發(fā)光管發(fā)光二極管

(light emitting diode,簡(jiǎn)稱led)?

是一種藉外加電壓激發(fā)電子而放射出光(電能→光)的光電半導(dǎo)體組件。發(fā)光現(xiàn)象屬半導(dǎo)體中的直接發(fā)光(沒(méi)有第三質(zhì)點(diǎn)的介入)。整個(gè)發(fā)光現(xiàn)象可分為三個(gè)過(guò)程(直接發(fā)光):

價(jià)電帶的電子受外來(lái)的能量(順向偏壓)，被激發(fā)至導(dǎo)電帶，并 同時(shí)于價(jià)電帶遺留一個(gè)電洞，形成電子-電洞對(duì)。 受激發(fā)的電子于導(dǎo)電帶中，與其它質(zhì)點(diǎn)碰撞(散射)，損失部份能量，而接近導(dǎo)電帶邊緣。 一旦導(dǎo)電帶邊緣的電子于價(jià)電帶覓得電洞時(shí)，電子即從導(dǎo)電帶邊緣，經(jīng)由陷阱中心(釋放熱能)或發(fā)光中心(釋放光能)，回到價(jià)電帶與電洞復(fù)合，電子-電洞對(duì)消 失。

因?yàn)閘ed主要是電子經(jīng)由發(fā)光中心與電洞復(fù)合而發(fā)光，所以是一種微細(xì)的固態(tài)光源，不但體積小、壽命長(zhǎng)、驅(qū)動(dòng)電壓低、反應(yīng)速率快、耐震性特佳，而且能夠配合輕、薄和小型化之應(yīng)用設(shè)備的需求，成為日常生活中十分普遍的產(chǎn)品。

利用各種化合物半導(dǎo)體材料及組件結(jié)構(gòu)之變化，設(shè)計(jì)出不同的led。依其發(fā)光波長(zhǎng)分為可見(jiàn)光、不可見(jiàn)光(紅外光、紫外光)。

可見(jiàn)光:有紅、橙、黃、綠、藍(lán)、紫等各種顏色，主要以顯示用 途為主。又以亮度1燭光 (cd) 作為一般亮度和高亮度之分界點(diǎn)。一般亮度led廣泛應(yīng)用于各種室內(nèi)顯示用途;高亮度led則適合于戶外顯示，如:汽車第三煞車燈、戶外信息看板和交通號(hào)志 等。 不可見(jiàn)光:短波長(zhǎng)紅外光可作為紅外線無(wú)線通訊使用;長(zhǎng)波長(zhǎng)紅外光則使用在中、短距離光纖通訊上，作為光通訊用光源。

使用的材料基本上已大致決定led所釋出的波長(zhǎng)，其中，適合制作1000mcd以上之高亮度led的材料，由長(zhǎng)波長(zhǎng)而短波長(zhǎng)，分別為algaas(砷化鋁鎵)、algainp(磷化鋁銦鎵)及gainn(氮化銦鎵)等。

algaas(砷化鋁鎵)適合于制造高亮度紅光及紅外線 led，主要以液相磊晶(lpe)法進(jìn)行量產(chǎn)，使用雙異質(zhì)接面構(gòu)造(dh)為主，但因?yàn)轫氈谱鱝lgaas基板，技術(shù)的困難度很高，故投資開(kāi)發(fā)的廠商較 少。 algainp(磷化鋁銦鎵)適合于高亮度紅、橘、黃及黃綠光led，主要以金屬有機(jī)氣相磊晶(movpe)法進(jìn)行量產(chǎn)，使用雙異質(zhì)接面(dh)及量子井 (qw)構(gòu)造，效率更為提高。且由于algainp紅光led在高溫與高濕環(huán)境下，其壽命試驗(yàn)結(jié)果優(yōu)于algaas紅光led，未來(lái)有成為紅光led主流 的趨勢(shì)。

gainn(氮化銦鎵)適合于高亮度深綠、藍(lán)、紫及紫外光 led，以高溫的金屬有機(jī)氣相磊晶(movpe)法進(jìn)行量產(chǎn)，也采用雙異質(zhì)接面 (dh)及量子井(qw) 構(gòu)造，效率比前述的 algaas、algainp 更高。全球各大廠均已積極投入相關(guān)材料組件技術(shù)之研發(fā)，并有所突破。

uv led(紫外線發(fā)光二極管)照明不僅可凈化空氣、節(jié)約能源，并可望取代現(xiàn)有的螢光燈與白熱燈等照明裝置，加上過(guò)去僅及405nm的波長(zhǎng)帶最近擴(kuò)大到200nm，預(yù)期應(yīng)用范圍將大幅擴(kuò)大到殺菌、廢水處理、除臭、醫(yī)療、皮膚病治療、辨識(shí)偽鈔與環(huán)境sensor等領(lǐng)域。

