集体积小、反应速度快、耐震性佳、可塑性高、组件寿命长等特点于一身的发光二极管（LightEmittingDiode,LED），是最先进且受期待之照明光源，各家厂商无不致力开发LED照明相关应用。本文针对现今照明用LED技术民展与市场应用趋势及其特用电源供应系统设计规格，作一系列分析整理，期能提供研究新时代LED照明之参考。
1、LED简介
LED的发展历史相当早，早期以光通讯领域应用为主，当时常被用来替代雷射二极管作为光源。现今LED应用范围则相当广泛，主流发展以发光波长落于可见光范围之各色LED，较具发展潜力的有背淘汰、电子设备、室内外看板或显示器、汽车领域及新兴的照明应用等。而在非可见光LED则分为红外线LED及光通讯LED；红外线LED应用于无红遥控及信息设备、无线通讯及交通系统等新应用的IRDA模块。光通讯LED则以光通信模块、条形码读取头、CD读取头及半导体电射等用途。表一为LED分类及其应用领域。
一LED分类及其应用领域
分类材料应用领域
可见光LED（450-780nm）传统亮度GapGaAsPAIAS家电、信息产品、通讯产品、消费性电子产品
高亮度AIAS（红、橙、黄光）大型看板、交通号志、背光源、汽车第三煞车灯
GaInN（蓝、绿光）
GaInN+荧光粉（白光）照明用灯
不可见光LED红外线LED（80-950nm）GaASGaAlAsIrDA模块、遥控器
光通讯LED（1300-1550nm）GAlAS光通讯用光源
从LED应用领域发展趋势来看，背光源、室内外显示器及汽车这三部分的产值最高，但以未来成长率来观察，则发现以照明应用的成长性最高，从2002年到2004年的复合成长率高达42%，其次是显示器有36%的成长率。这也是为何各家厂商都以白光LED为发展的重点。
2、白光LED
自1960年发展出第1颗LED，历经三十余年直到1996年日本日亚化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，如今已造成照明科技的指针。
LED发出白光的方式主要可分成两种，如表2所示；一种是单晶型（SingleChip），这种方式与日光灯的发光方式一样，就是把蓝光加上黄色萤光粉或此外光LED加RGB三波长萤光粉来产生白光；另一种是多晶型（MultiChip），即利用互补的2色或把3色做混光而形成白光。除此之外，单芯片型最新技术动向是改变活性层的性质，利用单纯的半导体产生RGB三色光，进而获得白光效果。
多芯片型方式凝于各颜色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待解决。单芯片型因为组件种类单纯，因此具有驱动电路设计容易等优点。其中，有关近紫外LED激发RGB三色萤光体，具体方法是利用RGB三色萤光体的波长与近紫外差异很小的特性，获得高效率的发光，并于flipchip结构上均匀涂抺RGB三色萤光体，便可变成白光LED，此外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LED可广泛应用于照明与显示领域。
白光发光原理
方式激发源发光元素萤光材料发光原理
单晶型三波长发光层InGaNMQW利用三种活性层使RGB发光获得直接白光
蓝色LEDInGaNYAG黄色萤光粉以蓝色光激发萤光粉（黄色发光）
紫外光LEDInGaNRGB三波长萤光粉以紫外光激发RGB萤光粉（原理同萤光灯）
多晶型蓝色、黄绿色、蓝绿色、橙色LEDInGaNGAPAIInGa
蓝色、绿色、红色LEDInGaNAIInGaPAlGaAS将3原色装成一组
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。日亚BY白光LED、21世纪光源计划小组的RGB白光LED以及山口大学OYGB白光LED的室温发光频谱、发光效率、色温、平均演色评鉴数Ra等照明光源必备的光学特性比较。其中，B表示蓝色（Blue）、（Yellow）、R表示红色（Red）、G表示绿色（Green）、O表示橘色（Orange）。
3、技术发展现况
由于白光LED严然成为照明科技的指针，在五年间，国家级的研究计划有1998年4月日本开始执行5年内投入50亿日元的“21世纪光计划”，1999年美国“半导体照明光源白皮书”则预计十年投入5亿美元的研发经费。产业部分有世界三大照明厂所投资成立的半导体光电公司--OSRNMOptoSemiconductors(OSRAM)、Lumileds(Philips)、GELcore以及美国Cree与日本日亚化学(Nichia)、丰田（ToyodaGosei）、住友等白光LED的代表公司。
