Category Article
Àü³²´ë, °í¿Â¿¡µµ ºû ÁÙÁö ¾Ê´Â LED Çü±¤Ã¼ ÃÖÃÊ °³¹ß
2017-04-01

Àü³²´ë, °í¿Â¿¡µµ ºû ÁÙÁö ¾Ê´Â LED Çü±¤Ã¼ ÃÖÃÊ °³¹ß
ÀÚµ¿Â÷ ÀüÁ¶µî, Á¶¸í µî ¹é»ö LED ºÐ¾ß Àû¿ë ±â´ë
¹Ì·¡Ã¢Á¶°úÇкÎ(Àå°ü ÃÖ¾çÈñ)´Â ±¹³» ¿¬±¸ÁøÀÌ ¹é»ö LED°¡ ÀÛµ¿ÇÒ ¶§ ¹ß»ýÇÏ´Â ¿­¿¡ ÀÇÇØ ºûÀÇ ¼¼±â°¡ °¨¼ÒÇÏÁö ¾Ê´Â ½Å°³³ä Çü±¤Ã¼¸¦ °³¹ßÇß´Ù°í ¹àÇû´Ù. À̹ø ¿¬±¸·Î °³¹ßµÈ Çü±¤Ã¼´Â ÇâÈÄ ÀÚµ¿Â÷ ÀüÁ¶µîÀ̳ª Á¶¸í µî °íÃâ·Â ¹é»ö LED ºÐ¾ß¿¡ Àû¿ëÇÒ ¼ö ÀÖÀ» °ÍÀ¸·Î ±â´ëµÈ´Ù. À̹ø ¿¬±¸´Â Àü³²´ë ÀÓ¿øºó ±³¼ö ¿¬±¸ÆÀÀÌ ¹Ì·¡Ã¢Á¶°úÇкΠ±âÃÊ¿¬±¸»ç¾÷(°³Àבּ¸)Áö¿øÀ¸·Î ¼öÇàÇßÀ¸¸ç, ¼¼°èÀûÀÎ ÇмúÁö ³×ÀÌó ¸ÓÅ͸®¾óÁî¿¡ °ÔÀçµÆ´Ù. ÀÚ·á : ¹Ì·¡°úÇÐâÁ¶ºÎ

´ëºÎºÐÀÇ Çü±¤Ã¼, ¿­Àû ¼Ò±¤Çö»ó º¸¿©
Çü±¤Ã¼´Â ÇÑ ¼¼±â°¡ ³Ñ°Ô Çü±¤µî, CRT(cathode-ray tube), FED(field emission display), PDP(plasma display panel), LCD(liquid crystal display), ¹é»ö LED µî Á¶¸í°ú µð½ºÇ÷¹ÀÌ¿ëÀ¸·Î Àΰ£ÀÇ ¹®¸íÀÌ ¹ßÀüÇÔ¿¡ µû¶ó Àû¿ë ¹üÀ§¸¦ ³ÐÈ÷¸ç °³¹ßµÇ¾î¿Â ÇٽɼÒÀç´Ù. Æ¯È÷ Çü±¤Ã¼´Â LED chipÀÇ ºûÀ» ¹Þ¾Æ °¡½Ã±¤¼± ¿µ¿ª´ë·Î »ö º¯È¯À» ÇÏ´Â ¼ÒÀçÀ̸ç, ¹é»ö LEDÀÇ »ö»ó ±¸ÇöÀ» À§ÇØ °¡Àå Áß¿äÇÑ Çٽɹ°ÁúÀÌ´Ù. À̶§ »ç¿ëµÇ´Â Çü±¤Ã¼´Â LED ±¸µ¿ ½Ã ¹ß»ýÇÏ´Â ¿­¿¡ ´ëÇØ ¾ÈÁ¤ÀûÀ̾î¾ß ÇÑ´Ù.
´ëºÎºÐÀÇ Çü±¤Ã¼´Â ¿Âµµ°¡ »ó½ÂÇÔ¿¡ µû¶ó ºûÀÇ ¼¼
±â°¡ °¨¼ÒÇÏ´Â ¿­Àû ¼Ò±¤Çö»óÀ» º¸À̱⠶§¹®ÀÌ´Ù. À̸¦ °³¼±Çϱâ À§ÇØ ¸¹Àº ¿¬±¸°¡ ½ÃµµµÇ°í ÀÖÁö¸¸, ¿­Àû ¼Ò±¤À» °¨¼Ò½Ãų »Ó ¿­Àû ¼Ò±¤Çö»óÀ» ¿øõÀûÀ¸·Î Á¦°ÅÇÏÁö ¸øÇÏ´Â ÇÑ°è°¡ ÀÖ´Ù.

