LED는 무엇이며 어떻게 작동합니까?

LED 또는 LIGHT 방출 다이오드는 에너지를 절약하고 오래 지속되며 여러 가지 방법으로 사용할 수 있기 때문에 조명에 대한 생각 방식을 변경했습니다.와이어를 가열하여 빛을 만드는 구식 전구와 달리 LED는 반도체라는 특수 재료를 통해 전류를 움직여 빛을 만듭니다.빛을 만드는이 방법은 훨씬 적은 에너지를 사용하고 뜨겁지 않습니다.이러한 이점으로 인해 LED는 가제트의 작은 조명부터 건물의 큰 조명 시스템에 이르기까지 모든 데 사용됩니다.다양한 유형과 색상으로 제공되며 각각 다른 용도에 적합합니다.LED가 어떻게 작동하는지와 전통적인 조명보다 더 나은 이유를 배우면 오늘날 왜 인기를 얻고 있는지 알 수 있습니다.

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그림 1 : LED 또는 조명 방출 다이오드

정의 및 기본 작업

LED 또는 LILD 방출 다이오드는 전류가 통과 할 때 빛을 방출하는 장치입니다.각각의 LED는 많은 구멍 (양전하 캐리어)을 갖는 p- 타입과 많은 전자 (음전 전하 캐리어)가있는 N- 타입의 두 가지 재료로 구성됩니다.순방향 전압이 적용될 때, N- 타입 영역의 전자는 에너지를 얻고 P- 타입 영역으로 이동한다.P-N 접합에서 전자는 구멍을 채우고 에너지를 빛으로 방출합니다.

전기 에너지를 열로 변환하는 백열 전구와 같은 전통적인 광원과 달리 LED는 전기 에너지를 직접 빛으로 변환합니다.이 과정은 훨씬 더 효율적이어서 열이 적고 에너지가 적습니다.결과적으로, LED는 에너지 효율과 긴 수명에 선호되며, 교체가 덜 자주 교체하고 더 견고한 성능을 제공해야합니다.

LED의 유형

램프 유형 LED (리드)

그림 2 : 램프 유형 LED (리드)

램프 유형 LED (LEADED)는 금속 레그 (LED)와 리드라고도하는 기본 유형의 광 방출 다이오드 (LED)이며 LED를 전기 회로에 연결합니다.이 LED는 일반적으로 작은 색상의 플라스틱 전구로 덮여 있습니다.이 전구에는 몇 가지 기능이 있습니다.빛을 더 고르게 퍼지므로 한 방향으로 만 빛나지 않습니다.또한 LED 내부의 작은 부품을 손상으로부터 보호하고 먼지와 수분을 유지합니다.

Leaded LED는 간단한 디자인을 가지고있어 많은 전자 프로젝트에서 매우 유용하고 사용하기 쉽습니다.이 간단한 디자인으로 인해 장치가 켜져 있거나 꺼져 있는지 표시하는 표시등으로 종종 사용됩니다.계산기 및 시계의 디스플레이와 같은 디지털 디스플레이에서도 숫자 및 기타 정보를 표시하는 데 도움이됩니다.

장식 조명의 경우 리드 리드는 설정하기 쉽고 다양한 조명 패턴을 만드는 데 사용될 수 있기 때문에 가장 좋아합니다.금속 다리를 사용하면 회로 보드에 부착하거나 테스트를 위해 빵 보드를 사용하여 연결하는 것이 간단합니다.이것은 애호가와 전문 엔지니어 모두에게 인기를줍니다.그들은 여러 가지 색상과 크기로 제공되며 창의적이고 실용적인 조명 설정에 유용성을 더합니다.

칩 유형 LED (표면 마운트)

그림 3 : 칩 유형 LED (표면 마운트)

칩 타입 LED (Surface Mount)는 PCB (Printed Circuit Board)에 직접 부착되도록 LED 기술의 현대적인 개선입니다.전통적인 램프 유형 LED보다 훨씬 작고 효율적이므로 스마트 폰, 태블릿 및 LED TV와 같은 작은 전자 장치에 적합합니다.

칩 유형 LED의 주요 이점은 크기와 효율성이 작습니다.컴팩트하기 때문에 PCB에 가깝게 배치 할 수 있습니다.이것은 많은 다른 일을하는 복잡한 전자 설계를 만들 수 있습니다.이 긴밀한 배치는 작은 공간 내에서 잘 작동 해야하는 현대적인 장치에 매우 유용합니다.칩 유형 LED는 또한 에너지를 더 잘 사용합니다.그들은 더 적은 열로 더 많은 전기를 빛으로 바꾸어 더 오래 지속되고 더 적은 전력을 사용합니다.이것은 저장 에너지가 매우 중요한 배터리에서 실행되는 장치에서 특히 유용합니다.

