账号:
密码:
CTIMES / 文章 /   
白色光发光二极体发展动向
 

【作者: 陳興】2000年04月01日 星期六

浏览人次:【4512】
  

所谓「白光」通常系指一种多颜色的混合光,以人眼所见的白色光至少包括二种以上波长之色光所形成,如蓝色光加黄色光可得二波长白光,蓝色光、绿色光、红色光混合可得三波长白光,现在家庭用室内照明光源如日光灯、U型省电灯炮都为三波长白光,在TFT-LCD用之背光源也是三波长白光。


白光LED目前可分为「有机白光LED」与「无机白光LED」,详细如(表一)中白光LED分类表所示,无论有机白光LED或无机白光LED,目前在研究领域中还算当红且热门的题目。已商业化成熟的产品目前仅有二波长蓝光单晶片加上YAG黄色萤光粉(表二);在未来最被看好的三波长白光LED系无机紫外光Chip加RGB三颜色萤光粉;另一个为有机高分子单层型三波长白光LED,理由是成本低制作容易。本文探讨主要选择以无机白光LED为主要内容。



《表一 白光LED分类表》
《表一 白光LED分类表》
《表二 白光LED与其他灯源的比较》
《表二 白光LED与其他灯源的比较》

白光LED原理与构造

无机白光LED日本日亚化学是第一个将其商品化,系以二波长为主,主要技术原理如(图一)所示系以蓝光单片加上黄色萤光粉,利用蓝光激发黄色萤产生黄色光同时也有部份蓝光射出来,配合黄光即形成蓝黄混和二波长白光【光谱图如(图二)所示】,目前二波长白光发光效率已达18λm/w,预计未来可达50λm/w。



《图一 白光LED的构造》
《图一 白光LED的构造》

《图二 二波长白光LED光谱图》
《图二 二波长白光LED光谱图》

三波长白光未来最被看好,其原理为:以紫外光LED晶片激发涂在其表面及周围的萤光粉(内含RGB三色混合)使产生三波长白光,由于紫外光激发的萤光粉其发光效率效蓝光来得高,且量产容易,光色较均匀,不会像二波长白光会有偏色现象(偏黄或偏蓝)及光色不均现象。预计三波长白光LED今年将会商品化,因手机市场须求极大。


白光LED的特点

白光LED的优点很多,似乎看不出有什么缺点,那它缺点是什么?个人认为唯一的缺点是价格贵,大约是日常照明的100倍左右,未来希望大量生产后价格能降至日常照明的10倍以下。以下所列为白光LED的特点:


  • ● 体积小(可视使用环境作多颗多种组合)


  • ● 寿命长(5万小时以上)


  • ● 不易破(耐震与耐冲击)


  • ● 没有热轴射(可见光范围)


  • ● 不含水银(没有污染、废弃物处理容易模具环保)


  • ● 可在高频率下操作(作指示控制作用)


  • ● 低电压、低电流启动(2个小电池就可发光,不须变压器)


  • ● 色温及演色性佳(色温可调)


  • ● 发光效率高(省电)



白光LED的应用

笔者于1997年4月宣布开发出国内第一颗白光LED时,有相当多的访客来自国外,其中我接到对岸(大陆)三通直拨电话询问有关白光LED的情况,并表明用途,有一通来自对岸军事研究所单位打算将白光LED装在坦克车内当照明;有一通电话来自哈尔滨,说白光LED加上太阳电池可卖给蒙古游牧民族装在「蒙古包」上;另一通电话则来自铁道部他们打算用在车厢内的照明。由于白光LED的特点为,寿命长、省电、低压直接驱动,安全又具环保等多重功效,因此应用领域就包括有:


  • ● 小型手电筒照明(已商品化)


  • ● LCD背光源如手机面板、及汽车、音响仪表面板(图三)



● 交通号志及指示板(美国夏威夷行人交通号志采用白光)


● 室内照明(图四)


● 船、飞机、汽车内照明(高可靠度、长寿命、安全需求)


