LED 발광원리에 대해서

LED 발광원리에 대해서

전력 절약, 장수명, 저온도와 같은 특징을 가진 LED.

「제 4세대의 불빛」이라고도 불리며 LED조명이나 LED형광등, LED전구, LED라이트라고 하는 다양한 분야에서 보급이 진행되고 있습니다.

이번에는, 이 LED가 왜 빛나는가? 와 같은 발광원리에 대해 소개.

그 외 , 흰색을 포함한 색채표현의 구조등에 대해서도 이야기해보려 함니다.

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LED 왜 빛나는가?

LED란 "Light Emitting Diode"의 약자로 플러스와 마이너스 전류가 LED 칩 내에서 충돌하는 에너지를 이용하여 발광하는 반도체입니다.

이를 발광 다이오드라고 불립니다.

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LED의 기본구조와 발광원리에 대하여

LED는 필라멘트를 이용하는 백열등이나 형광등과 달리 전기를 직접 빛으로 변화시킨다는 발광 원리를 가지고 있습니다.

그 때문에, 전기가 효율적으로 빛으로 바뀌어, 소비 전력이 적게 되는 것입니다.

그럼 LED라고 하는 것은 어떤 식으로 전기를 빛으로 변환하는 것입니까?

그것을 알기 위해서는 LED 칩의 구조에 대해 알 필요가 있습니다.

LED 칩은 "P/N 접합"이라 불리는 기본 구조를 가지고 있습니다.

이것은, P형과 N형의 2 종류의 반도체를 결합한 것으로, 다이오드(LED는 빛을 내므로 발광 다이오드)라고 불립니다.

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P형 반도체: 플러스(+:positive) 정공이 많은 반도체

N형 반도체:마이너스(-:negative) 전자가 많은 반도체

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LED 칩에 전기를 흘려 보내면 N 전극에서 P 전극으로 전자가 흘러 충돌이 일어난 부분에서 발광이 일어납니다.

이는 P형 반도체의 정공과 전자가 결합하면서 에너지가 방출되기 때문입니다.

이 상태를 재결합이라고 부릅니다.

재결합시에는 전자와 정공이 원래 가지고 있는 에너지보다 작아져, 여분으로 발생한 에너지(자연광방출 발광)가 빛이 됩니다.

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다양한 색채를 표현하는 LED 그 비밀은 화합물에 있어서는 LED는 흰색·빨강·파랑·녹색 등 다양한 색채를 표현할 수 있습니다.

이는 LED 칩에 포함된 화합물에 의한 것입니다.

화합물은 알루미늄, 갈륨, 인듐, 게르마늄, 질소, 인 등 여러 종류가 있으며, 각각 파장이 다릅니다.

이 파장의 길이가 LED 색에 영향을 줍니다.

발광색	적색	오랜지색	황색	초록색	파랑색	자외선
파장（mm）	660	610～650	595	520	450～475	365～400

LED에 대한 흰색 표현 방식

LED에 이용되는 화합물 중에는 사실 흰색을 발광할 수 있는 것이 없습니다.

LED는 조합에 따라 흰색을 표현합니다.

다음이 그 주요 방식과 특징입니다.

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청색 LED+형광체/싱글 칩 방식

황색 형광체를 청색 LED에 의해 빛을 내는 가장 발광 효율이 높은 방식입니다.

적색 영역이 부족하기 쉽다는 특징이 있지만, 개량형도 등장해 실용화가 진행되고 있습니다.

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적, 녹색, 청색 LED/멀티칩 방식

빛의 삼원색을 조합하여 백색광을 표현하는 방식입니다.

외형은 하얗지만, 방사 에너지가 없는 파장 영역이 있기 때문에 부자연스럽게 보이는 경우가 있습니다.

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근 자외선+형광체/싱글칩 방식

근자외선(혹은 보라색) LED를 사용해 빨강, 초록, 파랑 발광체를 빛나게 하는 방식입니다.

아름다운 흰색을 얻을 수 있는 반면, 발광 효율이 나쁘다는 특징이 있어 과제가 되고 있습니다.