21세기의 가장 혁신적인 기술 중 하나인 발광 다이오드(LED)는-우리가 의사소통하고, 집을 밝히고, 외부 세계와 소통하는 방식을 변화시키고 있습니다. 불분명한 과학적 현상을 널리 사용되는 조명 솔루션으로 이끈 인내, 창의성, 획기적인 발견에 대한 이야기입니다.{3}} 이 기사는 개발 과정을 보여줍니다.LED시간이 지남에 따라 현재의 사용을 가능하게 한 혁신을 강조합니다.
1. 초기 발견: 전기발광의 기원(1907~1960년대)
전계발광 현상, 즉 물질에 전류가 흐를 때 물질에서 빛이 방출되는 현상은 LED 기술의 기초입니다. 영국의 연구자인 헨리 조셉 라운드(Henry Joseph Round)는 1907년에 실리콘 카바이드(SiC) 결정이 전압을 가했을 때 희미한 빛을 내는 것을 발견하면서 이 개념을 처음으로 관찰했습니다. 의도하지 않았고 잘 이해되지 않았음에도 불구하고 Round의 발견은 기록된 최초의 전기발광이었습니다.
러시아 발명가인 올렉 로세프(Oleg Losev)는 1920년대 라운드의 작업을 기반으로 했습니다. Losev는 탄화규소와 산화아연 결정을 연구하면서{2}}'광 릴레이'에 관한 심층적인 기사를 썼습니다. 그는 또한 전기발광이 유용한 광원의 기초가 될 수 있다고 제안했습니다. 그러나 당시의 기술적 제약으로 인해 그의 연구는 대부분 무시되었으며, 그의 공헌은 수십 년이 지나서야 기억되었습니다.
1950년대와 1960년대에는 반도체 과학의 발전으로 새로운 가능성이 가능해지면서 현대 LED 시대가 열렸습니다. 갈륨비소(GaAs) 및 갈륨인화물(GaP)과 같은 물질은 RCA, General Electric 및 IBM의 연구원들에 의해 조사되었습니다. 적외선 LED는 1961년 Robert Biard와 Gary Pittman에 의해 발명되었지만 중요한 발견은 General Electric 과학자 Nick Holonyak Jr.에 의해 이루어졌습니다. Holonyak은 1962년에 갈륨 비소 인화물(GaAsP) 결정을 활용하여 적색광을 생성하는 최초의 가시광-스펙트럼 LED를 개발했습니다. "LED의 아버지"로 알려진 Holonyak은 -LED가 결국 백열등을 대체할 것이라는 미래 예측을 내놓았습니다.
2. 색 혁명(1970년대~1980년대): 스펙트럼 확장
초기 LED에서 발생하는 저강도-빨간색 빛은 시계, 계산기 및 기타 장치에 사용되는 표시등에만 적합했습니다. 1970년대에는 새로운 색상과 효율성 향상에 대한 열망이 연구를 주도했습니다.
녹색 및 노란색 LED: 1970년대 초에 발명가들은 갈륨 인화물을 질소로 도핑하여 녹색 및 노란색 LED를 만들었습니다. 여기에는 자동차 및 신호등용 대시보드 표시기가 포함되었습니다.
파란색 LED: 성배 고품질의-질화 갈륨(GaN) 결정을 생성하려는 과제로 인해 파란색 빛은 여전히 포착하기 어렵습니다. GaN의 높은 녹는점과 기판과의 격자 불일치로 인해 성장이 어려웠습니다. 일본의 아카사키 이사무(Isamu Akasaki)와 아마노 히로시(Hiroshi Amano)와 같은 연구자들은 MOCVD(금속 유기 화학 기상 증착)를 사용하여 1980년대 후반 사파이어 기판에 GaN을 개발하는 데 있어 상당한 진전을 이루었습니다.
1993년 Nichia Corporation의 Shuji Nakamura가 최초의 고휘도 파란색 LED를 개발하여 마지막으로 중요한 발전을 이루었습니다. 활성층에 질화인듐갈륨(InGaN)을 사용한 나카무라의 발명으로 이 필드가 변형되었습니다. 블루 LED는 RGB 컬러 트라이어드 완성에 더해 형광체 코팅을 적용해 백색 LED를 가능하게 했다(자세한 내용은 나중에 설명). 획기적인 발명품으로서의 파란색 LED의 명성은 -Akasaki, Amano 및 Nakamura가 그들의 노력으로 2014년 노벨 물리학상을 수상하면서 확고해졌습니다.
