백색 LED의 역사

백열 전구에 비해 LED는 입력 전력의 와트당 더 많은 루멘을 생성하므로 빛을 생성하는 데 더 효율적입니다. 물론, 이는 백열 전구가 열 생산에 더 효율적이라는 것을 의미하며, 낮이 짧아지고 밤이 추워지면 어딘가에서 LED 조명으로 도약한 누군가가 초과 근무를 하는 난로를 가지고 있다는 것을 의미합니다. 그리고 누군가는 우리가 어떻게 여기에 도달했는지 궁금해할 수도 있습니다. 인광체를 밝히는 난해한 무기 반도체로 밝혀진 세상입니다.

다이오드가 특정 조건에서 빛을 방출한다는 사실은 100년 이상 알려져 왔습니다. 최초의 발광 다이오드는 1907년 마르코니 연구소의 고양이 수염 탐지기에서 최초의 다이오드 종류인 발견되었습니다. 이 발견은 Texas Instruments의 또 다른 발견이 갈륨 비소 기판으로 구성된 터널 다이오드에서 적외선 방출을 밝혀내기 전까지는 단순한 과학적 호기심이었습니다. 이 적외선 LED는 TI에서 특허를 얻었고 이러한 적외선 발광 다이오드를 제조하는 프로젝트가 시작되었습니다.

그러나 적외선은 사람의 눈에 보이지 않으므로 어떤 종류의 표시나 조명에도 유용하지 않습니다. 최초의 가시 스펙트럼 LED는 1962년 General Electric에서 제작되었으며, 1968년 Monsanto Company에서 최초의 상업적으로 이용 가능한(빨간색) LED가 생산되었습니다. HP는 그 해에 Monsanto에서 사용하는 것과 동일한 갈륨 비소 인산염을 사용하여 LED 생산을 시작했습니다. 이러한 HP LED는 1970년대 HP 계산기에 사용된 매우 작은 7세그먼트 LED 디스플레이에 사용되었습니다.

1960년대 초반의 적외선 LED부터 1960년대 후반의 적색 LED까지, 1970년대에는 주황-적색, 주황, 황색, 마지막으로 녹색 LED가 등장했습니다. 이러한 발전에는 경향이 있으며 이는 전자 간격과 관련이 있습니다. 다이오드가 빛을 생성하려면 먼저 전자에 에너지를 넣어야 합니다. 이 에너지는 전자를 원자가 띠의 자연 상태에서 전도 띠로 점프하게 만듭니다. 이 에너지는 전자를 전도대에 유지하기에 충분하지 않으므로 결국 가전자대에 남겨둔 정공으로 다시 떨어지게 됩니다. 그렇게 함으로써 광자 형태로 다시 에너지를 방출합니다.

전자를 전도대로 이동시키는 데 더 많은 에너지가 필요할수록 더 높은 주파수의 빛의 형태로 광자로 방출되는 에너지가 더 많아집니다. 적외선 LED가 빨간색 LED보다 먼저 나오고 녹색 LED가 그 뒤에 나온 이유는 이러한 밴드갭을 높이고 더 높은 주파수의 빛을 방출하는 LED 기판을 찾는 것이 더 어렵기 때문입니다.

적외선, 빨간색, 녹색 LED는 "쉬웠지만" 파란색 LED에는 훨씬 더 큰 밴드갭이 필요하므로 더 이국적인 재료가 필요했습니다. 고휘도 파란색 LED를 만드는 데 숨겨진 수수께끼는 1994년 Nichia Corporation에서 인듐 갈륨 질화물을 사용하여 처음으로 풀렸습니다. 동시에 나고야 대학의 아카사키 이사무(Akasaki Isamu)와 아마노 히로시(Hiroshi Amano)는 LED용 질화갈륨 기판을 개발하여 2014년 노벨 물리학상을 수상했습니다. 빨간색, 녹색, 파란색 LED를 사용하는 경우 흰색 LED를 만드는 데 방해가 되는 유일한 방법은 이러한 모든 색상을 동일한 패키지에 넣는 것이었습니다.

최초의 백색 LED는 명시적으로 백색 LED가 아니었습니다. 대신 빨간색, 녹색 및 파란색 LED가 단일 LED 인클로저에 포함되었습니다. 그러나 빨간색, 녹색, 파란색 빛을 혼합하면 흰색 빛을 얻게 됩니다. 이는 실제로 다양한 색상의 광자의 정확한 비율을 얻는 문제일 뿐입니다.

이는 RGB LED의 표준으로 남아 있으며 일부에서는 이러한 LED가 생성할 수 있는 색상 범위를 향상시키는 실험도 했습니다. 인간의 눈은 빛의 녹색 주파수에 극도로 민감하며, 네 번째 LED를 패키지에 추가하면 '에메랄드'라고 불리는 것이 가장 좋습니다. 즉 녹색 LED에서 익숙한 것보다 약간 더 푸른 녹색 음영을 만들 수 있습니다. 더 넓은 색상 범위의 LED 또는 원하는 경우 더 하얀 흰색.

이것은 백색 LED를 개발하는 최초의 방법이었고, 철물점에서 구입하는 LED 전구에는 개별 빨간색, 녹색, 파란색 LED가 내부에 들어 있지 않지만 여전히 더 많은 색상을 만들어내는 환상적으로 인기 있는 방법입니다. LED. 이러한 네오픽셀, WS2812 또는 APA101에는 모두 하나의 인클로저 내부에 빨간색, 녹색 및 파란색 LED가 있습니다. 개별적으로 주소를 지정할 수 있는 고급 RGB LED 중 일부에는 흰색용 네 번째 LED가 추가되기도 합니다. 그러면 개별 백색 LED는 어떻게 만들어질까요?