LED 조명
LED lighting
LED 조명 속에는 무엇이 들어 있길래 적은 전기로 밝고 오래 갈까요?
무슨 일이 일어났나
LED 조명은 반도체 접합에서 전자가 빛을 내는 LED 칩에, 전류를 알맞게 맞춰 주는 회로를 붙인 것입니다.
LED 는 켜지는 전압을 조금만 넘어도 전류가 크게 늘기 때문에 전류를 정해 주는 부품이 꼭 필요합니다. 시뮬레이터에서 12 V · 470 Ω · 켜지는 전압 3 V 면 19.1 mA 가 흐르고, LED 는 57.4 mW, 저항은 172 mW 를 씁니다.
저항으로 전류를 맞추면 그 저항에서 열로 버리는 몫이 LED 보다 커질 수 있어서, 실제 LED 전구는 버리는 몫이 적은 전자 회로(구동 회로)로 전류를 맞춥니다.
미국 에너지부(DOE)에 따르면 LED 는 백열전구보다 에너지를 최대 90 % 덜 쓰고 최대 25 배 오래 갑니다. 그 바탕이 된 밝은 파란 LED(InGaN)는 1993 년 나카무라 슈지가 처음 보였고, 2014 년 노벨 물리학상으로 인정받았습니다(IEEE 기록).
📸 진짜 모습
불러오는 중…📸 사진우주 정거장에서 본 밤의 이집트 카이로 — 도심의 LED 등은 하얗게, 변두리의 옛 나트륨등은 주황빛으로 빛납니다.
출처: NASA · 퍼블릭 도메인 · NASA 그림 창고 원본 ↗
💡 생활 속 예시
- DOE 는 미국 보통 가정 전기의 약 15 % 를 조명이 쓴다고 적었습니다. 집 안 등만 바꿔도 줄일 수 있는 몫이 꽤 큽니다.
- 교실 · 지하철역 천장 등이 얇은 판 모양이 된 것도 LED 칩이 작아서 넓게 펼쳐 붙일 수 있기 때문입니다.
어떤 부품이 무엇을 하나
- LED 칩 — p–n 접합에서 전자가 빛 알갱이를 내놓는 작은 반도체 조각입니다.
- 형광 물질 덮개 — 흰빛 LED 에서는 파란빛 일부를 노란빛 쪽으로 바꿔 섞어 흰빛으로 보이게 합니다.
- 구동 회로 — 집 전기를 LED 에 맞는 직류로 바꾸고 전류를 일정하게 지킵니다.
- 방열판 — 칩에서 나는 열을 빼내 LED 가 오래 가게 합니다.
- 콘센트의 교류가 구동 회로에서 직류로 바뀝니다.
- 구동 회로가 LED 칩에 정해진 만큼만 전류를 보냅니다.
- 칩 속 p–n 접합에서 전자와 구멍이 만나며 빛을 냅니다.
- 형광 물질이 빛의 색을 섞어 흰빛을 만들고, 방열판이 남는 열을 내보냅니다.
확인된 값
교육과정에서는
- 한국 2022 · 물리학 · 빛과 물질 [12물리03-05]
출처
이어서 보기
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