《绿色科技能源.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《绿色科技能源.doc（18页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、綠色科技能源L E D老師 : 侯順雄組員 :4960H222 郭宇勝4960H137張淑容4960H138戴建周4960H231鄭光宏4960H215陳宜鋒4960H159王晉宏前 言一般認為LED 可取代現有 " 照明用途市場 " 是指 UHB -LED、HB-LED而言因為目前許多專家預測未來照明市場需求量大增而UHB、HB-LED此兩者技術成長仍有很大空間其市場潛力也遠遠大於目前"已成熟"的各式光源所以除了各廠商之間甚至各國也不斷在相關方面推動已稱的上是國際競賽。而經濟部也評估LED 技術與效能將可應用於" 一般照明 " 光是
2、取代家庭照明部分每年可省下一座核能電廠之發電量挾著台灣半導體產業的優勢也針對晶粒與封裝技術尋求突破但即使目前居領先地位廠商對於各方面技術的突破如: 日亞、Cree、Lumileds 、Toyoda Gosei 、通用、歐司朗等。全球所有上下游相關產業也未能大規模量產此類夢幻照明燈具基本上除了演色性、亮度、效率、散熱等問題更在於量產所必須具備的成本、市場及售價等條件的成熟度而定。以目前LED技術仍無法完全取代現有照明光就像CRT仍有速度快、可視角大、色彩還原度高、色度均勻準確、無壞點等優勢即使大部分LCD顯示器也難以超越這些 CRT的優點就好比日光燈 、省電燈泡甚至 HID 也不能完全取代傳統燈
3、泡這不僅僅是演色性、總發光量、成本及未來技術如何突破的問題因為兩者特性、構造、工作原理根本截然不同。發光二極體（英文： Light-Emitting Diode，簡稱 LED）是一種半導體元件。初時多用作為指示燈、顯示板等；隨著白光發光二極體的出現，也被用作照明。它是21 世紀的新型光源，具有效率高、壽命長、不易破損等傳統光源無法與之比較的優點。加正向電壓時，發光二極體能發出單色、不連續的光，這是電致發光效應的一種。改變所採用的半導體材料的化學組成成分，可使發光二極體發出在近紫外線、可見光或紅外線的光。原理結合藍色、黃綠（草綠）色，以及高亮度的紅色LED等三者的頻譜特性曲線，三原色在FWHM頻
4、譜中的頻寬約24 奈米 27 奈米。發光二極體是一種特殊的二極體。和普通的二極體一樣，發光二極體由半導體晶片組成 ，這些半導體材料會預先透過注入或攙雜等工藝以產生 p、n 架構。與其它二極體一樣，發光二極體中電流可以輕易地從 p 極（陽極）流向n 極（負極），而相反方向則不能。兩種不同的載流子：空穴和電子在不同的電極電壓作用下從電極流向p、n 架構。當空穴和電子相遇而產生複合，電子會跌落到較低的能階，同時以光子的模式釋放出能量。由於沒有諧振腔，不會產生光反饋，因此LED發出的光是熒光。它所發出的光的波長（決定顏色） ，是由組成 p、n 架構的半導體物料的禁帶能量決定。由於矽和鍺是間接帶隙材料，
5、在這些材料在常溫下電子與空穴的複合是非輻射躍遷，此類躍遷沒有釋出光子，所以矽和鍺二極體不能發光。但在極低溫的特定溫度下則會發光，必須在特殊角度下才可發現，而該發光的亮度不明顯。發光二極體所用的材料都是直接帶隙型的，這些禁帶能量對應著近紅外線、可見光、或近紫外線波段的光能量。發展初期，採用砷化鎵（GaAs）的發光二極體只能發出紅外線或紅光。隨著材料科學的進步，各種顏色的發光二極體，現今皆可製造。以下是發光二極體的無機半導體原料及發光顏色：中國傳統上的紫色以物理上光譜波長劃分有兩種：一種是波長由 380nm至 450nm的是段單色可見光，英語上稱為 Violet ，較接近紫藍色；而另一種是由紅光加
