什麼是 LED？ (轉載)

wil-wil

轉載自 - http://www.ledinside.com.tw/what_is_led

LED 是發光二極體 (Light Emitting Diode, LED) 的簡稱，也被稱作發光二極管，這種半導體組件發展以來一般是作為指示燈、顯示板，但目前隨著技術增加，已經能作為光源使用，它不但能夠高效率地直接將電能轉化為光能，而且擁有最長達數萬小時～ 10 萬小時的使用壽命，同時具備不若傳統燈泡易碎，並能省電，同時擁有環保無汞、體積小、可應用在低溫環境、光源具方向性、造成光害少與色域豐富等優點。

隨著白光 LED 的出現與更多科技的導入，目前在家用電器及筆記本電腦的指示燈、汽車防霧燈、室內照明等照明設備日漸蓬勃，LED 的應用越來越普遍。




LED的發明
在1955年時，美國無線電公司 (Radio Corporation of America) 的 Rubin Braunstein 發現了砷化鎵 (GaAs) 與及其他半導體合金的紅外線放射作用，而 1962 年美國通用電氣公司 (GE) 的 Nick Holonyak Jr 則開發出可見光的 LED。不過，LED 真正的起飛是在 1990 年代白光 LED 出現後，才開始漸漸被重視，而應用面越來越廣。


LED 的發光原理
LED 是一種可以將電能轉化為光能的電子零件，並同時具備二極體的特性，也就是具備一正極一負極，LED 最特別的地方在於只有從正極通電才是會發光，故一般給予直流電時，LED 會穩定地發光，但如果接上交流電，LED 會呈現閃爍的型態，閃亮的頻率依據輸入交流電的頻率而定。LED 的發光原理是外加電壓，讓電子與電洞在半導體內結合後，將能量以光的形式釋放。目前全球產業所發展出的不同種類LED能夠發出從紅外線到藍之間不同波長的光線，而業界也有紫色～紫外線的 LED，近年來 LED 最吸引人的發展是在藍光 LED 上塗上螢光粉，將藍光轉化成白光的白光 LED 產品。LED 之所以被稱為世紀新光源，原因在於 LED 具備點光源與固態光源的特性，能夠節省能源、高耐震、壽命長、體積小響應快速、並且色彩飽和度高。


LED 的顏色：
由於隨著LED的製造材料不同，產生出來的光子擁有的能量也不同，故業界透過製造材料來控制 LED 發光的波長，進而產生擁有不同光譜與顏色的各種 LED。

全球第一顆 LED 採用的材料是砷 (As) 化鎵 (Ga)，工作電壓為 1.424V，其發出的光線為紅外光譜。之後，業界發展出以磷 (P) 化鎵 (Ga) 作為 LED 的材料，工作電壓為 2.261V，發出的光為綠光。業界早期就透過這 2 種型態 LED 所需的材料，調配出從紅外線到綠色光範圍內所有波長的 LED 產品，發展出常見的紅光 LED、黃光 LED、橙光 LED等等，這 3 大類 LED 因為使用了鎵、砷、磷 3 種元素，故被稱為 3 元素 LED，而藍光 LED、綠光 LED 與紅外光 LED 則被稱為 2 元素 LED。業界後來發展出採用混合鋁 (Al)、鈣 (Ca) 、銦 (In) 和氮 (N) 共 4 種元素的 4 元素 LED，就能夠發出所有可見光範圍與部份紫外線光譜的光線。


LED 的亮度：
在討論LED產品時，我們會注意的發光亮度有3種單位，分別是照度單位勒克司（Lux）、光量單位流明（Lumen；lm）、發光強度單位燭光 (Candle power；CD)，3 種單位各自有適合使用的領域，但是在數值上是互通的。

1 CD 表示完全輻射的物體，在白金凝固點溫度下，每六十分之一平方公分面積的發光強度。適合用在主動發光燈具領域，如白熱燈泡。

1 lm 表示1 CD 光照射在距離為 1 公分，面積為 1 平方公分平面上的光量。適合用在反射燈具與穿透燈具領域，如投影機。
1 Lux 表示指 1 Lm 光量均勻分佈在 1 平方公尺面積上的照度。適合用在攝影領域。

一般而言，單一 LED 的發光強度以 CD 為單位，並配上視角參數，而 LED 的發光強度從各位數 mCD 到 5,000mCD不 等。廠商在標示 LED 單一產品時，其發光強度規格是說 LED 在 20mA 電流下點亮時，最佳視角上和中心位置上發光強度最大點的發光強度。


LED 的節能效益
基 於環保立場以及節約能源訴求，全球各國政府重視 LED 與節能燈具帶來的經濟與節能效益，而廠商也看好這次照明革命的商機而紛紛投入。除了歐盟與美國國會均 進行階段性禁止白炙燈泡的使用外，目前已經有加拿大宣佈 2010 年全面禁用白炙燈泡，而美國加州在內的部份州，也要在 2012 年禁止白炙燈泡，而澳洲則宣 佈在 2010 年全面禁止販售白炙燈泡，中國、日本也有 LED 的獎勵方案在規劃中。

