• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.32.2-32.2
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• 2010

본 연구에서는 고출력, 고휘도를 위해서 개발되고 있는 수직형 LED소자의 광출력향상을 위한 나노 패터닝 공정을 진행하였다. 수직형 LED는 기존 측면형 LED에 비해서 열방출 특성이 우수하고 대면적 칩으로 제작이 가능하기 때문에 높은 광출력이 필요한 조명 분야로의 적용이 가능하다. 하지만 수직형 LED 역시 기존 측면형 LED와 마찬가지로 질화갈륨 및 외부 공기와의 계면에서 전반사가 심하기 때문에 광추출효율이 낮은 문제점이 있으며 이를 해결하는 것이 큰 이슈가 되고 있다. 이를 해결하기 위해서 광결정 패턴을 LED 소자에 형성하여 광추출효율을 향상시키려는 연구가 활발히 진행되고 있으나 아직까지 수직형 LED 웨이퍼 전면적에 균일한 패턴을 형성할 수 있는 기술 개발이 미진한 상황이다. 본 연구에서는 유연 고분자 몰드를 이용한 대면적 나노 임프린팅 및 나노 프린팅 기술을 통해서 2 inch 수직형 LED 웨이퍼 전면적에 균일한 패턴을 전사하는 공정을 진행하였다. 구체적으로는 나노임프린트 및 건식식각 공정을 통해서 수직형 LED의 n형 질화갈륨 층에 높은 가로세로비의 광결정 패턴을 형성하였으며 이를 통해서 약 40% 정도의 광출력이 향상되었다. 또한 고 굴절률의 산화아연 나노 패턴 형성공정을 대면적 LED 기판에 시도하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of IIIuminating and Electrical Installation Engineers Conference
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• 2007.05a
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• pp.70-73
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• 2007

생활수준의 향상으로 인하여 조명 및 디스플레이 제품을 이용하여 건물 및 건축물에 대하여 장식을 하는 것이 일반화 되어가고 있다. 본 연구에서는 옥외 및 옥내에 사인물로 사용되어지고 있으며 설치가 간편한 디스플레이 조명기기인 LED Tile을 개발하여 옥내 및 옥외용 디스플레이 조명 시장의 시장성 확보하기 위하여, 광학설계를 통한 고휘도 LED의 선정 및 배치, 케이스 설계를 실시하고 LED모듈에 AC 220V 전원을 직접 인가할 수 있으며 효율이 높고 최적화된 구동회로를 설계하였다. 또한 One Chip 마이크로컨트롤러를 사용하여 RGB LED의 광색가변 및 점멸 제어회로를 설계하고, LED 모듈간에 2개의 제어선만을 연결하여 다양하고 다이나믹한 패턴 동작(점멸, 광색가변)이 가능하도록 펌웨어를 설계하였다. 그 결과 설계된 LED Tile은 전체 크기가 $D130{\times}W130{\times}H50mm$로 매우 컴팩트하고 LED 배치 및 광학설계를 통하여 최대광도 60cd를 실현하였으며, LED Tile의 동작개수에 관계없이 설치가 간단하며 10개 이상의 디스플레이 패턴 제어가 가능하였다.

• Proceedings of the Korean Reliability Society Conference
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• 2011.06a
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• pp.163-171
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• 2011

본 논문에서는 LED 패키지 내부 이종물질간의 열팽창계수 차에 의한 박리 현상 및 이에 따른 LED 광속저하 메커니즘의 규명에 대한 연구를 진행하였다. 친환경 조명의 대두 및 고휘도 White LED의 급속적인 발전과 개발에 따라 LED 패키지 고장 형태가 점점 줄어드는 추세이기는 하나, 여전히 실사용 환경에서는 LED 패키지의 고장이 다양한 형태로 발생되고 있는 것이 실정이다. 이 중 LED 패키지 내부 이종물질간의 박리에 의한 고장은 LED 발광효율을 감소시키는 형태로 발생되고, 이에 대한 영향을 최소화하기 위하여 LED 패키지 제조업체 및 다수의 연구소에서 많은 노력을 기울이고 있다. 대표적인 박리 검사방법으로는 잉크침투 테스트 방법을 보편적으로 사용하고 있으나, 이 방법은 시료의 파손 및 검사 시간이 24시간이상 소요된다는 단점을 가지고 있다. 이에 본 논문에서는 헬륨 가스를 사용하여 LED 패키지 박리 유무를 검출해 내는 평가법을 제시하였고, 이 방법을 통하여 시료 파손 없이 짧은 시간 안에 박리 유무를 평가할 수 있음을 확인 할 수 있었다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2006.07c
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• pp.1671-1672
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• 2006

