LED辞典

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[hide]表面粘着型LED的出现是在1980年初，是因应更小型封装和工厂自动化而生。初期厂商裹足不前，主要因素是表面粘着LED最早面临的问题是无法完成高温红外线下焊锡回流的步骤。LED的比热较IC低，温度升高时不仅会造成亮度下降，且超过摄氏100度时将加速组件的劣化。LED封装时使用的树脂会吸收水分，这些水分子急速汽化时，会使原封装树脂产生裂缝，影响产品效益。在1990年初，HP和Siemens Component Group合作开发长分子键聚合物，作为表面粘着型LED配合取放机器的设计，表面粘着型LED到此才算正式登场。
LED　Light Emitting Diode。发光二极管。
LED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，适用范围颇广，如汽车、通讯产业、计算机、交通号志、显示器等。
LED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。上游是由磊芯片形成，这种磊芯片长相大概是一个直径六到八公分宽的圆形，厚度相当薄，就像是一个平面金属一样。LED发光颜色与亮度由磊晶材料决定，且磊晶占LED制造成本70%左右，对LED产业极为重要。上游磊晶制程顺序为：单芯片(III-V族基板)、结构设计、结晶成长、材料特性/厚度测量。
中游厂商就是将这些芯片加以切割，形成为上万个晶粒。依照芯片的大小，可以切割为二万到四万个晶粒。这些晶粒长得像沙滩上的沙子一样，通常用特殊胶带固定之后，再送到下游厂商作封装处理。中游晶粒制程顺序为：磊芯片、金属膜蒸镀、光罩、蚀刻、热处理、切割、崩裂、测量。而，下游封装顺序为：晶粒、固晶、粘着、打线、树脂封装、长烤、镀锡、剪脚、测试。
国内主要的LED生产厂商有：鼎元、光磊、国联、亿光等企业。
红外线发光二极管　红外线Light Emitting Diode。
主要以GaAs系列材料发展为主，通常以LPE液相磊晶法的方法制作，发光波长从850~940不等。
GaP　磷化镓。
磷化镓，是Ⅲ-Ⅴ族（三五族）元素化合的化合物。GaP是一种间接迁移型半导体，具有低电流、高效率的发光特性，可发光范围函盖红色至黄绿色，为LED主要使用材料之一。
GaN　氮化镓。
氮化镓，是Ⅲ-Ⅴ族元素化合的化合物。GaN使MOVPE制作技术，可制作高亮度纯蓝光LED及纯绿光LED，更可应用于蓝光、绿光雷射二极管之制作。MOVPE虽已是一成熟的磊晶制作技术，但以此技术制作GaN蓝光LED其中仍须相当的专业知识、经验和技巧
AlInGaP　磷化铝铟镓。
AlInGaP此材料是近年来用在高亮度LED之制造上较新的材料，使用MOVPE磊晶法制程。目前世界上仅有三家厂商供应此产品的公司，即美国HP、日本Toshiba、台湾国联光电。
AlGaAs　砷化铝镓。
为GaAs和AlAs的混晶。AlGaAs适合于制造高亮度红光及红外线LED，主要以LPE磊晶法量产，但因需制作AlGaAs基板，技术难度高。
反向粘着型薄芯片LED　reverse mounting type 薄芯片LED。
此种芯片可粘着在穿式印刷电路板上，减少LED所占的厚度。主要可用作可携式电话按键之背光源。
侧面发光直角LED　
此种LED芯片是从最上层面发光，但可将发光面旋转一个面焊接。侧面发光直角LED有超小型和高亮度两种，超小型是用于LCD背光源、呼叫器、行动电话；高亮度型是用作汽、机车第三剎车灯和户外显示器。
直角表面粘着型LED灯泡　SIDELED。
直角表面粘着型LED灯泡不需额外的光学件或反射器，焊接后光线的行径路线可与各电路板平行，使工程人员在设计时有较大的弹性，因而可在设计的后段再加上此产品，而不需事先考虑。产品可应用在自动安全断电开关、背光源和光导管等，用作电话和数据处理系统的指示灯。
可见光LED　可见光Light Emitting Diode。
LED(发光二极管)的种类繁多，依发光波长大致分为可见光与不可见光两类。可见光LED产品主要包括传统LED、高亮度AlGaInP(磷化铝镓铟)红、黄、橘光 LED及InGaN(氮化铟镓)蓝、绿光LED、以及白光LED。其产品以显示用途为主，又以亮度一烛光(1 cd)作为一般LED和高亮度LED之分界点。一般LED广泛应用于各种室内显示用途；高亮度LED后者则适合于户外显示，如汽车第三煞车灯、户外信息看板和交通号志等。
