의 조명장비 내에 OEM 칩형태로 RX를 내장한 장비들이 많이 출시
Wireless DMX System
Multiverse Wireless DMX
LumenRadio ‘SuperNova’

LED 전환시 고려사항_기타
Power Connector/ Power Dimmer Pack
ablitzdesign blog : Lighting Power Connector
ablitzdesign blog : Portable Dimmer Pack
Portable Dimmer Pack

Lighting System_도입현황
구분 GS홈쇼핑 KBS MBC JTBC SBS
도입시기
2015년
2017년
2016년 2018년부터 2018년

진척현황
• 전체 교체 완료
• TV스튜디오 : 4개
• 모바일 스튜디오 : 4개
• 크로마 스튜디오 1개소 전체 LED 전환
• TV스튜디오 100여대 미만 보유(전체 5%미만)
• 2023년 신관 공개홀 LED 전환 사업을 시작
• 스튜디오별 LED 전환 사업 추진(15개소)
• 뉴스 스튜디오 : 소프트 장비 LED교체 완료
: 스폿장비 도입예정
• 크로마 스튜디오 LED 전환
• 디지털 컨텐츠 스튜디오 LED 전환
• TV스튜디오 전체 전환율 20%
• 뉴스1번 스튜디오 : 2020년 전환 예정
• 뉴스2번 스튜디오 : 일부 도입
• 전체스튜디오 LED 시설
• 공개홀(600평) 1개
• 300평 2개
• 200평 1개
• 목동 뉴스센터 전환율 60%
• 목동 2개 스튜디오(80평)전환율 20%
콘솔
Dimmer ETC ION XE
ETC. ION XE/Titan
Marumo Duri
외 Strand 파레트
Toshiba LICSTAR-IV
ETC - Elements2
Marumo for MBC
ETC ION XE
MARUMO DURI
ETC ION
Effect MA Lighting GRANDMA2 MA Lighting GRANDMA2 MA Lighting GRANDMA2 MA Lighting GRANDMA 2 & 3
MA LIGHTING
GRAND MA 2, 3 FULL
LED
조명장비
Spotlight ARRI L7/L10
예그린 SP1000,2000
Desisti F10VW
ARRI L7
ALPHA SP-2000
PS-750c(Elipsoidal)
ALPHA
FS 200/FS 300/FS 500
TECHART
ALPHA FS 200
ALPHA FS 300
Broad Light ALPHA A6/E3060
예그린 FL1000,2000
ALPHA A6/E3060
ALPHA A6 / A8
MISONICS Ultra-300
그외 금광스테이지 주문제작
ALPHA A6 / A8 PLUS
TECHART
ALPHA
E2440
CYC Light ALPHA CYC500 기린정밀 LUMI Painter
(일부)ChromaQ Studio force2
그외 할로겐 장비 RGB 컬러필터 사용
기린정밀 LUMI
Effect 
Light
Moving ROBE ESPLITE VARI 2600
Claypaky - Scenius Spot
Claypaky - HPE 1200
Claypaky - 1500W Beam
VARI 2500 SHARPY
Wash ROBE LEDBeam350
ROBE Spiider
Clayparky Beye
Martin - Rush Quantum
Showline - SL BAR 640
-
B.EYE K20
ROBE ROBIN WASH 1200
딤머 ETC SENSOR3+ ADB, STRAND, MARUMO등
상암 본사 : Toshiba
일산 : Marumo
- MARUMO
네트워크
장비
Switch LUMINEX GigaCore 12 MA & LUMINEX(이펙트용)
NETGEAR
Prosafe 16 Port Gigabit Switch
CISCO
Gateway LUMINEX LumiNode 10 MA & ETC 없음 ETC NET 3 ACN LUMINEX LumiNode 10
Splitter LUMINEX LumiSplit 2.10 국산 금광스테이지 SWISSON LUMINEX LumiSplit 2.10

Full LED Studio CTC Studio Network Backup RDM
Lighting System_GS홈쇼핑
- LED Lighting Equipment
: Spot/Broad/CYC
- CTC Studio / Live Show
- Standard Color Temperature
: 3200K / 5600K
- Console/Dimmer Backup
- Network Backup System
- Switch / Node / Splitter
- RDM support
(Equipment/Network)
- RDM Monitor System

Spot/Broad Cycrolama LED Moving Network
- CTC
- Color Mode
- RGBWA LED
- Variety of color
- RGBW LED
- Wireless DMX
- Network Backup
- RDM
LED Lighting/Network Equipment
Lighting System_GS홈쇼핑_장비

Network Diagram(Ethernet Backbone System)
Lighting System_GS홈쇼핑_Network
Main
Console
Backup
Console
Main
EFF Console
Backup
EFF Console
(OnPC)
EFF Console
Node
RDM
Monitoring
Ethernet Switch
Dimmer Control
Main
Dimmer Control
Backup
Node Main
(Ethernet-DMX)
Node Backup
(Ethernet-DMX)
DMX
Splitter
DMX
(Main)
DMX
(backup)
LED
Spotlight
LED
Broadlight
LED
CYClight
Moving
Light
Wireless
DMX TX
Ethernet
DMX
Main
Backup

Lighting System_GS홈쇼핑_System Layout
Network Diagram

Dimmer_ETC Sensor3
ETC Sensor 3
CONTROL MODULE
2 Plug-in Type CEM3(Main/Backup)
ThruPower Module
ETC Sensor 3 (ESR Rack)
Lighting System_GS홈쇼핑_System Layout
All-in-one ThruPower modules allows free mixing of
dimming, switching, or manual bypass on a circuit by
circuit basis without replacing the hardware in your
Sensor power system.

Lighting System_GS홈쇼핑_Equipment List
조명장비 제조사 장비명 수량
콘솔 ETC ION XE 2
EFFECT콘솔
MA Lighting GrandMA2 Light 1
MA Lighting MA Onpc 1
딤머 ETC Sensor 3 1.5
조명장비
Spotlight ARRI L10-C 45
Broad Light Alpha Lite A6/E8 100
CYC Light Alpha Lite CYC500 40
네트워크장비
Switch Luminex Gigacore 14R 4
Gateway Luminex Ethernet-DMX8 MK 6
Splitter Luminex Splitter 2.0 22

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