《图四 白光LED制成的台灯》
《图四 白光LED制成的台灯》

白光LED是照明的未来主流

照明灯具乃人类生活中所必需,全世界用于照明的电力约为总用电量的17%,因此对于省电灯具的开发,乃举世渴求之科技发展。


白光LED与一般照明比较,除了省电外(用电量是一般灯炮的八分之一到十分之一、日光灯的二分之一),还有寿命长(可达五小时以上),不发热(热量小),对于废弃物的处理为安全而且环保(一般日光灯或省电灯炮内有液态汞,回收不易,丢弃后萤光灯内的液汞流入地面会造成土壤、水质污染),因此白光LED被喻为「绿色照明光源」的明日之星。其未来的研发动向可参考(表三)。



《表三 白光LED未来的研发动向》
《表三 白光LED未来的研发动向》

依据经济部能源统计月报八十七年三月号资料显示,在台湾有三座核能电厂,平均每座每月的发电量约为十亿度,每座每年发电量为一百二十亿度,而台湾家庭照明八十五年用电量约二百亿度,若所有照明改采白光LED灯,则每年至少省下一百二十亿度的用电量,相当于一座核能发电厂一年的发电量。在日本,依照官方通产省的报导,使用白光LED当照明则于日本国每年可节省相当于五座核能电厂的发电量,也因此欧、美、日等照明有关的大公司如奇异、飞利浦、惠普、西门子等均已积极投入研发工作。


相关专利方面

日本日亚化学第一篇白光LED相关专利申请于1993年9月28日,日本专利特开平7-99345号,其后陆续申请几篇,其中最重要的一篇为1997.7.28申请,专利号第2927279号,此篇于1997.7.29向「国际专利联盟组织」提出申请W0-98105078号,向该组织指定国有114个国家,然后剩20个月内有效期分别申请​​其他国家专利,已知目前已取得之专利权如美国专利US5998925号(1999.12.7公告),台湾专利于2000.3.1公告(公告号:383508号)


在德国西门子公司也于1996.6.26申请专利号OE19625622A1并同时也向「国际专利联盟组织」提出申请号为WO-99/50132。在美国的飞利蒲公司也于1997.5.27提出申请2篇并于1998.9.29核准通过专利(US5813752、5813753)。


在台湾方面,笔者个人于1996年开始也提出几项白光LED相关专利申请,并已取得多项专利(美国专利5962971,5952681,5982092,台湾发明专利107863号,台湾新型专利145396号)。从以上专利申请资料收集也证明台湾在白光LED的研发时间并不晚,其成果在世界上排名第二,若将研发成果配合台湾下游封装厂合作下相信,未来白光LED台湾将是世界第一大生产国。


生产技术方面,白光LED由于技术简单要进入容易,可以说目前所有LED封装厂都有能力可生产,只要能拿到蓝光晶片与萤光粉,基本上都可量产,但要品质好就须要花功夫了,不过由于白光LED专利集中在少数厂家中,专利授权又不容易取得的情况下,日本日亚化学表明专利决不授权,想谈都不用谈,现在国内厂商唯有自行研发及寻找他家公司授权,未来才有「钱」途。


相关文章
智慧浪潮来袭 大厂PLC展开不同布局
机器学习实现AI与EDA的完美匹配
技术与产品齐备 工业物联网蓄势待发
从设计端着手 打造循环经济三零目标
CAD/CAM拚扩增加值 数位分身虚实互换
comments powered by Disqus
相关讨论
  相关新闻
» 西门子:串起数位制造价值链 软体服务将是关键
» 西门子启动智动化全面升级 加速半导体产业数位转型
» 解决台湾光通讯产业痛点 政府应将光通讯纳入5G推动政策
» 西门子落实数位转型 打造工业先锋
» 台日开放式物联网协会成立 推动台日物联网生态系统发展
  相关产品
» Silicon Line在Computex 2019上展示用於HDMI 2.1、DisplayPort、USB和虚拟实境的最新光连结科技
» 市场先锋:Basler推出智慧型灯源解决方案
» Diodes推出符合汽车规格的60V快速调线性LED控制器
» 英飞凌推出适用於一般照明的新款60V线性LED控制器IC
» UnitedSiC推出用於低功率AC-DC返驰式转换器的SiC JFET系列

AD


刊登廣告 新聞信箱 读者信箱 著作權聲明 隱私權聲明 本站介紹

Copyright ©1999-2019 远播信息股份有限公司版权所有 Powered by O3
地址:台北市中山北路三段29号11楼 / 电话 (02)2585-5526 / E-Mail: webmaster@ctimes.com.tw