½º¸¶Æ® ÀÚ°¡ Ä¡À¯ Çü±¤Ã¼ °³¹ß, ¿­Àû ¼Ò±¤Çö»ó ÇØ°á
¿¬±¸ÆÀÀÌ °³¹ßÇÑ ½º¸¶Æ® ÀÚ°¡ Ä¡À¯(self-healing)Çü±¤Ã¼´Â Àλ꿰(phosphate) ±â¹ÝÀÇ ³ª½ÃÄÜ(NASICON; Na super ionic conductors) ±¸Á¶¸¦ °®°í ÀÖ´Ù. ¿¬±¸ÆÀÀº Çü±¤Ã¼ÀÇ ±¸Á¶°¡ °¡Áø ¿Âµµº¯È­¿¡ µû¸¥ ƯÀ̼ºÀÌ °í¿Â¿¡¼­ÀÇ ¹ß±¤°ú ¿¬°üÀÌ ÀÖ´Ù´Â °ÍÀ» ¹àÇô³Â´Ù. ÀÌ Çü±¤Ã¼´Â ¿Âµµ°¡ Áõ°¡ÇÔ¿¡ µû¶ó ´Ü»çÁ¤°è(monoclinic) α»ó, À°¹æÁ¤°è(hexagonal) β, γ»óÀ¸·Î »óÀüÀÌ°¡ ÀϾ´Ù. ÀÌ ¶§ Na+ÀÌ¿ÂÀÌ À̵¿Çϸç, ÀÌ·Î ÀÎÇÑ °áÇÔÀÇ ¿¡³ÊÁö ÁØÀ§°¡ Çü±¤Ã¼ ¸ðü ³»ÀÇ ÀÏÁ¤ÇÑ À§Ä¡¿¡ Á¸ÀçÇÏ°Ô µÈ´Ù. ÀÌ °áÇÔ ÁØÀ§´Â ÀüÀÚ¸¦ °¡µÖ³õ´Â ¿ªÇÒÀ» ÇÏ°Ô µÇ¸ç, °¡µÖÁø ÀüÀÚµéÀº ¿Âµµ°¡ Áõ°¡ÇÒ ¶§ È°¼ºÁ¦ÀÇ ¹ß±¤¼¾ÅÍ·Î À̵¿ÇÑ´Ù. ÀÌ·Î ÀÎÇØ °í¿Â¿¡¼­µµ ¹ß±¤¼¼±â°¡ °¨¼ÒÇÏÁö ¾Ê´Â Çö»óÀ» º¸À̸ç, À̸¦ ´Ù¾çÇÑ ¹æ¹ýÀ¸·Î ºÐ¼®Çß´Ù.
¿¬±¸ÆÀÀº Áß¼ºÀÚ È¸Àý(Neutron diffraction)°ú °í ºÐÇØ´É ¿¢½º·¹ÀÌ È¸Àý(high resolution X-ray diffraction)À» ÇÔ²² ¸®Æ®º§Æ® ºÐ¼®¹ý(Rietvled refinement)À» ÅëÇØ »ó¿Â¿¡¼­ Çü±¤Ã¼ÀÇ ±¸Á¶ Á¤º¸¸¦ È®ÀÎÇß´Ù. ¶ÇÇÑ, °í¿Â ¿¢½º·¹ÀÌ È¸Àý, 23Na, 31P °í¿Â ÇÙÀÚ±â°ø¸í(nuclear magnetic resonance) ÃøÁ¤, °í¿Â ¶ó¸¸ºÐ±¤¹ý(Raman spectroscopy)À» ÅëÇØ ¿Âµµº¯È­¿¡ µû¸¥ Çü±¤Ã¼ÀÇ »óº¯È­¸¦ °üÂûÇß´Ù. ¿Âµµ º¯È­¿¡ µû¸¥ ±¤ ¹ß±¤(PL; photoluminescence)1) Ư¼ºÀ» È°¼ºÁ¦ ¾ç¿¡ µû¸¥ °í¿Â ½ÃºÐÇØ Çü±¤(decay time)2) ÃøÁ¤°ú ÇÔ²² ºñ±³ ºÐ¼®ÇÏ¿© È°¼ºÁ¦°¡ ġȯµÇ´Â Na+ ÀÚ¸®°¡ ¿­Àû ¼Ò±¤Æ¯¼º°ú ¿¬°üÀÌ ÀÖ´Ù´Â °á°ú¸¦ µµÃâÇßÀ¸¸ç, À̸¦ ÀÓÇÇ´ø½º(impedance)ºÐ¼®3)À¸·Î Çؼ®Çß´Ù.
