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LED元件與產業概況

內容簡介

內容簡介 現今科技進步帶動 LED 應用更為多元，從傳統的顯示訊號燈發展、至隨處可見的一般室內照明，路燈照明，商業工業應用照明等。以節能減碳為前提下，尋找高效率光源一直都是各國努力之目標。直到 LED 光源的出現，大量地取代過去發光效率較低的傳統光源，並確實運用在各式各樣的產業。LED 發光效率提升，製造成本與 LED 燈具價格下滑，使得 LED 應用於照明對消費者而言不再是高不可攀的一項選擇。 本書著重於 LED 的製作和產業發展環境介紹，儘量避免提及艱深理論，並由LED產業概況、光電半導體元件、LED 照明產品設計與應用與產品發展趨勢作通盤解析，使讀者能從中掌握產業動向。各單元文末皆附 LED 工程師鑑定考題，讓讀者從中順利掌握命題趨勢。 本書特色 對於 LED 的產業發展而言，LED 的未來取決於下列幾點： 1. LED 發光效率提升 LED 元件技術發展速度快，短短幾年已成為最受期待的下一世代光源。高發光效率為 LED 元件擴張應用市場的重要切入點，LED元件發光效率持續快速提升中。當 LED 元件技術增進，產品更迭速度將更為快速，技術落後即被市場淘汰。 元件成本下滑，將帶動 LED 照明燈具終端價格降低，在 LED 照明走向終端通路且面臨市場上價格競爭激烈挑戰下，LED 照明燈具市場滲透率可望持續提升。 2. LED 技術研發方向由高效率化轉為低成本化 LED 元件發光效率提升，帶動每千流明價格下滑。參考美國 DOE於 2011 年 5 月公佈之固態照明發展年度計劃，如圖 12 所示，DOE 擬定 2015 年冷白光 LED 元件發光效率提升至 224 lm w，價格下滑至每千流明 2 美元，暖白光則為發光效率提升至 202 lm w，價格下滑至每千流明 2.2 美元。未來 LED 照明產品除了發光效率持續的提升，將更著重在低成本化的技術研發。 3. 模組化晶片的開發 為了配合高光通量的要求，2000 年推出第一代的 LED 功率晶片面積為 40 mil×40 mil，由於面積大的緣故，其光通量雖然高，但是發光效率卻不佳。2003 年，有業者開發出串聯式 LED 功率晶片，其優點為發光效率佳，而且由於 LED 是串聯的，所以其驅動電壓為所有 LED 驅動電壓的總合，其缺點為製程較複雜。另一方面，為了讓 LED 功率晶 片可以在 AC 的供電環境下使用，也有幾個研發團隊提出 AC LED 功率晶片的構想和作法。 4. 高演色性 LED 無論是照明用的 LED 燈還是 LCD 顯示器用的 LED 背光模組，都需要良好演色性的光源以呈現豐富的色彩。LED 光源的 CRI 值要大於90%才比較理想。RGB LED 光源的 CRI 雖然可以達到 90%，但是並不適用於照明用的 LED 燈。因此，未來必須開發高 CRI 值之照明 LED燈，在此其中，螢光粉和 UV LED（紫外光 LED）就會扮演重要的角色。 5. 高等 LED 製程技術的成熟和普及 此處所指之高等 LED 製程技術包含: (1) 覆晶（flip-chip）技術 (2) 雷射剝離（laser liftoff）技術 (3) 電鍍（electroplating）技術 這 3 種技術為目前製作 LED 功率晶片常用的製程技術，具有高光通量和高導熱係數，操作穩定性高。隨著製程技術的成熟，利用該技術製作之 LED 功率晶片會愈來愈普及。本書將針對上述特點一一進行討論，以期讓讀者對未來產業發展更有通盤性了解。

作者介紹

作者介紹 ■作者簡介陳隆建學歷：清華大學電機工程研究所博士經歷：台北科技大學光電工程系 助理教授台北科技大學光電工程系 副教授現職：台北科技大學光電工程系 所 教授

產品目錄

產品目錄 序目 錄編者序第一章 LED產業概況 11.1 LED發展簡史 21.1.1 電激發光的發現 21.1.2 固態照明技術簡介 71.1.3 照明光源簡史 81.1.4 何謂 LED 151.1.5 LED 光源的優點瓶頸 191.1.6 市場發展趨勢與應用 211.1.7 LED 未來展望 231.2 產業概論 321.2.1 LED 基板 341.2.2 LED 長晶 371.2.3 LED 磊晶製程和技術 451.2.4 LED 晶粒製程 541.2.5 LED 封裝 57第二章 光電半導體元件 772.1 半導體特性基本概念 782.1.1 半導體的材料與種類 782.1.2 半導體的鍵結與晶格結構 792.1.3 半導體中的導電載子 812.1.4 半導體的產生與複合 812.1.5 半導體的摻雜 832.2 能帶基本概念 862.2.1 原子中的電子狀態和能階 862.2.2 包利不相容原理 872.2.3 能帶的形成 872.2.4 導體、半導體、絕緣體的能帶 892.2.5 本質半導體的導電機構 902.3 p-n 接面原理 912.3.1 半導體物理特性 912.3.2 理想二極體 932.3.3 實際二極體 932.3.4 p-n 二極體開路特性與崩潰現象 952.3.5 發光二極體 982.4 發光二極體操作原理 992.4.1 基本原理 992.4.2 電子轉移機制 1012.4.3 注入機制 1022.4.4 發光效率與量子效率 1042.4.5 輻射光譜 1052.5 發光二極體元件結構 1082.5.1 傳統平面表面出光 LED 元件結構 1082.5.2 基板 1102.5.3 同質結構元件 1122.5.4 異質結構元件 1142.5.5 封裝後成品 1172.6 基本電路驅動 1242.6.1 LED 驅動電路設計基本考量 1242.6.2 驅動電路設計種類 1252.6.3 AC DC Converters 1272.6.4 各式 LED 驅動電路 1272.6.5 LED 基本連接方式 129第三章 LED 照明應用 1413.1 LED 照明產品設計與應用 1423.1.1 照明市場發展 1423.1.2 LED 之照明應用現況 1463.1.3 LED 照明發展趨勢分析狀況 1563.1.4 光學設流程 1563.1.5 LED 路燈設計 1583.1.6 LED 車燈設計 1593.1.7 LEDMR16 燈具設計 1663.1.8 LED 檯燈設計 1693.1.9 LED 日光燈設計 1713.2 LED 國際照明規範常識 1733.2.1 國際照明組織與標準概述 1743.2.2 規範訂定考量因素 1753.2.3 常用法規介紹 1783.2.4 LED 照明法規制定方向 1813.2.5 相關法規參考資料 184第四章 LED 產品發展趨勢 1934.1 LED 產品發展趨勢 1944.1.1 技術發展趨勢 1944.1.2 LED 產品之應用現況 2084.1.3 LED 產品發展趨勢分析 2094.2 LED 未來技術展望 2114.2.2 LED 未來的競爭者—OLED 214索 引 219

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