LED(발광 다이오드)는 전기 에너지를 가시광선으로 변환하는 고체 반도체 소자입니다. 전기를 빛으로 직접 변환할 수 있습니다. LED의 핵심은 반도체 칩입니다. 칩의 한쪽 끝은 브래킷에 부착되어 있고, 한쪽 끝은 음극, 다른 쪽 끝은 전원 공급 장치의 양극에 연결되어 있으며, 전체 칩은 에폭시 수지로 밀봉되어 있습니다.
반도체 칩은 두 부분으로 구성됩니다. 한 부분은 정공이 우세한 P형 반도체이고, 다른 한 부분은 전자가 우세한 N형 반도체입니다. 이 두 반도체가 연결되면 두 반도체 사이에 PN 접합이 형성됩니다. 도선을 통해 칩에 전류가 흐르면 전자가 P 영역으로 이동하고, 그곳에서 정공과 재결합하여 광자 형태의 에너지를 방출합니다. 이것이 LED의 발광 원리입니다. 빛의 파장, 즉 빛의 색깔은 PN 접합을 형성하는 물질에 따라 결정됩니다.
LED는 빨간색, 노란색, 파란색, 초록색, 주황색, 보라색, 흰색 빛을 직접 방출할 수 있습니다.
처음에는 LED가 계기판과 계량기의 표시등으로 사용되었습니다. 이후 다양한 색상의 LED가 신호등과 대형 디스플레이에 널리 사용되어 경제적, 사회적 효과를 창출했습니다. 12인치 적색 교통 신호등을 예로 들어 보겠습니다. 미국에서는 수명이 길고 광효율이 낮은 140와트 백열등을 광원으로 사용하여 2,000루멘의 백색광을 생성했습니다. 적색 필터를 통과한 후 광 손실은 90%로, 200루멘의 적색광만 남습니다. 루미레즈는 새롭게 설계된 램프에 회로 손실을 포함하여 18개의 적색 LED 광원을 사용했습니다. 총 전력 소비량은 14와트로 동일한 발광 효과를 낼 수 있습니다. 자동차 신호등 또한 LED 광원 응용 분야의 중요한 분야입니다.
일반 조명에는 더 많은 백색 광원이 필요합니다. 1998년 백색 LED가 성공적으로 개발되었습니다. 이 LED는 GaN 칩과 YAG(이트륨 알루미늄 가넷)를 함께 패키징하여 제작되었습니다. GaN 칩은 청색광(λ P=465nm, Wd=30nm)을 방출하고, 고온에서 소결된 Ce3+를 함유한 YAG 형광체는 이 청색광에 의해 여기되어 황색광을 방출하며, 피크값은 550nm LED 램프 m입니다. 청색 LED 기판은 약 200~500nm 파장의 YAG가 혼합된 얇은 수지로 덮인 사발 모양의 반사 공동에 설치됩니다. LED 기판에서 나오는 청색광은 형광체에 의해 부분적으로 흡수되고, 나머지 청색광은 형광체에서 나오는 황색광과 혼합되어 백색광을 얻습니다.
InGaN/YAG 백색 LED의 경우, YAG 형광체의 화학 조성을 변경하고 형광체층의 두께를 조절함으로써 3500~10000K의 색온도를 갖는 다양한 백색광을 얻을 수 있습니다. 청색 LED를 통해 백색광을 얻는 이 방법은 구조가 간단하고 비용이 저렴하며 기술 성숙도가 높아 널리 사용되고 있습니다.
게시 시간: 2024년 1월 29일