LED 조명의 사실
전자분야에서 LED는 전류를 흘렸을 때 적외선이나 가시광선을 방출하는 반도체 소자를 말한다. 소비자 전자 기기에 LED 디스플레이가 적용되기 시작한 것은 Hewlett{2}}Packard(HP)가 세계 최초로 LED 디스플레이를 출시한 해인 1968년이었습니다.
가시성 LED 조명은 다양한 전자 장치에 적용됩니다. 이는 지시등과 자동차 브레이크등의 역할을 하며 영숫자 디스플레이에도 사용됩니다. 광고판과 표지판의 풀컬러 포스터에도-적용됩니다. 적외선 LED의 경우 자동 초점 카메라와 TV 리모컨에 사용되며 광섬유{2}}통신 시스템의 광원으로도 사용됩니다.
한때는-흔했지만 현재는 쓸모가 없는 백열 전구는 백열을 통해 빛을 발산합니다. 이는 전류가 와이어 필라멘트를 가열하여 빛의 기본 에너지 단위인 광자를 방출하게 하는 현상입니다. 미국에서는 2007년 에너지 독립 및 보안법에 따라 백열전구가 단계적으로 폐지되기 시작했습니다. 유럽연합(EU)은 2012년부터 전면 금지 조치를 시행했고, 2023년에는 바이든 행정부의 백열전구 제조·판매 금지 조치가 발효됐다.
이와 대조적으로 LED는 전계발광을 통해 작동합니다. 즉, 재료의 전자 여기가 광자 방출을 유발하는 프로세스입니다. LED에 가장 일반적으로 사용되는 재료는 갈륨 비소이지만, 이 기본 화합물에는 알루미늄 갈륨 비소 및 알루미늄 갈륨 인듐 인화물과 같은 다양한 변형이 있습니다. 이러한 화합물은 "III{2}}V" 반도체 그룹에 속합니다. 즉, 주기율표의 III열과 V열에 있는 원소로 구성됩니다. 반도체의 정확한 구성을 조정하면 방출하는 빛의 파장(따라서 색상)을 수정할 수 있습니다.일반적으로 LED 방출빛 스펙트럼의 가시 부분(즉, 0.4~0.7 마이크로미터 범위의 파장) 또는 근-적외선 범위(0.78~2.5 마이크로미터 범위의 파장)에 속합니다. LED에서 감지되는 빛의 밝기는 두 가지 요소에 따라 달라집니다.
LED가 방출되고 방출된 파장에 대한 눈의 상대적 민감도입니다. 눈의 최대 감도는 노란색-주황색과 녹색 영역의 파장인 0.555마이크로미터에서 발생합니다.대부분의 LED약 2.0V의 상대적으로 낮은 적용 전압에서 작동하는 반면 전류는 애플리케이션에 따라 몇 밀리암페어에서 수백 밀리암페어까지 다양합니다. "다이오드"라는 용어는 이 발광 장치의 두-단자 구조를-의미합니다. 예를 들어 손전등의 경우 와이어 필라멘트는 두 개의 단자를 통해 배터리에 연결됩니다. 하나(양극)는 음전하를 띠고 다른 하나(음극)는 양전하를 띠고 있습니다.~ 안에트랜지스터와 같은 다른 반도체 장치와 마찬가지로 LED는 실제로 서로 다른 구성과 전자 특성을 지닌 두 개의 반도체 재료가 서로 결합되어 접합을 형성합니다. 한 물질(음극 또는 n-형 반도체)에서 전하 캐리어는 전자입니다. 다른 하나(양성 또는 p-형 반도체)의 전하 캐리어는 "정공"입니다. 즉, 전자가 없어서 남겨진 틈입니다. 전기장이(예를 들어 LED가 켜질 때 배터리에 의해 제공됨) 접합부에 작용하면 전류가 p-n 접합을 통해 흐를 수 있습니다. 이 흐름은 물질이 빛을 방출하게 하는 전자 자극을 생성합니다.
표준적인 LED 구조에서는,투명한 에폭시 돔은 세 가지 주요 역할을 합니다. 리드 프레임을 함께 고정하는 구조적 구성 요소 역할, 빛의 초점을 맞추는 렌즈 역할, LED 칩에서 더 많은 빛이 빠져나갈 수 있도록 하는 굴절률 일치 장치 역할을 합니다. 일반적으로 250 × 250 × 250 마이크로미터 크기의 칩은 리드 프레임에 형성된 반사 컵 내부에 장착됩니다.
특정 재료 층이 결정합니다.LED의 방출색상: p-n- 유형 GaP:N 층(질소가 첨가된 인화갈륨)은 녹색광을 생성합니다. p-n-형 GaAsP:N 층(질소가 첨가된 인화갈륨비소)은 주황색과 노란색 빛을 방출하고, p-형 GaP:Zn,O 층(아연과 산소가 첨가된 인화갈륨)은 적색광을 생성합니다.
1990년대에 개발된 두 가지 주요 발전은확장된 LED 기능: 녹색에서 빨간색-주황색 스펙트럼까지 효율적으로 빛을 방출하는 알루미늄 갈륨 인듐 인화물 기반 LED와 탄화규소 또는 질화갈륨으로 만든 파란색- 방출 LED. 파란색 LED는 다른 LED와 클러스터링되어 흰색을 포함한 모든 색상을 생성할 수 있으므로 풀{3}}풀 컬러 이동 디스플레이가 가능합니다.
모든 LED는 단거리 -광섬유-전송 시스템, 즉 100미터(330피트) 미만의 거리를 커버하는 시스템의 광원 역할을 할 수 있습니다. 그러나 장거리-광섬유의 경우 광원의 방출 특성은 광섬유의 전송 특성(이 경우 적외선)과 일치해야 합니다.LED는 가시광선-LED보다 더 적합합니다.. 유리 광섬유는 적외선 영역, 특히 1.3 및 1.55 마이크로미터의 파장에서 전송 손실이 가장 낮습니다. 이러한 특성을 맞추기 위해 LED는 인듐 인화물 기판 위에 층을 이룬 갈륨 인듐 비소 인화물을 사용하여 제조됩니다. 이 재료의 정확한 구성은 다음과 같이 조정될 수 있습니다.LED가 에너지를 정확하게 방출합니다.1.3 또는 1.55 마이크로미터.
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