光通量 (luminous flux,φ)單位為:流明 (lumen, lm)由一光源所發(fā)射并被人眼感知之所有輻射能稱之為光通量。 光強(qiáng)度 (luminous intensity, i )光源在某一方向立體角內(nèi)之光通量大小。單位:坎德拉 (candela, cd) 照度 (illuminance, e)單位:勒克斯 (lux, lx)照度是光通量與被照面之比值。1 lux之照度為1 lumen之光通量均勻分布在面積為一平方米之區(qū)域。 輝度 (luminance, l)單位:坎德拉每平方米 (cd/㎡)一光源或一被照面之輝度指其單位表面在某一方向上的光強(qiáng)度密度，也可說(shuō)是人眼所感知此光源或被照面之明亮程度。

大型led顯示屏需要組合不同的元組件與技術(shù)，一家廠商很難完全自產(chǎn)自足，因此外圍產(chǎn)業(yè)的分工十分重要。大型led顯示屏需要的元組件包括:driver ic、led cluster、power supply、cable及機(jī)械框架等;技術(shù)方面的需求包括:防靜電設(shè)計(jì)、電力配電規(guī)劃、驅(qū)動(dòng)線路設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)軟件設(shè)計(jì)、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(散熱、視角、支撐、遮陽(yáng)、防潮等考量)以及亮度、色度的測(cè)試技術(shù)等。

led顯示看板不管尺寸大小，都是由單一組件的led加以拼裝而成，led的單一組件，來(lái)自下游封裝好的點(diǎn)矩陣式的led，或是單位模塊cluster，由顯示看板的廠商將這些單一組件，依照各種不的需求，組裝成各種大型的看板，加上控制電路，然后到各施工地點(diǎn)安裝測(cè)試。

戶外led看板，觀看距離較遠(yuǎn)，分辨率要求相對(duì)的較低，但對(duì)亮度、可見(jiàn)度及耐候性的要求都比較高，所以在戶外的施工上比較需要考慮散熱和防水等問(wèn)題。

led顯示看板不管尺寸大小，都是由單一組件的led加以拼裝而成，led的單一組件，來(lái)自下游封裝好的點(diǎn)矩陣式的led，或是單位模塊 cluster，再由顯示看板的廠商將這些單一組件，依照各種不同的需求，組裝成各種大型的看板，加上控制電路，然后到各施工地點(diǎn)安裝測(cè)試。

室內(nèi)用的led 顯示看板，因觀看的距離近，所以要求的分辨率較高，一般是使用點(diǎn)矩陣式模塊，因室內(nèi)的環(huán)境較穩(wěn)定，所以比較不需要做防水防護(hù)裝置及散熱等措施，施工方面比較容易。

oled oeld。organic electro-luminescence display。有機(jī)電激發(fā)光。

透過(guò)電流驅(qū)動(dòng)有機(jī)薄膜來(lái)發(fā)光，其發(fā)光可為單獨(dú)的之紅色、藍(lán)色、綠色，甚至是全彩。由于oled所使用的有機(jī)化合物材料會(huì)自行發(fā)光，因此不像lcd面板后方須要加上背光源，可以大幅降低耗電、簡(jiǎn)化制程、使面板厚度變薄。oled的特點(diǎn)為具有自發(fā)光、廣視角、響應(yīng)速度快、低耗電量、對(duì)比強(qiáng)、亮度高、厚度薄、可全彩化，及動(dòng)畫顯示等，被認(rèn)為是極具潛力的平面顯示技術(shù)。

gan led 氮化鎵發(fā)光二極管。

gan led是屬于直接能隙之半導(dǎo)體材料， 其能隙為3.4ev， 而aln為6.3ev， inn為2.0ev，將這幾種材料做成混晶時(shí)，可以將能隙從2.0ev連續(xù)改變到6.3ev，因此可以獲得從紫外線、紫光、藍(lán)光、綠光到黃光等范圍的顏色。