사인물의 대명사인 네온사인 및 옥외용 광고 조명기기를 대체할 수 있는 LED Lighting Bar를 개발하여 옥외용 광고 시장의 시장성 확보하기 위하여, 광학설계를 통한 고휘도 LED의 선정 및 배치, 케이스 설계를 실시하고 LED모듈에 AC 220V 전원을 직접 인가할 수 있으며 효율이 높고 컴팩트한 구동회로를 설계하였다. 또한 One Chip 마이크로컨트롤러를 사용하여 RGB LED의 광색가변 및 점멸 제어회로를 설계하고, LED 모듈간에 2개의 제어선만을 연결하여 다양하고 다이나믹한 네온사인 동작(점멸, 광색가변)이 일어나도록 소프트웨어를 설계하였다. 그 결과, 설계된 LED Lighting Bar는 전체 크기가 $D150{\times}W50{\times}H50mm$로 매우 컴팩트하고 LED 배치 및 광학설계를 통하여 최대광도 70cd를 실현하였으며, LED Lighting Bar의 동작개수에 관계없고 설치가 간단하며 10개 이상의 사인 패턴 제어가 가능하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.463-463
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• 2010

고휘도 고효율 백색 LED (lighting emitting diode)가 차세대 조명광원으로 급부상하고 있다. 백색 LED를 생산하기 위한 공정에서 MOCVD (유기금속화학증착)장비를 이용한 Epi wafer공정은 에피층과 기판의 격자상수 차이와 열팽창계수차이로 인하여 생성되는 에피결함의 제거를 위하여 기판과 GaN 박막층 사이에 완충작용을 해줄 수 있는 버퍼층 (Buffer layer)을 만들고 그 위에 InGaN/GaN MQW (Multi Quantum Well)공정을 하여 고휘도 고효율 백색 LED를 구현할 수 있다. 이 공정에서 기판의 온도가 불균일해지면 wafer 파장 균일도가 나빠지므로 백색 LED의 yield가 떨어진다. 균일한 기판 온도를 갖기 위한 조건으로 기판과 induction heater의 간격, 가스의 흐름, 기판의 회전, 유도가열코일의 디자인 등이 장비의 설계 요소이다. 코일에 교류전류를 흘려주면 이 코일 안 또는 근처에 있는 도전체에 와전류가 유도되어 가열되는 유도가열 방식은 가열 효율이 높아 경제적이고, 온도에 대한 신속한 응답성으로 인하여 열 손실을 줄일 수 있으며, 출력 온도 제어의 용이성 및 배출 가스 등의 오염 없다는 장점이 있다. 본 연구에서는 유도가열방식의 induction heater를 이용하여 회전에 의한 기판의 온도 균일도 측정을 하였다. 기초 실험으로 저항 가열 히터를 통하여 대류에 의한 온도 균일도를 평가하였다. 그 결과 gap이 3 mm일 때, 평균 온도 $166.5^{\circ}C$ 에서 불균일도 6.5 %를 얻었으며 이를 바탕으로 induction heater와 graphite susceptor의 간격이 3 mm일 때, 회전에 의한 온도 균일도를 측정을 하였다. 가열원은 induction heater (viewtong, VT-180C2)를 사용하였고, 가열된 graphite 표면의 온도를 2차원적으로 평가하기 위하여 적외선 열화상 카메라(Fluke, Ti-10)을 이용하여 온도를 측정하였다. 기판을 회전하면서 표면 온도의 평균과 표준 편차를 측정한 결과 2.5 RPM일 때 평균온도 $163^{\circ}C$ 에서 가장 좋은 5.5 %의 불균일도를 확인할 수 있었고, 이를 상용화 전산 유체 역학 코드인 CFD-ACE+의 모델링 결과와 비교 분석 하였다.

• The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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• v.59 no.5
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• pp.996-1000
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• 2010

In order to apply VLC (visible light communication) in harsh environment of nuclear power plant in-containment building, the high luminance LEDs, which are key components of the VLC system, have been gamma irradiated at the dose rate of 4 kGy/h during 72 hours up to a total dose of 288 kGy. The radiation induced coloration effect in the high luminance LED bulb made of acryl or plastic material was observed. In the VLC wireless data transmission experiment using the high luminance LEDs irradiated by high dose rate gamma-ray, the radiation induced coloration effect of the high luminance LED bulb extended the communication distance compared to non-irradiated LEDs.

