LED 발광다이오드(알기 쉽게 설명한)

LED의 탄생과 진화를 통한 인류 광원의 혁신을 만나다!



LED로 통하는 발광 다이오드는 21세기 광원으로서 이미 우리 생활 깊이 자리잡은 지 오래다. 발광 다이오드가 등장한 초기에는 가시광 발광은 하지 못했고, 적외선 발광만 가능했으며 그나마 아주 미약한 빛이었다. 그러던 것이 가시광 방출이 가능해지고, 고출력 LED가 개발되면서 단순한 표시등 역할에서 조명 역할까지도 해내게 된 것이다.



발광 다이오드는 1970년대 후반부터 빨간빛을 내는 콩알만한 표시광원으로서 사용되어 왔다. 당시의 표시소자는 꼬마전구나 네온램프 정도였다. 네온램프는 AC 100V의 전원이 필요했으며 게다가 유리 밸브이고, 사이즈도 컸다. 그런 표시소자를 능가하는 발광 다이오드가 나타나고, 휘도(輝度)도 높아졌으며 발광색도 오렌지색에서 녹색, 청색으로 진화했다.



본서는 이런 발광 다이오드의 성능과 특징에 대해서 사용자의 입장에서 이해하기 쉽게 설명했다. 또, 영상 업계에 종사해 온 필자의 특성상 "빛"을 포괄적으로 본 설명도 많이 포함되었다. 그런 점에서 다른 발광 다이오드의 해설서와는 다른 측면을 볼 수도 있을 것이다. 인류가 가진 광원은 많고, 여러 기술 혁신을 부여해왔습니다. 그 중에서 발광 다이오드가 어떤 위치에 있는 지 본서를 통해 터득할 수 있을 것이다.



발광 다이오드(LED : Light Emitting Diode)는 전력의 절약, 긴 수명, 환경이 아름다워진다는 특징뿐만 아니라 가격도 적당해서 근래 가정용 조명 시장에 급속도록 확대되고 있다.



이 책은 "최근의 새로운 광원"이라는 LED에 주목하여 그 기초 원리부터 재료 특성, 제품 사양서를 읽는 방법부터 응용사례까지를 그림으로 이해하기 쉽게 해설했다.

CHAPTER 01 발광다이오드의 특징

1-1 발광다이오드가 가져온 것

1-2 발광다이오드의 특징

1-3 발광다이오드를 점등시킨다.

ㆍ 간단한 회로에서의 점등

ㆍ 기본 구조는 반도체 구조(다이오드)

ㆍ PN 접합

ㆍ 발광다이오드의 구조

1-4 발광다이오드의 성장과정

ㆍ 발광다이오드의 발상

ㆍ 발광다이오드는 적외 발광에서 시작했다.

ㆍ 대출력화 하기 위한 도전

1-5 반도체 레이저와 발광다이오드의 차이

ㆍ 반도체 레이저와 발광다이오드는 형제

ㆍ 반도체 소자는 같고, 차이는 구조에 있다.

1-6 LED 밝기의 단위

ㆍ 칸델라, 밀리칸델라

ㆍ 와트

ㆍ 루멘

ㆍ 칸델라, 와트, 루멘의 관계

1-7 청색 발광다이오드 개발의 역사

ㆍ 청색 발광다이오드 개발에 집착(그 장점)

ㆍ 청색 발광다이오드 개발의 돌파구

ㆍ 백색 발광다이오드로의 광명

1-8 발광다이오드 제품의 실제

ㆍ 발광 파장별 LED 분류

ㆍ 출력별 LED 분류

ㆍ 형상별 LED 분류



CHAPTER 02 빛에 대한 기초 지식

2-1 빛난다는 게 어떤 것일까?

