最近幾年led(Light Emitting Diode；發(fā)光二極體)的市場(chǎng)需求極力旺盛，尤其是文字與資訊顯示等領(lǐng)域的成長，每年都以驚人的速度向上攀升，不久的將來led勢(shì)必成為日常生活中不可閾缺發(fā)光光源。促使LED普及化的要素不外乎提高發(fā)光效率，使單體LED的光輸出增加，進(jìn)而減少使用顆數(shù)達(dá)成小型化與低成本的基本要求。LED的應(yīng)用趨勢(shì)雖然LED當(dāng)初是以取代白熾燈為主要目標(biāo)(表1)，不過90年代初期低功率砲彈型紅光LED已開始被應(yīng)用於行人通行指示器(圖1)，每個(gè)指示器的LED使用數(shù)量約數(shù)十顆，隨著高功率紅光LED的實(shí)用化，2003年以後每個(gè)指示器的使用數(shù)量可望降至個(gè)位數(shù)，預(yù)估今後5年包含汽車方向燈與煞車燈都會(huì)被高功率紅光LED取代?；妒∧茉从^點(diǎn)利用LED作為機(jī)器的照明光源的情況不再是各別案例。

    雖然LED的價(jià)格處於不利地位，不過壽命超過白熾燈二位數(shù)與低耗電量卻是普及化的重要因素。圖1 led照明設(shè)備普及化的預(yù)測(cè)LED取代鹵素?zé)?halogen lamp)與螢光燈會(huì)面臨兩個(gè)難題，第一個(gè)問題是鹵素?zé)襞c螢光燈的光束高達(dá)1000lm(流明)以上；第二問題是LED的發(fā)光效率數(shù)分之一左右。預(yù)估高發(fā)光效率、高功率LED會(huì)在2004年開始進(jìn)入實(shí)用化，並在2005年逐漸被應(yīng)用於汽車大燈與街燈。LED除了省能源的優(yōu)勢(shì)之外，如果作為LCD(液晶顯示器)背光模組的照明光源時(shí)，紅(red)、藍(lán)(blue)、綠(green)三色LCD可發(fā)揮高演色性與色溫可調(diào)的特質(zhì)(圖2)，不過目前成本與發(fā)光效率仍然無法超越冷陰極燈管，所以短期內(nèi)似乎沒機(jī)會(huì)跨入大型液晶顯示器領(lǐng)域。如上所述由於冷陰極燈管的紅色演色性並不理想，如果LED與冷陰極燈管合併使用，藉此彌補(bǔ)冷陰極燈管缺失的觀點(diǎn)而言，一般認(rèn)為2003～2004年相關(guān)業(yè)者會(huì)考慮使用高功率紅光LED作為輔助性光源。 發(fā)光色

    主要用途

    紅色

    液晶顯示器背光模組(改善紅色演色性)

    橙色

    保全燈具、汽車煞車燈

    黃色

    汽車方向燈、照相機(jī)用輔助燈、照明設(shè)備

    紅色、綠色

    植物哉培燈

    黃色、橙色、綠藍(lán)色

    交通信號(hào)鐙

    紅色、綠色、藍(lán)色

    小型液晶顯示器背光模組、投影機(jī)光源

    白色

    汽車大燈、照相機(jī)用閃光燈、搜救燈

    表1 各種不同高功率LED的用途注1) 波長:紅色(650nm)，橙色(620nm)，黃色(590nm)，綠色(530nm)，綠藍(lán)色(510nm),藍(lán)色(470nm)。圖2 紅色LED與CCFL的演色性比較高效率發(fā)光材料高功率(high power)LED主要訴求是使LED的使用顆數(shù)戲劇性減少，進(jìn)而降低設(shè)備成本(device coast)，具體對(duì)策是改善發(fā)光效率提高動(dòng)作電流密度。不同化合物半導(dǎo)體材料可產(chǎn)生不同的發(fā)光色，綜觀LED的技術(shù)發(fā)展動(dòng)向與實(shí)際市場(chǎng)應(yīng)用趨勢(shì)，可以發(fā)現(xiàn)短期內(nèi)紅色～黃色發(fā)光的LED，被應(yīng)用於汽車、保全燈具，以及小型液晶顯然器輔助光源的機(jī)會(huì)遠(yuǎn)大於其它發(fā)光色LED。紅色～黃色發(fā)光的LED通常是使用AlGaInP系化合物半導(dǎo)體，如圖3所示該材料不論是發(fā)光效率或是普及性，依目前的技術(shù)而言可說是沒有其它材料可與它比擬，即使是本世紀(jì)初期出現(xiàn)的紅色～黃色發(fā)光四維AlGaInP系化合物半導(dǎo)體，與綠色～近紫外發(fā)光的GaN系化合物半導(dǎo)體都屬於它的範(fàn)疇，換言之AlGaInP系化合物半導(dǎo)體幾乎是處於定案階段。圖3 高效率LED材料比較紅色～黃色LED化合物半導(dǎo)體材料中以AlGaInP系的發(fā)光效率最高；AlGaInP與GaP組合性材料AlGaInP/GaP的效率最佳；率色～藍(lán)色LED則以GaN系的效率最高，如果採用量子井結(jié)構(gòu)時(shí)它的發(fā)光效率幾乎與AlGaInP/GaP材料相同。使用四維材料的LED(以下簡(jiǎn)稱為四維LED)的內(nèi)部量子效率，紅光LED為80%，黃光LED為24%，兩者已經(jīng)接近理論極限，為了達(dá)成高功率LED的目的，必需朝提高外部發(fā)光效率亦即所謂的取光效率方向發(fā)展。

四維LED在加速實(shí)驗(yàn)時(shí)，理論上LED的電流密度可提高4倍左右，外部量子效率可增加2.5倍，如果再實(shí)施有效的散熱對(duì)策，抑制4倍電流密度後chip產(chǎn)生的熱量，如此一來相同的chip大小可獲得10倍的發(fā)光，依此推論未來LED的發(fā)光可望超過100倍。表2是日本SUNKEN電氣最近開發(fā)的高功率紅光與黃光LED的規(guī)格，由表中列示的數(shù)據(jù)顯示，該公司開發(fā)的兩種新型LED chip的尺寸比傳統(tǒng)LED大5～10倍，光輸出分別是37lm、72lm，換句話說祇要一顆LED就可滿足汽車煞車燈需求光量；如果應(yīng)用於交通信號(hào)燈時(shí)，大約祇要10顆LED就可取代傳統(tǒng)單色200顆的LED。 chip type(mm)

    波長(nm)

    輸入電流(mA)

    順向電壓(V)