태양빛에 가까운 LED 조명 개발

KAIST는 신소재공학과 배병수 교수 연구팀이 보다 태양빛에 가까우면서도 가격은 저렴한 백색 LED를 개발하는데 성공했다고 26일 밝혔다.

LED 조명은 자연의 색인 태양빛과 유사한 빛을 만들기 위해 황색 또는 적.녹색인 혼합 형광체를 LED 칩 위에 바르는 방법으로 LED의 청색광과 형광체의 색이 혼합돼 백색 빛을 내는 원리로 만들어진다.

하지만 형광체 물질로 사용되는 무기형광체 입자들은 높은 온도에서 복잡한 공정으로 제조되기 때문에 가격도 비싸고, 빛을 흡수하고 발광하는 스펙트럼이 좁아 백열등과 같은 자연색에 가까운 빛을 만드는 데는 어려움이 있었다.

배 교수팀은 새 형광체 물질로 빛을 흡수하고 방출하는 스펙트럼이 넓은 형광염료를 사용, 이 같은 문제를 해결했다.

형광염료는 섬유 등에 착색제로 사용되며 가격이 저렴하고 다양한 색을 낼 수 있는 물질이지만 열에 의해 쉽게 분해되기 때문에 고온의 열을 내는 LED에 맞지 않아 적용하기 어려웠다.

배 교수팀은 자체 개발한 솔-젤 공정으로 제조된 고내열성 고굴절률 하이브리드 소재에 형광염료를 화학적으로 결합하는 방법으로열에 강한 나노하이브리드 형광체 소재를 개발했다.

개발한 염료 나노하이브리드 소재 기반의 백색 LED는 자연광에 가까운 정도를 나타내는 연색지수가 최대 89로 기존에 사용하고 있는 다중파장 램프인 3파장 램프 수준까지 높아졌다. 형광램프가 3파장, 5파장 등으로 커질수록 자연의 색에 가까워진다.

이번 연구성과는 재료분야의 권위지인 `어드밴스드 머티리얼스` 12월호 표지논문으로 실렸다.