发光管（半导体材料制成的发光组件）
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更新时间：2022-11-14
发光管
半导体材料制成的发光组件
基本信息
| 中文名 | 发光管 |
| 外文名 | smd led surface-mount device led |
| 出现时间 | 1980年初 |
简介
led light emitting diode。发光二极管。led为通电时可发光的电子组件，是半导体材料制成的发光组件，材料使用iii-v族化学元素（如：磷化镓(gap)、砷化镓(gaas)等），发光原理是将电能转换为光，也就是对化合物半导体施加电流，透过电子与电洞的结合，过剩的能量会以光的形式释出，达成发光的效果，属于冷性发光，寿命长达十万小时以上。led最大的特点在于：无须暖灯时间(idling time)、反应速度很快(约在10^-9秒)、体积小、用电省、污染低、适合量产，具高可*度，容易配合应用上的需要制成极小或数组式的组件，适用范围颇广，如汽车、通讯产业、计算机、交通号志、显示器等。
led又可以分成上、中、下游。从上游到下游，产品在外观上差距相当大。上游是由磊芯片形成，这种磊芯片长相大概是一个直径六到八公分宽的圆形，厚度相当薄，就像是一个平面金属一样。led发光颜色与亮度由磊晶材料决定，且磊晶占led制造成本70%左右，对led产业极为重要。上游磊晶制程顺序为：单芯片(iii-v族基板)、结构设计、结晶成长、材料特性/厚度测量。
中游厂商就是将这些芯片加以切割，形成为上万个晶粒。依照芯片的大小，可以切割为二万到四万个晶粒。这些晶粒长得像沙滩上的沙子一样，通常用特殊胶带固定之后，再送到下游厂商作封装处理。中游晶粒制程顺序为：磊芯片、金属膜蒸镀、光罩、蚀刻、热处理、切割、崩裂、测量。而，下游封装顺序为：晶粒、固晶、粘着、打线、树脂封装、长烤、镀锡、剪脚、测试。
红外线
红外线light emitting diode。
主要以gaas系列材料发展为主，通常以lpe液相磊晶法的方法制作，发光波长从850~940不等。
gap 磷化镓。
磷化镓，是Ⅲ-Ⅴ族（三五族）元素化合的化合物。gap是一种间接迁移型半导体，具有低电流、高效率的发光特性，可发光范围函盖红色至黄绿色，为led主要使用材料之一。
氮化镓，是Ⅲ-Ⅴ族元素化合的化合物。gan使movpe制作技术，可制作高亮度纯蓝光led及纯绿光led，更可应用于蓝光、绿光雷射二极管之制作。movpe虽已是一成熟的磊晶制作技术，但以此技术制作gan蓝光led其中仍须相当的专业知识、经验和技巧。
alingap此材料是近年来用在高亮度led之制造上较新的材料，使用movpe磊晶法制程。2017年世界上仅有三家厂商供应此产品的公司，即美国hp、日本toshiba、台湾国联光电。
为gaas和alas的混晶。algaas适合于制造高亮度红光及红外线led，主要以lpe磊晶法量产，但因需制作algaas基板，技术难度高。
反向粘着型薄芯片led reverse mounting type 薄芯片led。
发光直角
可见光
led(发光二极管)的种类繁多，依发光波长大致分为可见光与不可见光两类。可见光led产品主要包括传统led、高亮度algainp(磷化铝镓铟)红、黄、橘光led及ingan(氮化铟镓)蓝、绿光led、以及白光led。其产品以显示用途为主，又以亮度一烛光(1cd)作为一般led和高亮度led之分界点。一般led广泛应用于各种室内显示用途；高亮度led后者则适合于户外显示，如汽车第三煞车灯、户外信息看板和交通号志等。不可见光led，波长850至1550奈米，其短波长红外光可作为红外线无线通讯使用，如红外线led应用在影印纸张尺寸检知、家电用品遥控器、工厂自动检测、自动门、自动冲水装置控制等；长波长红外光，则应用在中、短距离光纤通讯上，作为光通讯用光源。
氮化镓
有机电激
oled oeld。organic electro-luminescence display。有机电激发光。
透过电流驱动有机薄膜来发光，其发光可为单独的之红色、蓝色、绿色，甚至是全彩。由于oled所使用的有机化合物材料会自行发光，因此不像lcd面板后方须要加上背光源，可以大幅降低耗电、简化制程、使面板厚度变薄。oled的特点为具有自发光、广视角、响应速度快、低耗电量、对比强、亮度高、厚度薄、可全彩化，及动画显示等，被认为是极具潜力的平面显示技术。
室内显示看板
led显示看板不管尺寸大小，都是由单一组件的led加以拼装而成，led的单一组件，来自下游封装好的点矩阵式的led，或是单位模块cluster，再由显示看板的厂商将这些单一组件，依照各种不同的需求，组装成各种大型的看板，加上控制电路，然后到各施工地点安装测试。
室内用的led显示看板，因观看的距离近，所以要求的分辨率较高，一般是使用点矩阵式模块，因室内的环境较稳定，所以比较不需要做防水防护装置及散热等措施，施工方面比较容易。
户外显示看板
大型显示屏
大型led显示屏需要组合不同的元组件与技术，一家厂商很难完全自产自足，因此外围产业的分工十分重要。大型led显示屏需要的元组件包括：driver ic、led cluster、power supply、cable及机械框架等；技术方面的需求包括：防静电设计、电力配电规划、驱动线路设计、驱动软件设计、机械结构设计（散热、视角、支撑、遮阳、防潮等考量）以及亮度、色度的测试技术等。
紫外线
发光
(light emitting diode,简称led)?