6、上藍光混合而成，英語上稱為 Purple ，較接近紅色。要注意的是當兩個較長的波段紅、藍光混合一起時所產生的光譜會是紅藍光的光譜重疊在一起，而不會有比藍光波長更短的光產生。黃磷又名白磷。LED的基本特性及功率计算LED的基本特性及功率計算1 1 光电特性光電特性LED 在其電流極限參數範圍內流過LED的電流越大 , 它的發光亮度越高. 即 LED的亮度與通過 LED的電流成正比 . 但綠光和藍光及白光在大電流情況下會出現飽和現象 , 不僅發光效率大幅降低 , 而且使用壽命也會縮短 .2 光學特性LED 按顏色分有紅、橙、黃、綠、藍、紫、白等多種顏色. 按亮度分有普亮、高亮、超高亮等 , 同種芯
7、片在不同的封裝方式下, 它的亮度也不相同 . 按人的視覺可分為可見光和不可見光. 按發光顏色的多少可分為單色、雙色、七彩等多種類型. 色彩的純度不同價格相差很大,現行的純白色 LED價格特貴 . 同時發光視角不同 , 光效亦不同 , 使用時特需注意 .3 常見的 LED電性能參數(1)LED 正向電壓不同顏色的 LED在額定的正向電流條件下, 有著各自不同的正向壓降值, 紅、 $:1.82.5V 之間 , 綠色和藍色 :2.74.0V 之間 . 對於同種顏色的 LED,其正向壓降和光強也不是完全一致的 . 如下 :LED 型號 :54HCA發光顏色外觀顏色波長D(nm)正向電壓 VF亮度 Iv
8、(mcd)IF=20mAMin.Max.紅色水透明 6456601.82.550300黃綠色水透明 5705751.82.550300$ 水透明 5855901.82.55005000藍色水透明 4554752.74.05007000綠色水透明 5155352.74.0200010000藍綠色水透明 4905152.74.0200010000白色水透明 -2.74.0300015000在同一電路中應該盡量使用在額定電流條件下正向壓降值相同、光強範圍小的 LED.只有這樣才能保證LED的發光效果一致 . 其具體的電性參數可依各封裝廠每包裝提供的產品分光參數標籤值.( 有些公司每批分選都不一致 )
9、(2)LED 的額定工作電流LED 的額定電流各不相同 , 普通的 LED電流一般為 20mA,大功率的 LED電流一般為 40mA或 350mA不等 . 具體要按各封裝廠提供的電流參數值. 一般 LED在反向電壓 :VR= 5V 的條件下 , 反向電流 :IR 10A.(3)LED 的功率LED 功率的大小也各不相同 , 有 70mW、100mW、1W、2W、3W、5W等,所以必鬚根據所選擇的LED,設計合理的使用電路和配置合適的LED數量 , 使其完全滿足 LED電源的額定值 , 如果設計的電路使每個LED分擔電壓或電流過高就會嚴重影響LED的使用壽命甚至燒毀LED,如果分擔的電壓或電流過
10、低則激發的LED光強不夠 , 就不能充分發揮LED應有的效果 , 達不到我們所期望的目的.4 溫度特性(1)LED 的焊接溫度應在 250以下 , 焊接時間控制在 35S之間 . 要注意避免 LED溫度過高從而使芯片受損.(2)LED 的亮度輸出與溫度成反比, 溫度不僅影響 LED的亮度 , 也影響它的壽命 . 使用中盡量減少電路發熱, 並做一定的散熱處理 .運作參數和效率一般最常見的 LED工作功率都是設定於30 至 60 毫瓦電能以下 。在1999 年開始引入了可以在1 瓦電力輸入下連續使用的商業品級LED。這些 LED都以特大的半導體晶片來處理高電能輸入的問題，而那半導體晶片都是固定在金
