질화갈륨으로 새 결정 박막 제작 성공
청색발광소자 고휘도로
미국 캘리포니아대학의 中村修二 교수를 중심으로 하는 국제연구팀은 지극히 밝은 청색발광소자의 실현에 길을 열 새로운 질화갈륨 반도체 결정의 제작에 성공했다. 새로운 구조의 결정박막을 개발한 것으로 실용화가 되면 청색소자가 조명장치나 자동차의 헤드라이트로서 일거에 응용이 확대될 가능성이 있다.
캘리포니아 대학과 筑波大, 東京理科大學, 科學技術振興機構와의 공동연구 성과이다. 앞으로 공동연구기업을 모집하여 이르면 1년 이내에 레이저 광원 등의 분야에서 실용화해 나가겠다고 설명하고 있다.
질화갈륨 반도체는 청색레이저나 고휘도 발광 다이오드(LED)가 되어 차세대 DVD플레이어의 광원 등에 실용화되고 있다. 단 결정이 가진 특징의 영향으로 발광효율의 향상에는 기술적인 한계가 있다고 알려져 왔다. 中村교수 등은 이번에 질화갈륨 반도체로 새로운 결정박막을 개발했다. 한계로 알려져 있던 발광효율을 더욱 높일 수 있으리라는 것을 시사했다.
中村교수는 “발광효율의 향상과 소비전력의 저감을 기대할 수 있다”며 “종래의 다이오드와 자리를 바꿀 수 있을 가능성은 충분히 있다”고 말한다.
中村교수에 의하면 현재의 질화갈륨 반도체 결정은 ‘분극’이라고 하는 성질의 영향을 받아 발광효율을 충분히 향상할 수 없다. 반면 이번 결정은 ‘반분극성’, ‘무극성’이라는 다른 성질을 가진다. 분극의 영향을 받지 않기 때문에 빛을 효율적으로 만들어낼 수 있게 된다.
현재의 질화갈륨으로 만든 발광소자는 발광효율을 나타내는 값이 1와트 당 100루멘에 달하고 있어 형광등과 거의 같은 정도이다. 이번에 개발한 질화갈륨의 결정을 사용하면 더욱 밝게 할 수 있다. 연구팀의 목표는 1와트당 200루멘이다. LED는 원래 소형이며 저소비전력이 특징이므로 밝기를 증가시킬 수 있으면 형광등 조명을 대신할 가능성이 있는 이외에 자동차의 헤드라이트 등 특수한 조명에도 응용이 확대될 듯하다. 이번 결정은 그밖에도 특징이 있다. 청색이나 녹색, 빨강 등 다양한 가시광 영역의 레이저를 간단히 분리하여 만들 수 있게 된다. 소비전력도 10분의 1이하, 발열량도 100분의 1로 저감할 수 있다.
또한 발생하는 빛은 특정한 방향을 가진 ‘편광성’이라는 특징을 갖는다. 그러므로 액정 디스플레이의 백라이트에 적용하면 특정한 방향의 빛만을 통과하도록 액정 패널에 들어가 있는 편광판이 필요치 않게 된다. 빛의 일부가 편광판에 흡수되는 일도 없다. 공동연구를 실시한 筑波大學의 秩父重英 조교수에 의하면 액정 디스플레이의 소비전력을 10분의 1로 줄이고 제조원가도 저감할 수 있다고 한다. 中村교수 등은 특허 문제도 있어 신개발 질화갈륨 결정의 상세한 제작방법은 밝히지 않았다. (일경산업)

백색LED가로등 개발,  소비전력 수은등의 1/10
에프셀 발열량 억제 내구성 향상
에너지절약기기 개발 벤처인 에프셀(사이타마시, 사장 那須野長三)은 백색발광다이오드(LED)를 사용한 전력 절약형 가로등을 개발, 수주를 개시했다. 소비전력을 20와트로 일반적인 수은등의 10분의 1로 낮추었다.
회로설계를 연구하여 발열량도 줄여서 내구성을 향상시켰다. 개발한 ‘EPS-300’은 LED를 종래품의 1.5배인 300개 사용한 것이다. 광원에서 10미터 떨어진 위치에서도 수은등과 같은 20룩스의 조도가 있다.
발광 시의 열의 온도를 섭씨 50도로 종래 제품보다 약 30도 낮추었다. LED의 주위를 둘러싼 플라스틱의 열화를 억제, 조도를 유지한다. 보통 4만 시간이라고 알려진 LED의 수명을 7만 시간 정도까지 늘릴 수 있으리라고 에프셀은 보고 있다.
수은 가로등의 수명은 일반적으로 1만 2천 시간이라고 알려져 있고, 공임까지 포함하여 1회 7만 엔 정도의 교환비용이 필요하다고 한다. 장수명의 LED를 사용하면 교환 회수를 줄일 수 있어 원가를 삭감할 수 있다. 東芝테크노네트웍(東京·臺東)에 판매와 설치공사, 보수·점검을 위탁한다. 가격은 24만 엔으로 수은등의 3배 정도 되지만 긴 수명과 전력절약을 장점으로 1년에 5천 대의 판매를 전망한다. (일경산업)