是一种藉外加电压激发电子而放射出光(电能→光)的光电半导体组件。发光现象属半导体中的直接发光(没有第三质点的介入)。整个发光现象可分为三个过程(直接发光)：
价电带的电子受外来的能量(顺向偏压)，被激发至导电带，并同时于价电带遗留一个电洞，形成电子-电洞对。受激发的电子于导电带中，与其它质点碰撞(散射)，损失部份能量，而接近导电带边缘。一旦导电带边缘的电子于价电带觅得电洞时，电子即从导电带边缘，经由陷阱中心(释放热能)或发光中心(释放光能)，回到价电带与电洞复合，电子-电洞对消失。
因为led主要是电子经由发光中心与电洞复合而发光，所以是一种微细的固态光源，不但体积小、寿命长、驱动电压低、反应速率快、耐震性特佳，而且能够配合轻、薄和小型化之应用设备的需求，成为日常生活中十分普遍的产品。
可见光：有红、橙、黄、绿、蓝、紫等各种颜色，主要以显示用途为主。又以亮度1烛光(cd)作为一般亮度和高亮度之分界点。一般亮度led广泛应用于各种室内显示用途；高亮度led则适合于户外显示，如：汽车第三煞车灯、户外信息看板和交通号志等。不可见光：短波长红外光可作为红外线无线通讯使用；长波长红外光则使用在中、短距离光纤通讯上，作为光通讯用光源。
使用的材料基本上已大致决定led所释出的波长，其中，适合制作1000mcd以上之高亮度led的材料，由长波长而短波长，分别为algaas（砷化铝镓）、algainp（磷化铝铟镓）及gainn（氮化铟镓）等。
algaas（砷化铝镓）适合于制造高亮度红光及红外线led，主要以液相磊晶(lpe)法进行量产，使用双异质接面构造(dh)为主，但因为须制作algaas基板，技术的困难度很高，故投资开发的厂商较少。algainp（磷化铝铟镓）适合于高亮度红、橘、黄及黄绿光led，主要以金属有机气相磊晶(movpe)法进行量产，使用双异质接面(dh)及量子井(qw)构造，效率更为提高。且由于algainp红光led在高温与高湿环境下，其寿命试验结果优于algaas红光led，未来有成为红光led主流的趋势。
gainn（氮化铟镓）适合于高亮度深绿、蓝、紫及紫外光led，以高温的金属有机气相磊晶(movpe)法进行量产，也采用双异质接面(dh)及量子井(qw)构造，效率比前述的algaas、algainp更高。全球各大厂均已积极投入相关材料组件技术之研发，并有所突破。
突破
白光led，乃是日本日亚公司利用蓝光led加上黄色萤光材料构成的，其光电转换效率于1998年4月已提升至15流明/瓦，比传统灯泡略高，若以常见照明灯具之开发历程来看，白光led极有机会成为未来于照明产业之明星产品。
led设计之初，主要是利用于家用电器品显示器，广告看板或装饰用。但由于其具有固定波长及操作方便等特点，已逐渐利用于植物生产研究上。1987年开始有学者利用led固定波长特性，应用在植物向地性，型态改变及病害发生上的研究。日本千叶大学古在（kozai）教授研究室将其应用在组织瓶苗的生产研究上。预计未来在光研究上将有极大应用价值。当然，2017年led亮度和价格仍未达实用化阶段，不过，由于极具市场潜力，各方面研究正急速的展开，led势必成为提供植物生长的新兴光源。
