학문
LED가 빛을 내는 원리는 무엇인가요?
요즘 집 전등을 대부분 형광등에서 led 등으로 교체하고 있습니다. 그런데, 작은 led 칩에 빛이 발생하는 원리 무엇인지 궁금합니다. 그리고 led로 교체했을 때 전기 소모와 빛의 밝기를 다른 기기와 비교하여 알려주세요.
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안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.
LED(Light Emitting Diode)는 우리 말로는 ‘발광다이오드’라고 표기하며, 전류를 가하면 빛을 발하는 반도체 소자입니다. 반도체는 크게 단원소 반도체, 화합물 반도체, 그리고 유기물 반도체로 분류되는데요, LED는 이 중 화합물 반도체에 속합니다.
LED는 쉽게 설명하면, 전기에너지를 빛에너지로 변환시켜주는 ‘광반도체’입니다. 기본적으로 LED는 양(+)의 전기적 성질을 가진 p형 반도체와 음(-)의 전기적 성질을 지닌 n형 반도체의 이종접합 구조를 가집니다. 전자(electron)가 많아 음의 성격을 띤 n형 반도체와 전자의 반대 개념인 정공(hole)이 많아 양의 성격을 띤 p형 반도체가 얇은 층 형태로 붙어 있는데요.
순방향으로 전압을 가하면, 수 볼트의 전압으로 전류가 흘러 발광합니다. 즉, n층의 전자가 p층으로 이동해 정공과 결합하면서 에너지를 발산하는 것인데요, 이 때 에너지는 주로 열이나 빛의 형태로 방출되며, 빛의 형태로 발산하는 것이 바로 LED입니다.
