LED (Light Emitting Diode) 시장의 발전이 빠르게 이루어지고 있음에 따라 점차 고효율 LED의 필요성이 증가하고 있다. 이에 우리는 Hole Type의 Padless 신 구조 수직형 LED에서, 접촉 전극의 크기와 그 배치가 Chip의 가동 전압에 어떠한 영향을 미치는지 알아보았다. 이를 위하여 LED simulation을 통한 계산과 실제 Chip 제작을 통한 전기적 특성 평가를 하였다. 그 결과, Simulation 을 통하여 n전극의 크기가 커질수록 구동전압이 낮아짐을 확인하였고, N 전극의 형태가 확산됨에 따라서도 구동전압이 낮아짐을 확인하였다. 이러한 추세는 실제 제작한 LED Chip의 측정 결과와 비슷한 경향을 나타내었다.
최근 Light Emitting Diode (LED)의 효율을 높이기 위한 연구가 활발히 진행 되고 있다. 특히 소자 측면에서는 수평형 LED, 수직형 LED, via-hole 구조의 수직형 LED 등의 다양한 구조가 제시되었다. 본 논문에서는 시뮬레이션을 통해 via-hole 구조의 수직형 LED의 새로운 전극 디자인을 제시하였다. 기존 Via-hole 구조의 수직형 LED의 n-contact hole 주변에 전류가 밀집되는 문제점을 해결하면서 유효 발광면적을 극대화 시켜 소자 전체에 균일한 전류를 주입할 수 있는 소자 디자인에 대해 평가하였다. 시뮬레이션 결과를 바탕으로 최적의 전극 디자인을 실제 디바이스로 제작하여 기존의 via-hole 구조의 수직형 LED와 비교 분석하였다. 최적화된 디자인이 적용된 via hole type 수직형 LED의 경우 기존 디자인에 비해 350 mA 주입시 약 0.2 V의 Forward Voltage 감소하였지만 광 출력은 비슷하여 최종적으로 4.2%의 WPE (Wall plug efficiency)가 향상됨을 보였다.
나노스피어 리소그래피는 기존의 리소그래피 방법에 비해 나노 크기 패턴을 제작하는데 공정이 간단하며 재현성있게 대면적에 패터닝이 가능하다는 장점이 있다. 본 연구에서는 Vertical LED(V-LED)의 External quantum efficiency 향상을 위하여 나노스피어 리소그래 피를 이용하여 V-LED의 n-GaN 표면을 패터닝을 하였다. n-GaN 위에 Sputter를 이용하여 $SiO_2$를 증착 후 나노스피어를 스핀 코팅을 이용하여 단일막을 형성하였다. 그 후, 반응성 이온 식각 장치를 이용하여 나노스피어의 크기를 조절하고 $SiO_2$층을 식각하였다. 다음과 같은 공정 후 $SiO_2$층을 Mask층으로 하여 n-GaN 표면을 식각하였다. 실험 결과 나노스피어 리소그래피를 이용하여 V-LED의 External quantum efficiency 향상을 위한 n-GaN 표면의 패턴 제작이 가능함을 확인할 수 있었다.
In this paper, we propose the optical system design for a medium sized LED marine lanterns which simplifies the multi-layer structure into a single structure. In order to satisfy the target fixed intensity(35,000cd) and vertical divergence($-2.5^{\circ}{\sim}-4.0^{\circ}$, $+2.5^{\circ}{\sim}+4.0^{\circ}$), we use the total internal reflection collimator lens. And a Monte Carlo simulation has been utilized to optimize a condition of a LED package, TIR lens and outside lens. The computer simulation results indicated that this LED marine lanterns can produce of a fixed intensity(35,382cd) and vertical divergence($-3.1^{\circ}{\sim}+2.5^{\circ}$). Using the this optical system, we achieve the target value of LED lanterns.
나노패턴 제작은 차세대 초고밀도 반도체 메모리기술과 바이오칩 등 나노기술의 핵심 분야로, 나노패턴 구조를 나노-바이오 전자소자 및 반도체 산업분야에 적용할 경우 시장 선점 및 막대한 부가가치 창출 등을 통해 국가경쟁력 강화에 크게 기여할 것으로 기대된다. 하지만 대면적 패턴형성이 어려워 뿐만 아니라 $300^{\circ}$ 이상의 열처리 과정에 의한 생산성이 떨어진다. 또한 나노구조가 잘 이루어진 차원, 표면상태, 결정성, 화학적 조성을 갖도록 하는 합성 및 제조상의 어려움 때문이다. 이에 반해 자기정렬 ITO Dot 형성은 상기 기술한 1차원 나노구조형성을 하는 것에 비하여, 나노구조를 제작하기 위하여 공정이 단순하며, 비용 및 생산성 측면에서 유리 할 것으로 생각된다. 이에 본 연구는 E-beam을 이용하여 형성된 ITO 박막에 HCl solution을 이용하여 자기정렬 ITO Dot 형성 후 n-AlGaInP Vertical LED[VLED] 표면에 nano pillar의 두께에 각기 다르게 형성하였으며, 최종적으로 제작된 VLED의 전기적, 광학적 특성을 조사하였다.
