평판 LED 조명을 껐다 켜보면, 켜기 전에는 하얀 판만 보이다가 켜면 고르게 빛납니다. 그런데 어떤 제품은 자세히 보면 LED 알갱이가 점점이 비쳐 보이고, 어떤 제품은 완전히 균일하지만 눈에 띄게 어둡습니다.
이 차이를 만드는 부품이 **확산판(Diffuser)**입니다. 그리고 확산판을 고를 때 반드시 마주치는 숫자가 **Haze(헤이즈)**와 전광선 투과율입니다.
💡 이 글은 광학 시리즈 3단계 광학 부품 설계의 두 번째 글입니다. 도광판(LGP)이 빛을 면으로 펼쳤다면, 확산판은 그 위에서 점을 지우고 부드럽게 만듭니다. 문제는 지우는 만큼 어두워진다는 점입니다.
🌫️ Haze란 무엇인가 – “얼마나 흐린가”의 정의
Haze는 감각적인 표현이 아니라 규격으로 정의된 숫자입니다. 플라스틱 투과 특성 시험 규격인 ASTM D1003에서 이렇게 정의합니다.
Haze (%) = 2.5°보다 크게 꺾인 투과광 ÷ 전체 투과광 × 100
전광선 투과율 (%) = 전체 투과광 ÷ 입사광 × 100
기준선은 **2.5°**입니다. 시료를 통과한 빛 중 진행 방향에서 2.5°보다 크게 벗어난 성분이 얼마나 되는지를 비율로 나타낸 값입니다. 일반적으로 Haze 30%를 넘으면 확산성 재료로 분류합니다.
여기서 꼭 구분해야 할 점이 있습니다.
- Haze는 비율입니다. 통과한 빛 중 몇 %가 흩어졌는지만 말합니다.
- 전광선 투과율은 총량입니다. 빛이 얼마나 통과했는지를 말합니다.
⚠️ Haze 95%라고 해서 빛의 95%가 통과한다는 뜻이 아닙니다. 두 숫자는 분모가 완전히 다릅니다. Haze가 높으면서 투과율도 높은 재료가 좋은 확산판이고, 실제로는 이 둘이 서로 반대로 움직입니다.
측정은 보통 적분구가 달린 헤이즈미터나 분광광도계로 하며, 시료를 적분구 입구에 놓느냐 안에 놓느냐에 따라 값이 달라집니다. 그래서 같은 제품도 측정 조건이 다르면 수치가 다르게 나옵니다.
🔬 확산은 어떻게 일어날까 – 두 가지 방식
확산판이 빛을 흩뜨리는 방법은 크게 두 가지입니다.
1. 체적 확산 (Bulk Diffusion)
수지 안에 굴절률이 다른 확산 입자를 섞습니다. 빛이 판 내부를 지나면서 입자 경계마다 굴절·산란되어 방향이 흩어집니다. 확산이 고르고 각도 의존성이 적지만, 입자를 많이 넣을수록 빛이 흡수·후방산란되어 투과율이 떨어집니다.
2. 표면 확산 (Surface Diffusion)
판 표면에 미세한 요철을 만들거나, 산란 입자가 든 코팅을 바릅니다. 필름류 확산 시트가 주로 이 방식이며, PET 필름 양면에 확산 코팅을 하는 구조가 일반적입니다.
실제 제품은 두 방식을 섞어 쓰는 경우가 많습니다. 예를 들어 PET 베이스 필름에 양면 확산 코팅을 한 확산 필름은 표면 확산이 주력이고, 확산제를 넣은 PMMA 압출판은 체적 확산이 주력입니다.
📊 재질 3종 비교 – PMMA vs PC vs PET
| 항목 | PMMA (아크릴) | PC (폴리카보네이트) | PET |
|---|---|---|---|
| 굴절률 | 약 1.49 | 약 1.586 | 약 1.57 |
| 전광선 투과율 (투명 기준) | 약 92% | 약 88~90% | 약 88~90% |
| 내충격성 | 낮음 (취성) | 매우 높음 | 높음 (필름) |
| 내열성 (HDT) | 약 80~100℃ | 약 130℃ | 낮음 |
| 내후성 (황변 저항) | 우수 | 보호층 없으면 황변 | 보통 |
| 표면 경도 | 상대적으로 높음 | 낮음 (하드코팅 필요) | 필름이라 별도 |
| 주 용도 | 확산판, 커버, 도광판 | 고온·충격 부위 커버 | 확산 필름, 시트 |
각 자료의 근거는 이렇습니다.
