通常我們所說的LED這個詞是什么意思呢?LED( Light Emitting Diode, LED)是發光二極體的簡稱,也被稱作發光二極管,是一種固態的半導體器件,它可以直接把電轉化為光。這種半導體組件發展以來一般是作為指示燈、顯示板,但目前隨著技術增加,已經能作為光源使用,它不但能夠高效率地直接將電能轉化為光能,而且擁有最長達數萬小時~10 萬小時的使用壽命,同時具備不若傳統燈泡易碎,并能省電,同時擁有環保無汞、體積小、可應用在低溫環境、光源具方向性、造成光害少與色域豐富等優點。

隨著白光LED的出現與更多科技的導入,目前在家用電器及筆記本電腦的指示燈、汽車防霧燈、室內照明等照明設備日漸蓬勃,LED的應用越來越普遍。

在1955年時,美國無線電公司(Radio Corporation of America)的Rubin Braunstein發現了砷化鎵(GaAs)與及其他半導體合金的紅外線放射作用,而1962年美國通用電氣公司(GE)的Nick Holonyak Jr則開發出可見光的LEDLED。不過,LED真正的起飛是在1990年代白光LED出現后,才開始漸漸被重視,而應用面越來越廣。

那么LED的工作原理是什么呢?LED是一種可以將電能轉化為光能的電子零件,并同時具備二極體的特性,也就是具備一正極一負極,LED最特別的地方在于只有從正極通電才是會發光,故一般給予直流電時,LED會穩定地發光,但如果接上交流電,LED會呈現閃爍的型態,閃亮的頻率依據輸入交流電的頻率而定。LED的發光原理是外加電壓,讓電子與電洞在半導體內結合后,將能量以光的形式釋放。目前全球產業所發展出的不同種類LED能夠發出從紅外線到藍之間不同波長的光線,而業界也有紫色~紫外線的LED,近年來LED最吸引人的發展是在藍光LED上涂上螢光粉,將藍光轉化成白光的白光LED產品。LED之所以被稱為世紀新光源,原因在于LED具備點光源與固態光源的特性,能夠節省能源、高耐震、壽命長、體積小響應快速、并且色彩飽和度高。

由于隨著LED的制造材料不同,產生出來的光子擁有的能量也不同,故業界透過制造材料來控制LED發光的波長,進而產生擁有不同光譜與顏色的各種LED。

全球第一顆LED采用的材料是砷(As) 化鎵(Ga),工作電壓為1.424V,其發出的光線為紅外光譜。之后,業界發展出以磷(P)化鎵(Ga)作為LED的材料,工作電壓為2.261V,發出的光為綠光。業界早期就透過這2種型態LED所需的材料,調配出從紅外線到綠色光范圍內所有波長的LED產品,發展出常見的紅光LED、黃光LED、橙光LED等等,這3大類LED因為使用了鎵、砷、磷3種元素,故被稱為3元素LED,而藍光LED、綠光LED與紅外光LED則被稱為2元素LED。業界后來發展出采用混合鋁(Al)、鈣(Ca) 、銦(In)和氮(N)共4種元素的4元素LED,就能夠發出所有可見光范圍與部份紫外線光譜的光線。

在討論LED產品會看的發光亮度有3種單位,分別是照度單位勒克司(Lux)、光量單位流明(Lumen;lm)、發光強度單位燭光(Candle power;CD),3種單位各自有適合使用的領域,但是在數值上是互通的。

CD表示完全輻射的物體,在白金凝固點溫度下,每六十分之一平方公分面積的發光強度。適合用在主動發光燈具領域,如白熱燈泡。

lm表示1 CD光照射在距離為1公分,面積為1平方公分平面上的光量。適合用在反射燈具與穿透燈具領域,如投影機。

Lux表示指1 Lm光量均勻分佈在1平方米面積上的照度。適合用在攝影領域。

一般而言,單一LED的發光強度以CD為單位,并配上視角參數,而LED的發光強度從各位數mCD到5,000mCD不等。廠商在標示LED單一產品時,其發光強度規格是說LED在20mA電流下點亮時,最佳視角上和中心位置上發光強度最大點的發光強度。

基 于環保立場以及節約能源訴求,全球各國政府重視LED與節能燈具帶來的經濟與節能效益,而廠商也看好這次照明革命的商機而紛紛投入。除了歐盟與美國國會均 進行階段性禁止白炙燈泡的使用外,目前已經有加拿大宣佈2010年全面禁用白炙燈泡,而美國加州在內的部份州,也要在2012年禁止白炙燈泡,而澳洲則宣 佈在2010年全面禁止販售白炙燈泡,中國、日本也有LED的獎勵方案在規劃中。

雖然目前市面上已經有另一種節能燈具產品省電型螢光燈 (CFL),但由于其照明品質仍舊不夠,啟動時間較一般白炙燈泡長,而且不能調整光源輸出亮度,普及度仍不夠高。LED則具備更多的節能效益,并且藉由技 術的提昇,亮度已經達到讓人滿意的程度,但價格高

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