[비교컨텐츠] LD Vs. LED 차이점을 알아보자

안녕하세요, 츄느(CHUNNEE)입니다 :)

CIS, 디스플레이, LIDAR, ToF와 같은 광원을 필요로 하는 반도체 제품(부품)을 정확히 만들기 위해서는 테스트하는 장비에도 실제 광원과 유사한 환경을 만들어줘야 합니다. 이때 다양한 부품들 중 테스트하는 광원을 보내기 위해 전기적 신호를 광신호로 표현해 주는 다이오드는 무엇보다 중요한데, 많이 접할 수 있는 LED(Light Emitting Diode)와 LD(Laser Diode)가 굉장히 헷갈릴 수 있습니다.
어떤 용도로, 어떻게 사용되는지 차이점을 상세히 알아보기 위해 포스팅을 쓰게 되었습니다.

LD란? LED란?

LED(Light Emitting Diode)는 일반적인 반도체 소자로 일반적인 빛을 발광하는 다이오드라고 보시면 됩니다. 일상에서 많이 볼 수 있는 LED 등에도 위와 같은 광 통신 소자를 활용해서 구동회로, 접합부 모듈을 구성하여 발광하는 제품을 구성할 수 있습니다. 생각보다 깊게 파고들지 않는 이상 익숙하다고 생각할 수 있습니다.
실제로 저전력 구동이 가능하고 수명이 길다는 특징이 있습니다. 휘도별, 갯수별로 가격이 천차만별인데 최근 트렌드에 따르면 소형화, 집적화가 되어 가기 시작하면서 미니 LED, 마이크로 LED, 나노 LED 등 기술력을 보유한 기업도 많이 없고 TV, PC, 디지털 사이니지 등에 대응하기 위해서는 비용이 만만치 않습니다.

▲ LED 조명용 모듈

이에 비해 LD(Laser Diode)는 반도체 소자인 것은 동일하지만 특별한 빛을 발광하는 다이오드입니다. 레이저는 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 의 약자로 유도 방출을 통해 빛을 증폭한다는 원리입니다. LED와 발광하는 방식이 큰 차이가 있습니다. 생활 속에서 많이 접할 수 있는 레이저 포인터도 LD가 제품 내에 포함되어 있고 배터리 전원에 의해 구동회로를 동작시켜 레이저 빛을 쏠 수 있습니다. 

(주로, CD 플레이어, 레이저 포인터, 바코드 리더, 보안 시스템, 레이다, 광섬유 통신 활용)

▲ LD 소형 모듈

뭐가 다를까?

가장 큰 차이점은 공진기 유무 차이 입니다. 이 부분은 조금 전문적인 내용이 섞여 이해를 못 하는 분이 많을 것 같지만;; 설명을 안 하기에도 애매한 부분이라 해보겠습니다.
비슷한 화합물 반도체로 pn접합 후 active 영역에서 전자가 나와 발광하는 형태는 동일한데, LD의 경우, 유도방출을 위한 빛을 증폭한다고 했을 때 active layer에서 내부 공진을 할 수 있고 내부 공진을 통해 반전 분포가 형성되어 유도방출하는 laser가 나옵니다.

▲ LD 동작 원리

또한 LD의 경우, 광변조가 가능해 펄스폭과 출력을 다양하게 조절할 수 있어 정량적인 방법으로 실험도 가능합니다. 

그리고 기타 세부 장단점, 특징 차이는 아래 표로 볼 수 있습니다.

	LED	LD
발광 방식	자연 방출	유도 방출
발광 빛	다양한 색상(가시광선 영역)	단일 색상(적외선 영역)
공진기 유무	없음	있음
발광 형태	넓음	좁음
제조 비용	적음	큼
제조 난이도	쉬움	어려움
온도 영향성	둔감	민감(냉각 장치 필요)
수명	길다	짧다
출력 스펙트럼

어떤 식으로 활용될까?

따라서 LD의 경우, 광원의 점멸, 즉, 상승, 하강 시간이 빠르고, 높은 광출력, 직진성 뛰어남으로 인해 최근엔 LiDAR, ToF 등 단시간 내 거리, 출력값 변화량을 활용하는 기술에 많이 쓰이기도 하고 예전부터 의료용(상처치유 목적)으로 많이 활용되었습니다. 최근엔 LED, LD 기술을 함께 활용하는 의료 기기도 발전이 많이 되어 국소적인 면적에 집중 치료할 수 있다고 합니다. 
LED는 앞서 말했다시피, 최근 소형화된 전자 제품에 임베디드되기 위해서 LED도 소형화가 되고 있습니다. 그러다 보니 미니, 마이크로, 나노 등 초소형화 다이오드가 등장하게 되고 이를 통해 많은 기업들이 기술에 대해 연구개발이 진행되고 있습니다. 전자제품뿐 아니라 조명용 LED는 모듈형태로 여전히 각광받고 있습니다.

 

참고 자료

LED LD 비교 전문가 칼럼

[원텍(주) 전문가 칼럼] 7. LED와 LD는 어떻게 다른가?

최근에 LED, LD 소자에 대한 이해가 필요한 업무를 진행하면서 두 가지에 대한 구분은 꼭 해야할 것 같았습니다. 특히 카메라 시장은 단순 카메라 즉, 이미지 센서의 범위에서 벗어나 3D인식까지 고려가 되기 때문에 LD, LED 등 다양한 광원을 활용하고 특징도 상이하기 때문에 종합적으로 고려한 기술 개발과 이론에 대한 이해가 완벽히 되어야 할 것 같습니다. 이상 LED, LD의 차이에 대해 알아보았습니다. 포스팅 읽어주셔서 감사합니다!