- PMMA 92% vs PC 88% : 여러 재료 비교 자료에서 반복 확인되는 수치입니다. PMMA는 굴절률이 약 1.49로 낮아 내부 반사 손실이 적고, 유리(약 90%)보다도 높습니다.
- 충격 강도 : PC는 아크릴 대비 30배 수준으로 표현될 만큼 차이가 큽니다. 안전 글레이징이나 기계 커버에 PC가 쓰이는 이유입니다.
- 황변 : 표준 PC는 자외선에 의한 광산화로 보호층 없이 옥외 노출 시 1~3년 내 황변과 균열이 나타난다는 설명이 있습니다. UV 안정화 등급이나 공압출 보호층으로 대응합니다.
- 내열성 : PC의 연속 사용 온도가 아크릴보다 높다는 점은 여러 자료가 일치합니다. 발열이 있는 조명 커버에서 중요한 차이입니다.
🧮 92%, 88%는 어디서 오는 숫자일까?
프레넬 반사 글에서 배운 식으로 계산해보면 이 숫자들의 정체가 보입니다.
면당 반사율 R = ((n−1)/(n+1))²
양면 투과 (다중 반사 포함) = (1−R)² / (1−R²)
| 재질 | 굴절률 n | 면당 반사 | 프레넬만 고려한 투과 | 공표 투과율 | 차이 (내부 흡수 등) |
|---|---|---|---|---|---|
| PMMA | 1.49 | 3.87% | 92.5% | 92.0% | 약 0.6% |
| PC | 1.586 | 5.13% | 90.2% | 88.5% | 약 1.9% |
| PET | 1.575 | 4.99% | 90.5% | 89.0% | 약 1.7% |
PMMA 투과율이 높은 가장 큰 이유는 굴절률이 낮아 표면 반사가 적기 때문입니다. 92%라는 숫자의 대부분은 재료가 투명해서가 아니라 빛이 덜 튕겨 나가서 나온 값입니다. 반사 손실만으로도 PMMA와 PC의 차이가 2.3%p 설명됩니다.
⚖️ 핵심 트레이드오프 – 잘 가릴수록 어두워진다
확산판 설계에서 가장 중요한 사실은 이것입니다. LED 점상을 지우는 능력과 밝기는 맞바꿈 관계입니다.
| 등급 | Haze | 전광선 투과율 | 특징 |
|---|---|---|---|
| 저확산 | 약 67% | 약 85% | 밝지만 LED 점이 비칠 수 있음 |
| 중확산 | 약 89% | 약 78% | 일반적인 균형점 |
| 고확산 | 약 98% | 약 69% | 완전히 균일하지만 어두움 |
⚠️ 위 표는 경향을 보여주는 가상 모델입니다. 실제 제품은 확산제 종류, 입자 크기, 두께에 따라 달라지므로 반드시 제조사 데이터시트를 확인하세요. 실제로 제조사들은 90%, 85%, 80%, 76%, 60% 같은 여러 투과율 등급을 제공합니다.
📉 여러 장 겹치면 손실이 곱해진다
백라이트는 확산판 위에 확산시트, 프리즘시트가 더 올라갑니다. 각 층의 투과율은 더하기가 아니라 곱하기입니다.
확산판 70% × 확산시트 85% = 59.5%
확산판 85% × 확산시트 92% = 78.2%
같은 LED를 쓰고도 구성에 따라 최종 밝기가 20%p 가까이 차이 납니다. 시트를 한 장 추가할 때마다 “얼마를 잃고 무엇을 얻는지” 계산해보는 습관이 필요합니다.
🎯 실무 선택 기준
거리와 LED 간격이 Haze를 결정한다
LED와 확산판 사이 거리가 가까울수록 점상이 강하게 보이므로 높은 Haze가 필요하고, 그만큼 밝기를 잃습니다. 반대로 거리를 확보할 수 있으면 낮은 Haze로도 충분해서 밝기를 지킬 수 있습니다.
💡 밝기가 부족하다면 확산판을 바꾸기 전에 구조를 먼저 보세요. LED와 확산판 거리를 10mm만 늘려도 더 낮은 Haze를 쓸 수 있어, 확산판 교체보다 효과가 클 때가 많습니다. 다만 제품 두께가 늘어나는 대가가 있습니다.