目前最成功的gan組件有高亮度藍(lán)光及綠光led，因gan高亮度藍(lán)光、綠光led的開(kāi)發(fā)成功，使得戶外全彩led顯示器及l(fā)ed交通號(hào)志得以實(shí)現(xiàn)，各種 led的應(yīng)用也更加廣泛。以高亮度藍(lán)光led激發(fā)螢光物質(zhì)(phospher)可以產(chǎn)生白光，其低耗電及高壽命的特性，未來(lái)有可能取代一般照明用的白熾燈泡，gan led的市場(chǎng)潛力十分雄厚。

可見(jiàn)光light emitting diode。

led(發(fā)光二極管)的種類繁多，依發(fā)光波長(zhǎng)大致分為可見(jiàn)光與不可見(jiàn)光兩類?？梢?jiàn)光led產(chǎn)品主要包括傳統(tǒng)led、高亮度algainp(磷化鋁鎵銦)紅、黃、橘光 led及ingan(氮化銦鎵)藍(lán)、綠光led、以及白光led。其產(chǎn)品以顯示用途為主，又以亮度一燭光(1 cd)作為一般led和高亮度led之分界點(diǎn)。一般led廣泛應(yīng)用于各種室內(nèi)顯示用途;高亮度led后者則適合于戶外顯示，如汽車第三煞車燈、戶外信息看板和交通號(hào)志等。

不可見(jiàn)光light emitting diode。

led(發(fā)光二極管)的種類繁多，依發(fā)光波長(zhǎng)大致分為可見(jiàn)光與不可見(jiàn)光兩類。不可見(jiàn)光led，波長(zhǎng)850至1550奈米，其短波長(zhǎng)紅外光可作為紅外線無(wú)線通訊使用，如紅外線led應(yīng)用在影印紙張尺寸檢知、家電用品遙控器、工廠自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)門、自動(dòng)沖水裝置控制等;長(zhǎng)波長(zhǎng)紅外光，則應(yīng)用在中、短距離光纖通訊上，作為光通訊用光源。

此種led芯片是從最上層面發(fā)光，但可將發(fā)光面旋轉(zhuǎn)一個(gè)面焊接。側(cè)面發(fā)光直角led有超小型和高亮度兩種，超小型是用于lcd背光源、呼叫器、行動(dòng)電話;高亮度型是用作汽、機(jī)車第三剎車燈和戶外顯示器。

sideled。

直角表面粘著型led燈泡不需額外的光學(xué)件或反射器，焊接后光線的行徑路線可與各電路板平行，使工程人員在設(shè)計(jì)時(shí)有較大的彈性，因而可在設(shè)計(jì)的后段再加上此產(chǎn)品，而不需事先考慮。產(chǎn)品可應(yīng)用在自動(dòng)安全斷電開(kāi)關(guān)、背光源和光導(dǎo)管等，用作電話和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的指示燈。

紅外線light emitting diode。

主要以gaas系列材料發(fā)展為主，通常以lpe液相磊晶法的方法制作，發(fā)光波長(zhǎng)從850~940不等。

gap 磷化鎵。

磷化鎵，是Ⅲ-Ⅴ族(三五族)元素化合的化合物。gap是一種間接遷移型半導(dǎo)體，具有低電流、高效率的發(fā)光特性，可發(fā)光范圍函蓋紅色至黃綠色，為led主要使用材料之一。

gan 氮化鎵。

氮化鎵，是Ⅲ-Ⅴ族元素化合的化合物。gan使movpe制作技術(shù)，可制作高亮度純藍(lán)光led及純綠光led，更可應(yīng)用于藍(lán)光、綠光雷射二極管之制作。movpe雖已是一成熟的磊晶制作技術(shù)，但以此技術(shù)制作gan藍(lán)光led其中仍須相當(dāng)?shù)膶I(yè)知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和技巧。

alingap 磷化鋁銦鎵。

alingap此材料是近年來(lái)用在高亮度led之制造上較新的材料，使用movpe磊晶法制程。目前世界上僅有三家廠商供應(yīng)此產(chǎn)品的公司，即美國(guó)hp、日本toshiba、臺(tái)灣國(guó)聯(lián)光電。

algaas 砷化鋁鎵。

為gaas和alas的混晶。algaas適合于制造高亮度紅光及紅外線led，主要以lpe磊晶法量產(chǎn)，但因需制作algaas基板，技術(shù)難度高。

反向粘著型薄芯片led reverse mounting type 薄芯片led。

此種芯片可粘著在穿式印刷電路板上，減少led所占的厚度。主要可用作可攜式電話按鍵之背光源。