ÀÌ¿Í ÇÔ²² ¿­ ¹ß±¤(TL; thermoluminescence) ÃøÁ¤À¸·Î Çü±¤Ã¼ÀÇ ¸ðü ³» °áÇÔ(defect)ÀÌ Çü±¤Ã¼ÀÇ »óº¯È­¿Í ¹ÐÁ¢ÇÏ°Ô °ü·ÃÀÌ ÀÖÀ½À» È®ÀÎÇß´Ù. ÀÌ·¯ÇÑ ºÐ¼®µéÀ» ¹Ðµµ¹üÇÔ¼ö(density functional theory)4)°è»êÀ¸·Î
±¸Á¶º¯È­¿¡µµ È°¼ºÁ¦ÀÇ 5d-¹êµå À§Ä¡°¡ º¯È­ÇÏÁö ¾ÊÀ¸¸ç, °áÇÔÀÇ À§Ä¡°¡ 5d-¹êµå ±Ùó¿¡ Á¸ÀçÇÏ´Â °ÍÀ» È®ÀÎÇß´Ù. ¿¬±¸ÆÀÀº ÃÖÁ¾ÀûÀ¸·Î ¿©±â5) ÆÄÀå(excitation wavelength)º° ¿Âµµº¯È­ PL¿Í TL°á°ú¸¦ ¿¬°è ºÐ¼®ÇÏ¿© Çü±¤Ã¼ ¸ðü ³» ÀÏÁ¤ À§Ä¡¿¡ Á¸ÀçÇÏ´Â °áÇÔ ÁØÀ§¸¦ È®ÀÎÇÏ°í, ÀÌµé °á°úµéÀ» Á¾ÇÕÇØ ¿Âµµ»ó½Â ½Ã ¿­Àû ¼Ò±¤Çö»óÀÌ ¾ø´Â »õ·Î¿î ‘½º¸¶Æ® ÀÚ°¡ Ä¡À¯ Çü±¤Ã¼’¸¦ °³¹ßÇß´Ù.
ÁÖ
1) ±¤ ¹ß±¤ : ºûÀ¸·Î ¿©±â µÇ¾î ƯÁ¤ ÆÄÀåÀÇ ºûÀ» ¹æÃâÇÏ´Â Çö»ó
2) ½ÃºÐÇØ Çü±¤ : Çü±¤ ¹°ÁúÀÌ Çü±¤À» ÀÒ±â±îÁö °É¸®´Â ½Ã°£. ½Ã°£¿¡ ´ëÇÑ ±¤ÀÚÀÇ ¼¼±â¸¦ Áö¼öÇÔ¼ö·Î ¾òÀ» ¼ö ÀÖ´Ù.
3) ÀÓÇÇ´ø½º ºÐ¼® :Àü±âÈ­Çп¡¼­ ¹°ÁúÀ» µî°¡ Àü±â ȸ·ÎÀÇ ÇüÅ·Π¸ðÇüÈ­ÇÏ¿© Àü·ù ÁÖÆļö¿¡ º¯È­ÇÏ´Â ÀúÇ× °ªÀ» Çؼ®ÇÏ´Â ¹æ¹ý
4) ¹Ðµµ¹üÇÔ¼ö : ¹°Áú·ºÐÀÚ ³»ºÎ¿¡ ÀüÀÚ°¡ µé¾îÀÖ´Â ¸ð¾ç°ú ±× ¿¡³ÊÁö¸¦ ¾çÀÚ¿ªÇÐÀ¸·Î °è»êÇϱâ À§ÇÑ ÀÌ·ÐÀÇ ÇϳªÀ̸ç, ÀüÀÚ±¸Á¶
°è»êÀ» ¼öÇàÇϱâ À§ÇÑ Á¦
ÀÏ¿ø¸®ÀÌ·Ð. ÄÄÇ»Å͸¦ »ç¿ëÇÏ´Â °úÇÐ °è»êµé Áß¿¡¼­ °¡Àå ³Î¸® ¾²ÀÌ´Â ¾çÀÚ¿ªÇÐ °è»ê ºÐ¾ßÀÇ ÇϳªÀÌ´Ù.