칩 타입 LED에 사용되는 SMT (Surface Mount Technology)를 통해 기계는 회로 보드에 빠르고 정확하게 배치 할 수 있습니다.이는 제조 공정 속도를 높이고 생산 비용을 낮 춥니 다.또한이 방법을 사용하면 LED가 일관되고 안정적으로 배치되도록 보장되므로 장치가 올바르게 작동하고 오랫동안 지속되는 데 중요합니다.

두 유형의 LED는 동일한 기본 원리로 작동합니다. 전류가 그 안에 특수 재료를 통과 할 때 빛 생성.램프 유형과 칩 유형 LED 간의 선택은 크기, 효율성 및 통합 편의와 같은 프로젝트 요구 사항에 따라 다릅니다.

파장과 색상

LED의 색은 LED를 만드는 데 사용되는 재료에 의해 결정되며, 전기가 흐를 때 다른 빛의 색상을 방출합니다.두 가지 주요 요인이 LED의 색상에 영향을 미칩니다.

피크 파장 (λp)

그림 4 : LED의 피크 파장 (λp)을 보여주는 그래프

피크 파장 (λp)은 LED가 가장 빛을 방출하는 파장입니다.예를 들어, 빨간색 LED는 일반적으로 약 630 나노 미터에서 가장 밝게 빛납니다.이것은 LED 가이 파장에서 가장 강한 적색광을 생성한다는 것을 의미합니다. 피크 파장을 알면 다른 응용 분야에 매우 유용합니다.LED 표시등의 색상과 밝기를 결정합니다.피크 파장을 찾기 위해 LED의 빛 스펙트럼을 측정하고 빛이 가장 강한 지점을 찾습니다.예를 들어, 스크린 기술에서 정확한 피크 파장은 올바른 색상을 생성하는 데 도움이됩니다.식물 조명에서 피크 파장은 식물이 더 나은 성장을 돕기 위해 식물이 가장 잘 흡수되는 파장과 일치해야합니다.

피크 파장은 또한 LED를 만드는 방법에도 영향을 미칩니다.엔지니어는 LED의 재료와 설계를 변경하여 원하는 피크 파장을 얻을 수있어 LED가 특정 용도로 더 잘 작동합니다.여기에는 올바른 반도체 재료를 선택하는 것이 포함됩니다.이 재료는 방출 된 빛의 에너지와 파장을 결정하기 때문입니다.

지배적 파장 (λd)

그림 5 : LED의 지배적 파장 (λd)을 보여주는 차트

지배적 파장 (λD)은 색상 연구에서 기본적인 아이디어, 특히 인간의 눈이 LED 및 기타 광원에서 빛을 보는 방법을 이해할 때 기본적인 아이디어입니다.지배적 인 파장은 사람들이 광원을 볼 때 가장 명확하게 보는 색상입니다. 빛이 여러 가지 색상으로 구성되어 있어도 빛이됩니다.이 측정은 인간의 비전이 이러한 여러 색상을 우리가 인식하는 하나의 주요 색상으로 결합하기 때문에 중요합니다.LED가 빛을 방출하면 일반적으로 다양한 색상에 걸쳐 있습니다.이 개별 색상은 함께 섞여 있으며, 지배적 인 파장은 인간의 눈에 가장 눈에 띄는 색상입니다.이 색상을 찾는 것이 다른 색상의 특정 믹스와 강도에 따라 다르기 때문에 항상 쉬운 것은 아닙니다.이 과정에는 광 스펙트럼의 다른 부분에 민감한 인간의 눈이 얼마나 민감한 지 고려하는 상세한 계산이 포함됩니다.

지배적 인 파장을 찾기 위해 분광계라는 장치를 사용하여 LED의 빛을 연구합니다.수집 된 데이터는 각 색상의 빛이 얼마나 강한지를 보여줍니다.이 정보는 색도 다이어그램에 표시되며, 이는 인간 비전을 기반으로하는 색상을 나타내는 차트입니다.지배적 파장은 광원의 좌표를 통해 다이어그램의 중심 흰색 지점에서 선을 그리고 차트의 가장자리로 확장하여 발견됩니다.이 선이 가장자리를 만나는 지점은 지배적 인 파장입니다.

