LED Knowledge

LED知识

LEDLight Emitting Diode,发光二极管)为通电时可发光的电子组件,是半导体材料制成的发光组件,材料使用III-V族化学元素(如:磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)等),发光原理是将电能转换为光,也就是对化合物半导体施加电流,透过电子与电洞的结合,过剩的能量会以光的形式释出,达成发光的效果,属于冷性发光,寿命长达十万小时以上。

    LED
最大的特点在于:无须暖灯时间(idling time)、反应速度很快(约在10^-9秒)、体积小、用电省、污染低、适合量产,具高可靠度,容易配合应用上的需要制成极小或数组式的组件,适用范围广,如汽车、通讯产业、计算机、交通号志、显示器等。


    LED
制造原理


    LED
的制造原理并不复杂,从研发制程发现,半导体可以分成P型和N型,主要是看加入添加剂后,是将电子从水晶分子中移出形成空位,还是往分子中增加电子。当你根据需要加入P型或N型的添加剂后,就获得了相应的LED。因为电子空位是不稳定的,其势能很大而且很容易释放出去,因此,它能有效地将电能转化成光能。


早期的有机发光二极管的功效不足,其商业应用受到很大局限,但通过适当的改进,它的前景就变得非常光明,其中部分原因是有机化合物的种类近乎无限,这为有机发光二极管的生产提供了多种可能。与水晶半导体不同的是,这种发光二极管能用来生产高分辨率显示器。有意思的是,全彩的发光二极管很快就生产出来了,但蓝色LED问世却花了30年时间。


    LED
应用


   
你用的是目前最炫的蓝光屏幕手机吗?最近开车经过台北市重要路段,是否注意到红绿灯变亮了?这些发光源并非一般灯泡,而是LED——发光二极管的应用。


   
尤其近年材料科学上的突破,LED更被广泛应用于全彩手机的背光源、汽车照明及户外看板等领域。


   
发光二极管具有体积小,效率高等优点,其光电转换效率于过去三十年来快速提升,被视为未来最具有潜力之照明光源。目前在国际间包涵日本与欧,美世界三大照明厂均积极投入研发为21世纪重要照明主力。


    LED
照明模块具备轻薄短小、效率高、寿命长等优点,模块化照明将使室内空间照明逐渐走向个性化、弹性化的趋势,同时兼具省能源、高效率优点。因此,LED的发展将在照明产业中占据重要的地位。综观国内照明产业的历史与近年来市场分布,大多着力于照明灯具产品的开发以及照明设计应用,而光源体的开发技术则显得薄弱。LED属于半导体产品,若能利用国内成熟的半导体研发以及生产技术,必能在LED的发展领域中占有重要的地位。


    LED
上下游产业


    LED
产业又可以分成上、中、下游。从上游到下游,产品在外观上差距相当大。


   
其中包括短波长的发光二极管 ( LED ) 及雷射二极管 ( LDLaser Diode ),更利用蓝光LED激发黄色荧光粉或利用紫外光 LED 激发红、绿、蓝三原色荧光粉均可制作出白光LED,然而如何完成Flip Chip封装技术提高 GaN / Sapphire 晶粒之发光效率,如何改善 High power 散热技术,如何完成多晶粒模块及覆晶式 LED Chip 光学导光设计往发近 UV380nm ~ 410nm 荧光粉以提供 LED 照明业界发展省电、环保白光 LED 使用,则成为光电所研发主要课题。
  

    LED
要能发光、发亮,仰赖上游厂商产出磊芯片、中游将芯片切割成磊晶粒,下游再加以封装。封装技术足以影响LED的亮度、品质等;因此下游封装技术不佳,中上游生产再好的磊晶粒也是枉然。传统LED厂商都是将小圆点般的磊晶粒封装在灯泡型的模块内;这几年配合手机背光源的应用,LED的封装势必走向轻薄短小。


OLED
,有机发光二极管,
Organic Light Emitting Diode

   
有机发光二极管显示面板 (OLEDOrganic Light-Emitting Diode),又称为有机电激发光显示器 (OELOrganic Electroluminesence ),拥有其它平面显示器技术不易达到之新一代技术G且清晰的全彩影像与更敏捷的反应速度。




   
发光原理:
  

    OLED
的基本结构是由一薄而透明半导体性质的铟锡氧化物(ITO)为正极与金属阴极如同三明治般将有机材料层包夹其中,有机材料层包括电洞传输层(HTL)、发光层(EL)、与电子传输层(ETL)。


   
当电池提供适当的电压(低伏特数的特性),注入正极的电洞与阴极来的电荷在发光层结合时,即可激发有机材料产生光亮(electroluminesence),有机层的架构与正负极的选择设计是让OLED装置充分发挥发光功效的关键。




   
应用范围:


    OLED
的运用范围是广泛,在显示器或是照明设备都非常有市场潜力。


如:行动电话、游戏机、音响面板、数字照相机、个人数字助理机(PDA)、汽车导航系统、电子书、信息家电、笔记型计算机、监视器、电视...等。


    PLED
,共櫮高分子二极管,
Ploymer Light Emitting Diode

    OLED
(有机发光二极管)依其使用之有机薄膜材料不同,可分为以染料或颜料为主的「小分子OLED(Organic Light Emitting Diode)」及以共轭性高分子为主的「PLEDPloymer Light Emitting Diode)」。小分子OLED以美国Kodak公司为主,目前已授权多家公司如Pioneer ElectricSanyo ElectricTDK