3. 세상을 밝히다: 백색 LED의 혁신(1990년대~2000년대)
일반 조명에는 백색광이 필요합니다. LED 이전에는 빨간색, 녹색, 파란색 LED를 혼합하여 백색광을 만드는 것은 어렵고 비효율적인 절차였습니다. 파란색 LED의 도입으로 파란색 LED에 노란색 형광체(예: 세륨-도핑 이트륨 알루미늄 가넷 또는 YAG:Ce)를 적용하는 보다 간단한 해결책이 제공되었습니다. 형광체가 청색광에 의해 여기되면 남아 있는 청색광과 결합하여 흰색을 생성하는 넓은 스펙트럼의 빛을 방출합니다.
1990년대 후반에 -인광체-변환 백색 LED 또는 PC-LED-로 알려진 이 기술이 경제적으로 실현 가능해졌습니다. 2000년대에는 Cree, Philips, Osram과 같은 회사에서 백열등 및 형광등보다 효율이 높은 백색 LED가{7}}대량 생산되었습니다.
중요한 전환점은 다음과 같습니다.
발광 효율: 2010년대에는 효율이 5lm/W(빨간색)에서 증가했습니다.LED1960년대부터) 150lm/W 이상까지 증가했습니다.
비용 절감: 2000년에서 2015년 사이에 향상된 제조 방법(예: 웨이퍼{2}}규모 생산)으로 가격이 90% 감소했습니다.
조명 채택: 에너지 절약을 위해 전 세계 정부에서는 LED 사용을 권장했습니다. 예를 들어, 2008년 미국 에너지부 L상은 60W 백열등을 대체하는 LED 조명 채택을 가속화했습니다.
4. 조명을 넘어서: 스마트 기술과 다양화(2010년대~현재)
요즘에는 LED가 단순한 조명 이상의 용도로 사용됩니다. 재료 과학과 소형화의 발전으로 수많은 용도가 가능해졌습니다.
에이. 시각 기술 및 디스플레이
유기 LED(OLED)는 스마트폰(예: 삼성의 AMOLED 패널)에서 볼 수 있는 유연하고 매우 얇은 화면입니다.
마이크로{0}}LED: AR/VR 헤드셋 및 HD TV용-자발광 픽셀입니다.
Li{0}}Fi: LED를 사용하여 빛을 변조하여 데이터를 무선으로 전송합니다.
비. 인간에 초점을 맞춘 조명
요즘에는 조정 가능한 LED가 색온도를 변경하여 자연광의 주기를 복제하여 수면의 질과 생산성을 향상시킵니다. "일주기 조명"은 멜라토닌 수치를 조절하기 위해 학교와 병원에서 사용됩니다.
기음. 농업 및 원예
LED 성장 조명은 식물 성장을 극대화하기 위해 특정 파장(예: 광합성을 위한 빨간색과 파란색)을 사용합니다. LED는 수직 농장의 연중-작물 생산에 필수적입니다.
디. 교통 및 자동차
디자인의 견고성과 적응성으로 인해 LED는 차량 조명의 업계 표준입니다. LED는 현재 EV에서 헤드라이트부터 배터리 상태 표시까지 모든 용도로 사용되며, Audi의 2004년 LED 주간 주행등이 트렌드를 시작했습니다.
5. 혁신과 어려움
LED는 성공에도 불구하고 계속해서 장애물에 직면해 있습니다.
에이. 떨어지는 효율성
LED 효율은 열과 전자 누출로 인해 고전류에서 감소합니다. GaN-on-GaN 기판과 양자 우물 설계는 결함을 줄이는 두 가지 방법입니다.
비. 환경 문제
중금속과 희토류 원소(예: 인광체의 유로듐)는 LED에서 발견됩니다. 전자{2}}폐기물에 대한 우려는 재활용 시설의 격차로 인해 제기됩니다.
기음. 색상의 품질
초기 흰색의 연색성LED was subpar (CRI). Modern violet-pumped phosphors and quantum dot LEDs (QLEDs) may now match natural light in CRI (>90).
6. LED의 미래
새로운 기술은 LED를 발전시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.
페로브스카이트 LED: 저가-고유색의-순수한 재료입니다.
UV-C LED: 물을 정화하고 살균하는 데 사용됩니다.
LiDAR 통합: 자율 주행 자동차의 LED를 사용한 3D 매핑-.
Henry Round의 조명 크리스탈부터 Shuji Nakamura의 파란색 LED에 이르기까지 LED 개발은 인간의 독창성과 학제간 협력의 증거입니다.- 현재 전 세계 조명의 절반 이상이 LED-로 구동되어 탄소 배출을 줄이고 수십억 달러의 에너지 비용을 절약합니다.LED더 스마트하고 친환경적이며 적응력이 뛰어난 조명에 대한 연구가 계속되면서 기술 혁명을 계속 주도하고 가장 작은 다이오드라도 지구를 밝힐 수 있음을 입증할 것입니다.
http://www.benweilight.com/ceiling-조명/led-다운라이트/매립형-다운라이트-led-수-spotlight.html
