EASY LED-1 LED란 무엇인가?

EASY LED-1  LED란 무엇인가?

 

 

1. 개요

LED는 Light Emitting Diode의 약자로, 빛을 내는 다이오드라는 의미이다.

즉 우리말로 발광 다이오드라고 하며, 전기 에너지를 빛으로 바꾸어 주는 대표적인 반도체 소자이다

원소의 종류와 조성을 조절하여 방출되는 빛의 칼러를 다양하게 바꿀 수 있다

대표적 LED 의 하나인 램프형 LED 빛을 내며, 차례로 백색, 녹색, 청색 적색 등을 낼 수 있다.

LED의 양산은 1960년에 미국에서 시작됨 처음에는 단순한 디스플레이에서 사용되었다.

1980년 이후에는 밝기가 크게 개선되어 다양한 컬러의 고휘도 LED 가 개발되어, 활용분야 및 수요가 크게 확대되었다.

 

 

*고휘도 LED (High brightness LED)

• 휘도란 단위 면적당 밝기의 정도를 나타낸다
• 고휘도 LED는 동일한 전류가 흐를 때 더 많은 빛을 방출하는 LED를 나타내는 용어이다.
• 고휘도 LED의 성능은 광효율로 표시한다
• 광효율이란 소비하는 전력 대비 빛의 총 방출량, 즉 와트당 밝기인 루멘/W으로 표시한다.
• 한국은 120(루멘/W)을 고휘도 LED의 기준으로 하고 있다.

2. LED의 특징

장점	단점	그밖의 특징
에너지 효율이 높다 수명이 길다 환경 친화적이다. 낮은 전압에서 빛을 낸다 작고 가볍다	정전기에 약하다 가격이 비싸다 제조공정이 복잡하다	점광원이다 단일 파장의 빛을 낸다

* 최근에 개발된 고출력 LED 조명은 170~200 루멘/W의 광효율을 나타낸다.

* LED의 광효율이 지속적으로 개선되고 있으므로 이 값은 계속 줄어들 것이다

• * LED가 내는 빛의 파장은 화합물 반도체의 조성에 따라 달라진다. 

 

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3. LED의 종류

A. 패키지에 따른 구분

• 패키지는 LED 칩을 보호하고 칩을 외부와 전기적으로 연결함
• 방출된 빛을 최대한 밖으로 끌어내는 광 추출 기능과 칩에서 발생한 열을 효과적으로 외부로 방출하는 방열 기능도 가짐
• LED 패키지는 램프형과 표면실장형, COB 등이 있다

가 램프형

• 50년 이상의 역사를 가진 전통적인 패키지

램프형
구성	렌즈부 본딩 와이어 반사기 LED 칩 리드프레임 플렛
구성도
특성	가격이 싸다 기판에 실장 하기 쉽다 리드 프레임을 구부려 빛의 방향을 쉽게 조절 가능함

 

나 표면실장형

 

• 칩 LED라고 불린다.
• 리드 프레임과 패드를 패키지의 옆면 또는 아랫면에 만들어 기판 표면에 실장 할 수 있도록 패키지 형태로 만든 것 
• 대량 생산에 유리

형
구성	랜즈부 본딩 와이어 반사기 LED 칩 리드프레임 플렛
구성도
특성	대량생산에 유리 칩 LED라고 불림

 

다. COB

• 방열 소재의 기판 위에 여러 개의 LED 칩을 그대로 실장 하여 하나의 모듈로 만드는 패키지 방식이다.
• 적-녹-청의 표면실장형 LED를 실장 한 RDG LED array 
• 각 LED칩은 도전성 에폭시를 이용해 별도의 방열기에 접착되어 있다

COB (Chip on board)
구성	랜즈부 본딩 와이어 반사기 LED 칩 리드프레임 플렛
구성도
특성	고밀도 실장이 가능 제품의 크기를 더 줄일 수 있다 광효율도 높일 수 있다 열 저항이 줄어든다

 

 

B. 화합물 반도체의 종류에 따른 구분

• LED는 화합물 반도체로 만든다
• 원소 조합에 따라 LED를 만드는 화합물 반도체의 종류는 매우 다양하다

LED	특징
AlGaAs (Aluminium Gallium Arsenide)	적외선, 적색LED 1970년~1980년대초에 개발 고희도LED를 구현한 최초의 화합물반도체 GaAs를 기판으로 사용 적색고휘도 LED제작에 적합
AlGaN (Aluminium Gallium Nitride)	자외선 LED(250nm)의 원자외선 영역까지 구현 사파이어 기판 사용
AlGainN (Aluminium Gallium Indium Nitride)	자외선LED(210nm)의 원자외선 영역까지 구현
GaAs (Gallium Arsenide)	적외선LED

C. 방출하는 빛의 파장에 따른 구분

• 빛의 컬러별로 화합물 반도체를 구분
• 하나의 컬러에 대해 여러 화합물 반도체가 사용될 수 있다
• 광효율과 수명, 제조공정 등을 고려하여 성능이 우수하고 양산에 유리한 화합물 반도체가 선택됨

컬러	파장	재료
적외	>760	GaAs Al GaAs
적색	610<파장<760	AlGaAs GaAsP AlGainP GaP
오랜지	590<파장<610	GaAsP AlGainP GaP
황색	570<파장<590	GaAsP AlGainP GaP
녹색	500<파장<570	GaP AlGainP AlGaP InGaN
청색	450<파장<500	InGaN ZnSe
보라	400<파장<450	InGaN
자외	파장<400	AlGaN AlGalnN

 

 

D. 출력의 크기에 따른 구분

• 사용 전력에 따라 저전력, 중전력, 고전력으로 구분
• 중전력 LED와 고전력 LED는 1W를 기준으로 구분

 

 

E. 기판의 크기에 따른 구분

• 단결정 기판 위에 역시 단결정의 화합물 반도체 층을 차례로 형성
• 현재 많이 사용하는 기판은 사파이어, 다음 SiC 
• 사파이어 기판소재를 많이 사용하는 이유는 용융 성장이 가능하며, 경제성이 높기 때문이다.