LED소자의 원리, LED종류를 알아보자

LED소자의 원리, LED종류를 알아보자

안녕하세요 ~ NORMAL식입니다 :-)

제가 살고 있는 집의 조명은 아직까지 형광등인데, 여러분의 가정조명은 어떤걸 쓰시나요?

LED로 조명을 바꾸려고 여러번 생각했었지만, 귀찮은 마음에.... 쉽게 실행으로 못옮기고 있습니다.. ㅠ

LED전구는 형광등보다 전력을 적게 사용하고, 밝기가 높으며 수명이 길기 때문에 많은 곳에서 사용하고 있습니다.

가정용조명부터 거리의 LED가로등, 그리고 차량의 램프, 전자기기의 다이오드까지 사용되지 않는 곳이 없죠 :-)

그런데, LED의 빛을 발생시키는 LED소자의 원리는 전혀모르고 있었네요 ㅎㅎ

형광등도 형광등 안에 들어있는 기체의 발광현상으로 빛을 낸다고만 알고있지, 정확히 알고 있지는 않았네요 :-(

그래서 이번포스팅에는 형광등과 비교하여 LED소자의 발광원리와 LED의 종류들을 한번 알아보겠습니다 :-D

자 그럼, 같이 보실까요?? 

 

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간단한 형광등의 원리

먼저 형광등의 발광원리를 한번 알아볼까요?

형광등은 관의 양쪽끝에 달린 전극에 전기가 통하면서 형광등 내부에 들어있는 수은과 아르곤증기사이에 방전현상이 일어납니다.  구름안에서 번개가 치는 현상과 유사하다고 볼 수 있죠 :-)

수은과 아르곤 기체가 방전현상을 일으키면서 다량의 자외선을 쏘게 되는데(자외선은 눈에 보이지 않습니다), 이 자외선이 형광등 내부에 발라져있는 형광물질을 통과하면서 우리 눈으로 볼 수 있는 가시광선으로 변하게 됩니다.

형광등은 이러한 원리로 조명의 빛을 내게 되는 것이죠 ㅎ 

 

LED(Light Emitting Diode)소자의 원리

LED는 발광다이오드라고 말하기도 합니다. 이 발광다이오드는 전류를 가하면 빛을 발생시키는 반도체 소자입니다. 반도체라는 것은 말 그대로 전기가흐르는 도체일 수도 있고 전기가 흐르지 않는 부도체일 수도 있습니다. 반도체는 이 두가지 기능을 다 가지고 있는 것이죠 :-)

이러한 기능의 반도체는 단원소화합물, 유기물 반도체로 분류하는데 LED는 화합물반도체로 분류됩니다.

자, 그럼 LED는 어떻게 빛을 발생시키는 걸까요? 

쉽게말해보면 LED는 전기에너지를 빛에너지로 변환해주는 장치 입니다. 보통 이런 역할을 하는 반도체를 '광반도체'라고 합니다.

LED는 기본적으로 N형반도체와 P형반도체로 구성되어 있습니다 

출처: 삼성반도체이야기

P형반도체는 양(+)의 성질을 가지고 있고, N형반도체는 음(-)의 성질을 가지고 있습니다. 

즉 P형반도체는 양전하가 많고, N형반도체는 음전하가 상대적으로 많은 것이죠.

이 두개의 반도체를 접합시킨 상태에서 순반향전압을 가하면 반도체의 접촉면에서 음전하와 양전하가 재결합하게 됩니다. 

백열전구는 전자가 필라멘트를 통과하면서 열에너지로 바뀌게 되고, 열에너지가 커지면서 빛에너지로 변환됩니다. 

형광등도 양쪽에 달린 전극에 전류가 가해지면서 형광등 내부에 튀어나온 전극이 수은기체를 발생시킵니다.

즉, 전기에너지가 바로 빛에너지로 변환되는 것은 아니게 되는 것이죠 :-)

그에반에 LED소자는 전자(-극)가 정공(+극)과 재결합되면서 전기에너지가 빛에너지로 바로 변환됩니다. 

그렇기 때문에 중간 열에너지발생 과정이 생략되며 에너지손실을 줄이고 동시에 광량의 손실도 줄여주게 되는 것이죠!

정리: 전자(-)와 정공(+)이 결합되면서 빛이 반짝!

 

빛의 종류에 따른 LED의 분류

LED는 어떤 빛을 방출하느냐에 따라서 분류가 나뉘어 집니다.

가시광선 LED - VLED
적외선 LED - IR LED
자외선 LED - UV LED

이중에서 역시나 가장 많이 사용되는 LED는 우리 눈으로 볼 수 있는 가시광선LED (VLED)겠죠? ㅎㅎ

적외선LED(IR LED)는 적외선 카메라나 적외선 CCTV, 리모컨과 같은 분야에 사용되며

자외선LED(UV LED)는 살균이나 피부치료와 같은 생물학적인 분야에 사용된다고 합니다. UV는 범죄수사드라마나 영화에서 지문감식을 하는 푸르거나 보랏빛 조명에 사용되는걸 쉽게 볼 수 있어요 :)

형태와 용도에 따른 LED 조명의 종류

1. DIP 타입 LED
DIP타입 LED는 다이오드를 생각하면 딱! 떠오르는 작은 발광조명입니다. 스위치나 전자제품에 많이 사용되는 포인트 LED조명이죠 :-) 

 

2. Chip 타입 LED

조명기구들에 가장 많이 사용되고 있는 LED입니다. 한개의 칩이 아니라 작고 많은 칩들이 빛을 발산하기 때문에 실내조명이나, 차량용 LED튜닝에도 사용되는 LED입니다. 

 

3. 멀티컬러 타입 LED

보통 색이 들어있는 조명들은, 발광원을 둘러싸고 있는 재료들에 색이 입혀서 있는 경우가 많습니다. 

하지만, LED는 조명케이스의 색이 아니라 N형반도체와 P형반도체 사이의 '갭'의 조작을 통해 파장길이를 조절하여 발광색을 조절할 수 있습니다. 

하나의 발광원으로 여러가지색의 조명효과를 볼 수 있기 때문에 디스플레이용이나 광고용등으로 많이 사용되기도 합니다. 

이 외에도 많은 LED의 종류가 있지만, 가장 많이 사용되고 확연하게 구분되는 종류는 위 3가지라고 보시면 될 것 같네요 :-)

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LED의 가장 좋은점은 값싼 전기세와 광량, 그리고 오래간다는 것이겠죠.

빨리, 저도 집조명을 LED로 바꾸고 싶은데.. 언제 바꾸게 될지는 모르겠습니다 ㅋ

그래도 조명이 사람에게 주는 영향이 적지 않기 때문에, 되도록이면 빨리 LED공사를 했으면~ 합니다 :-)

그럼 이번 포스팅은 여기서 마치도록 하구요!

NORMAL식은 더 궁금하고 새로운 주제의 포스팅으로 찾아뵙겠습니다! 

굿모닝~! :-D