一LED分類及其應(yīng)用領(lǐng)域

    分類材料應(yīng)用領(lǐng)域

    可見光LED（450-780nm）傳統(tǒng)亮度GapGaAsPAIAS家電、信息產(chǎn)品、通訊產(chǎn)品、消費(fèi)性電子產(chǎn)品

    高亮度AIAS（紅、橙、黃光）大型看板、交通號(hào)志、背光源、汽車第三煞車燈

    GaInN（藍(lán)、綠光）

    GaInN＋熒光粉（白光）照明用燈

    不可見光LED紅外線LED（80-950nm）GaASGaAlAsIrDA模塊、遙控器

    光通訊LED（1300-1550nm）GAlAS光通訊用光源

    從LED應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì)來看，背光源、室內(nèi)外顯示器及汽車這三部分的產(chǎn)值高，但以未來成長(zhǎng)率來觀察，則發(fā)現(xiàn)以照明應(yīng)用的成長(zhǎng)性高，從2002年到2004年的復(fù)合成長(zhǎng)率高達(dá)42％，其次是顯示器有36％的成長(zhǎng)率。這也是為何各家廠商都以白光LED為發(fā)展的。

    2、白光LED

    自1960年發(fā)展出第1顆LED，歷經(jīng)三十余年直到1996年日本日亞化學(xué)的中村先明藍(lán)光LED，突破長(zhǎng)久以來的技術(shù)瓶頸后，白光LED就成為照明界所矚目的新興光源。過去LED普遍用于信號(hào)指示，如今已造成照明科技的指針。

    LED發(fā)出白光的方式主要可分成兩種，一種是單晶型（SingleChip），這種方式與日光燈的發(fā)光方式一樣，就是把藍(lán)光加上黃色螢光粉或此外光LED加RGB三波長(zhǎng)螢光粉來產(chǎn)生白光；另一種是多晶型（MultiChip），即利用互補(bǔ)的2色或把3色做混光而形成白光。除此之外，單芯片型新技術(shù)動(dòng)向是改變活性層的性質(zhì)，利用單純的半導(dǎo)體產(chǎn)生RGB三色光，進(jìn)而獲得白光效果。

    多芯片型方式凝于各顏色LED的驅(qū)動(dòng)電壓、發(fā)光功率、配光特性的差異，以及溫度特性、組件壽命的相違，因此距離實(shí)用化還存有許多待解決。單芯片型因?yàn)榻M件種類單純，因此具有驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)容易等優(yōu)點(diǎn)。其中，有關(guān)近紫外LED激發(fā)RGB三色螢光體，具體方法是利用RGB三色螢光體的波長(zhǎng)與近紫外差異很小的特性，獲得率的發(fā)光，并于flipchip結(jié)構(gòu)上均勻涂抺RGB三色螢光體，便可變成白光LED，此外不同種類螢光體的組合，可產(chǎn)生各種顏色的光線，所以近紫外LED可廣泛應(yīng)用于照明與顯示領(lǐng)域。

    白光發(fā)光原理

    方式激發(fā)源發(fā)光元素螢光材料發(fā)光原理

    單晶型三波長(zhǎng)發(fā)光層InGaNMQW利用三種活性層使RGB發(fā)光獲得直接白光

    藍(lán)色LEDInGaNYAG黃色螢光粉以藍(lán)色光激發(fā)螢光粉（黃色發(fā)光）

    紫外光LEDInGaNRGB三波長(zhǎng)螢光粉以紫外光激發(fā)RGB螢光粉（原理同螢光燈）

    多晶型藍(lán)色、黃綠色、藍(lán)綠色、橙色LEDInGaNGAPAIInGa

    藍(lán)色、綠色、紅色LEDInGaNAIInGaPAlGaAS將3原色裝成一組

    由于單體LED的光束很微弱，欲應(yīng)用于照明用途必需將復(fù)數(shù)個(gè)LED作系統(tǒng)佳化的配列。日亞BY白光LED、21世紀(jì)光源計(jì)劃小組的RGB白光LED以及山口大學(xué)OYGB白光LED的室溫發(fā)光頻譜、發(fā)光效率、色溫、平均演色評(píng)鑒數(shù)Ra等照明光源的光學(xué)特性比較。其中，B表示藍(lán)色（Blue）、（Yellow）、R表示紅色（Red）、G表示綠色（Green）、O表示橘色（Orange）。