지배적 인 파장을 아는 것은 디스플레이 기술, 조명 설계 및 정확한 색상 일치가 필요한 영역과 같이 정확한 색상이 필요한 필드에서 매우 유용합니다.지배적 인 파장을 제어함으로써 제조업체는 식물이 특정 밝은 색상으로 더 잘 자라거나 화면에서 밝고 현실적인 색상을 생성하는 등 다양한 목적으로 적합한 특정 색상을 방출하는 LED를 만들 수 있습니다.

LED로 백색광 생성

그림 6 : LED로 백색광 생성을위한 두 가지 방법

LED로 백색광을 만드는 데는 각각 고유 한 장점과 용도가있는 두 가지 주요 방법이 포함됩니다.

한 가지 방법은 빨간색, 녹색 및 파란색 (RGB) LED를 결합하는 것입니다.이 세 가지 기본 색상의 강도를주의 깊게 조정함으로써 혼합하여 흰색 빛을 만들 수 있습니다.이 기술은 일반적으로 풀 컬러 LED 디스플레이 및 장식 조명과 같은 정확한 색상 제어 및 정확한 색상 표현이 필요한 장치에서 사용됩니다.이 방법은 색상 출력에 대한 탁월한 제어를 제공하지만 황색 인형 접근법이있는 파란색 LED에 비해 더 복잡하고 비쌉니다.색상이 올바르게 혼합되어 흰색 표시등을 생성하기 위해 고급 제어 회로 및 교정이 필요합니다.

다른 방법은 노란색 인 코팅과 쌍을 이루는 파란색 LED를 사용합니다.파란색 LED가 켜지면 노란색 인을 자극하여 노란색 빛을 방출합니다.나머지 푸른 빛과 방출 된 노란색 빛의 조합은 흰색 빛을 생성합니다.이 방법은 간단하고 비용 효율적이므로 광범위한 조명 애플리케이션에 적합하기 때문에 인기가 있습니다.그러나 때로는 약간 파란색 또는 시원한 색조로 흰색 빛이 발생할 수 있으며, 이는 모든 상황에 이상적이지 않을 수 있습니다.

각 방법은 비용, 복잡성 및 색상 품질 간의 원하는 균형을 기반으로 선택됩니다.RGB LED 방법은 정확한 색상 튜닝 및 고품질의 조명 출력이 필요한 응용 분야에서 선택되며, 노란색 형광체 방법이있는 파란색 LED는 종종 단순성과 경제성에 선호됩니다.

LED 조명 효율

LED는 기존 백열 전구보다 훨씬 적은 에너지를 사용하여 최대 90%의 에너지를 절약합니다.그들은 작은 칩을 통해 전류를 통과시켜 빛을 생성하여 LED라는 작은 광원을 조명합니다.백열 전구와 달리, 빛이 빛날 때까지 필라멘트를 가열하여 빛을 생성하는 LED는 훨씬 적은 에너지로 빛을 생성합니다.

LED에는 방열판이라는 부품이있어 열을 처리하는 데 도움이됩니다.이 방열판은 LED를 잘 작동시키기 위해 열을 펼치고 펼칩니다.좋은 열 관리는 LED를 더 오래 지속시켜 밝게 유지합니다.열이 잘 처리되지 않으면 LED가 더 빨리 마모되어 어두워 질 수 있습니다.LED가 얼마나 오래 지속되고 얼마나 잘 작동하는지는 그들이 얼마나 좋은지, 방열판이 얼마나 잘 작동하는지에 달려 있습니다.

수명 및 열화

수명 및 고장은 LED (Light Emitting Diode) 성능을 이해하는 데 중요한 점입니다.일반적으로 갑자기 타는 일반 전구와 달리 LED는 시간이 지남에 따라 천천히 어두워집니다.이 느린 디밍 프로세스를 루멘 감가 상각이라고합니다.

루멘 감가 상각은 LED 내부의 재료가 마모되어 빛이 줄어들 기 때문에 발생합니다.우리는 보통 밝기가 원래 수준의 70%로 떨어진 지점에서 LED의 수명을 측정합니다.예를 들어, LED가 1000 루멘에서 시작되면 밝기가 700 루멘으로 떨어질 때 유용한 수명이 고려됩니다.

온도, 전기 응력 및이를 만드는 데 사용되는 재료의 품질과 같은 LED에서 루멘 감가 상각을 유발할 수 있습니다.고온은 LED 부품의 마모 속도를 높이므로 더 빨리 희미하게 만듭니다.마찬가지로, 전류 나 전압과 같은 전기 응력은 내부 부품에 추가 손상을 일으켜 LED의 수명을 단축 할 수 있습니다.

