LED辭典

　　表面粘著(zhù)型LED的出現是在1980年初，是因應更小型封裝和工廠(chǎng)自動(dòng)化而生。初期廠(chǎng)商裹足不前，主要因素是表面粘著(zhù)LED最早面臨的問(wèn)題是無(wú)法完成高溫紅外線(xiàn)下焊錫回流的步驟。LED的比熱較IC低，溫度升高時(shí)不僅會(huì )造成亮度下降，且超過(guò)攝氏100度時(shí)將加速組件的劣化。LED封裝時(shí)使用的樹(shù)脂會(huì )吸收水分，這些水分子急速汽化時(shí)，會(huì )使原封裝樹(shù)脂產(chǎn)生裂縫，影響產(chǎn)品效益。在1990年初，HP和Siemens Component Group合作開(kāi)發(fā)長(cháng)分子鍵聚合物，作為表面粘著(zhù)型LED配合取放機器的設計，表面粘著(zhù)型LED到此才算正式登場(chǎng)。

　　LED　Light Emitting Diode。發(fā)光二極管。

　　LED為通電時(shí)可發(fā)光的電子組件，是半導體材料制成的發(fā)光組件，材料使用III- V族化學(xué)元素（如：磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)等），發(fā)光原理是將電能轉換為光，也就是對化合物半導體施加電流，透過(guò)電子與電洞的結合，過(guò)剩的能量會(huì )以光的形式釋出，達成發(fā)光的效果，屬于冷性發(fā)光，壽命長(cháng)達十萬(wàn)小時(shí)以上。LED最大的特點(diǎn)在于：無(wú)須暖燈時(shí)間(idling time)、反應速度很快(約在10^-9秒)、體積小、用電省、污染低、適合量產(chǎn)，具高可靠度，容易配合應用上的需要制成極小或數組式的組件，適用范圍頗廣，如汽車(chē)、通訊產(chǎn)業(yè)、計算機、交通號志、顯示器等。

　　LED又可以分成上、中、下游。從上游到下游，產(chǎn)品在外觀(guān)上差距相當大。上游是由磊芯片形成，這種磊芯片長(cháng)相大概是一個(gè)直徑六到八公分寬的圓形，厚度相當薄，就像是一個(gè)平面金屬一樣。LED發(fā)光顏色與亮度由磊晶材料決定，且磊晶占LED制造成本70%左右，對LED 產(chǎn)業(yè)極為重要。上游磊晶制程順序為：?jiǎn)涡酒?III-V族基板)、結構設計、結晶成長(cháng)、材料特性/厚度測量。

　　中游廠(chǎng)商就是將這些芯片加以切割，形成為上萬(wàn)個(gè)晶粒。依照芯片的大小，可以切割為二萬(wàn)到四萬(wàn)個(gè)晶粒。這些晶粒長(cháng)得像沙灘上的沙子一樣，通常用特殊膠帶固定之后，再送到下游廠(chǎng)商作封裝處理。中游晶粒制程順序為：磊芯片、金屬膜蒸鍍、光罩、蝕刻、熱處理、切割、崩裂、測量。而，下游封裝順序為：晶粒、固晶、粘著(zhù)、打線(xiàn)、樹(shù)脂封裝、長(cháng)烤、鍍錫、剪腳、測試。

　　國內主要的LED生產(chǎn)廠(chǎng)商有：鼎元、光磊、國聯(lián)、億光等企業(yè)。

　　紅外線(xiàn)發(fā)光二極管　紅外線(xiàn)Light Emitting Diode。

　　主要以GaAs系列材料發(fā)展為主，通常以L(fǎng)PE液相磊晶法的方法制作，發(fā)光波長(cháng)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L(cháng)ED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)，可制作高亮度純藍光LED及純綠光LED，更可應用于藍光、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藍光LED其中仍須相當的專(zhuān)業(yè)知識、經(jīng)驗和技巧

　　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(chǎng)商供應此產(chǎn)品的公司，即美國HP、日本Toshiba、臺灣國聯(lián)光電。{{分頁(yè)}}

