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LED原理及产业分类
2010-5-14
LED是发光二极体( Light Emitting Diode, LED)的简称,也被称作发光二极管,这种半导体组件发展以来一般是作为指示灯、显示板,但目前随着技术增加,已经能作为光源使用,它不但能够高效率地直接将电能转化为光能,而且拥有最长达数万小时~10 万小时的使用寿命,同时具备不若传统灯泡易碎,并能省电,同时拥有环保无汞、体积小、可应用在低温环境、光源具方向性、造成光害少与色域丰富等优点。

随着白光LED的出现与更多科技的导入,目前在家用电器及笔记本电脑的指示灯、汽车防雾灯、室内照明等照明设备日渐蓬勃,LED的应用越来越普遍。

LED的发明

在1955年时,美国无线电公司(Radio Corporation of America)的Rubin Braunstein发现了砷化鎵(GaAs)与及其他半导体合金的红外线放射作用,而1962年美国通用电气公司(GE)的Nick Holonyak Jr则开发出可见光的LEDLED。不过,LED真正的起飞是在1990年代白光LED出现后,才开始渐渐被重视,而应用面越来越广。

LED的发光原理

LED是一种可以将电能转化为光能的电子零件,并同时具备二极体的特性,也就是具备一正极一负极,LED最特别的地方在于只有从正极通电才是会发光,故一般给予直流电时,LED会稳定地发光,但如果接上交流电,LED会呈现闪烁的型态,闪亮的频率依据输入交流电的频率而定。LED的发光原理是外加电压,让电子与电洞在半导体内结合后,将能量以光的形式释放。目前全球产业所发展出的不同种类LED能够发出从红外线到蓝之间不同波长的光线,而业界也有紫色~紫外线的LED,近年来LED最吸引人的发展是在蓝光LED上涂上萤光粉,将蓝光转化成白光的白光LED产品。LED之所以被称为世纪新光源,原因在于LED具备点光源与固态光源的特性,能够节省能源、高耐震、寿命长、体积小响应快速、并且色彩饱和度高。

LED的顏色:

由于随着LED的制造材料不同,产生出来的光子拥有的能量也不同,故业界透过制造材料来控制LED发光的波长,进而产生拥有不同光谱与顏色的各种LED。

全球第一颗LED采用的材料是砷(As) 化鎵(Ga),工作电压为1.424V,其发出的光线为红外光谱。之后,业界发展出以磷(P)化鎵(Ga)作为LED的材料,工作电压为2.261V,发出的光为绿光。业界早期就透过这2种型态LED所需的材料,调配出从红外线到绿色光范围内所有波长的LED产品,发展出常见的红光LED、黄光LED、橙光LED等等,这3大类LED因为使用了鎵、砷、磷3种元素,故被称为3元素LED,而蓝光LED、绿光LED与红外光LED则被称为2元素LED。业界后来发展出采用混合铝(Al)、钙(Ca) 、銦(In)和氮(N)共4种元素的4元素LED,就能够发出所有可见光范围与部份紫外线光谱的光线。
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