▲ 이치원 (공주대 교수)

LED도 통상의 다이오드와 동일하게 캐소드(음극)와 애노드(양극)가 있으며, 이에 어느 한도 이상의 전압을 가하면 전압 상승에 의하여 전류가 빠르게 흐르게 되고, 이때의 전류량에 비례해서 빛이 발광된다.

발광되는 색에 따라 차이는 있지만 빨강, 노랑, 초록색에서는 약 2.1 볼트 정도, 백색과 파란색에 대하여는 3.5볼트 정도이고 5볼트 전후의 고출력 LED도 있다.

LED의 소비전력은 사용 및 표시 용도에 따라 수mA~50mA정도이나 조명 목적 등의 대 출력용은 1암페어를 넘는 제품도 있다.

LED는 기존의 소형전구나 네온램프 등과 비교해 볼 때 정상적으로 사용할 경우 반영구적으로 사용이 가능하며 수명이 길다.

또한 다른 IC와 같이 대량 생산이 가능하여 가격이 저렴하며, 다양한 색깔을 구현할 수 있는 LED 생산이 가능하므로 실제로 벽걸이TV나 두루마리 TV 출현도 기대해 볼만하다.

2. LED를 만드는 재료

발광되는 빛의 색, 즉 파장은 PN 접합을 형성하는 소재의 띠 간격(에너지 띠)의 크기와 관련이 있다. 발광 다이오드는 근적외선이나 가시광선, 자외선에 이르는 각 파장에 대응하는  에너지 띠 간격을 가지는 반도체 재료가 이용된다. 트랜지스터나 IC는 주로 4족 원소인 실리콘(SI)으로 되어 있지만, LED는 좀 다르다.

LED는 3족 원소인 갈륨(Ga), 알루미늄(Al)과 5족 원소인 인(P), 비소(As) 등으로 되어 있다. 그리고 3족 원소와 5족 원소를 혼합시켜 4족 원소와 비슷한 반도체를 만들어 실용적인 발광이 일어나도록 한 것이다.

즉 오랫동안 사용되어온 GaAsP 계나 GaP 계에 대하여는 질소와 같은 불순물을 첨가하여 적색에서 황색으로 그리고 황색에서 녹색으로 발광토록 한다.

잠깐, LED 사용에 필요한 간단한 지식을 소개하여 보자.

LED는 인가되는 정격전류를 넘으면 수명이 짧아지고 소자가 파손될 위험이 있다. 따라서 정전압구동을 요하고, 극성이 있으므로 양극과 음극을 반대로 하면 발광하지 않는다.

특히 GaN 계열의 발광 다이오드(LED)는 정전기나 서지전류에 약하기 때문에 취급에 주의를 해야 한다. 출력이 높은 제품에 대하여는 방열판 같은 방열대책이 있어야 하고 이를 소홀히 하면 소자의 파손이나 화재 등의 위험이 있다.

3. 친환경 적색 LED

앞으로 LED는 우리 사회의 각 분야에서 활용되어 조명에서부터 가전, 차량, 선박 등 각종 표시기까지 혁신적인 변화를 가져 올 것으로 예상된다.

심지어 농업 분야에서도 활용되는 단계에 이를 정도다. 비닐하우스의 조명에 기존 시설을 LED 체제로 바꿈으로 하여 최대 전기 사용량을 80%까지 절감한다는 보고도 있다. LED는 식물의 광합성과 생장에 필요한 단색광을 제공할 수 있는 소자이고 전력소모량이 적으며 수명이 반영구적이다.

특히 원추형 적색 LED조명 장치를 들깨, 국화, 장미, 딸기 및 여러 가지 화초류 재배에 적용할 경우 전기에너지 절감과 함께 생산량을 증대 시킬 수 있고,시설채소와 시설과수에서는 품질까지도 향상 시킬 수가 있는 것이다.

또한 하루 일조량이 적어 충분한 빛을 받지 못할 때 태양광 대신 LED 조명을 비춰 식물의 성장을 증가시키고 품질을 높일 수 있다. 더욱이 태양광을 이용하여 LED를 작동시킬 수만 있다면 아주 바람직할 것으로 보인다.

또한 기존의 수은등과 같이 환경에 유해한 수은과 같은 중금속 성분을 사용하지 않으므로 친환경적이어서 앞으로 많은 각광을 받을 것으로 보인다.

저작권자 © 금강뉴스 무단전재 및 재배포 금지