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국내자료(Korean) > 시장조사 보고서(Market Research Report)
LED산업분석 보고서
발   행   사 : 비피기술거래 저       자 :
체         제 : 100쪽 발  행  일 : 2016-05-01
ISBN/CODE : 수       량 :  
₩120,000 Hard Copy Version

본 도서는 2016년 5월 28일 발송 예정인 출간예정도서 입니다. 단, 출판사의 사정으로 출간이 지연될 수 있으니, 이점 양해 부탁드립니다




서론 LED 산업 개요

조명은 전 세계 연간 이산화탄소 배출량 중 약 19억 톤을 차지하며 환경규제의 큰 이슈 중 하나로 부각되고 있다. 전력소모 역시 전체의 약 25%를 차지하고 있어 기존의 조명인 백열등은 현재 주요국에서 규제가 시작돼 사용이 크게 줄어들고 있으며, 형광등도 2020년부터 본격적인 규제가 시작돼 2015년부터는 관련 시장이 크게 감소할 것으로 예상된다.

이러한 추세에 따라 조명 자체의 고효율 화와 납, 수은 등을 함유하지 않은 친환경 조명 제품의 개발문제가 시장의 화두로 떠올랐고 LED 조명은 미래 조명 시장을 선도할 광원으로 부각 되고 있다.

LED 조명은 조명산업에서 우리나라가 글로벌 리더로 도약할 수 있는 절호의 기회를 제공하는 분야이나, 아직은 기술개발이나 시장여건이 성숙되지 않은 상황에서 향후 LED 시장에서 성공하기 위한 방안을 살펴보았다.

1. LED의 개요 및 원리

1) LED 원리

LED는 전기에너지를 빛에너지로 변환시켜주는 ‘광반도체’이다. LED는 크게 2가지 구조 물질로 이루어져 있다. 양(+)의 전기적 성질을 가지고 있는 p형 반도체와 음(-)의 성질을 가지고 있는 n형 반도체가 바로 그것이다. 전자(electron)가 많아 음의 성격을 띤 n형 반도체와 전자의 반대 개념인 정공(hole)이 많아 양의 성격을 띤 p형 반도체가 얇은 층 형태로 붙어 있다. 이 두 물질은 서로 붙어있어도 큰 반응이 없다가 전기에너지 즉, 순방향으로 전압·전류를 흘려주게 되면, 수 볼트의 전압으로 전류가 흘러 발광한다. 이 때 (+)와 (-)가 만나 에너지를 발생시키는데 이 에너지가 빛의 형태로 방출되는 것이 LED가 발광하는 원리인 셈이다1)1) (출처 : 삼성반도체이야기)
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[그림 1. LED의 원리]





n층의 전자와 p층의 정공이 결합하면서 전도대(Conduction Band, Ec)와 가전자대(Valance Band, Ev) 사이의 에너지 준위(eV) 차이에 따라 에너지를 발산하는데, 이 에너지 준위 차이인 밴드갭 에너지(Eg)에 따라 빛의 색상이 정해진다. 즉, 에너지 차이가 크면 단파장인 보라색 계통의 빛을 나타내고, 에너지 차이가 작으면 장파장인 붉은색 계통의 빛이 나온다.
또한, 어떤 화합물을 쓰느냐에 따라 LED 빛의 색깔아 달라지는데 이는 화합물의 재료에 따라 에너지 준위(eV)차이가 달라지기 때문이다.

반면, OLED는 LED처럼 스스로 빛을 내지만, 그 과정은 조금 다르다. 전류를 흘려주면 전자(-)주입층과 정공(+)주입층의 전자와 정공이 운송 층의 도움을 받아 발광 층에서 만나 빛을 내는 방식이다. LED와는 빛을 내는 방식에 다소 차이가 있다. 즉, OLED 전극에 전압을 가하면 Anode에서는 Hole이 주입· 운송되고 Cathode에서는 Electron이 주입· 운송되어 발광층(EML) 내에서 재결합하게 되며, 이때 생성된 Exciton이 기저상태로 전이하면서 빛을 내게 된다2)2) (출처 :LG화학)
.


[그림 2. OLED 물질]



(1) LED
● 양과 음의 전기적 성질을 가진 화합물이 접합하여 전기가 흐르면 빛을 내는 반도체로 장수명, 무수은, 저전력의 친환경 조명으로 각광받고 있다.
● Bulky 조명(방열팬, 방열판)이며 플렉서블과 투명조명이 불가능하다.

(2) OLED
● 유기재료에 전계를 가하여 전기에너지를 빛으로 바꾸어주는 소자로 점광원, 선광원, 면광원의 형태로 구현 가능하다.
● Ultra-slim 조명(2~3mm)이며 플렉서블과 투명조명이 가능하다3)3) (출처 : 지식경제부 보도자료, 2010)
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[그림 3. LED면조명과 OLED면조명의 비교]




2) LED 장점

새로운 광원으로서 LED가 각광받는 이유는 기존의 광원보다 많은 장점을 보유하고 있기 때문이다.

첫째, 자연 친화적이다. LED는 지금까지 나온 광원 중에 가장 태양광에 가깝다. RGB(적색/녹색/청색, Red/Green/Blue)의 3색을 적절히 조합하여 1,670만개의 천연색을 구현할 수 있다. 높은 색 재현성으로 인해 LED는 인류가 필요로 하는 다양한 제품에 적용이 가능하다.

둘째, 환경 친화적이다.
● 우선 소비 전력이 낮다. 백열등의 80%, 형광등의 20% 에너지를 절감할 수 있다. 이러한 에너지 절감은 지구 온난화 방지 정책과 연결된다.
● 무수은, CO2 저감, 유해 전자파 저감, 폐기물 처리가 용이함 등의 장점이 있다.

셋째, 사용자 친화적이다.
● 수명이 길다. LED의 수명은 5만 시간 이상으로 백열등의 100배, 형광등의 10배 이상이다.
● 경박단소(輕薄短小)의 제품 생산이 가능하다.
● 충격에 강하다.
● 반응 시간이 짧다. 형광등에 비해 백만분의 일, 백열등에 비해 십만 분의 일에 불과하다.

이러한 장점에도 불구하고 아직은 LED가 고가라는 단점이 있다. 그러나 하이츠의 법칙
(Roland Haitz: 10년동안 LED의 가격은 1/10 하락하고 효율은 20배 증가)이 증명하듯 가격이 꾸준히 하락하고 있기 때문에 점차 다양한 어플리케이션에 적용되고 있으며, 장기적으로는 LED가 주된 광원이 될 수밖에 없을 전망이다. 세계 각국에서도 이러한 추세에 맞춰 다양한 LED 개발 및 보급 프로젝트를 진행 중이다.

[그림 4. LED 개발 역사와 응용 분야의 전개]


3) LED의 역사

LED는 1962년 미국 GE의 연구원 홀로냑(Holonyak)이 적색 LED를 개발하면서 탄생하였다. 이때의 LED는 단순 기계 장치를 표시하는 정도였다. 적색만 가능했던 LED는 1993년 일본 니치아(Nichia)화학의 슈지 나카무라(Shuji Nakamura가 사파이어 기판에 InGaN 발광층을 형성하는 기술을 사용해서 고휘도 청색 LED개발에 성공하게 되면서 빛의 3원색인 RGB를 모두 구현해 총천연색과 White Color를 만들 수 있게 되었다4)4) (출저 : 한국과학기술정보연구원, 대우증권리서치센터)

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