编者按：各界称为兼具省电效能及绿色环保「发光二极管」技术，一直以来就是身怀绝技各国led厂商们长期重点投入产业，其目的不外乎是在追求更高效率及超高亮度的led产品。综观目前LED发展趋势与技术，在高亮度LED迅速发展与红外线LED持续扩大应用，加上一般亮度LED可见光稳定成长之余，从上、中、下游LED发展趋势及表现来看，则呈现出稳定成长走势。
不过，目前各家厂商质量良莠不齐、低价及技术研发都在强力竞争下的LED产业，厂商要如何面对竞争激烈及技术发展，将成为当前所要因应的问题。本文专访国立中兴大学材料工程学系专任教授武东星博士畅谈LED市场应用趋势及目前校园实验室中所研究的新技术。
■LED技术发展与市场应用 众多门槛尚待突破
在众多半导体材料中，LED只是其中一种，其主要结构呈现磊晶状态，并利用电能直接转化为光能的不变原则下，可在半导体内正负极2个端子施加电压，当电流通过时，促使电洞与电子相互结合，其它剩余能量便会以光的形式产生释放，其能阶高低使光子能量产生不同波长的光，以致于造就LED为基础的半导体照明产业链。
另一方面，在下一代照明设备与区域网络光通讯应用慢慢成形之际，LED势必将会散发出更为耀眼光芒与前景；这是因为在与一般发热钨丝灯泡或者是水银日光灯相较之下，led光源具有较高发光效能、寿命长久、省电性能佳，甚至具有低污染等优势。由此可见，各种照明设备及显示光源市场需求扩大，形成规模效应、技术效应等趋势，逐渐形成LED厂商趋之若鹜情况，以及大力投入高效能LED开发技术。
虽然白光LED技术成熟度目前已发展到某个阶段，但…毕竟单颗的LED功率大约是0.1W左右，光通量会有所限制；换句话说，就是必须将多颗LED经由整合后，才能以「新一代光源」取代白炽灯源。虽然作为室内用照明光源灯具等实际应用案例，或多或少都已市场上出现应用，不过，其高单价实在难以普及性的推广；因此，要符合市场所期待的合理价格，尚须等上一段时间。
因此，led照明能否持续扩大市场，其主要问题在于亮度、专利权柯断、使用特色、单价过高…等症结；因此，在这一两年之内led照明要完全取代室内照明设备，其难度相当高。不过，绝大多数LED厂商还是不愿放弃，持续地尝试进入其它特殊应用市场为基础，例如：户外大型显示器、车用指示灯、仪表板、手持式产品背光源、交通标志…等多项信息系统应用，借以累积实力及经验持续加强开发LED照明技术，期盼未来能将LED以生俱来特性发挥至极，开创出照明设备新的一番局势。
■摆脱国外大厂专利权纠缠 迫切发展独有LED专利权实力
自从LED技术发展至今，超高亮度多数LED专利权大都掌握在欧美、日等LED大厂手上，技术层次不高的台湾厂商，则为了规避犹如天网交织的LED专利权，无法采用最具效率之技术，使技术与产品却只能在中、低阶层应用市场打转，因此，要如何打破这个窘境，便成为台湾LED厂商当务之急。在中兴大学材料工程学系实验室研究中，就是将精密机械制造概念引入半导体制程中，以自行设计的设备，结合反射镜及低温热压式晶圆黏贴技术，成功制作出高反射率且散热良好的新型超高亮度LED。
在制程成本及复杂方面，还可以比美、日等国降低不少成本，甚至在产品良率、省电效率、发光等效能上，都不逊于美、日LED产品。中兴大学材料工程学系实验室则是以全新研发设计技术，成功研发出比传统LED更为明亮度，价格还能持续降低的高效能LED，将可望协助台湾厂商发展出更具国际竞争力的LED产品。而在技术转移方面，已授权给台湾多家厂商后，低价成本、质量优异的LED新产品，已销售到日本、韩国和中国…等亚洲地区，颇受全球光电大厂关注。
■光的重要性与其致胜之道
随著这几年磊晶技术迅速发展之下，经由选择高纯度的单晶原料，再由适当温度控制及精确地掌握各组成元素分子大小匹配性，已可获得高质量双异质结构半导体或量子井结构的LED，便能将不同种类的单晶元素逐层地建构起来。更进一步讨论，电光转换效率也就是内部结构量子化效率（Internal Quantum Efficiency；IQE）已经高达90％以上；另外，在可见光LED材料选择上则是以AlGaInP为最大宗，这是因为其晶格常数（lattice constant）与GaAs基板具有绝佳匹配性。不过…由于GaAs基板能隙小于这些材料能隙，加上LED所散出的光又属于等向性光源；因此，有将近50％光源会在进入能隙较小GaAs基板时，便会受到吸收或者耗损。
除此之外，倘若LED结构没有适当地安排电流分布，本身材料也会吸收其光源，而光源将从高折射率半导体传