LED를 만드는 데 사용되는 재료의 품질은 또한 지속 시간에 큰 영향을 미칩니다.더 나은 재료와 건축 방법으로 만든 LED는 더 길고 더 천천히 어두워지는 경향이 있습니다.반면에, 품질이 낮은 LED는 더 빨리 어두워지고 더 짧은 유용한 수명을 가질 수 있습니다.

루멘 감가 상각은 LED가 시간이 지남에 따라 밝기를 잃으면 발생합니다.이것은 몇 가지 주요 요인으로 인해 발생할 수 있습니다.

• 과도한 열은 LED의 내부 부분을 손상시킬 수 있습니다.방열판은이 열을 관리하는 데 도움이되지만 잘 작동하지 않으면 LED 부품이 피해를 입을 수 있습니다.

• 높은 전류 및 전압은 LED 내부의 구성 요소를 마모시킬 수 있습니다.이 마모는 LED를 덜 밝게 만들 수 있습니다.

• LED, 특히 흰색 재료에 사용되는 재료는 시간이 지남에 따라 저하 될 수 있습니다.이 재료 고장은 또한 밝기 손실로 이어집니다.

• 수분 및 먼지와 같은 환경 조건은 LED에 영향을 줄 수 있습니다.수분은 부품이 녹거나 단락시킬 수 있으며 먼지는 빛을 차단하거나 LED 작동을 방해 할 수 있습니다.

LED의 응용

LED 또는 가벼운 방출 다이오드는 조명 산업이 다재다능하고 효율적이기 때문에 많이 변화했습니다.일반 전구에서 내장 설비에 이르기까지 여러 가지 방법으로 사용할 수 있습니다.LED의 주요 장점 중 하나는 작은 크기로 창의적이고 혁신적인 조명 디자인을 허용합니다.이를 통해 LED는 전통적인 전구를 교체하고 맞춤형 조명기구에 내장되어 오래 지속되고 에너지 절약 조명 솔루션을 제공하는 데 적합합니다.

하이브리드 조명 솔루션에서 LED는 전통적인 조명 설계와 결합됩니다.이 시스템에는 종종 특별히 설계된 비품 내에 교체 가능한 LED 부품이있어 유지 관리 및 업그레이드가 쉽습니다.이 조합은 구식 및 새로운 조명 기술의 가장 큰 부분을 차지하여 전체 사용자 경험을 향상시킵니다.

LED는 가정에서 산업 환경에 이르기까지 다양한 장소에서 사용할 수 있습니다.LED는 전통적인 조명에 비해 전력이 적을 수 있기 때문에 에너지 효율은 큰 이점입니다.이는 에너지 요금이 낮고 환경에 미치는 영향이 작은 것을 의미합니다.또한 LED는 더 오래 지속되므로 자주 교체 할 필요가 없어 시간과 비용을 절약 할 필요가 없습니다.

LED의 열 관리

그림 7 : LED의 열 관리

적절한 열 관리는 LED가 얼마나 잘 작동하고 얼마나 오래 지속되는지에 매우 도움이됩니다.LED를 사용하면 열이 발생합니다.이 열이 잘 관리되지 않으면 LED를 빠르게 손상시켜 효율성이 떨어지고 수명이 단축 될 수 있습니다.

LED 열 관리의 주요 부분은 방열판입니다.방열판은 LED 칩의 회로 보드와의 연결에서 열을 흡수하고 퍼지면서 더 차가워지면 도움이됩니다.방열판이 얼마나 잘 작동하는지는 그것이 만든 것과 디자인에 크게 달라집니다.

알루미늄 및 구리와 같은 재료는 열 싱크에 효율적으로 열을 이동할 수 있기 때문에 방열판에 종종 사용됩니다.또한 방열판의 설계에는 일반적으로 핀과 같은 기능이 포함되어있어 열을 방출 할 수있는 표면적을 증가시킵니다.이 넓은 표면적은 방열판이 LED에서 열을 퍼뜨리는 데 도움이되어 LED 냉각기를 유지하고 오랫동안 잘 작동하는지 확인합니다.

LED와 전통적인 조명의 차이점

LED는 전통적인 백열 및 CFL (소형 형광등 램프) 조명, 특히 가벼운 방향과 색상 범위에 대한 몇 가지 장점을 제공합니다.

• 방향 조명 : LED는 특정 방향으로 빛을 방출하며, 램프 또는 스포트라이트와 같은 대상 조명 요구에 이상적입니다.대조적으로, 백열등 및 CFL 전구는 모든 방향으로 빛과 열을 방출하여 종종 빛을 집중시키기 위해 반사기 나 그늘이 필요하여 에너지 낭비를 초래합니다.

