먼저, 50년 전 LED 구조 발광 원리. 사람들은 반도체 소재가 빛을 낼 수 있다는 기본적인 지식을 이해해 왔으며, 최초의 상용 다이오드는 1960년에 생산되었습니다. LED는 영어 Light Emitting Diode(발광 다이오드)의 약자이며, 그 기본 구조는 전계발광 반도체 소재를 와이어 랙 위에 배치하고, 내부 코어 선의 역할을 보호하기 위해 주위로 에폭시 수지로 밀봉하여 LED의 내진 성능을 갖춥니다. LED 구조는 다음과 같습니다. 발광 다이오드의 핵심 부분은 P형 반도체와 N형 반도체 웨이퍼로 구성되며, P형 반도체와 N형 반도체 사이의 전이 층은 PN 접합이라고 불립니다. 일부 반도체 소재에서 PN 접합에서 소수 캐리어와 다수 캐리어의 주입과 재결합 시, 과도한 에너지가 빛의 형태로 방출되어 전기 에너지를 직접 빛으로 변환합니다. PN 접합 역방향 전압에서는 소수 캐리어 주입이 어려워 빛이 나지 않습니다. 이러한 발광 원리를 이용하여 주입 전계발광 다이오드를 발광 다이오드, 즉 LED라고 합니다. 작동 상태(즉, 양극에 양전압이 가해지는 상태)에서 전류가 LED의 양극에서 음극으로 흐르면, 반도체 결정에서 자외선부터 적외선까지 다양한 색상의 빛이 방출되며, 빛의 세기는 전류에 비례합니다.
둘째, LED 광원의 특징
1. 전압: LED 저전압 공급 전압은 6~24V 범위이며 제품별로 달라지므로 고전압 공급보다 더 안전한 전력 공급원입니다. 특히 공공 장소에 적합합니다.
2. 성능: 백열등과 동일한 광효율 대비 에너지 소비가 80% 절감됩니다
적용성: 소형, 각 유닛의 작은 LED 조각은 3~5mm 정방형이므로 장치를 다양한 형태로 만들 수 있으며, 환경 변수에 적합합니다.
안정성: 100,000시간, 빛은 초기 대비 50%까지 감소합니다.
5 응답 시간: 백열등은 밀리초 단위 응답 시간, LED 조명은 나노초 단위 응답 시간입니다.
환경오염: 유해 중금속 수은이 없습니다.
7 색상: 화학적 변형 방법으로 전류 변화를 통해 발광 다이오드의 색상을 쉽게 변경할 수 있으며, 재료의 밴드 구조와 밴드 갭을 조정하여 색상인 주황색, 빨강색, 노랑색, 초록색, 파랑색을 실현합니다. 작은 전류일 때는 빨강색 LED이며, 전류가 증가하면 주황색, 노랑색으로 변하고 마침내 초록색으로 바뀝니다. 8 가격: LED 가격은 백열등보다 더 비싸며, 일부 LED의 가격은 동등한 백열등 가격과 비슷하며, 종종 각 신호용 다이오드는 300~500입니다.
세 번째, 단색 LED의 세 가지 유형 및 그 개발 역사
가장 초기의 LED 광원인 반도체 PN 접합 발광 원리는 1960년대 초에 제작되었습니다. 재료는 GaAsP, 지방 빨강색(λp = 650nm)이며, 구동 전류가 20mA일 때 광속은 루멘의 약 몇 분의 1에 불과하고 발광 효율은 약 0.1 루멘/와트입니다. 1970년대 중반에는 In 및 N 원소의 도입으로 LED가 초록색(λp = 555nm), 노랑색(λp = 590nm) 및 주황색(λp = 610nm)을 생성하게 되었으며, 발광 효율도 1 루멘/와트까지 증가했습니다. 1980년대 초까지 GaAlAs LED 광원이 빨강색 LED의 발광 효율을 10 루멘/와트로 만드는 데 이르게 되었습니다. 1990년대 초에는 빨강색 및 노랑색 광용 GaAlInP와 초록색 파랑색 광용 GaInN라는 두 가지 새로운 재료가 성공적으로 개발되어 LED의 발광 효율이 크게 향상되었습니다. 2000년, 전자는 빨강색 및 주황색 영역(λp = 615nm)에서 제조된 LED의 발광 효율이 100 lm/W에 도달했으며, 후자는 초록색 영역(λp = 530nm)에서 제조된 LED의 발광 효율이 50 lm/W까지 도달할 수 있었습니다.
네 번째, 단색 LED 응용
계기용으로 사용되던 초기 LED 표시 광원과 이후 다양한 색상의 LED 신호등 및 대형 디스플레이에 널리 사용되어 양호한 경제·사회적 효과를 가져왔습니다. 예를 들어, 미국의 12인치 빨간 신호등은 장수명이고 효율이 낮은 140W 백열 램프를 광원으로 사용해 2000루멘의 하얀 빛을 만들 수 있습니다. 빨간색 필터로 인해 90%의 빛이 손실되어 실제 빨간 빛은 200루멘밖에 나오지 않습니다. 램프의 새로운 설계에서 Lumileds는 18개의 빨간 LED 광원을 사용해 회로 손실을 포함하여 총 전력 소비가 14W인 상태로 동일한 광 효율을 달성했습니다.
