유기 LED

글자에 불들어오는 유기 LED(맞나??)

LG 핸드폰 듀얼창에서 처음 선보인거 맞죠?

이거 원리가 뭔가요? 

 

 

 <답변>

 

LED의 작동원리와 고휘도 LED의 고가격의 원인

LED는 발광다이오드(Light Emittion Diode)의 약자이다. LED의 안쪽에는 발광소자가 있으며, 이 발광소자에 전기에너지가 가해지면, 발광소자는 전기에너지를 빛으로 변환하여 출력하는 형태이다. 그 원리를 간단히 설명하면 다음과 같다.

물질은 원자로 이루어져 있으며, 원자 내부에는 핵이 있고 그 주위를 전자가 돌고있다는 것은 이미 중고등학교 때 배우셨을 것으로 안다. 여기서, 전자는 궤도를 형성하여 핵 주위를 돌고있는데, 궤도가 핵에서 멀어질수록 그 궤도를 돌고있는 전자는 많은 에너지를 가지고 있어야만 한다. 만약 낮은 궤도에서 돌고있던 전자가 외부로부터 어떠한 형태이던간에 에너지를 받으면 '흥분해서' 높은 궤도로 뛰어올라가게 된다.

이 때, 높은 궤도에서 머물러있기란 대단히 불안한 것이기 때문에 전자는 서둘러서 낮은 궤도로 내려가려고 하며, 높은 궤도로 올라오기 위해서 '먹었던 에너지를 뱉어내야' 한다. 여기서 뱉어내는 에너지의 형태를 빛으로 조절해 놓은것이 발광다이오드이다. 소자로 사용하는 물질의 종류에 따라서 전자가 올라갔다 내려가는 준위에 차이가 있으며, 이러한 준위의 차이는 곧 만들어내는 에너지의 차이로 이어진다. 같은 빛이라 하더라도 높은 에너지준위에서 만들어지는 빛은 짧은 파장을 가지고 있어서 파란색이 되며, 낮은 에너지준위에서 만들어지는 빛은 긴 파장을 가지고 있어서 적색 등이 되는 식이다.

여기서, 청색의 고휘도 LED가 비싸다는 것이 설명된다. 가시광선의 색상과 파장과의 관계를 나타내면 다음과 같다.

적색은 파장이 가장 길며, 따라서 에너지는 가장 작다. 적은 에너지를 발생시키기 위한 소자가 높은 에너지를 발생시키는 소자보다 만들기가 쉽다는 것은 쉽게 이해할 수 있다. 특히 청색 LED의 경우 그러한 고에너지를 발생시키면서 충분한 수명을 가지는 소자를 쉽게 만들수가 없었기 때문에 얼마 전까지만 해도 상당히 비쌌으며, 그래서 전광판 등에도 사용되지 못했다. 그러나 지금은 소자가 다양해지고 수율도 상당히 높아졌기 때문에 널리 사용되고 있으며 총천연색의 전광판을 볼 수 있는 이유이기도 하다.(총천연색을 만들기 위한 R, G, B 삼색 중에서 B(Blue)를 예전에는 만들수가 없었다.) 여하튼 아직도 발광소자 중에서는 가장 만들기 어려운 소자이기 때문에 가격대 역시 상당히 높다. 현재 국내에서 판매되는 청/녹색 등의 단파장 고휘도 LED는 거의 다 일제라고 보면 된다.

한편, 흰색 LED는 무엇일까? 처음 청색이 만들어졌을 때는 흰색의 LED를 만들기 위해서 R, G, B 각각의 색상을 가지는 LED를 모두 집적시켰다. 그러다 보니 가격이 상당히 비쌌는데, 이것을 해결한 것이 형광물질을 사용한 LED다. 백색의 LED에 사용되는 발광소자 위에는 청색 빛을 받아서 녹색과 적색의 파장을 만들어주는 형광물질이 칠해져있다.(필자가 재료공학이나 그런쪽과는 거의 관련이 없지만, 단파장의 청색광을 보다 장파장으로 바꿔주는건 그렇게 어려운 일은 아닐 것으로 보인다.) 그래서 발광소자가 빛을 내면 청색 뿐만 아니라 적색 및 녹색의 빛까지도 발생하기 때문에 흰색으로 보이는 것이다. 그런데, 백색 고휘도 LED가 발현하는 빛을 파장에 따라서 강도를 측정해 보면 다음과 같다.

잘 보면 청색광보다 녹색, 적색광의 강도가 상당히 적은 것을 볼 수 있다. 물론 녹/적색광이 광범위하게 분포되어 있지만, 청색광이 좀 더 강하게 나타난다는 것은 부인할 수 없는 사실이다. 도포된 형광물질이 녹/적색광을 본래의 발광소자가 발하는 청색광만큼 밝은빛으로 내어줄 수 없기 때문이다. 이렇다 보니 백색 고휘도 LED는 순백색을 발광하지 않고 은은한 청색을 띄게 된다. 고휘도 백색 LED를 사용하시는 분은 색상을 잘 살펴보면 약간의 녹/청색 기운이 있는 것을 발견할 수 있을것이다.