由表三可知各国在LED的投入及发展方向主要着重在材料以及制程技术的研发，并且以美国及日本较为积极，因其订出的研究项目及技术指针较为明确，投入的资金也相对较大，参与厂商也是世界各地重量级的厂商，所以在未来5-10年仍然是以美日在LED市场的领先者。
在白光发光效率方面，因为白光LED的发光效率要超过100lm/W以上才能进入广大的照明市场，对目前的日光灯（约60-100lm/W）才有取代的效果，所以各国均以达到100lm/W以上为目标。就单价来年，日本希望持续降低蓝光LED晶粒的售价到5元日币以下，换算台币约1-2元左右，可预见未来蓝光LED仍有50%的下降空间。
另外，全球氮化镓（GaN）的蓝、绿光LED市场是由日本的Nichia、TyodaGosei及美国的Gree和欧洲的OSRAMOptoSemicondutors等厂商所掌握。其中在专利及技术最强的是Nichia，但最近Nichia的专利权已经被突破，因此未来蓝、绿光的竞争势必更加激烈，相对的成长也会更为快速。而美国的Cree所生产的亮度虽然不知Nichia，但该产品具有低成本与单电极打线等优点，所以成为一全球蓝、绿光LED的最大产量的厂商。
为了规避Nichia专利，各国厂商开始往紫外光加上三波长萤光粉发出白光之技术发展，而紫外光LED以美国Cree技术层级最高，其发光效率已达21lm/W（为市售蓝光LED约4-5倍）。若以紫外光专利数来看，目前研究紫外光LED专数目最多的是日本，以ToyodaGosei和Nichia发展的最积极，紫外光LED的专利数分别为15件及11件，在白光亮度领先的机会最大。
在白光LED封装技术方面，主要的技术难度在如何耐高电流、具高散热性及提高发光的亮度，所以发展出“低接触阻抗电极”、“耐热UV树脂材料”来耐高电流及提高散热性，并借“高反射率”、“高效率的萤光体合成法”以及“照明设计”等技术来提高发光亮度。
1、LED简介
LED的发展历史相当早，早期以光通讯领域应用为主，当时常被用来替代雷射二极管作为光源。现今LED应用范围则相当广泛，主流发展以发光波长落于可见光范围之各色LED，较具发展潜力的有背淘汰、电子设备、室内外看板或显示器、汽车领域及新兴的照明应用等。而在非可见光LED则分为红外线LED及光通讯LED；红外线LED应用于无红遥控及信息设备、无线通讯及交通系统等新应用的IRDA模块。光通讯LED则以光通信模块、条形码读取头、CD读取头及半导体电射等用途。表一为LED分类及其应用领域。
一LED分类及其应用领域
分类材料应用领域
可见光LED（450-780nm）传统亮度GapGaAsPAIAS家电、信息产品、通讯产品、消费性电子产品
高亮度AIAS（红、橙、黄光）大型看板、交通号志、背光源、汽车第三煞车灯
GaInN（蓝、绿光）
GaInN+荧光粉（白光）照明用灯
不可见光LED红外线LED（80-950nm）GaASGaAlAsIrDA模块、遥控器
光通讯LED（1300-1550nm）GAlAS光通讯用光源
从LED应用领域发展趋势来看，背光源、室内外显示器及汽车这三部分的产值最高，但以未来成长率来观察，则发现以照明应用的成长性最高，从2002年到2004年的复合成长率高达42%，其次是显示器有36%的成长率。这也是为何各家厂商都以白光LED为发展的重点。
2、白光LED
自1960年发展出第1颗LED，历经三十余年直到1996年日本日亚化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，如今已造成照明科技的指针。
LED发出白光的方式主要可分成两种，如表2所示；一种是单晶型（SingleChip），这种方式与日光灯的发光方式一样，就是把蓝光加上黄色萤光粉或此外光LED加RGB三波长萤光粉来产生白光；另一种是多晶型（MultiChip），即利用互补的2色或把3色做混光而形成白光。除此之外，单芯片型最新技术动向是改变活性层的性质，利用单纯的半导体产生RGB三色光，进而获得白光效果。