차량용 램프도 LED 광원 적용의 중요한 분야입니다. 1987년에 중국에서 차량 제동등에 LED가 도입되기 시작했으며, LED의 빠른 응답 속도(나노초 단위로) 덕분에 후방 운전자가 도로 조건을 조기에 인지할 수 있어 추돌 사고를 줄이는 데 기여했습니다.
또한, 실외용 빨강, 초록, 파랑 풀컬러 디스플레이, 미니 손전등, 키체인 등 다양한 분야에 LED 조명이 적용되고 있습니다. < ' ' > < >
다섯째, 백색 LED의 개발 < ' ' > < >
사람들은 일반 조명 용도로 백색 광원이 필요합니다. 1998년 백색 LED 개발에 성공했습니다. 이 LED는 GaN 칩과 이트륨 알루미늄 가넷(YAG)을 함께 패키징하여 제조됩니다. GaN 칩은 청색광(λp = 465nm, Wd = 30nm)을 발산하며, 고온 소성 시 청색광에 의해 여기되는 Ce3 + YAG 형광체와 혼합되어 550nm에서 발광 피크를 보이는 황색광을 방출합니다. 청색 LED 기판은 접시 모양의 반사막 내강에 마운트되고, YAG가 혼합된 약 200~500nm 두께의 얇은 수지층으로 덮여 있습니다. LED 기판에서 방출된 청색광은 형광체에 부분적으로 흡수되며, 일부 청색광이 형광체에 의해 여기되어 황색광으로 변환되고, 이 두 빛이 혼합되어 백색광을 생성합니다. 현재 InGaN/YAG 백색 LED의 경우, YAG 형광체의 화학 조성을 변경하고 형광체층의 두께를 조정함으로써 3500K~10000K의 색온도를 가진 백색광을 얻을 수 있습니다. 청색 칩에 YAG 황색 형광체를 사용한 제품화 사례에서, 최적의 광효율은 약 25 루멘/와트입니다. YAG는 일본의 니치아(Nichia) 주식회사에서 수입되며, 가격은 약 2,000 위안/㎏입니다. 일본의 주미토모 전기도 ZnSe 물질을 이용한 백색 LED를 개발했으나, 광효율이 낮았습니다. 특정 종류의 백색 LED 광원은 형광체 4종(적색, 녹색, 황색 파 분말과 분홍색 가넷 구조)에서 분리될 수 없으며, 표에서 볼 수 있듯이 적외선 파장 광원보다 3파장 광원에 대해 장밋빛 전망을 가질 수 있습니다. 무기 자외선 칩에 RGB 3색 형광체를 사용하여 LED를 패키징하면 3파장 백색 LED의 상용화 기회가 열릴 수 있습니다. 그러나 여기에서 3색 형광체의 입자 크기가 상대적으로 작고, 안정성에 대한 요구사항이 높아 구체적인 응용은 여전히 연구 중인 단계입니다. < ' ' > < >
산업 개요 < ' ' > < >
고휘도 LED 분야 선두 주자인 니치아(Nichia) 산업은 다양한 파장에서 개발된 기술 공정을 초기에 채택한 기업 중 하나였으며, 청자색 반도체 레이저(Laser Diode; LD)를 활용한 업계의 중량급으로서 청색 LED 특허를 보유하고 있습니다. 니치아는 청색 LED 생산과 전극 구조에 대한 수많은 기본 특허를 보유했으며, 외부 라이선싱을 견지하고 자체 생산 전략을 고수하는 것이 시장 독점을 의도한 것으로 청색 LED 가격이 높게 형성되었습니다. 그러나 상당한 생산 능력을 갖춘 다른 업계 관계자들의 강한 반발을 샀으며, 일부 일본 LED 업계 인사들은 니치아<의 전략이 일본이 청색 및 백색 LED 경쟁에서 점차 유럽과 미국 등 다른 국가의 LED 업계에 주도권을 빼앗기게 되어 일본 전체 LED 산업에 심각한 피해를 초래할 것이라고 우려하고 있습니다. 많은 사업자'은 청색 LED의 연구'개발(R&D) 및 생산을 수행하기 위해 가능한 모든 노력을 기울일 것입니다. 니치아와 스미토모전기, 도야다고시, 로무, 도시바, 샤프, 미국의 크리(Cree), 세계' 3대 조명 업체 중 하나인 필립스, 오스람, 그리고 HP, 지멘스, 리서치, 그리고 EMCORE>는 모두 제품 연구<개발에 매진하여 산업 진흥과 시장 지향적 측면에서의 백색 LED 제품 홍보에 긍정적인 역할을 played했습니다. < ' ' > < >