ㆍ 발광의 본질적인 것 - 빛과 전자

ㆍ 전자파

ㆍ 빛은 에너지

ㆍ 발광의 종류

ㆍ 빛의 작용

2-2 빛의 단위

ㆍ 광도, 칸델라[cd]

ㆍ 광속, 루멘[lumen]

ㆍ 조도, 럭스[lux]

ㆍ 휘도, 니트[nt]

ㆍ 와트[W]

ㆍ 칸델라의 빛의 색

2-3 양자발광의 의미

ㆍ 포톤(Photon)과 포논(Phonon)

ㆍ 광자(포톤)

ㆍ 에너지갭



CHAPTER 03 여러 가지 광원

3-1 형광등 이전의 광원

ㆍ 태양광

ㆍ 촛불

ㆍ 가스등

ㆍ 아크 전등

ㆍ 백열전등

ㆍ 형광등(저압 수은등)

3-2 HID 램프

ㆍ 고압 수은등

ㆍ 메탈 할라이드(HMI) 램프

ㆍ 나트륨 램프

ㆍ 제논 램프

ㆍ 제논 플래시

3-3 레이저 등장 이후

ㆍ 레이저의 기본 원리

ㆍ 반도체 레이저

ㆍ X선 광원

ㆍ 루미네선스 - 인광과 형광

3-4 발광다이오드를 다른 광원과 비교한다.

ㆍ 백열전구와 비교한다.

ㆍ 형광등과 비교한다.

ㆍ 고압 방전등(수은등, 메탈할라이드 램프, 나트륨 램프)과 비교한다.

ㆍ 레이저와 비교한다.

3-5 LED 전구는 백열전구를 대체할 수 있을까?

ㆍ 백열전구와 형광등이 LED 전구로 바뀔 때

ㆍ 거실에서 사용하는 경우(형광등 비교)

ㆍ LED 전구의 투자가치



CHAPTER 04 주변에서 사용하고 있는 발광다이오드에 대해 알아보자

4-1 일상생활 속에서 쓰이는 발광다이오드

ㆍ 전자기기의 표시 램프

ㆍ 도어 센서

ㆍ 바코드 리더

ㆍ 손전등

ㆍ 안내 표시판

ㆍ 교통신호기

ㆍ 주택용 전구

ㆍ 자동차 헤드램프

ㆍ 액정 텔레비전 면발광 광원

ㆍ LED 프린터

4-2 전자기기에서 활약하는 LED 센서

ㆍ 포토커플러

ㆍ 포토 인터럽터

ㆍ 솔리드 스테이트 릴레이

ㆍ 광섬유와의 조합

ㆍ 측거 센서

ㆍ 위치 센서

4-3 발광다이오드의 장점과 단점

4-4 발광다이오드의 수명과 인체에 미치는 영향



CHAPTER 05 발광다이오드의 성능에 대해 알아보자.

5-1 시판 제품으로 본 발광다이오드

5-2 성능표를 보는 방법

ㆍ 최대 정격

ㆍ 동작 전류/ 동작 전압

ㆍ 광출력

ㆍ 순전류

ㆍ 역전압, 열저항

ㆍ 발광파장

ㆍ 확대각

ㆍ 동작 주위 온도

ㆍ 수명



CHAPTER 06 발광다이오드를 능숙하게 사용하자.

6-1 발광다이오드를 실제 사용할 경우의 주의점

ㆍ LED를 발진시킨다.

ㆍ 소자의 냉각에 주의한다.

ㆍ LED광을 확대하고 집광시킨다.

ㆍ LED광을 광섬유로 이끌어낸다.

ㆍ LED 스트로보로 사용한다.

6-2 발광다이오드에 사용하는 전원

6-3 설치할 때 주의점

6-4 사용 환경과 방열 대책



부 록 LED에 관한 Q&A

부 록 초급편

부 록 상급편(빛 관련)

부 록 상급편(전기 관련)

부 록 상급편(열 관련)



권말자료

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Ando Koushi 저자 Ando Koushi는 1956년 아이치현 토요타시 출생. 1974년 아이치현립 오카자키 고등학교 졸업1978년 나고야 공업대학 기계공학과 졸업. 1978년 (주)NAC 입사. 2000년 (주)일본로퍼 입사. 2001년 Anfi(유)설립. <주요 활동> ㆍ 화상(계측 카메라)을 이용한 계측 시스템 개발에종사.ㆍ 웹사이트 'AnfoWorld'운영. 전문은 광학, 전자공학, 기계공학<저서>ㆍ 「빛과 빛의 기록[빛편]」ㆍ 「빛과 빛의 기록[빛편 2]」