張璇 自從愛(ài)迪生發(fā)明燈泡以來(lái)，全球人類都享受著照明產(chǎn)品，不過(guò)隨著環(huán)保意識(shí)高漲，傳統(tǒng)照明設(shè)備的高耗電性和廢棄物污染的問(wèn)題，已引起各先進(jìn)國(guó)家的注意，大量的金錢與人力物力研發(fā)新的環(huán)保光源。而有“綠色照明光源”之稱的白光led，由于具有低耗電、廢棄物可回收的優(yōu)點(diǎn)，已成為各先進(jìn)國(guó)家積極發(fā)展的方向，十年甚至可能全面取代現(xiàn)有的燈炮照明產(chǎn)品。 發(fā)光二極管(light emitting diode；led)，第一項(xiàng)產(chǎn)品是出現(xiàn)在1968年，由美國(guó)hp（新惠普前身）首先以磷砷化鎵(gaasp)為材質(zhì)所制成的黃光led，產(chǎn)品主要應(yīng)用于手表及計(jì)算器上。led為半導(dǎo)體發(fā)光組件，是利用半導(dǎo)體電子與電洞結(jié)合釋能發(fā)光，與一般白熾燈泡利用加熱發(fā)光不同，屬于冷光，具有耗電量小，壽命長(zhǎng)，反映快，體積小，耐天候等優(yōu)點(diǎn)。 白光led的特色 此外，led主要分為可見光與不可見光，其中可見光led產(chǎn)品包括紅、黃及橘光等，應(yīng)用面主要為背光源、汽車用等，而不可見光led包括irda、vcsel及l(fā)d等，應(yīng)用面以通訊為主。而其中白光led即是最被看好的led新興產(chǎn)品，由于白光led與鎢絲燈泡及日光燈相比，具有體積小(多顆、多種組合)、發(fā)熱量低(沒(méi)有熱幅射)、耗電量小(低電壓、低電流起動(dòng))、壽命長(zhǎng)(1萬(wàn)小時(shí)以上)、反應(yīng)速度快(可在高頻操作)、環(huán)保(耐震、耐沖擊不易破、廢棄物可回收，沒(méi)有污染)等優(yōu)點(diǎn)，因此早已被業(yè)界看好在未來(lái)十年內(nèi)，將全面取代現(xiàn)有的照明產(chǎn)品，成為新式照明器具。 白光led與現(xiàn)今照明器具比較表 白光led的技術(shù)概況 目前發(fā)出白光的方式主要可分成兩種，一種是單晶型，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紫外光led加上rgb三波長(zhǎng)螢光粉來(lái)產(chǎn)生白光。另一種是多晶型，即利用互補(bǔ)的2色或把3原色做混光而形成白光。若采用多晶型的方式，基于不同led的驅(qū)動(dòng)電壓、發(fā)光輸出、溫度特性及壽命各不相同，因此造成用此方法會(huì)有很多要控制的因素，也使得所產(chǎn)生的成本亦較高；若采用單晶型，則只要用一種元素即可，而且在驅(qū)動(dòng)回路上的設(shè)計(jì)會(huì)較為容易，因此，可以發(fā)現(xiàn)目前多數(shù)廠商較傾向往單晶型的方式來(lái)做研發(fā)的方向。 目前各廠商主要都先從藍(lán)光led開始研發(fā)及量產(chǎn)，有了藍(lán)光的技術(shù)之后再開始研發(fā)白光led，然而目前最常用藍(lán)光加上黃色螢光粉來(lái)產(chǎn)生白光，但是用藍(lán)光led來(lái)發(fā)白光的發(fā)光效率仍然不足，因此另外一個(gè)方向就是往紫外光led來(lái)發(fā)展，利用紫外光加rgb三波長(zhǎng)螢光粉來(lái)達(dá)到白光的效果，其發(fā)光效率比藍(lán)光好上許多，研究顯示若發(fā)光波長(zhǎng)能到254nm，則可以不加螢光粉也能自發(fā)白光。 至于紫外光led以美國(guó)cree所做的紫外光led技術(shù)層級(jí)最高，已達(dá)21 lm/w(目前市售藍(lán)光led約為4 lm/w)。 目前全球白光led的主要廠商一是日亞化學(xué)(nichia)，該公司即是利用上述多晶型式，以460nm波長(zhǎng)的藍(lán)光晶粒涂上一層yag螢光物質(zhì)，利用藍(lán)光led照射此一螢光物質(zhì)以產(chǎn)生與藍(lán)光互補(bǔ)的555nm波長(zhǎng)黃光，再利用透鏡原理將互補(bǔ)的黃光、藍(lán)光予以混合，便可得出所需的白光。 另外，豐田合成(toyoda gosei)與東芝所共同開發(fā)的白光led，則是采用紫外光led與螢光體組合的方式，與一般藍(lán)光led與螢光體組合的方式做區(qū)隔。因?yàn)?，藍(lán)光led與螢光體的組合方式，當(dāng)照在紅色物體的時(shí)候，其紅色的色澤效果比較不理想。紫外光led與螢光體組合可以彌補(bǔ)這個(gè)缺點(diǎn)，但是，其發(fā)光效率卻仍低于藍(lán)光led與螢光體組合的方式。不過(guò)在未來(lái)較被看好也是這種三波長(zhǎng)光，此外有機(jī)單層三波長(zhǎng)型白光led也有成本低、制作容易的優(yōu)點(diǎn)。 至于日本住友電工則開發(fā)出以znse為材料的白光led，但發(fā)光效率與上述二者相較下，發(fā)光效率較差。 白光led的應(yīng)用與市場(chǎng)規(guī)模 自1990年代陸續(xù)開發(fā)出磷化鋁鎵銦 (a1gainp) 與氮化鎵 (gan)等二種材料后，長(zhǎng)期以來(lái)，可見光led發(fā)展趨勢(shì)主要以高亮度化、全彩化及白光技術(shù)為主，雖然相關(guān)技術(shù)專利多由日本大廠掌握，不過(guò)由于其應(yīng)用層面相當(dāng)廣泛，且深具市場(chǎng)規(guī)模，因此在各國(guó)紛紛投入后，已有突破壟斷。至于其主要應(yīng)用層面如下： 汽車方面 汽車室內(nèi)照明的應(yīng)用是led致力發(fā)展的重點(diǎn)之一，目前已使用在儀表板背光源、開關(guān)指示燈、功能指示燈及第三煞車燈等輔助光源，并擴(kuò)大用途至門燈、閱讀燈、照明燈、方向燈、尾燈等開發(fā)。此外，公車為另一個(gè)新應(yīng)用市場(chǎng)，使用的燈具有標(biāo)示燈、煞車燈、轉(zhuǎn)彎燈、尾燈等，由于led 具有使用壽命長(zhǎng)、維護(hù)成本低及節(jié)省電力的優(yōu)勢(shì)下，高功率、高亮度led 于汽車市場(chǎng)的應(yīng)用應(yīng)有相當(dāng)大的發(fā)展空間。 顯示看板 可見光 led 在大型看板方面的顯示功能較其它顯示技術(shù)效果佳，并具有耗電量低、壽命長(zhǎng)、視角廣、高精細(xì)、薄型化、施工容易等優(yōu)勢(shì)，且隨著藍(lán)光、純綠光等高亮度 led 相繼開發(fā)量產(chǎn)成功，配合既有高亮度紅光