• Proceedings of the Korean Institute of IIIuminating and Electrical Installation Engineers Conference
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• 2009.05a
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• pp.243-247
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• 2009

A Radioactive constraint of the nuclear fuel assembly irradiated by neutron during normal operation cycle of the nuclear power plant is typically on the order of about 3 kGy/h. In order to inspect nuclear fuel assembly using a VT (vision technology) system, the light such as halogen lamp is used. As the halogen lamp has lower color temperature than the sun light, the objects under halogen lamp illumination are seemed to be tinted with red. In this paper, high brightness LED is considered to be used as the light source of VT system. The high brightness LED, which is a key light source of the VT system, have been gamma irradiated at the dose rate of 4 kGy/h during two hours up to a total dose of 8 kGy. The radiation induced color-center in the LED housing cap made of plastics materials is observed.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 1999.07g
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• pp.3144-3146
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• 1999

$8{\sim}12$인치의 원형(또는 사각) PCB 기판에 수백 개의 고휘도 반도체 발광 다이오드(Light Emitting Diode. LED)와 구동 회로로 구성되는 LED 교통 신호등은 특정 파장대의 단색광을 발광하므로, 기존의 백열전구식 신호등에 비해 시인성이 좋고, 80 % 이상의 에너지 절약이 가능하다. 그러나 LED는 주위 온도에 따라 밝기가 변화하는 특성이 있다. 신호등은 기능상 외부 온도의 영향 없이 항상 일정한 광도를 유지해야 하므로, 본 논문에서는 외부 온도의 변화에 관계없이 일정한 광출력을 유지할 수 있는 LED 구동회로를 설계한다 이를 위해 정전압 및 정전류로 구동되는 LED의 온도에 따른 광출력 특성 실험이 수행되고, 이러한 데이터들을 바탕으로 정광출력 LED 신호등 구동회로가 설계되고 그 성능을 평가한다.

• Electrical & Electronic Materials
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• v.13 no.1
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• pp.11-18
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• 2000

최근 10여년 사이에 III-nitride 화합물 반도체가 전 세계적으로 주목을 받고 있다. 이는 질화물의 조성에 따라 자외선 영역에서 가시 광선의 전 파장, 측 자색에서 적색 영역대의 광소자 및 고온 고출력 전자소자에 쓰일 수 있기 때문이다. 지금까지 고휘도의 청색, 녹색 LED(Light Emitting Diode)는 상용화되어 있어, UC LD(Ultra-Violet Laser Diode)는 10,000 시간 상온 연속 발진에 성공하여 상용화의 단계에 이르고 있다. 그러나 많은 연구 투입에 비례하여 얻어지는 결과물의 효율은 그리 높지 않은 분야로 LED를 수준 급으로 상용화하는 곳은 세계에서 5개정도로 국한되면, 그 기술이 전파됨이 그리 쉽지 않다. LD(laser Diode)의 경우 상용화 초기 단계로 보편적 신뢰성을 확보하기까지는 또 다른 breakthrough 확보가 필요하며, 궁극적인 기술 전개는 기판을 해결하는 것에서 올 수 있다. 본 논문에서는 이러한 III-nitride 반도체 소자 개발을 가능하게 한 MOCVD(Metaloganic Chemical Vapor Deposition) 결정 성장 방법과, 기존에 사용화 되어 있는 LED 소자 특성 및 국내외 개발 동향 및 향후 발전 방향을 소개하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.50-50
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• 2010

최근 InGaN 양자우물구조에 기초한 청색, 녹색 반도체 발광다이오드 (LED)는 장수명, 고효율, 친환경이라는 장점 때문에 다양한 응용에 사용되기 시작하고 있다. 이러한 가시광 LED들이 고휘도 조명용 광원으로 사용되기 위하여서는 많은 효율향상이 이루어 져야 한다. 이를 위하여서는 LED의 성능을 나타내는 각종 효율들을 상호 분리하여 측정할 수 있어야 한다. 그러나, 아직 이러한 LED 효율을 상호 분리하여 측정할 수 있는 기술들이 아직 정립되어 있지 않은 관계로, 대부분은 실험적으로 찾아 가는 경험론걱인 방법에 의존하고 있다. 한양대학교에서는 LED의 각종 효율들을 상온에서 상호 분리 측정할 수 있는 기술을 세계에서 처음으로 개발하였다. 본 논문에서는 효율분리 측정 기술을 소개하고, 이를 토대로 가시광 LED의 각종 효율들을 증대 시킬 수 있는 방안에 대하여 소개한다. LED의 효율은 주입된 전자 가운데 몇%가 광자로 변환되는가를 나타내는 내부양자효율(IQE)과 활성층에서 생성된 광자 가운데 몇 %가 LED chip 외부로 나오는 가를 나타내는 광추출효율(LEE)에 의하여 정하여 진다. IQE는 주로 결정성장상태에 의하여, LEE는 주로 소자구조에 의하여 정하여 진다. 한편 LED의 광출력 및 신뢰성 향상을 위하여서는 LED 췹내에서의 전류 분포 및 전계분포를 매우 균일 하게 유지하는 것이 중요하다. 그러나, 실제 제작된 LED에서는 공간적인 비대칭으로 인하여 전류가 국부적으로 집중되어 흐르는 현상, 즉 전류집중현상이 발생하게 된다. 본 발표에서는 IQE와 LEE를 순수 실험적으로 분리 측정할 수 있는 방법, 전류집중현상을 측정하고 제어 할 수 있는 방법등을 소개한다.