    3、技術(shù)發(fā)展現(xiàn)況

    由于白光LED嚴(yán)然成為照明科技的指針，在五年間，的研究計(jì)劃有1998年4月日本開始執(zhí)行5年內(nèi)投入50億日元的“21世紀(jì)光計(jì)劃”，1999年美國(guó)“半導(dǎo)體照明光源白皮書”則預(yù)計(jì)十年投入5億美元的研發(fā)經(jīng)費(fèi)。產(chǎn)業(yè)部分有世界三大照明廠所投資成立的半導(dǎo)體光電公司--OSRNMOptoSemiconductors（OSRAM）、Lumileds（Philips）、GELcore以及美國(guó)Cree與日本日亞化學(xué)（Nichia）、豐田（ToyodaGosei）、住友等白光LED的代表公司。

     各國(guó)在LED的投入及發(fā)展方向主要著重在材料以及制程技術(shù)的研發(fā)，并且以美國(guó)及日本較為積極，因其訂出的研究項(xiàng)目及技術(shù)指針較為明確，投入的資金也相對(duì)較大，參與廠商也是世界各地重量級(jí)的廠商，所以在未來5-10年仍然是以美日在LED市場(chǎng)的者。

    在白光發(fā)光效率方面，因?yàn)榘坠釲ED的發(fā)光效率要超過100lm/W以上才能進(jìn)入廣大的照明市場(chǎng)，對(duì)目前的日光燈（約60-100lm/W）才有取代的效果，所以各國(guó)均以達(dá)到100lm/W以上為目標(biāo)。就單價(jià)來年，日本希望持續(xù)降低藍(lán)光LED晶粒的售價(jià)到5元日幣以下，換算臺(tái)幣約1-2元左右，可預(yù)見未來藍(lán)光LED仍有50％的下降空間。

    另外，全球氮化鎵（GaN）的藍(lán)、綠光LED市場(chǎng)是由日本的Nichia、TyodaGosei及美國(guó)的Gree和歐洲的OSRAMOptoSemicondutors等廠商所掌握。其中在專利及技術(shù)強(qiáng)的是Nichia，但近Nichia的專利權(quán)已經(jīng)被突破，因此未來藍(lán)、綠光的競(jìng)爭(zhēng)勢(shì)必更加激烈，相對(duì)的成長(zhǎng)也會(huì)更為快速。而美國(guó)的Cree所生產(chǎn)的亮度雖然不知Nichia，但該產(chǎn)品具有低成本與單電極打線等優(yōu)點(diǎn)，所以成為一全球藍(lán)、綠光LED的大產(chǎn)量的廠商。

    為了規(guī)避Nichia專利，各國(guó)廠商開始往紫外光加上三波長(zhǎng)螢光粉發(fā)出白光之技術(shù)發(fā)展，而紫外光LED以美國(guó)Cree技術(shù)層級(jí)高，其發(fā)光效率已達(dá)21lm/W（為市售藍(lán)光LED約4-5倍）。若以紫外光專利數(shù)來看，目前研究紫外光LED專數(shù)目多的是日本，以ToyodaGosei和Nichia發(fā)展的積極，紫外光LED的專利數(shù)分別為15件及11件，在白光亮度的機(jī)會(huì)大。

    在白光LED封裝技術(shù)方面，主要的技術(shù)難度在如何耐高電流、具高散熱性及提高發(fā)光的亮度，所以發(fā)展出“低接觸阻抗電極”、“耐熱UV樹脂材料”來耐高電流及提高散熱性，并借“高反射率”、“率的螢光體合成法”以及“照明設(shè)計(jì)”等技術(shù)來提高發(fā)光亮度。