LED辭典

　　表面粘著型LED的出現(xiàn)是在1980年初，是因應(yīng)更小型封裝和工廠自動(dòng)化而生。初期廠商裹足不前，主要因素是表面粘著LED最早面臨的問題是無法完成高溫紅外線下焊錫回流的步驟。LED的比熱較IC低，溫度升高時(shí)不僅會(huì)造成亮度下降，且超過攝氏100度時(shí)將加速組件的劣化。LED封裝時(shí)使用的樹脂會(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合作開發(fā)長分子鍵聚合物，作為表面粘著型LED配合取放機(jī)器的設(shè)計(jì)，表面粘著型LED到此才算正式登場。

　　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(dǎo)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(zhuǎn)換為光，也就是對(duì)化合物半導(dǎo)體施加電流，透過電子與電洞的結(jié)合，過剩的能量會(huì)以光的形式釋出，達(dá)成發(fā)光的效果，屬于冷性發(fā)光，壽命長達(dá)十萬小時(shí)以上。LED最大的特點(diǎn)在于：無須暖燈時(shí)間(idling time)、反應(yīng)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(yīng)用上的需要制成極小或數(shù)組式的組件，適用范圍頗廣，如汽車、通訊產(chǎn)業(yè)、計(jì)算機(jī)、交通號(hào)志、顯示器等。

　　LED又可以分成上、中、下游。從上游到下游，產(chǎn)品在外觀上差距相當(dāng)大。上游是由磊芯片形成，這種磊芯片長相大概是一個(gè)直徑六到八公分寬的圓形，厚度相當(dāng)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(duì)LED 產(chǎn)業(yè)極為重要。上游磊晶制程順序?yàn)椋簡涡酒?III-V族基板)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)晶成長、材料特性/厚度測量。

　　中游廠商就是將這些芯片加以切割，形成為上萬個(gè)晶粒。依照芯片的大小，可以切割為二萬到四萬個(gè)晶粒。這些晶粒長得像沙灘上的沙子一樣，通常用特殊膠帶固定之后，再送到下游廠商作封裝處理。中游晶粒制程順序?yàn)椋豪谛酒?、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?yàn)椋壕Я?、固晶、粘著、打線、樹脂封裝、長烤、鍍錫、剪腳、測試。

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

　　紅外線發(fā)光二極管　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HP、日本Toshiba、臺(tái)灣國聯(lián)光電。{{分頁}}

　　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。

　　側(cè)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(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。

　　直角表面粘著型LED燈泡　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。

　　可見光LED　可見光Light Emitting Diode。

　　LED(發(fā)光二極管)的種類繁多，依發(fā)光波長大致分為可見光與不可見光兩類?？梢姽釲ED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。

　　不可見光LED　不可見光Light Emitting Diode。

　　LED(發(fā)光二極管)的種類繁多，依發(fā)光波長大致分為可見光與不可見光兩類。不可見光LED，波長850至 1550奈米，其短波長紅外光可作為紅外線無線通訊使用，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、自動(dòng)門、自動(dòng)沖水裝置控制等；長波長紅外光，則應(yīng)用在中、短距離光纖通訊上，作為光通訊用光源。

　　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。{{分頁}}

　　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的開發(fā)成功，使得戶外全彩 LED顯示器及LED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，未來有可能取代一般照明用的白熾燈泡，GaN LED的市場潛力十分雄厚。

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

　　透過電流驅(qū)動(dòng)有機(jī)薄膜來發(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)。國內(nèi)目前有錸寶、光磊、東元激光、翰立光電等廠商投入。

　　室內(nèi)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。

　　戶外用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、防潮等考量）以及亮度、色度的測試技術(shù)等。

　　UV LED紫外線二極管

　　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，加上過去僅及405nm的波長帶最近擴(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。{{分頁}}

　　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)過程(直接發(fā)光)：

　　價(jià)電帶的電子受外來的能量(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)長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、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)光波長分為可見光、不可見光(紅外光、紫外光)。

　　可見光：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。 不可見光：短波長紅外光可作為紅外線無線通訊使用；長波長紅外光則使用在中、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，其中，適合制作1000mcd以上之高亮度LED的材料，由長波長而短波長，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)轫氈谱鰽lGaAs基板，技術(shù)的困難度很高，故投資開發(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。

　　白光LED，乃是日本日亞公司利用藍(lán)光LED加上黃色螢光材料構(gòu)成的，其光電轉(zhuǎn)換效率于 1998年4月已提升至15流明/瓦，比傳統(tǒng)燈泡略高，若以常見照明燈具之開發(fā)歷程來看，白光LED極有機(jī)會(huì)成為未來于照明產(chǎn)業(yè)之明星產(chǎn)品。

　　LED設(shè)計(jì)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年開始有學(xué)者利用LED固定波長特性，應(yīng)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(yīng)用在組織瓶苗的生產(chǎn)研究上。預(yù)計(jì)未來在光研究上將有極大應(yīng)用價(jià)值。當(dāng)然，目前LED亮度和價(jià)格仍未達(dá)實(shí)用化階段，不過，由于極具市場潛力，各方面研究正急速的展開，LED勢(shì)必成為提供植物生長的新興光源。