적외선 LED란?
적외선 LED는 적외선을 발광할 수 있는 LED입니다.
IR은 ‘Infra-Red’의 약자로 적색보다 파장이 긴 광선을 의미하며, LED는 ‘light-emitting diode’의 약자로 전압을 인가하면 발광하는 다이오드입니다. 따라서 적외선 LED는 파장이 700~1,500nm 정도의 근적외선을 방출할 수 있는 LED를 말합니다.
적외선은 투과성이 매우 높아 장애물 등의 영향을 잘 받지 않는 특성이 있습니다. 사람의 눈에는 보이지 않기 때문에 신호 송수신이나 각종 센서 광원 등에 많이 사용되는 빛입니다. 적외선의 발생원으로는 레이저 등도 있지만, LED는 대량 생산이 가능하다는 점이 특징입니다. 수명이 길고 충격에 강하며 가격도 저렴하다는 장점이 있습니다.
적외선 LED의 사용 용도
적외선 LED는 일상생활을 포함한 모든 분야에서 사용됩니다. 다음은 적외선 LED의 사용 용도입니다.
- TV나 에어컨 조작용 리모컨
- 보안 카메라의 광원
- LiDAR 및 TOF 카메라의 광원
- 시료의 수분 측정
- 야간 투시 카메라의 광원
- 골프 거리 측정기
- 스마트폰이나 휴대폰의 통신용
일상생활에서 가장 친숙한 제품은 TV나 에어컨 등의 리모컨입니다. 사람에게 인지되지 않고 투사 가능하며, 인체에 악영향을 끼치지 않아 생활용품에도 적용되고 있습니다.
또한, 적외선은 투과율이 높고 장애물의 영향을 받지 않아 측정광으로 많이 사용되는데, LiDAR는 ‘Light Detection And Ranging’의 약자로, 적외선 LED를 이용한 거리 측정 센싱 방식을 말합니다. 자동차의 자율주행 등에 응용하기 위해 개발되고 있습니다.
적외선 LED의 원리
LED의 발광 원리는 파장에 관계없이 공통적으로 반도체의 p-n 접합에 의한 것으로, p형 반도체에는 전기장을 가하면 정공(홀)이 이동하고, 반면 n형 반도체는 전자의 이동이 일어납니다. 에너지적으로는 n형 반도체에 존재하는 전자가 더 높기 때문에 p형 반도체의 정공이 존재하는 에너지 밴드와 갭이 생깁니다.
여기에 전기장을 가해 전자와 정공에 섭동을 주면 n형 에너지 밴드에서 p형 에너지 밴드로 전자의 전이가 일어납니다. 그 결과 전자와 정공이 충돌하여 에너지 갭에 해당하는 빛과 열을 발생시켜 소멸합니다. 에너지 밴드의 갭은 반도체의 구성에 따라 달라지기 때문에 재료를 조합하면 발광 파장을 조절할 수 있습니다.
근적외선 대역의 파장을 출력하기 위해 알루미늄 갈륨 비화물(AlGaAs)이 많이 사용됩니다. 일반적으로 적외선 LED는 가시광선 영역의 LED에 비해 발광 효율이 낮다는 단점이 있습니다.
적외선 LED의 기타 정보
1. 적외선 LED 조명
적외선 LED를 사용한 조명이 시판되고 있습니다. 다양한 종류가 판매되고 있지만, 모두 나이트스코프용으로 사용되는 제품입니다.
투광기 타입은 야간에도 사용하는 야외 시설의 조명에 사용된다. 적외선 LED를 여러 개 사용하는 타입이 많으며, 고출력 타입을 20개 이상 탑재한 제품도 판매되고 있습니다.
적외선 LED를 이용한 손전등도 판매되고 있다. 적외선 LED의 특징인 어두운 곳에서의 투과성을 최대한 활용할 수 있으며, 40개 이상의 적외선 LED를 사용한 제품도 있지만 무게가 가볍다. 점등 개수를 전환할 수 있는 제품도 판매되고 있습니다.
소형 암시등도 판매되고 있다. 촬영용으로 사용하기 때문에 빛이 고르지 않게 한 개만 고출력인 경우가 많다. AA 건전지 1개로 작동하며, 최대 15m까지 조사할 수 있는 성능입니다. 본체 무게는 60g이 채 되지 않는 휴대성이 뛰어난 타입입니다.
2. 적외선 LED 테이프
야간투시경의 보조 조명용으로 적외선 LED 테이프가 판매되고 있다. 테이프에 일정 간격으로 적외선 LED를 부착하여 점등하는 제품으로, 반대편이 점착면으로 되어 있어 쉽게 부착할 수 있습니다. 좁은 장소에서도 사용할 수 있도록 3mm 이하로 얇게 제작된 제품 등 다양한 종류가 판매되고 있습니다.