5) ±âÁØ ¿¡³ÊÁö »óÅ À§·Î ¿¡³ÊÁö ÁØÀ§°¡ »ó½ÂÇÑ »óÅÂ.

[±×¸² 1]  Çü±¤Ã¼ÀÇ ¿Âµµ¿¡ µû¸¥ ¹ß±¤ ¹× ±¸Á¶ º¯È­ Ư¼º
(a) 25¡É¿¡¼­ 200¡É±îÁö ¿Âµµ¸¦ Áõ°¡½ÃÅ°¸é¼­ Çü±¤Ã¼ÀÇ ±¤ ¹ß±¤ ½ºÆåÆ®·³À» ÃøÁ¤ÇßÀ» ¶§ Ãʱâ 25¡ÉÀÇ ¼¼±â¿Í 200¡É±îÁöÀÇ ¼¼±â°¡ º¯È­ ¾øÀÌ ÀÏÁ¤ÇÏ°Ô À¯ÁöµÆ´Ù.
(b) ÀÚ°¡ Ä¡À¯ Çü±¤Ã¼ÀÇ ¿Âµµ¿¡ µû¸¥ ¿¢½º·¹ÀÌ È¸Àý(X-ray diffraction) ÆÐÅÏ ºÐ¼®°á°ú ¿Âµµ±¸°£(25↔200¡É)¿¡ º¯È­¿¡ µû¶ó¼­ ´Ü»çÁ¤°è(α»ó)¿Í À°¹æÁ¤°è(β, γ»ó)·Î ȸº¹ °¡´ÉÇÏ°Ô º¯È­ÇÏ´Â °ÍÀ» È®ÀÎÇß´Ù.


[±×¸² 2] °íÃâ·Â LEDÀÇ Àû¿ë
(a) 365nm UV LED¸¦ 100-1000mA ¹üÀ§¿¡¼­ Àü·ù¸¦ Áõ°¡½ÃÄ×À» ¶§, UV LED¿Í »ó¿ë û»ö Çü±¤Ã¼(commercial SMS:Eu2+), ÀÚ°¡ Ä¡À¯ Çü±¤Ã¼(NSPO:Eu2+)ÀÇ »ó´ëÀûÀÎ ºûÀÇ ¼¼±â¸¦ ºñ±³Çß´Ù.
(b) UV LED¿Í »ó¿ë û»ö Çü±¤Ã¼´Â 600-800mA ¹üÀ§¿¡¼­ ºûÀÇ ¼¼±â°¡ °¨¼ÒÇÏÁö¸¸, ÀÚ°¡ Ä¡À¯ Çü±¤Ã¼´Â °íÃâ·Â Á¶°Ç(800mA ÀÌ»ó)¿¡¼­µµ ºûÀÇ ¼¼±â°¡ À¯ÁöµÇ´Â °ÍÀ» È®ÀÎÇß´Ù. UV LED¿Í Çü±¤Ã¼¸¦ ÇÔ²² Á¶ÇÕÇÏ¿© ¹é»ö LED¸¦ ¸¸µé¾úÀ» ¶§µµ µ¿ÀÏÇÏ°Ô »ó´ëÀûÀÎ ºûÀÇ ¼¼±â º¯È­ Ư¼ºÀ» È®ÀÎÇÒ ¼ö ÀÖ¾ú´Ù. (c) ÀÚ°¡ Ä¡À¯ Çü±¤Ã¼·Î Á¦ÀÛÇÑ ¹é»ö LEDÀÇ Àü·ù¿¡ µû¸¥ ½ºÆåÆ®·³. (d) »ö ÁÂÇ¥¿¡¼­ ¿ª½Ã º¯È­°¡ ÀûÀ½À» ¾Ë ¼ö ÀÖ´Ù.