• 색상 옵션 : LED는 호박색, 빨간색, 녹색 및 파란색을 포함한 다양한 색상을 제공합니다.흰색광은 다른 색상의 LED (예 : 빨간색, 녹색 및 파란색)를 혼합하거나 파란색 또는 자외선이 인한 인을 통과 할 때 흰색 빛을 방출하는 형광체 코팅 된 LED를 사용하여 생성 할 수 있습니다.이 넓은 색상 범위를 통해 LED는 따뜻하고 아늑한 조명에서 밝고 일광과 같은 조명에 이르기까지 다양한 조명 요구를 충족시킬 수 있습니다.

LED는 어떻게 작동합니까?

그림 8 : LED의 구조

LED (LIGHT EMITTING DIEDE)는 다이오드처럼 작동하며 앞으로 바이어스 될 때 빛을 발산합니다.이 설정에서, 음성 측 (캐소드)은 전원의 음성 단자에 연결되고 양의 측면 (양극)이 양의 단자에 연결된다.이 배열은 N- 지역의 전자가 에너지를 얻고 P- 지역으로 이동할 수있게한다.이들 전자가 접합부를 가로 지르고 p- 지역의 구멍을 만나면 에너지를 빛으로 방출한다.

LED가 방출하는 빛의 색상은 사용 된 반도체 재료에 따라 다릅니다.예를 들어, 갈륨 비 세나이드는 적외선을 생성하는 반면, 갈륨 포스 파이드는 녹색 또는 적색광을 생성 할 수 있습니다.이러한 색상의 차이는 재료의 다양한 에너지 수준에서 비롯되며, 이는 주어진 빛의 파장을 결정합니다.

LED는 캐소드 터미널에 연결된 앤빌 (Anvil)이라고하는 리드 프레임으로 제작됩니다.이 프레임은 반도체 재료를 보유합니다.반도체의 P- 영역은 표면 근처에 배치되어 내부에 갇히지 않고 LED에서 더 많은 빛이 나옵니다.이 디자인은 LED의 밝기와 효과를 높이는 데 도움이됩니다.

결론

LED는 전통적인 조명보다 많은 장점이 있습니다.그들은 더 적은 에너지를 사용하고 더 오래 지속되며 더 나은 조명 품질을 제공합니다.LED는 반도체를 통해 전자를 움직여서 작동하여 전기 에너지를 매우 적은 열로 빛으로 직접 전환합니다.사용 된 재료에 따라 다양한 색상을 생산할 수 있으며 램프 유형 및 칩 유형 LED의 다양한 설계를 통해 더욱 유용합니다.기술이 향상됨에 따라 LED는 계속 나아지고 더 많은 혜택을 제공하고 더 많은 방법으로 사용됩니다.LED가 어떻게 작동하는지 이해함으로써 왜 우리 집, 사무실 및 그 너머에서 조명에 선호되는 선택이되는지 분명합니다.

자주 묻는 질문 [FAQ]

1. LED 디스플레이는 어떻게 작동합니까?

LED 디스플레이는 LED (Light-Emitting Diodes)라는 많은 작은 조명을 사용하여 작동합니다.이 작은 조명은 다른 색상으로 빛나기 위해 그림과 텍스트를 만듭니다.전자 회로는 이러한 조명을 제어하여 원하는 이미지와 패턴을 보여주기 위해 빠르게 켜고 끄십시오.

2. LED가 사용되는 두 가지 주요 사항은 무엇입니까?

LED는 주로 조명 및 디스플레이에 사용됩니다.조명을 위해서는 가정, 거리 및 차량에 밝고 에너지 절약 조명을 제공합니다.디스플레이의 경우 텔레비전, 컴퓨터 및 광고판의 스크린에 사용됩니다.

3. LED의 원칙과 그 작업은 무엇입니까?

LED의 원리는 전기 발광 과정을 기반으로합니다.전류가 LED의 재료를 통해 흐르면 빛을 발산합니다.이것은 전기 에너지가 전자가 다른 입자와 결합하여 에너지를 빛으로 방출하기 때문에 발생합니다.

4. LED가 중요한 이유는 무엇입니까?

LED는 에너지를 절약하고 오래 지속되며 환경에 좋습니다.그들은 전통적인 조명보다 전기를 적게 사용하고 수명이 훨씬 길기 때문에 자주 교체 할 필요가 없습니다.

5. LED의 장점은 무엇입니까?

LED의 장점에는 적은 에너지 사용, 수명이 길고 내구성이 뛰어나고 크기가 작아지며 더 빨리 켜고 끄는 것이 포함됩니다.또한 열이 적고 많은 색상으로 나오면 다른 목적에 유용합니다.