LED는 밝기를 어떻게 조절 할까?#

크리스마스 트리 조명을 자세히 관찰해보세요.
조명이 단순히 켜졌다 꺼지는 것이 아니라 점점 밝아졌다가 점점 어두워지고 있습니다.
다시 말하면, 밝기가 조절되고 있습니다.

정말 LED의 밝기가 조절되는 것일까요?
아닙니다!
사실은 LED의 밝기가 조절되는 것처럼 보이도록 우리 눈을 속이고 있는 것입니다.
그 원리를 설명하겠습니다.

간단한 LED 회로#

Battery, LED, Switch를 준비했습니다.
이것들을 직렬로 연결하여 간단한 전기회로를 구성했습니다.
우측 그림과 같이 Switch를 닫으면 전류가 흐르면서 LED에 불이 켜집니다.
반대로 좌측 그림과 같이 Switch를 열어서 전류를 끊으면 LED에 불이 꺼집니다.

LED 점멸 속도를 점점 빠르게 해보자#

0.5초동안 LED를 켜고, 그 다음 0.5초동안 LED를 껐다고 해봅시다.
시간축에 대한 파형으로 표현하면 다음 그림과 같이 표현할 수 있습니다.

이번에는 1초동안 LED를 10번 점멸해보겠습니다.
파형은 다음 그림과 같습니다.

다음은 1초동안 LED를 100번 점멸해보겠습니다.
1초에 100번이니까 매우 빠르게 깜빡일 것입니다.
파형은 다음 그림과 같습니다.

이번에는 1초동안 LED를 1000번 점멸해봅시다.
0.001초만에 LED를 켰다가 꺼야 하니까 정말정말 빠르게 점멸하는 것입니다.
파형은 다음 그림과 같습니다.

1초에 1000번 깜빡거리는 것이 우리 눈에 보일까요?
인간의 눈에는 1초에 1000번 깜빡임이 보이지 않습니다.
그럼 어떻게 보일까요?
밝기가 줄어든 것처럼 보입니다.

왜냐하면, 인간의 눈은 잔상을 남기는 특징이 있습니다.
따라서 일정시간동안 실제로 켜져있던 빛의 양을 적분한 것 만큼 눈에서 빛의 밝기로 인식한다고 합니다.
일정시간 동안에 1/2시간만큼 빛이 있다가 1/2시간만큼 없다가 했으므로,
계속 켜져 있을때보다는 밝기가 약하게 느껴지는 것이죠.

밝기를 더 줄이거나 늘리려면?#

여기서 조금더 나아가봅시다.
밝기를 더 줄이고 싶다면 어떻게 해야 할까요?
다음 그림처럼 1주기동안 LED가 켜지는 시간을 더 줄이면 면적이 작아지니까 빛의 밝기가 더 약하게 느껴집니다.

반대로 밝기를 더 밝게 하려면 어떻게 해야 할까요?
다음 그림처럼 1주기동안 LED가 켜지는 시간을 더 늘리면 면적이 커지니까 빛의 밝기가 더 강하게 느껴집니다.

이렇게 1초에 수백번~수천번 정도 점멸하면서 LED가 켜져 있는 시간을 조절하여
빛의 밝기를 더 강하게 또는 약하게 느껴지게 할 수 있습니다.