(e) ¿¬±¸ÆÀÀÌ Á¦ÀÛÇÑ ¹é»ö LEDÀÇ ±¸µ¿ Àü À̹ÌÁö. (f) ¿¬±¸ÆÀÀÌ Á¦ÀÛÇÑ ¹é»ö LEDÀÇ ±¸µ¿ ÈÄ ½ÇÁ¦ À̹ÌÁö. 

¹«±â ¹ß±¤¹°Áú, ¿­Àû Ư¼º ȹ±âÀû °³¼±
ÀÌ ¿¬±¸´Â »õ·Î¿î ½º¸¶Æ® ÀÚ°¡ Ä¡À¯(self-healing) Çü±¤Ã¼ ¸ðµ¨À» Á¦½ÃÇÔÀ¸·Î½á ±âÁ¸ Çü±¤Ã¼ÀÇ ¿­Àû ¾ÈÁ¤¼º ºÎºÐÀ» ȹ±âÀûÀ¸·Î °³¼±ÇÑ Çü±¤Ã¼ÀÇ »õ·Î¿î ¸ðµ¨À» Á¦½ÃÇß´Ù. ÀÌ ¸ðµ¨À» ±â¹ÝÀ¸·Î ¹«±â ¹ß±¤ ¹°Áú ¼ÒÀç/¼ÒÀÚÀÇ ¿­Àû Ư¼ºÀ» ȹ±âÀûÀ¸·Î °³¼±½Ãų ¼ö ÀÖÀ» »Ó¸¸ ¾Æ´Ï¶ó ±âÁ¸¿¡ Á¸ÀçÇÏ´Â ¿­ÀûÀ¸·Î ºÒ¾ÈÁ¤ÇÑ ¸¹Àº ¹°ÁúÀ» Çü±¤Ã¼·Î °³¹ßÇÒ ¼ö ÀÖ´Â °¡´É¼ºÀ» º¸ÀÎ °Í¿¡ ÀÇÀÇ°¡ ÀÖ´Ù.
¶ÇÇÑ, °³¹ßµÈ Çü±¤Ã¼´Â °íÃâ·Â ¹é»ö LED ºÐ¾ß¿¡ Àû¿ëÇÒ ¼ö ÀÖÀ» »Ó¸¸ ¾Æ´Ï¶ó, À̹ø¿¡ È®º¸µÈ ¿øõ±â¼ú·ÂÀ» ±â¹ÝÀ¸·Î ±¹³» LED »ê¾÷°èÀÇ ±â¼ú °æÀï·ÂÀÌ Á¦°íµÉ ¼ö ÀÖÀ» °ÍÀ¸·Î ±â´ëµÈ´Ù. ÀÓ¿øºó ±³¼ö´Â “ÀÌ ¿¬±¸´Â ¿Âµµ°¡ ¿Ã¶ó°¡´õ¶óµµ Çü±¤Ã¼ ºûÀÇ ¼¼±â°¡ ÁÙ¾îµéÁö ¾Ê´Â ¿øõ±â¼úÀ» óÀ½À¸·Î °³¹ßÇÑ °ÍÀÌ´Ù. ¼±Ç࿬±¸µéÀº Çü±¤Ã¼ÀÇ ¿ÜºÎ¿¡¼­ ¹°¸®ÀûÀÎ ¹æ¹ýÀ¸·Î ¹®Á¦Á¡À» ÇØ°áÇÏ·Á°í Çß´ø °Í¿¡ ºñÇØ, ÀÌ ¿¬±¸´Â Çü±¤Ã¼ ³»ºÎÀÇ Æ¯¼ºÀ» ÀÌ¿ëÇØ ÀÚüÀûÀ¸·Î ¹®Á¦¸¦ ÇØ°áÇß´Ù. ÀÚµ¿Â÷ ÀüÁ¶µî, Á¶¸í µî °íÃâ·Â ¹é»ö LED ºÐ¾ß¿¡ Àû¿ëÇÒ ¼ö ÀÖÀ» °ÍÀ¸·Î ±â´ëµÈ´Ù”°í ¿¬±¸ÀÇÀǸ¦ ¼³¸íÇß´Ù.