不可见光LED　不可见光Light Emitting Diode。
LED(发光二极管)的种类繁多，依发光波长大致分为可见光与不可见光两类。不可见光LED，波长850至1550奈米，其短波长红外光可作为红外线无线通讯使用，如红外线LED应用在影印纸张尺寸检知、家电用品遥控器、工厂自动检测、自动门、自动冲水装置控制等；长波长红外光，则应用在中、短距离光纤通讯上，作为光通讯用光源。
GaN LED　氮化镓发光二极管。
GaN LED是属于直接能隙之半导体材料， 其能隙为3.4ev， 而AlN为6.3ev， InN为2.0ev，将这几种材料做成混晶时，可以将能隙从2.0ev连续改变到6.3ev，因此可以获得从紫外线、紫光、蓝光、绿光到黄光等范围的颜色。
目前最成功的GaN组件有高亮度蓝光及绿光LED，因GaN高亮度蓝光、绿光LED的开发成功，使得户外全彩LED显示器及LED交通号志得以实现，各种 LED的应用也更加广泛。以高亮度蓝光LED激发萤光物质（phospher）可以产生白光，其低耗电及高寿命的特性，未来有可能取代一般照明用的白炽灯泡，GaN LED的市场潜力十分雄厚。
OLED　OELD。Organic Electro-Luminescence Display。有机电激发光。
透过电流驱动有机薄膜来发光，其发光可为单独的之红色、蓝色、绿色，甚至是全彩。由于OLED所使用的有机化合物材料会自行发光，因此不像LCD面板后方须要加上背光源，可以大幅降低耗电、简化制程、使面板厚度变薄。OLED的特点为具有自发光、广视角、响应速度快、低耗电量、对比强、亮度高、厚度薄、可全彩化，及动画显示等，被认为是极具潜力的平面显示技术。国内目前有铼宝、光磊、东元激光、翰立光电等厂商投入。
室内用LED显示看板　
LED显示看板不管尺寸大小，都是由单一组件的LED加以拼装而成，LED的单一组件，来自下游封装好的点矩阵式的LED，或是单位模块 Cluster，再由显示看板的厂商将这些单一组件，依照各种不同的需求，组装成各种大型的看板，加上控制电路，然后到各施工地点安装测试。
室内用的LED 显示看板，因观看的距离近，所以要求的分辨率较高，一般是使用点矩阵式模块，因室内的环境较稳定，所以比较不需要做防水防护装置及散热等措施，施工方面比较容易。
户外用LED显示看板　
LED显示看板不管尺寸大小，都是由单一组件的LED加以拼装而成，LED的单一组件，来自下游封装好的点矩阵式的LED，或是单位模块Cluster，由显示看板的厂商将这些单一组件，依照各种不的需求，组装成各种大型的看板，加上控制电路，然后到各施工地点安装测试。
户外LED看板，观看距离较远，分辨率要求相对的较低，但对亮度、可见度及耐候性的要求都比较高，所以在户外的施工上比较需要考虑散热和防水等问题。
大型LED显示屏　
大型LED显示屏需要组合不同的元组件与技术，一家厂商很难完全自产自足，因此外围产业的分工十分重要。大型LED显示屏需要的元组件包括：Driver IC、LED Cluster、Power Supply、Cable及机械框架等；技术方面的需求包括：防静电设计、电力配电规划、驱动线路设计、驱动软件设计、机械结构设计（散热、视角、支撑、遮阳、防潮等考量）以及亮度、色度的测试技术等。
UV LED紫外线二极管
UV LED（紫外线发光二极管）照明不仅可净化空气、节约能源，并可望取代现有的萤光灯与白热灯等照明装置，加上过去仅及405nm的波长带最近扩大到200nm，预期应用范围将大幅扩大到杀菌、废水处理、除臭、医疗、皮肤病治疗、辨识伪钞与环境Sensor等领域。
光通量 (Luminous flux,Φ)单位为：流明 (lumen, lm)由一光源所发射并被人眼感知之所有辐射能称之为光通量。 光强度 (luminous intensity, I )光源在某一方向立体角内之光通量大小。单位：坎德拉 (candela, cd) 照度 (Illuminance, E)单位：勒克斯 (Lux, lx)照度是光通量与被照面之比值。1 lux之照度为1 lumen之光通量均匀分布在面积为一平方米之区域。 辉度 (Luminance, L)单位：坎德拉每平方米 (cd/㎡)一光源或一被照面之辉度指其单位表面在某一方向上的光强度密度，也可说是人眼所感知此光源或被照面之明亮程度。
发光二极管(Light Emitting Diode,简称LED)?