雖然目前市面上已經有另一種節能燈具產品省電型螢光燈 (CFL)，但由於其照明品質仍舊不夠，啟動時間較一般白炙燈泡長，而且不能調整光源輸出亮度，普及度仍不夠高。LED 則具備更多的節能效益，並且藉由技 術的提昇，亮度已經達到讓人滿意的程度，但價格高昂是一大問題，未來隨著全球 LED 廠商的量產腳步加快，價格降低後可加速 LED 燈具的普及程度。


LED 的壽命：
一般 LED 的發光壽命很長，產品大多標明為 100,000 小時以上，但事實上 LED 的亮度是會衰減的，在運用一段時間後，亮度會衰撿到原本的一半或甚至更少。但所幸隨著業界技術的進步，減少 LED 亮度衰減問題的方案很多。在生產過程中，選用如 4 元素 LEC 材料能夠擁有較久的亮度衰減週期，而廠商使用的 LED 製程與成品究竟能耐用多久有很大的關係，配色也是 LED 廠的生產關鍵。

LED 的使用壽命，比一般白炙燈泡的 1,000 小時、日光燈具的 1 萬小時，LED 使用壽命可達 5 萬小時，大幅降低燈具替換的成本。這項特性幫助 LED 燈具在價格競爭上，有了將一般燈泡替換成 LED 的好理由，更可藉由這項優勢，讓許多原本因經濟考量而不能全天開啟的環境，藉由LED照明讓公共或私人場所 更安全。比如說公共停車場、冰箱等等應用範圍，美國最大零售業者威名百貨 (Wal-Mart)，日前就已經將該公司的冷凍設備改採省電的LED產品。

LED 較明顯的缺點就是散熱問題，不當的散熱將導致 LED 燈具的光度與使用壽命衰減，所幸這部份藉由新技術的加持，漸漸也有了顯著的改善。


LED 的應用：
除了我們熟知的各種電子產品上面的 LED 指示燈外，LED 螢幕、LED 照明、液晶螢幕用的 LED 背光源、手機上按鍵的 LED 背光、新世代的 OLED 螢幕、PLED 螢幕等等各式各樣關於LED的應用正逐漸穩定的發展中，部份領域的 LED 應用因為市場發展趨於成熟，普及的速度開始加快，也無形中創造出驚人的商機。

目前高亮度白光 LED 光源，是目前美歐日 LED 大廠競相研發的重點，預估到了 2011 年後，LED 將在一般照明市場中大規模普及。雖然亞洲在 2006 年高亮度的生產規模佔全球 76％ 市佔率，不過白光 LED 光源專利為日本的日亞化 (Nichia) 和 T.G.、美國的 Cree 以及歐洲的 Philips Lumileds 和 Osram 五大廠所掌握；中游模組雖無標準規格，但仍為國際大廠包括 National、Laminar、Osram、Lumiled、 Vishay 所主導；美國與日本也開始積極制訂照明應用器具安規及能源標準。

LED 現階段最大的應用是手機按鍵的背光源，各種電子展品的指示燈，而最近應用在廣告看板的大型LED螢幕，還有應用在液晶螢幕的背光源也越來越受到矚目，LED 的應用面日趨廣泛。預 估在 2007 下半年可以看到更多 LED 產品的問世，而 2008 年LED照明產品能夠進一步地下降到部份消費者能接受的程度，未來的發展端看各國政府積極應 用 LED 於公共事業的速度，可望加速 LED 價格的下滑，當消費者採用的程度也提高，屆時產生的經濟效益與節能效益很可觀。


LED 的全球市場發展：
在 2005 年時，全球高亮度 LED 市場規模達 58 億美元，2006 年達到 66 億美元，預估 2011 年可增加到 106 億美元，平均年增長率（AAGR）為 10.2%。高亮度 LED 的出貨量 2005 年達到 48 億個，計 2006 年增加到 65 億個，預估 2011年達到 88 億個，平均年增長率為 10.3%。2005 年 LED 的基板材料銷售額超過 10 億美元，2006 達到 11 億美元，預估 2011 年 18 億美元，平均年增長率為 9.7%。

台灣方面在 2006 年的 LED 照明光電產值為新台幣 210 億元，2010 年將提升到 930億元，2015 年更可達到 5,400 億元。在上游光源部分，台灣產量為全球第一，2006 年高亮度 LED 產值不含手機應用高達新台幣150 億元。台灣上游LED光源產業居全球重要地位，因為在紅、綠光LED技術上處於領先位置。下游應用台灣照明生產品質佳，價格與全球通路是優勢。台灣廠商在液晶面板 (LCD) 的背光模組全球市佔率達到 48％，故台廠藉此切入開發 LED 背光模組也是一項優勢，而車用 LED 產品也被視為重點項目之一。

預估 2007 年起 LED 將可逐步代現有白熾燈，2011 年起逐步取代螢光燈。歐盟自 2007 年起逐步淘汰白熾燈泡，澳洲宣示從 2010 年起全面禁用白熾燈泡，故 LED 市場前景十分值得期待。未來5年市場應用應以 LED 看板或顯示的背光源、車用與一般照明為市場發展主力。

rboys

明白哂~~thanks!!

lexicon6

又上了有用1課, 多謝分享.