发光二极管(Light Emilling Diode,led)是一种微小的固态(Solid-Stale)光源,兼具体积小、耐震性佳、省电、寿命长、颜色多样与纯正,不用外加滤光板等优点;本合各种新兴应用需求,己成为日常生活中随处可见的光源。随其发光效率逐渐提升、演色性与色温表现渐佳,照明应用领域将更为宽广,其节能潜力亦将逐步体现。在节能的前提之下,led相关产业针对LED各种发光特性,不断投入能量研究开发,并大力推广照明应用面及突破现阶段传统照明使用习惯。本文就目前LED之产品技术、效率性能及照明应用,对传统照明之替代方案与节能效益作一分析,希望能开启led照明新契机。
自1960年发展出第1颗LED,历经三十余年直到1996年日本日亚华学的中村先生发明蓝光LED,突破长久以来的技术瓶颈后,白光LED就成为照明界所瞩目的新兴光源。过去LED普遍用于信号指示,如今己造成照明科技的指针。
白光是多种颜色混合而成的光。LED发出白光的方式主要可分成单晶型及多晶型两种,单晶型(Singlo Chip)主要可分为蓝光加上黄色莹光粉或紫外光LED加上R。G。B。三波长萤光粉来产生白光;亦有藉改变活性层的性质,利用单纯的半导产生R。G。B。三色光,进而获得白光效果。多晶型(Multi Chip)即利用互补的2色或把3原色做混光而形成白光。
单芯片型因为组件种类单纯,因此具有驱动电路设计容易的优点,应用面较广泛。目前己商品化的产品仅有二波长蓝光单芯片加上YAG黄色莹光粉。但在未来较被看好的是三波长光,以无机紫外光芯片加R。G。B。三颜色萤光粉,其中紫外光led发光效率己达21Lm/W(为市售蓝光LED约的4-5倍),不同种类萤光体的组合,可产生各种颜色的光线,所以近紫外光LED可广泛应用于照明与显示领域。此外有机单层三波长型白光LED也有成本低、制作容易等优点。多芯片型方式碍于各颜色LED的驱动电压、发光功率、配光特性的差异,以及温度特性、组件寿命的相违,因此距离实用化还存有许多问题有待解决。但由于单体LED的光束很微弱,欲应用于照明用途必需将复数个LED作系统最佳化的配列,且针对更复杂的混光色应用及提高演色性的需求,多芯片型白光IED亦将会缺席。目前蓝光单芯片加上YAG黄色萤光粉之单晶型白光LED演色性指数低于85;但日本山口大学OYGB白光LED,却可轻易达到90以上,其中,O表示橘色(Orange)，Y表示黄色(Yellow),G表示(Green),B表示蓝色(Blue)。
除了白光LED之外,各厂商亦不断投入以展高亮度可见LDE以达到各种不同应用需求。LED的典型应用,包含了交通号标志,大型户外看板,车用照明等。图一为各种LDE发展力程及其发光效率。随着复合物半导体材料,如:AllnGap与InGan技术的进展,现今各种颜色(除蓝光外)LED,其发光效率均为已高于40LM/W。这也意味着有更多高效率,低成本的LED被应用在室内照明,机器视觉,装饰灯等领域。而这些新的应用,在这几年来亦大幅开拓了LED的市场领域及产值。
与白炽灯泡及萤光灯相比,LED具有体积小(多颗,多种组合),发热量低(没有热幅射),耗电量小(低电压,低电流起动),寿命长(2万小时以上),反应速度快(可于高频操作),环保(耐震,耐冲击不易破,废物可回收,没有污染),可平面封装易配光并开发成簿短小产品等优点。没有白炽灯泡耗电,易碎日光灯废弃物含汞污染的问题等缺点,是被业界看好在未来5-7年内,成为替代为传统照明器具的一大潜力商品。