 

잠시 삼천포로 빠졌다. -_-; 본론으로 돌아와서, 수축튜브에 대해서 알아보자. 수축튜브는 열수축튜브라고도 하는데, 용산 등지에서 다양한 색상의 수축튜브를 구할 수 있다. 이들이 하는 역할은 전선의 고정을 비롯하여 다양하다. 수축튜브라는 이름은 이 제품이 열을 받으면 수축하기 때문에 붙은 이름이다.

수축튜브의 수축전과 수축후의 차이

 

이렇게 열을 가해주는 방법에는 여러가지가 있는데, 가장 널리 사용되는 것이 라이터로 '지지는' 방법이다. 그런데, 라이터를 쓰면, 위 사진과 같이 고르게 되지 않으며, 또한 그을음이 생기기도 한다. 그래서 그 대신 사용되는 것이 헤어드라이기이다. 헤어드라이기로 뜨거운 바람을 쐬어 주면 되는데, 문제는 수축튜브가 약 7~80℃ 이상에서 수축하기 시작한다는데에 있다. 하지만 헤어드라이기의 온도는 그렇게 높지 않다.(80℃라는 것은 단백질의 변성온도다. 헤어드라이기가 이 온도를 낼 수 있다면 머리를 말리는게 아니라 머리를 '익히게' 된다. -_-;) 그래서 헤어드라이기에서 바람이 들어가는 입구를 살짝 막아서 바람의 양을 줄이고 보다 고열을 낼 수 있도록 하는 방법이 많이 쓰인다.(이방법 잘못쓰면 헤어드라이기를 말아먹는수가 있다. 조심하시길..)

 

이런 변칙적인 방법 외에 가장 '제대로 된' 방법은 역시 히트건(heat gun - 윗쪽 사진)을 사용하는 것이다. 원리는 헤어드라이기랑 비슷한데, 훨씬 높은온도(납을 녹일때도 쓰이는지라 최대 4~500℃도 내 준다.)의 바람을 뿜어내는 기계이다. 원리가 비슷한만큼 생긴것도 비슷해서, 대개의 경우 겉에 '헤어드라이기로 쓰다가는 다친다'라는 요지의 경고문이 붙어있다. 비싼것은 9만원 정도 하며, 필자가 사용하는 오른쪽 사진의 제품은 3만원정도면 산다. 수축튜브 마무리할때는 최고의 도구다.

 

이것으로 무엇을 할 수 있나. (2) 위 준비물을 실제로 달아보기

여기서 필자가 설명하려는 것이 어차피 하드코어 튜닝은 아닌만큼, 고휘도 LED를 장착하는 방법과 아이스홀을 장착하는 방법 등 가벼운 몇가지만 소개하고 넘어가도록 하겠다. 케이스는 처음부터 튜닝되어 있으니, 아이스홀 달고, LED 몇개 달아주고 하면 어느정도 만족스러운 결과물이 나올것이다. 그 이상의 방법은 스스로 사이트를 찾아보거나 연구해보시길. :)

 

고휘도 LED 달기

 

고휘도 LED에서 주의할 점은 이게 도대체 색상구분이 안된다는 것이다. 겉의 프라스틱이 아니라 안쪽의 발광소자에서 직접 색상을 발현하는만큼, 프라스틱은 죄다 무색투명이다.

다양한 색상(-_-)의 고휘도 LED들. 구분할 수 있으신가?
필자? 필자의 눈은 부모님이 준것이지 신이 준것이 아니다. -_-; 구별할 수 있을리가 없다.

 

우선, 극성을 구분해야 하는데, 다이오드나 캐패시터나 여하튼 다리가 있는 것들이면 대개 두 다리길이가 다르다. 그리고 그 중에서 긴쪽이 (+)극이다. 다음의 사진을 보자.

 

고휘도 LED

다리의 길이가 약간 틀리다. 당연히 긴쪽이 + 극이다. 가끔, 다리 길이가 아니라 LED 안쪽의 금속의 형태로 구분해도 된다는 사용자들도 있다. 물론 위 사진을 보면 +극의 금속은 ㄱ자로 꺾어져 있고 - 극의 금속은 그보다 작으며 일자로 되어있다. 이렇게 구분할 수도 있기는 한데, 문제는 그러한 법칙이 100% 맞지는 않는다는 것이다. 다음의 사진을 보자.

황색(上), 적색(下) 고휘도 LED

 

위쪽은 황색의 고휘도 LED이다. 아까 말한 법칙이 맞아들어간다. +극은 다리가 긴 쪽이며 또한 안쪽의 금속이 ㄱ자로 꺾여있는 쪽이다. 그런데, 아래의 고휘도 LED는 그게 반대다. ㄱ자로 꺾인 쪽이 -극에 위치한다. 이것 때문에 ㄱ자로 꺾인 쪽을 +극으로 알고있는 사용자들이 낭패를 보는 경우가 있다. 이것은 적색 고휘도 LED들만이 유독 ㄱ 자로 꺾인 쪽을 - 극으로 놓고 있기 때문이다. 주의하는 것이 좋다. 다른색상은 모두 ㄱ자로 꺾인 쪽이 + 극이다.