재질은 이렇게 고릅니다
| 상황 | 추천 | 이유 |
|---|---|---|
| 일반 실내 조명, 밝기 우선 | PMMA | 투과율이 가장 높음 |
| 발열이 큰 고출력 조명 | PC | 내열성 여유 |
| 충격·파손 위험이 있는 곳 | PC | 압도적인 내충격성 |
| 옥외 장기 노출 | PMMA 또는 UV 안정화 PC | 황변 저항 |
| 얇은 백라이트, 필름 구성 | PET 확산 필름 | 두께와 비용 |
| 난연 등급이 필요한 곳 | PC 계열 검토 | 난연 등급 확보가 용이 |
⚠️ 재질만으로 성능이 결정되지 않습니다. 조명 제조사 기술자료에서도 소재 데이터시트만으로 부품을 고르지 말라고 안내합니다. 최종 성능은 기구 구조, 두께, 첨가제 등급까지 포함한 완성품 단위로 결정됩니다.
⚠️ 자주 하는 오해 3가지
오해 1. “Haze가 높으면 빛을 많이 통과시킨다” → 앞서 본 대로 Haze는 비율, 투과율은 총량입니다. 별개의 숫자이고 보통 반대로 움직입니다. 데이터시트에서 두 값을 항상 함께 확인하세요.
오해 2. “PC가 PMMA보다 좋은 재료다” → 용도가 다릅니다. PC는 충격과 열에, PMMA는 투과율과 황변 저항에 강합니다. 밝기가 중요한 실내 조명 커버에 PC를 쓰면 이유 없이 3~4%를 잃습니다.
오해 3. “확산판을 두껍게 하면 더 잘 가려진다” → 두께를 늘리면 확산 경로가 길어져 은폐력이 올라가지만, 동시에 흡수도 늘어 투과율이 떨어지고 재료비와 무게도 증가합니다. 두께보다 확산제 농도와 LED 거리가 더 효율적인 조절 변수인 경우가 많습니다.
✅ 한눈에 정리
| 항목 | 핵심 내용 |
|---|---|
| Haze 정의 | 2.5°보다 크게 꺾인 투과광의 비율 (ASTM D1003) |
| 확산성 기준 | 일반적으로 Haze 30% 초과 |
| 전광선 투과율 | 입사광 대비 통과한 빛의 총량 |
| 핵심 관계 | Haze ↑ → 은폐력 ↑, 투과율 ↓ |
| 확산 방식 | 체적 확산(입자 혼합), 표면 확산(요철·코팅) |
| PMMA | 투과율 약 92%, 황변 저항 우수, 취성 |
| PC | 투과율 약 88%, 내충격·내열 우수, 황변 주의 |
| PET | 확산 필름 베이스로 주로 사용 |
| 다층 손실 | 각 층 투과율의 곱으로 계산 |
| 구조 변수 | LED-확산판 거리가 필요한 Haze를 좌우 |
🎯 오늘 바로 확인해볼 것
- 사용 중인 확산판 데이터시트에서 Haze와 전광선 투과율이 함께 표기되어 있는지 확인하세요. 하나만 있다면 공급사에 요청할 항목입니다.
- 현재 구성의 층별 투과율을 모두 곱해보세요. 확산판·확산시트·커버까지 합치면 예상보다 손실이 클 수 있습니다.
- 밝기가 부족하다면 확산판 교체 전에 LED와 확산판 사이 거리를 늘릴 여지가 있는지 먼저 검토해보세요.
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- 💡 도광판(LGP) 원리와 도트 패턴 설계 기초 — 확산판 아래에 놓이는 부품입니다. 도트 무늬를 지우는 것이 확산판의 역할 중 하나입니다.
- 🔍 프레넬 반사와 투과율 완벽정리 — 이 글의 92%, 88%가 어디서 나오는지 계산하는 방법입니다.
- 🎨 조명 균일도 계산 3가지 완벽정리 + 무료 계산기 — 확산판을 바꾼 뒤 균일도가 실제로 좋아졌는지 숫자로 판정하는 방법입니다.
*다음 글에서는 확산판 위에 올라가는 **프리즘시트(BEF)와 반사편광필름(DBEF)*을 다룹니다. 확산으로 흩뜨린 빛을 다시 정면으로 모아 밝기를 되찾는 원리를 정리하겠습니다.