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일반적인 재료를 이용한 백색 LED ....

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백색 LED 제조비용을 줄이는데 도움이 될 수 있는 재료들의 조합을 확인하기 위해 전산 모형이 이용되고 있다. 

럿거스대(Rutgers University) 연구진이 실험을 수행한 결과, PC-WLEDs(phosphor-converted white LEDs)용 재료와 공정이 희토류 원소에 의존하고 있는 현재의 방법보다 최대 90퍼센트까지 더 저렴할 수 있다고 제안되었다. 연구팀은 사전 선택된 분자 발색단을 견고한 배위 구조로 고정시킴으로써 PC-WLED를 만들었다. 그 결과 발색단의 방출 파장이 황색 영역으로 더 이동되고 희토류 원소인 세륨(YAG:Ce3+)이 첨가된 상용 인광체와 유사한 양자 수득률이 가능해진다. 

“우리가 극복해야 할 도전들 중 한 가지는 화합물을 합성하기 위한 적절한 조건을 알아내는 것이었다”고 럿거스대 박사후 연구원인 지카오 후(Zhichao Hu)는 말했다. “요리처럼, 합성에는 조리법이 요구된다. 단순히 시작 물질들을 함께 섞는 것만으로는 원하는 결과를 얻지 못할 때도 종종 있다. 우리는 온도와 용매첨가와 같은 반응조건들을 최적화하여 수득률이 높은 화합물을 만드는 손쉬운 절차를 개발했다”고 그는 말했다. 

소비자들이 기대하는 부드러운 백색광을 달성하기 위해서, 전형적으로 LED는 청색광을 발생하는 단일 반도체 칩과 황색광을 방출하는 인광체 코팅을 이용한다. 이러한 코팅에 사용되는 세륨과 같은 재료들은 값이 비싸고 공급이 제한되며, 그 이유는 주로 미국 외부의 광산회사로부터 구할 수 있기 때문이다. 징 리(Jing Li) 교수가 주도한 럿거스대 연구팀은 지속성이 더 좋고 더 효과적이며 가격이 더 낮은 혼성 인광체 기반의 기술을 개발하고 있다. 그들은 보통의 금속을 유기 발광분자와 결합시켜 LED로부터 제어가 가능한 백색광을 방출하는 인광체를 만든다. 

금속과 유기 성분들을 변화시킴으로써, 연구진은 인광체의 색상을 사람 눈에 가장 적합한 가시광 스펙트럼 영역으로 체계적으로 조절할 수 있다. 수많은 재료 조합이 가능하기 때문에, 연구진은 계산적인 접근법을 이용하여 가능성들을 분류하고 다양한 조합들이 방출할 색상들을 예측하고 있다. 그런 뒤에는 최선의 조합을 실험적으로 검사한다. 이번 연구는 보스턴에서 열린 제250회 미국화학회 전국학술회의 및 전람회에서 발표되었다. 

* 그림 : 황색 인광체가 코팅된 LED가 꺼지고(위) 켜진(아래) 장면. 이 녹색 LED는 저렴하며 온백광을 제공한다. 
출처 KISTI 미리안 글로벌동향브리핑

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