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

隨著白光LED的出現(xiàn)與更多科技的導(dǎo)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(nèi)照明等照明設(shè)備日漸蓬勃,LED的應(yīng)用越來越普遍。

在1955年時(shí),美國無線電公司(Radio Corporation of America)的Rubin Braunstein發(fā)現(xiàn)了砷化鎵(GaAs)與及其他半導(dǎo)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(fā)出可見光的LEDLED。不過,LED真正的起飛是在1990年代白光LED出現(xiàn)后,才開始漸漸被重視,而應(yīng)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(zhuǎn)化為光能的電子零件,并同時(shí)具備二極體的特性,也就是具備一正極一負(fù)極,LED最特別的地方在于只有從正極通電才是會(huì)發(fā)光,故一般給予直流電時(shí),LED會(huì)穩(wěn)定地發(fā)光,但如果接上交流電,LED會(huì)呈現(xiàn)閃爍的型態(tài),閃亮的頻率依據(jù)輸入交流電的頻率而定。LED的發(fā)光原理是外加電壓,讓電子與電洞在半導(dǎo)體內(nèi)結(jié)合后,將能量以光的形式釋放。目前全球產(chǎn)業(yè)所發(fā)展出的不同種類LED能夠發(fā)出從紅外線到藍(lán)之間不同波長的光線,而業(yè)界也有紫色~紫外線的LED,近年來LED最吸引人的發(fā)展是在藍(lán)光LED上涂上螢光粉,將藍(lán)光轉(zhuǎn)化成白光的白光LED產(chǎn)品。LED之所以被稱為世紀(jì)新光源,原因在于LED具備點(diǎn)光源與固態(tài)光源的特性,能夠節(jié)省能源、高耐震、壽命長、體積小響應(yīng)快速、并且色彩飽和度高。

由于隨著LED的制造材料不同,產(chǎn)生出來的光子擁有的能量也不同,故業(yè)界透過制造材料來控制LED發(fā)光的波長,進(jìn)而產(chǎn)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(fā)出的光線為紅外光譜。之后,業(yè)界發(fā)展出以磷(P)化鎵(Ga)作為LED的材料,工作電壓為2.261V,發(fā)出的光為綠光。業(yè)界早期就透過這2種型態(tài)LED所需的材料,調(diào)配出從紅外線到綠色光范圍內(nèi)所有波長的LED產(chǎn)品,發(fā)展出常見的紅光LED、黃光LED、橙光LED等等,這3大類LED因?yàn)槭褂昧随墶⑸椤⒘?種元素,故被稱為3元素LED,而藍(lán)光LED、綠光LED與紅外光LED則被稱為2元素LED。業(yè)界后來發(fā)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(fā)出所有可見光范圍與部份紫外線光譜的光線。

在討論LED產(chǎn)品會(huì)看的發(fā)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(fā)光強(qiáng)度單位燭光(Candle power;CD),3種單位各自有適合使用的領(lǐng)域,但是在數(shù)值上是互通的。

CD表示完全輻射的物體,在白金凝固點(diǎn)溫度下,每六十分之一平方公分面積的發(fā)光強(qiáng)度。適合用在主動(dòng)發(fā)光燈具領(lǐng)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(lǐng)域,如投影機(jī)。

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(lǐng)域。

一般而言,單一LED的發(fā)光強(qiáng)度以CD為單位,并配上視角參數(shù),而LED的發(fā)光強(qiáng)度從各位數(shù)mCD到5,000mCD不等。廠商在標(biāo)示LED單一產(chǎn)品時(shí),其發(fā)光強(qiáng)度規(guī)格是說LED在20mA電流下點(diǎn)亮?xí)r,最佳視角上和中心位置上發(fā)光強(qiáng)度最大點(diǎn)的發(fā)光強(qiáng)度。

基 于環(huán)保立場以及節(jié)約能源訴求,全球各國政府重視LED與節(jié)能燈具帶來的經(jīng)濟(jì)與節(jié)能效益,而廠商也看好這次照明革命的商機(jī)而紛紛投入。除了歐盟與美國國會(huì)均 進(jìn)行階段性禁止白炙燈泡的使用外,目前已經(jīng)有加拿大宣佈2010年全面禁用白炙燈泡,而美國加州在內(nèi)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?zhǔn)郯字藷襞?中國、日本也有LED的獎(jiǎng)勵(lì)方案在規(guī)劃中。

雖然目前市面上已經(jīng)有另一種節(jié)能燈具產(chǎn)品省電型螢光燈 (CFL),但由于其照明品質(zhì)仍舊不夠,啟動(dòng)時(shí)間較一般白炙燈泡長,而且不能調(diào)整光源輸出亮度,普及度仍不夠高。LED則具備更多的節(jié)能效益,并且藉由技 術(shù)的提昇,亮度已經(jīng)達(dá)到讓人滿意的程度,但價(jià)格高

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