LED發光原理

LED原理-發光二極體(Light Emitting Diode, LED)1950年代末於實驗室發展出來,1968HP開始商業化量產,早期只有單調的暗紅色電子產品指示燈(Lamp,見圖一左)1992Nichia突破藍光LED技術障礙後,逐漸衍生出多重色彩,亮度也大幅提高,並以顯示器(Display)、表面黏著型(SMD等各種封裝型態深入生活中各個層面。

LED 在順向偏壓下,電子在接合面流動時,會在再結合而消滅的過程中發光

LED是利用電能直接轉化為光能的原理,在半導體內正負極2個端子施加電壓,當電流通過,使電子與電洞相結合時,剩餘能量便以光的形式釋放,依其使用的材料的不同,其能階高低使光子能量產生不同波長的光,人眼所能接受到各種顏色的光,如圖二橫座標所示,其波長介於400-780nm,在此區間之外則為不可見光,包括紅外光及紫外光(UV)

多數LED被稱為Ⅲ
-Ⅴ族化合物半導體,是由Ⅴ族元素(N、磷P、砷As)與Ⅲ族元素(Al、鎵Ga、銦In)結合而成,以與IC半導體所使用之矽(Si)等Ⅳ族元素區別。傳統液相磊晶法(Liquid Phase Epitaxy, LPE) 與氣相磊晶法 (Vapor Phase Epitaxy, VPE),以磷化鎵(GaP)或砷化鎵(GaAs)為基板,用於生產中低亮度LED及紅外光IrDa晶粒,其亮度在1燭光(1000mcd)以下。有機金屬氣相磊晶法(Metal Organic Vapor Epitaxy, MOCVD)用於生產高亮度LED,其亮度約在6000-8000mcd。以AlGaInP四種元素為發光層材料在砷化鎵基板上磊晶者,發出紅、橙、黃光之琥珀色系,通稱為四元LED;以GaN為材料所生產的藍、綠光LED,則稱為氮化物LED,一般以藍寶石(Sapphire)為基板,美國大廠CREE則發展出以碳化矽(SiC)為基板的製程。

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