是一种藉外加电压激发电子而放射出光(电能→光)的光电半导体组件。发光现象属半导体中的直接发光(没有第三质点的介入)。整个发光现象可分为三个过程(直接发光)：
价电带的电子受外来的能量(顺向偏压)，被激发至导电带，并 同时于价电带遗留一个电洞，形成电子-电洞对。 受激发的电子于导电带中，与其它质点碰撞(散射)，损失部份能量，而接近导电带边缘。 一旦导电带边缘的电子于价电带觅得电洞时，电子即从导电带边缘，经由陷阱中心(释放热能)或发光中心(释放光能)，回到价电带与电洞复合，电子-电洞对消 失。
因为LED主要是电子经由发光中心与电洞复合而发光，所以是一种微细的固态光源，不但体积小、寿命长、驱动电压低、反应速率快、耐震性特佳，而且能够配合轻、薄和小型化之应用设备的需求，成为日常生活中十分普遍的产品。
利用各种化合物半导体材料及组件结构之变化，设计出不同的LED。依其发光波长分为可见光、不可见光(红外光、紫外光)。
可见光：有红、橙、黄、绿、蓝、紫等各种颜色，主要以显示用 途为主。又以亮度1烛光 (cd) 作为一般亮度和高亮度之分界点。一般亮度LED广泛应用于各种室内显示用途；高亮度LED则适合于户外显示，如：汽车第三煞车灯、户外信息看板和交通号志 等。 不可见光：短波长红外光可作为红外线无线通讯使用；长波长红外光则使用在中、短距离光纤通讯上，作为光通讯用光源。
使用的材料基本上已大致决定LED所释出的波长，其中，适合制作1000mcd以上之高亮度LED的材料，由长波长而短波长，分别为AlGaAs（砷化铝镓）、AlGaInP（磷化铝铟镓）及GaInN（氮化铟镓）等。
AlGaAs（砷化铝镓）适合于制造高亮度红光及红外线 LED，主要以液相磊晶(LPE)法进行量产，使用双异质接面构造(DH)为主，但因为须制作AlGaAs基板，技术的困难度很高，故投资开发的厂商较 少。 AlGaInP（磷化铝铟镓）适合于高亮度红、橘、黄及黄绿光LED，主要以金属有机气相磊晶(MOVPE)法进行量产，使用双异质接面(DH)及量子井 (QW)构造，效率更为提高。且由于AlGaInP红光LED在高温与高湿环境下，其寿命试验结果优于AlGaAs红光LED，未来有成为红光LED主流 的趋势。
GaInN（氮化铟镓）适合于高亮度深绿、蓝、紫及紫外光 LED，以高温的金属有机气相磊晶(MOVPE)法进行量产，也采用双异质接面 (DH)及量子井(QW) 构造，效率比前述的 AlGaAs、AlGaInP 更高。全球各大厂均已积极投入相关材料组件技术之研发，并有所突破。
白光LED，乃是日本日亚公司利用蓝光LED加上黄色萤光材料构成的，其光电转换效率于 1998年4月已提升至15流明/瓦，比传统灯泡略高，若以常见照明灯具之开发历程来看，白光LED极有机会成为未来于照明产业之明星产品。
LED设计之初，主要是利用于家用电器品显示器，广告看板或装饰用。但由于其具有固定波长及操作方便等特点，已逐渐利用于植物生产研究上。1987年开始有学者利用LED固定波长特性，应用在植物向地性，型态改变及病害发生上的研究。日本千叶大学古在（Kozai）教授研究室将其应用在组织瓶苗的生产研究上。预计未来在光研究上将有极大应用价值。当然，目前LED亮度和价格仍未达实用化阶段，不过，由于极具市场潜力，各方面研究正急速的展开，LED势必成为提供植物生长的新兴光源。
外延片生长 外延生长的基本原理是，在一块加热至适当温度的衬底基片（主要有红宝石和SiC两种）上，气态物质In,Ga,Al,P有控制的输送到衬底表面，生长出特定单晶薄膜。目前LED外延片生长技术主要采用有机金属化学气相沉积方法。