물리전자 - LED 분석

물리전자 프로젝트 LED 분석.
목차
1. LED란
2. LED의 동작원리
3. 색상과 파장과의 관계
4. 밝기와 파장과의 관계
LED 란
light-emitting diode 의 약자로 다이오드기능을 하는 발광소자.
전구보다 밝고 효율이 좋으며, 반영구적으로 쓸 수있다.
2009년 전세계 LED 매출 : 48억 달러
2011년 전세계 LED 매출 : 84억 달러
최근에는 TV, 조명 자동차 전조등에 많이 쓰인다.
LED 동작원리
물질을 구성하는 미세 단위의 경우, 중심에 원자핵이 있고 원자핵 주변을 전자가 돌고 있다.

전자는 각자 궤도를 돌고 있는데 안쪽 궤도는 비교적 낮은 에너지를 가지며, 바깥 쪽 전자는 높은 에너지를 갖고 있다.
낮은 궤도에서 돌고 있던 전자가 외부로부터 어떤 형태의 에너지를 받으면 높은 궤도로 뛰어 올라가게 된다.

높은 궤도로 올라간 전자는 본 궤도에 정공을 남기게 되는데, 전자(Free electron)와 정공(Hole)은 서로 합치려는 경향이 매우 강하다.

따라서, 높은 궤도에서 돌아다니던 전자는 낮은 궤도로 내려와 정공(Hole)과 합치게 된다.

높은 궤도에서 높은 에너지를 지니던 전자는 낮은 궤도로 내려오면서 에너지를 다양한 형태로 방출하게 된다.

그 중 한 가지 방법이 바로 빛을 내보내는 것이다. 이 방법을 사용한 발광소자가 바로 LED이다.

빛의 색깔은 전자가 올라갔다 내려가는 에너지 전위차(Energy Band Gap)에 의해 결정된다.

에너지 전위차가 클 경우 단파장의 빛, 즉 파란색 계통의 빛이 나오고 작을 경우 장파장을 갖은 빨간색 빛이 나오고 가시광선 영역을 벗어나면 자외선이나 적외선이 나온다.
색상과 파장과의 관계

가시광선 출력을 얻기 위한 신호의 파장 400-720 nm은 1.7-3.1eV의 밴드갭 에너지 범위에 속한다.

적용.
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