AlGaInP 기반 수직형 적색 LED (Light Emitting Diode)의 광추출효율을 증가시키기 위하여 화학적 etching 기술을 이용하여 n-AlGaInP 표면에 삼각꼴 모양의 거칠기를 형성하였다. Etching은 $H_3PO_4$계의 용액을 이용하여 화학적 etching을 진행 하였다. AlGaInP etching은 광추출효율의 증가와 밀접한 관련을 갖고 있으며 AFM (Atomic Force Microscope)을 이용하여 AlGaInP 표면을 분석하여 약 44 nm의 RMS (root-mean-square) 거칠기가 형성됨을 알 수 있었다. 광추출효율은 기존 수직형 적색 LED보다 거칠기가 형성된 수직형 적색 LED에서 41%의 높은 발광 효율을 보임으로써 고효율 수직형 적색 LED의 가능성을 보였다.
This paper dealt with the LED optical illumination system design for the Masthead navigation light to replace halogen lamps. We made Fresnel lens satisfy luminous intensity distribution of "Convention on the International Regulation for Preventing Collisions at Sea(COLREG)". The optical system is designed by classifying three parts: light source, lens, and cut off plate. The source of light has been made to have the uniform horizontal and vertical light distribution by placing 6 LEDs at intervals of $54^{\circ}$, and as the cylindrical Fresnel lens, the lens has been designed to achieve the uniform horizontal and vertical light distribution in the range of plain light. Finally, the cover has been designed to block the light from the outside of plain light and ultimately met the standards for light distribution of navigation lights. In addition, the validity of design has been verified with manufacturing a trial product.
Purpose: This study was conducted to develop a measurement system for determining photosynthetic photon flux (PPF) distribution and illumination efficiency of LED lamps. Methods: The system was composed of a linear moving sensor part (LMSP), a rotating part to turn the LMSP, a body assembly to support the rotating part, and a motor controller. The average PPF of the LED lamp with natural cooling and water cooling was evaluated using the measurement system. Results: The PPF of LED lamp with water cooling was 3.1-31.7% greater than that with natural cooling. Based on the measured value, PPF on the horizontal surface was predicted. Illumination efficiency of the LED lamp was slightly increased with water cooling by 3.4%, compared with natural cooling. A simulation program using MATLAB was developed to analyze the effects of the vertical distance from lighting sources to growing bed, lamp spacing, and number of LED lamps, on the PPF distribution on the horizontal surface. The uniformity of the PPF distribution of the LED lamps was fairly improved with 15 cm spacing, as compared to the 5 cm spacing. By simulation, PPF of $217.0{\pm}27.9{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ was obtained at the vertical distance of 40 cm from six LED lamps with 12 cm spacing. This simulated PPF was compared to the measured one of $225.9{\pm}25.6{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$. After continuous lighting of 346 days, the relative PPF of LED lamps with water cooling and natural cooling was decreased by 6.6% and 22.8%, respectively. Conclusions: From these results, it was concluded that the measurement system developed in this study was useful for determining PPF and illumination efficiency of artificial lighting sources including LED lamp.
본 연구에서 고출력 LED를 개발하였고 등명기의 경량화 설계를 위한 복합재료의 적용에 대해 검토하였다. 복합재료의 적용을 통해 수직 변형량이 17% 감소하였고 전체중량은 알루미늄 소재 적용 대비 20% 감소에 해당하는 8.9 kg을 줄일 수 있었다. 방열 특성 측정 결과, 외기온도 $20^{\circ}C$ 조건에서 LED 패키지의 최고온도는 $63.5^{\circ}C$로 측정되었다. LED 패키지의 성능 및 수명을 고려할 때 적합한 온도 수준이다. 본 연구에서는 고출력 LED 등명기의 경량화를 위한 복합재료의 적용 가능성을 확인할 수 있었다.
한국정보디스플레이학회 2008년도 International Meeting on Information Display
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pp.710-713
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2008
LED Scanning Backlight Stereoscopic Display with Shutter Glasses is provided to realize stereoscopic image viewing even in a liquid crystal display. The eye shutter signal is alternately switched from the left eye to the right eye with 120Hz of LCD Vertical synchronization (V-sync).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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