LED 는 색마다 왜 켜지는 전압이 다를까?

Why do different LED colours need different voltages?

빨간 LED 와 파란 LED 는 왜 켜지는 데 필요한 전압이 서로 다를까요?

무슨 일이 일어났나

빛 알갱이(광자) 하나의 에너지는 E = h·f 로, 진동수가 클수록 곧 파장이 짧을수록 큽니다. h 는 플랑크 상수 6.62607015 × 10⁻³⁴ J/Hz 입니다.

NASA 자료에서 빨간빛은 약 700 nm, 보랏빛은 약 380 nm 라서, 보랏빛 광자 하나는 빨간빛 광자보다 에너지가 약 1.8 배 큽니다.

LED 에서는 전자 하나가 접합을 건너며 잃는 에너지가 광자 하나가 되므로, 파랗고 보랏빛일수록 전자를 더 높은 전압으로 밀어 줘야 합니다. 그래서 색마다 켜지는 전압이 다릅니다.

시뮬레이터에서 켜지는 전압을 2 V 에서 3 V 로 올리면 같은 2.5 V 로는 꺼지고, 전지를 5 V 로 올려야 13.3 mA 로 켜집니다.

📸 진짜 모습

국제 우주 정거장의 식물 재배 장치 속 — 빨강 · 파랑 · 초록 LED 와 흰 LED 가 함께 식물을 비춥니다. — 국제 우주 정거장의 식물 재배 장치 속 — 빨강 · 파랑 · 초록 LED 와 흰 LED 가 함께 식물을 비춥니다.
출처: NASA · 퍼블릭 도메인 · NASA 그림 창고 원본 ↗

💡 생활 속 예시

여러 색 LED 를 섞어 쓰는 전광판은 색마다 켜지는 전압이 달라, 색마다 따로 전류를 맞춰 주는 회로를 둡니다.
밤길 자전거의 빨간 뒷등과 흰 앞등은 서로 다른 반도체 재료로 만든 LED 라서, 켜지는 전압도 서로 다릅니다.

확인된 값

플랑크 상수 h (빛 알갱이 에너지 E = hf): 6.62607015e-34 J/Hz 출처
빨간빛의 파장(약 700 nm): 7e-7 m 출처
보랏빛의 파장(약 380 nm): 3.8e-7 m 출처
밝은 파란 LED(InGaN)를 처음 보인 해 — 나카무라 슈지: 1993 출처

교육과정에서는

한국 2022 · 물리학 · 빛과 물질 [12물리03-05]

출처

https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?h(확인 2026-11-12)
https://science.nasa.gov/ems/09_visiblelight/(확인 2026-11-12)
https://ethw.org/Milestones:Practical_Blue_Light-Emitting_Diode,_1989%E2%80%931993(확인 2026-11-12)

이어서 보기

한쪽으로만 전류를 보내는 소자 (다이오드)
전자가 머무는 층 (에너지띠)

같은 단원 · 반도체와 전자 소자

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