　　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(xiàn)LED，主要以L(fǎng)PE磊晶法量產(chǎn)，但因需制作AlGaAs基板，技術(shù)難度高。

　　反向粘著(zhù)型薄芯片LED　reverse mounting type 薄芯片LED。

　　此種芯片可粘著(zhù)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(huà)按鍵之背光源。

　　側面發(fā)光直角LED　

　　此種LED芯片是從最上層面發(fā)光，但可將發(fā)光面旋轉一個(gè)面焊接。側面發(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(huà)；高亮度型是用作汽、機車(chē)第三剎車(chē)燈和戶(hù)外顯示器。

　　直角表面粘著(zhù)型LED燈泡　SIDELED。

　　直角表面粘著(zhù)型LED燈泡不需額外的光學(xué)件或反射器，焊接后光線(xiàn)的行徑路線(xiàn)可與各電路板平行，使工程人員在設計時(shí)有較大的彈性，因而可在設計的后段再加上此產(chǎn)品，而不需事先考慮。產(chǎn)品可應用在自動(dòng)安全斷電開(kāi)關(guān)、背光源和光導管等，用作電話(huà)和數據處理系統的指示燈。

　　可見(jiàn)光LED　可見(jiàn)光Light Emitting Diode。

　　LED(發(fā)光二極管)的種類(lèi)繁多，依發(fā)光波長(cháng)大致分為可見(jiàn)光與不可見(jiàn)光兩類(lèi)?？梢?jiàn)光LED產(chǎn)品主要包括傳統 LED、高亮度AlGaInP(磷化鋁鎵銦)紅、黃、橘光 LED及InGaN(氮化銦鎵)藍、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廣泛應用于各種室內顯示用途；高亮度LED后者則適合于戶(hù)外顯示，如汽車(chē)第三煞車(chē)燈、戶(hù)外信息看板和交通號志等。

　　不可見(jiàn)光LED　不可見(jiàn)光Light Emitting Diode。

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

　　GaN LED　氮化鎵發(fā)光二極管。

　　GaN LED是屬于直接能隙之半導體材料， 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連續改變到6.3ev，因此可以獲得從紫外線(xiàn)、紫光、藍光、綠光到黃光等范圍的顏色。{{分頁(yè)}}

　　目前最成功的GaN組件有高亮度藍光及綠光LED，因GaN高亮度藍光、綠光LED的開(kāi)發(fā)成功，使得戶(hù)外全彩 LED顯示器及LED交通號志得以實(shí)現，各種 LED的應用也更加廣泛。以高亮度藍光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。

　　OLED　OELD。Organic Electro-Luminescence Display。有機電激發(fā)光。

　　透過(guò)電流驅動(dòng)有機薄膜來(lái)發(fā)光，其發(fā)光可為單獨的之紅色、藍色、綠色，甚至是全彩。由于OLED所使用的有機化合物材料會(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、響應速度快、低耗電量、對比強、亮度高、厚度薄、可全彩化，及動(dòng)畫(huà)顯示等，被認為是極具潛力的平面顯示技術(shù)。國內目前有錸寶、光磊、東元激光、翰立光電等廠(chǎng)商投入。

　　室內用LED顯示看板　

　　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(chǎng)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)安裝測試。

　　室內用的LED 顯示看板，因觀(guān)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，因室內的環(huán)境較穩定，所以比較不需要做防水防護裝置及散熱等措施，施工方面比較容易。

　　戶(hù)外用LED顯示看板　

　　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(chǎng)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)安裝測試。

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

　　大型LED顯示屏　

　　大型LED顯示屏需要組合不同的元組件與技術(shù)，一家廠(chǎng)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及機械框架等；技術(shù)方面的需求包括：防靜電設計、電力配電規劃、驅動(dòng)線(xiàn)路設計、驅動(dòng)軟件設計、機械結構設計（散熱、視角、支撐、遮陽(yáng)、防潮等考量）以及亮度、色度的測試技術(shù)等。

　　UV LED紫外線(xiàn)二極管

　　UV LED（紫外線(xiàn)發(fā)光二極管）照明不僅可凈化空氣、節約能源，并可望取代現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(cháng)帶最近擴大到200nm，預期應用范圍將大幅擴大到殺菌、廢水處理、除臭、醫療、皮膚病治療、辨識偽鈔與環(huán)境Sensor等領(lǐng)域。{{分頁(yè)}}

　　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(chēng)之為光通量。 光強度 (luminous intensity, I )光源在某一方向立體角內之光通量大小。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。

　　發(fā)光二極管(Light Emitting Diode,簡(jiǎn)稱(chēng)LED)?