À̹ø ¿¬±¸ÀÇ ³í¹®¸íÀº ‘A zero-thermal-quenching phosphor’À̸ç, ÀÓ ¿øºó(±³½ÅÀúÀÚ) ±³¼ö, ±è À±È­(Á¦1ÀúÀÚ), ¾Æ·éÄí¸¶ ÆÄ¿ï¶óÁö, ±è º¸¿µ, »êÁþ À¯´ÏÆ®¶óÆ¿, ±è ¿¡µ§, ¹® ¼öÇö, Çö À翵, ÀÌ Á¾¼÷, ÀÌ µ¿È­(ÀÌ»ó Âü¿©ÀúÀÚ, Àü³²´ëÇб³ ½Å¼ÒÀç°øÇкÎ), ±è±âÇö(Âü¿©ÀúÀÚ, Çѱ¹±¤±â¼ú¿ø) µîÀÌ Âü¿©Çß´Ù.

<¿ë¾î¼³¸í>
1. ³×ÀÌó ¸ÓƼ¸®¾óÁî(Nature Materials) : NatureÀÇ ´ëÇ¥Àû ÀÚ¸ÅÁö·Î, Àç·á ºÐ¾ßÀÇ ÃÖ°í ±ÇÀ§Áö.
2. Çü±¤Ã¼(phosphor) : ¿ÜºÎ¿¡¼­ ¿¡³ÊÁö¸¦ ¹Þ¾Æ ºû ¿¡³ÊÁö¸¦ ³»´Â ¹«±â ¹ß±¤Àç·á
3. ºñ¹ß±¤ÃµÀÌ(non-radiative transition) : ÀüÀÚ°¡ õÀÌÇÒ ¶§ ¹ß±¤À» ¼ö¹ÝÇÏÁö ¾Ê´Â Çö»ó. ÁÖ¿ä ¿äÀÎÀº ºÒ¼ø¹°À̳ª °ÝÀÚ°áÇÔÀ̶ó°í º¸°íµÇ°í ÀÖÀ¸¸ç, ¿Âµµ°¡ ³ô¾ÆÁö¸é ¸ðüÀÇ Æ÷³í ¿îµ¿¿¡ ÀÇÇÏ¿© ´õ¿í Áõ°¡ÇÏ°Ô µÈ´Ù.
4. ¹ß±¤ÃµÀÌ(radiative transition) : ÀüÀÚ°¡ õÀÌÇÒ ¶§ ¹ß±¤À» ¼ö¹ÝÇÏ´Â Çö»ó
5. ¿­Àû ¼Ò±¤(thermal quenching) : ¿Âµµ°¡ ¿Ã¶ó°¨¿¡ µû¶ó ¿©±âµÈ ¹ß±¤ ¼¾ÅÍ°¡ ¹Ù´Ú»óÅ·ΠõÀÌµÇ¸ç ºû¿¡³ÊÁö·Î º¯È¯µÇÁö ¾Ê°í ¿­ÀûÀ¸·Î È°¼ºÈ­µÈ Æ÷³íÀÇ »óÈ£ÀÛ¿ë¿¡ ÀÇÇÏ¿© ºñ ¹ß±¤¿¡³ÊÁö·Î º¯ÇÏ°Ô µÇ¸é¼­ ¹ß±¤°­µµ°¡ °¨¼ÒµÇ´Â Çö»ó
6. ÀÌ¿Â Àüµµ¼º(ionic conductivity) : ¼¼¶ó¹Í Àç·á ³»¿¡¼­ ÀÌ¿ÂÀÌ À̵¿ÇÏ¿© ³ªÅ¸³ª´Â Àüµµ¼º
7. È°¼ºÁ¦(activator) : ¸ðü ³» ¹Ì·®À¸·Î ÷°¡µÇ´Â ¹°Áú·Î, ÈñÅä·ù³ª õÀÌ±Ý¼Ó ÀÌ¿ÂÀÌ´Ù. ¹ß±¤ÃµÀÌ°¡ ¹ß»ýÇÏ´Â ¹ß±¤ Áß½ÉÀ» »ý¼ºÇÑ´Ù.
 

Æ®À­ÅÍ ÆäÀ̽ººÏ

< Energy News >


Copyright(ÁÖ)Àü¿ì¹®È­»ç All rights reserved.