발광 다이오드

'L.E.D.' 예명을 사용하고 있는 비마니 사운드 아티스트에 관한 내용은 카쿠타 토시유키 문서를 읽어 주세요.

여러 가지 색상의 발광 다이오드들
왜 파란색만 없을까

Light Emitting Diode (발광 다이오드)

개요

다이오드의 한 종류로, 낮은 전압과 전류를 넣어주면 빛을 방출하는 다이오드이다. 역으로 빛을 흡수하면 전류를 방출하기도 한다. 이는 광전효과에 기인한다. 발광 다이오드를 이용한 조명기구는 LED 등기구라고 부른다.

원리

p-n 접합을 가지는데, p는 양공(electron hole)이 많은 p-타입 반도체, n은 전자(electron)가 많은 n-타입 반도체를 뜻한다. 이 반도체들 사이에서 전자가 양공으로 전이하면서 에너지를 방출하는데, 그 에너지는 광자의 형태로 방출된다.

장점

• 높은 에너지 효율: 백열전구 30W 급이 LED 4~5W 급과 같은 밝기다. 전기료를 절약할 수 있으며. 이외에도 동일한 전력으로 더 많은 밝기 또는 지속시간 증가가 가능하므로 휴대에 있어서 백열전구 대신 LED를 사용하면 배터리 크기를 줄이거나 사용시간을 늘릴 수 있다.
• 저발열: 백열전구는 필라멘트를 가열해서 빛을 내는 구조로, 기본적으로 열이 발생하지만, LED는 상대적으로 적은 열이 발생한다.
• 긴 수명: 백열전구의 수명은 1000시간 내외이고 형광등은 0.5~1.5만 시간이나, LED는 2만시간 이상으로 긴 편.

단점

• 아무래도 비싼 초기비용 : 형광등이나 백열전구보다 가격이 높게 형성되어있다. 지금은 어느 정도 가격이 내려갔으나 그래도 여전히 더 비싼 편이다. 그러므로 최소 6시간 이상 조명을 킬 필요가 없는 곳에 LED등을 설치하는 건 전기세 절감보다 비싼 교체비용이 더 나가는, 배보다 배꼽이 더 클 수가 있다.
• 극성에 따른 정류기의 필요 : 발광 다이오드는 다이오드인지라 직류로 변환해줘야한다. 이에 따른 약간의 에너지 손실이 있다.
• 전압에 민감 : LED는 구동 전압(driving voltage) 이상의 전압을 걸어줘야 하며, 일정 이상의 전압을 걸면 파손된다. LED 색상마다 차이는 있으나, 최저 전압과 최고 전압차는 1V 이하.
• 낮은 연색성(CRI) 지수. 백열등은 100에 가깝고, 향광등은 90대지만 LED의 연색성은 70 ~ 80대에 머무른다. 즉, 자연광(태양)에서 먼 이질적인 빛이다.
• 저온 환경에 취약 : 추운 환경에서 작동불량을 일으킬 가능성이 있다. 반도체 소자가 저온에 약하기 때문. 영하로 내려가는 겨울철 실외에 사용하기 적합하지 못하다.

용도

• 등기구

  같은 전력으로 전구나 형광등보다도 더 센 밝기가 나오므로, 소형화에 유리하다. (더 밝게 하거나, 갯수를 줄이거나) 자전거 헤드라이트/LCD의 백라이트는 거의 LED이다.

• 액정

  LED TV라는 이름으로 유명하지만, LED만으로 컬러 화면을 구현하려면 LED 하나의 크기가 매우 작아야 할 것이다. 요컨대 LCD TV가 있고, 그 후방광원을 LED로 한 것이 LED TV로 알려진 것이다. 원래의 정확한 이름은 LED 백라이트 LCD TV이다.하지만 누가 매번 LED 백라이트 LCD TV라고 부를까