多芯片型方式凝于各颜色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待解决。单芯片型因为组件种类单纯，因此具有驱动电路设计容易等优点。其中，有关近紫外LED激发RGB三色萤光体，具体方法是利用RGB三色萤光体的波长与近紫外差异很小的特性，获得高效率的发光，并于flipchip结构上均匀涂抺RGB三色萤光体，便可变成白光LED，此外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LED可广泛应用于照明与显示领域。
白光发光原理
方式激发源发光元素萤光材料发光原理
单晶型三波长发光层InGaNMQW利用三种活性层使RGB发光获得直接白光
蓝色LEDInGaNYAG黄色萤光粉以蓝色光激发萤光粉（黄色发光）
紫外光LEDInGaNRGB三波长萤光粉以紫外光激发RGB萤光粉（原理同萤光灯）
多晶型蓝色、黄绿色、蓝绿色、橙色LEDInGaNGAPAIInGa
蓝色、绿色、红色LEDInGaNAIInGaPAlGaAS将3原色装成一组
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。日亚BY白光LED、21世纪光源计划小组的RGB白光LED以及山口大学OYGB白光LED的室温发光频谱、发光效率、色温、平均演色评鉴数Ra等照明光源必备的光学特性比较。其中，B表示蓝色（Blue）、（Yellow）、R表示红色（Red）、G表示绿色（Green）、O表示橘色（Orange）。
3、技术发展现况
由于白光LED严然成为照明科技的指针，在五年间，国家级的研究计划有1998年4月日本开始执行5年内投入50亿日元的“21世纪光计划”，1999年美国“半导体照明光源白皮书”则预计十年投入5亿美元的研发经费。产业部分有世界三大照明厂所投资成立的半导体光电公司--OSRNMOptoSemiconductors(OSRAM)、Lumileds(Philips)、GELcore以及美国Cree与日本日亚化学(Nichia)、丰田（ToyodaGosei）、住友等白光LED的代表公司。
由表三可知各国在LED的投入及发展方向主要着重在材料以及制程技术的研发，并且以美国及日本较为积极，因其订出的研究项目及技术指针较为明确，投入的资金也相对较大，参与厂商也是世界各地重量级的厂商，所以在未来5-10年仍然是以美日在LED市场的领先者。
在白光发光效率方面，因为白光LED的发光效率要超过100lm/W以上才能进入广大的照明市场，对目前的日光灯（约60-100lm/W）才有取代的效果，所以各国均以达到100lm/W以上为目标。就单价来年，日本希望持续降低蓝光LED晶粒的售价到5元日币以下，换算台币约1-2元左右，可预见未来蓝光LED仍有50%的下降空间。
另外，全球氮化镓（GaN）的蓝、绿光LED市场是由日本的Nichia、TyodaGosei及美国的Gree和欧洲的OSRAMOptoSemicondutors等厂商所掌握。其中在专利及技术最强的是Nichia，但最近Nichia的专利权已经被突破，因此未来蓝、绿光的竞争势必更加激烈，相对的成长也会更为快速。而美国的Cree所生产的亮度虽然不知Nichia，但该产品具有低成本与单电极打线等优点，所以成为一全球蓝、绿光LED的最大产量的厂商。
为了规避Nichia专利，各国厂商开始往紫外光加上三波长萤光粉发出白光之技术发展，而紫外光LED以美国Cree技术层级最高，其发光效率已达21lm/W（为市售蓝光LED约4-5倍）。若以紫外光专利数来看，目前研究紫外光LED专数目最多的是日本，以ToyodaGosei和Nichia发展的最积极，紫外光LED的专利数分别为15件及11件，在白光亮度领先的机会最大。
在白光LED封装技术方面，主要的技术难度在如何耐高电流、具高散热性及提高发光的亮度，所以发展出“低接触阻抗电极”、“耐热UV树脂材料”来耐高电流及提高散热性，并借“高反射率”、“高效率的萤光体合成法”以及“照明设计”等技术来提高发光亮度。
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来源：国际LED网
来源：国际LED网
本文链接：LED照明市场应用及技术状况分析
http:www.cps800.com/news/2006-8/20068394328.html
http:www.cps800.com/news/2006-8/20068394328.html
文章标签： LED
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