11、屬鐵片上，以助散熱。在2002 年，在市場上開始有 5 瓦的 LED的出現 ，而其效率大約是每瓦18 至 22 流明。2003 年九月， Cree, Inc.公司展示了其新款的藍光LED，在 20 毫安下達到 35%的照明效率。他們亦製造了一款達65 流明每瓦的白光LED商品，這是當時市場上最亮的白光LED。在 2005 年他們展示了一款白光 LED原型，在 350 毫安工作環境下，創下了每瓦70 流明的記錄性效率。2009 年 2 月，日本 LED廠商日亞化工（ Nichia ）發表了高達每瓦249 流明發光效率的LED，不過雖然是實驗室數據，但也已經是目前最高發光效率的LED了。今天， O
12、LED的工作效率比起一般的LED低得多，最高的都只是在10%左右。但 OLED的生產成本低得多，例如可以用簡單的印製方法將特大的 OLED陣列安放在螢幕上，用以製造彩色顯示幕。LED的應用：除了我們熟知的各種電子產品上面的LED 指示燈外， LED螢幕、 LED照明、液晶螢幕用的LED背光源、手機上按鍵的LED 背光、新世代的 OLED螢幕、PLED螢幕等等各式各樣關於 LED 的應用正逐漸穩定的發展中，部份領域的 LED應用因為市場發展趨於成熟，普及的速度開始加快，也無形中創造出驚人的商機。目前高亮度白光LED光源，是目前美歐日 LED大廠競相研發的重點，預估到了 2011 年後， LED將
13、在一般照明市場中大規模普及。雖然亞洲在 2006 年高亮度的生產規模占全球76市佔率，不過白光LED光源專利為日本的日亞化（Nichia ）和 T.G. 、美國的 Cree 以及歐洲的Philips Lumileds和 Osram 五大廠所掌握；中游模組雖無標準規格，但仍為國際大廠包括National、Laminar 、Osram、Lumiled 、Vishay 所主導；美國與日本也開始積極制訂照明應用器具安規及能源標準。LED現階段最大的應用是手機按鍵的背光源，各種電子展品的指示燈，而最近應用在廣告看板的大型LED螢幕，還有應用在液晶螢幕的背光源也越來越受到矚目，LED的應用面日趨廣泛。預估
14、在2007 下半年可以看到更多LED產品的問世，而2008 年 LED照明產品能夠進一步地下降到部份消費者能接受的程度，未來的發展端看各國政府積極應用 LED於公共事業的速度，可望加速LED價格的下滑，當消費者採用的程度也提高，屆時產生的經濟效益與節能效益很可觀。LED 珊瑚燈 (桌燈 )LED 情境觸控水母燈LED的生活用途( 一) 車用市場 : 目前每輛汽車內章約需使用100 顆 LED，充作儀表板、面板等照明燈，或者是後座閱讀燈等用途，汽車外裝市場方面，第三煞車燈早已大量應用高亮度紅光LED，而尾燈、方向燈、側燈等，都有機會轉採用LED，外裝車燈轉用 LED，初期以高級汽車市場為主，如圖
15、一圖一( 二) LED 路燈 : 良好的到路照明標準對於提升交通安全，道路利用率、排除型人恐懼感、幫助方向辨別和減少事故及犯罪，具有相當重要的作用，因此在道路照明的規劃上路面亮度是基本道路照明要素，如圖二圖二( 三) 顯示器 :高亮度 LED由於具備足夠的輝度 ，因此按照 CRT顯示處理，將其三原色相間方式排列構成顯示素子，就可發揮全彩顯示功能，因目前 LED顯示器之顆粒較粗，多僅適用於戶外顯示螢幕，市場侷限於商業用途，目前戶外全彩大型顯示螢幕，在全球各地的大型體育場，幾乎已成為標準配備，除此之外各地繁華市區的重要建築、廣場也都可以見到大型的全彩LED顯示幕。如圖三圖三結 論以目前 LED技術仍無法完全取代現有照明光源就像CRT仍有速度快、可視角大、色彩還原度高、色度均勻準確、無壞點等優勢，即使大部分 LED顯示器也難以超越這些 CRT的優點就好比日光燈 、省電燈泡甚至 HID 也不能完全取代傳統燈泡，這不僅僅是演色性、總發光亮、成本及未來技術如何突破的問題因為兩者特性、構造、工作原理根本截然不同所能應用領域及市場需求仍有區隔。