LED의 원리와 특성

소개글

LED의 개념, 역사 및 동작원리, 기본 특성, 제조공정, 패키징, 장점과 단점, 새로운 용도, 기술동향 및 전망 등에 대하여 서술하였습니다.

목차

1. LED란?

2. LED 역사 및 동작원리

3. LED의 기본특성

4. LED 제조 공정
1) 사파이어 기판(Al2O2): Substrate
2) Epi wafer
3) Chi 제조: Fab 공정
4) Packaging 공정

5. LED 패키징

6. LED의 장점과 단점
1) LED의 장점
2) LED의 단점

7. LED의 새로운 용도

8. LED 시장의 기술 동향 및 전망

참고자료

본문내용

1. LED란?

LED는 전기 에너지를 빛 에너지로 바꿔주는 광 반도체 소자이다. LED는 p-n 접합 다이오드의 일종으로, 빛이 발생되는 원리는 n영역의 전자가 외부에서 공급되는 전류에 의해 p영역으로 이동하게 되고 접합부(Junction)에서 전자와 정공이 재결합하게 된 후 전자(Electron)가 기저상태로 환원하면서 에너지(빛)를 발산하게 된다.
이 때 발광하는 빛의 파장 대는 에너지 밴드 갭에 따라 다양한 형태로 형성되는데 파장에 따라 빛의 색(Color)이 결정된다.
LED는 전류구동소자로서 전류에 따라 밝기가 달라진다. 단일 LED는 낮은 전압장치이다. 단일 인디케이터 LED는 2~4V의 직류전압과 1~50mA 범위의 전류를 필요로 한다. 조명용 LED는 단일 반도체 LED가 필요로 하는 동일 전압을 요구하나, 동작전류는 상대적으로 매우 높다. 보편적으로 수 백 mA이다. 직렬로 연결된 다중 요소를 포함한 LED 램프는 비례적으로 높은 전압을 요구한다.
LED파장에서 방출하는 색깔은 보라, 파랑, 녹색, 노랑이며 자세한 것은 아래 표와 같다.

2. LED 역사 및 동작원리

1962년 제너럴 일렉트릭(General Electric)의 연구원이던 홀로냑(Holonyak)이 갈륨-비소-인(GaAsP)이라는 화합물 반도체 물질을 이용하여 만든 적색 LED를 시작으로 비약적인 발전이 이루어졌다. 1968년에는 갈륨-비소(GaAs)와 알루미늄-비소(AlAs)를 이용한 적색 LED가 상용화 되었으며, 1980년대에 알루미늄-갈륨-비소(AlGaAs)를 사용한 고휘도 적색 LED가 상용화되고, 인듐-갈륨-질소(InGaN)를 사용한 순녹색 LED가 개발되었다. 90년대에 들어서면서는 인듐-갈륨-알루미늄-인(InGaAlP)을 사용한 초고휘도 적색 및 주황색 LED가 개발되었다.
이상에서와 같이 초기에는 적색에서 녹색 사이라는 색 제한이 있었으나, 1993년 일본 니치아 화학의 나카무라에 의해 갈륨-질소(GaN)를 이용한 고휘도 청색 LED가 만들어지면서 풀 컬러(fullcolor)를 구현 할 수 있게 되었다. 1995년에는 고휘도 녹색 LED가 제작되면서 적, 녹, 청 LED가 모두 상용화되어 LED 응용시장의 본격적인 풀 컬러화가 시작되었다.
1996년에는 청색 LED에 형광물질을 덮어서 백색 LED가 개발되었고, 2000년에는 형광등보다 효율이 높아 100(lm/W)를 능가하는 고휘도 적색 LED가 개발되어 LED 조명 시대가 도래 하게 되었다.

참고 자료

김강오, 국내조명용LED시장은 얼마까지 성장할까?, 대신증권, 2006.
메리츠 종금증권, LED 시장 전망, 2011.
백광현․김지현, 고효율 LED 소자 기술 개발 동향, NICE, 제 29권 제 4호, 2011.
신무환․김재필, LED 패키징 기술 입문, 북스힐, 2008.
안선영, 반도체 광원(LED) 시장 동향 및 전망, 주간기술동향 통권 1234호, 2006.