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밝은 백색빛을 발하는 스택 LED Inven.Discov.Tech.

백색빛을 위한 저렴하고 효율적인 소스를 찾는 연구에서 LED가 오랫동안 가장 큰 가능성을 제공해왔다. 지금 백색 유기LED의 새로운 세대는 가정, 사무실 그리고 심지어 컴퓨터 디스플레이를 위한 선택의 소스가 될 수 있다. LED는 효율적으로 전기에너지를 광자로 변환시킬 수 있기 때문에 많은 응용제품에 사용되기 적합하다. 백열전구는 통과하는 빛의 단지 5%만을 에너지로 변환하고 그리고 소형 형광전구는 20%의 효율성을 가지지만 LED는 일반적으로 30% 또는 그 이상을 얻게 된다.

문제는 일반적인 LED가 특정한 파장대에서만 빛을 만들어낸다는 것이다. 그래서 제조업체들은 백색 빛을 만들기 위해 두 가지 방법을 사용해야 한다. 한 가지는 원색을 나타내기 위하여 여러 가지 LED를 사용한다. 이것이 조합하면 사람들의 눈에는 흰색처럼 보여지게 된다. 다른 방법은 푸른 LED를 인광성화학물질(phosphorescent chemical, 즉, phosphor)로 덮는 것이다. 방출되는 푸름스름한 빛이 흡수되고 이것이 앰버에 방사된다. 다시 말하면 우리는 흰색으로서의 조합을 보는 것이다.

이러한 방법들은 비교적 많은 비용이 든다. 지금 청색과 황색 광자를 방출할 수 있는 유기염료의 발달과 LED의 발광 레이어 기능을 모두 결합할 수 있는 능력으로 인하여 더 저렴한 옵션들이 나오고 있다. 이 결과가 바로 백색 빛을 직접 생산할 수 있는 유기 LED(WOLED)이다.

그러나 WOLED는 아직 연구실에서 만들지 못하고 있다. 한 가지 문제점은 높은 전류가 유기염료에 변화를 일으키며 그리고 인듐 갈륨 비화물과 같은 물질로 구성된 무기 LED와 비교하여 수명이 굉장히 감소된다는 것이다. 이것을 해결할 수 있는 방법은 가능한 한 낮은 전류를 가지고 만족할만한 밝기를 만들어내는 것이다.

중국과학기술원 장춘응용과학연구소의 Dongge Ma가 이끌고 있는 그룹은 이것을 만드는 간단한 방법을 제안했다.: 단일기기 내에서 두 층의 백색빛 발광레이어를 쌓음으로써 그것들이 연속으로 동작하도록 하였다(Journal of Applied Physics, DOI: 10.1063/1.3106051). “이와 같이 쌓여진 구조는 낮은 전류에서 더 높은 밝기를 만들어낸다”고 Reata리서치의 전자엔지니어인 Paul Burrows가 말한다. Reata리서치는 워싱턴 Kennewick에 있는 과학 및 기술컨설팅회사이다.

그러나 새로운 기기는 잠재적인 단점을 가지고 있다. 쌓인 구조가 두 배의 전압을 필요로 한다. 아직 이것이 확실하게 될지는 모르겠지만 기기의 효율이 변경될 수도 있다.
케임브리지 대학의 재료과학자인 Colin Humphreys는 이 단계에서의 너무 많은 낙관론에 대하여 경고하고 있다. “WOLED에 대한 너무 많은 허위들이 있었다. 그것은 아주 거대한 시장이 되거나 아니면 매우 작은 시장이 될 수 있다. 그러나 아직까지 명확하지 않다”고 그는 말하면서 시장에 도달하기 전에 여러 가지 기술적인 장애물들이 극복되어야 한다고 덧붙였다.

http://www.newscientist.com/

 

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Stacked LEDs could shine bright white light

IN THE search for cheap, efficient sources of white light, LEDs have long been touted as offering the most potential. Now a new generation of white organic LEDs could become the source of choice for homes, offices and even computer displays.

LEDs are preferable for many applications because they convert electrical energy into photons so efficiently. While incandescent light bulbs convert only 5 per cent of the energy passing through them into light and compact fluorescent bulbs manage 20 per cent efficiency, LEDs routinely achieve 30 per cent or more.

The problem is that conventional LEDs produce light only at specific wavelengths, so manufacturers have had to employ two tricks to make white light. One is to use several LEDs that each emit a primary colour. When combined, these colours look white to the human eye. The other approach is to cover a blue LED in a phosphorescent chemical, or phosphor, that absorbs a portion of the emitted bluish light and re-emits it as amber. Again, we see the combination as white.

Conventional LEDs produce light only at specific wavelengths. Making white light from them is costly

These solutions are relatively costly, though. Now a potentially cheaper option is emerging thanks to the development of organic dyes that emit blue and amber photons, and the ability to combine both in the light-emitting layer of an LED. The result is an organic LED (WOLED) that produces white light directly.

WOLEDs have not made it out of the lab yet, however. One problem is that high currents tend to break down the organic dyes they rely on and this dramatically reduces their lifetime compared with inorganic LEDs made of materials such as indium gallium arsenide. One way around this would be to find a way to achieve an acceptable brightness with as low a current as possible.

Now a group led by Dongge Ma at the Changchun Institute of Applied Chemistry at the Chinese Academy of Science has come up with a simple way of doing this: stacking two white-light-emitting layers in a single device so that they operate in series (Journal of Applied Physics, DOI: 10.1063/1.3106051). "The stacked structure allows higher brightness at lower current," says Paul Burrows, an electronics engineer at Reata Research, a science and technology consultancy in Kennewick, Washington.

The new device does have a potential drawback, though. The stacked structure requires double the voltage, which might change the device's efficiency, though whether it will is not yet clear.

Colin Humphreys, a materials scientist at the University of Cambridge, warns against too much optimism at this stage. "There has been a lot of hype over WOLEDs," he says, but before they reach the market various technological hurdles must be overcome. "They could be a huge market or a very small market, and it is not obvious which it will be," he says.

 

 

 

 

 





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