　　是一種藉外加電壓激發(fā)電子而放射出光(電能→光)的光電半導體組件。發(fā)光現象屬半導體中的直接發(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。受激發(fā)的電子于導電帶中，與其它質(zhì)點(diǎn)碰撞(散射)，損失部份能量，而接近導電帶邊緣。一旦導電帶邊緣的電子于價(jià)電帶覓得電洞時(shí)，電子即從導電帶邊緣，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)電帶與電洞復合，電子-電洞對消失。

　　因為L(cháng)ED主要是電子經(jīng)由發(fā)光中心與電洞復合而發(fā)光，所以是一種微細的固態(tài)光源，不但體積小、壽命長(cháng)、驅動(dòng)電壓低、反應速率快、耐震性特佳，而且能夠配合輕、薄和小型化之應用設備的需求，成為日常生活中十分普遍的產(chǎn)品。

　　利用各種化合物半導體材料及組件結構之變化，設計出不同的LED。依其發(fā)光波長(cháng)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、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廣泛應用于各種室內顯示用途；高亮度LED則適合于戶(hù)外顯示，如：汽車(chē)第三煞車(chē)燈、戶(hù)外信息看板和交通號志等。 不可見(jiàn)光：短波長(cháng)紅外光可作為紅外線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通訊使用；長(cháng)波長(cháng)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(cháng)，其中，適合制作1000mcd以上之高亮度LED的材料，由長(cháng)波長(cháng)而短波長(cháng)，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(xiàn) LED，主要以液相磊晶(LPE)法進(jìn)行量產(chǎn)，使用雙異質(zhì)接面構造(DH)為主，但因為須制作AlGaAs基板，技術(shù)的困難度很高，故投資開(kāi)發(fā)的廠(chǎng)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)構造，效率更為提高。且由于A(yíng)lGaInP紅光LED在高溫與高濕環(huán)境下，其壽命試驗結果優(yōu)于A(yíng)lGaAs紅光LED，未來(lái)有成為紅光LED主流的趨勢。

　　GaInN（氮化銦鎵）適合于高亮度深綠、藍、紫及紫外光 LED，以高溫的金屬有機氣相磊晶(MOVPE)法進(jìn)行量產(chǎn)，也采用雙異質(zhì)接面 (DH)及量子井(QW) 構造，效率比前述的 AlGaAs、AlGaInP 更高。全球各大廠(chǎng)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。

　　白光LED，乃是日本日亞公司利用藍光LED加上黃色螢光材料構成的，其光電轉換效率于 1998年4月已提升至15流明/瓦，比傳統燈泡略高，若以常見(jiàn)照明燈具之開(kāi)發(fā)歷程來(lái)看，白光LED極有機會(huì )成為未來(lái)于照明產(chǎn)業(yè)之明星產(chǎn)品。

　　LED設計之初，主要是利用于家用電器品顯示器，廣告看板或裝飾用。但由于其具有固定波長(cháng)及操作方便等特點(diǎn)，已逐漸利用于植物生產(chǎn)研究上。1987年開(kāi)始有學(xué)者利用LED固定波長(cháng)特性，應用在植物向地性，型態(tài)改變及病害發(fā)生上的研究。日本千葉大學(xué)古在（Kozai）教授研究室將其應用在組織瓶苗的生產(chǎn)研究上。預計未來(lái)在光研究上將有極大應用價(jià)值。當然，目前LED亮度和價(jià)格仍未達實(shí)用化階段，不過(guò)，由于極具市場(chǎng)潛力，各方面研究正急速的展開(kāi)，LED勢必成為提供植物生長(cháng)的新興光源。