节能与环保已是全人类的共识，这使得LED逐渐的在取代钨丝灯泡及各类萤光灯，成为新照明的光源。因此LED灯源及其相关产品已成为一项新兴产业，预期产业界将需要大量与LED照明相关的工程师。有鑑于此，经济部工业局委託工研院产业学院与中华民国光电学会，拟定LED工程师能力鑑定制度，并办理LED工程师基础能力鑑定及LED照明工程师能力鑑定，期望我国的LED产业能领先全世界。 本书特色:附赠LED专业人才能力鑑定试题

作者简介

苏炎坤

　　国立成功大学电机工程研究所国家工程博士
　　国立成功大学微电子工程研究所教授
　　崑山科技大学校长

孙庆成

　　国立中央大学光电博士
　　国立中央大学光电科学与工程学系教授兼系主任

洪瑞华

　　国立中山大学电机所博士
　　行政院国科会光电工程学门召集人
　　国立中兴大学创新产业推广学院院长
　　国立中兴大学精密工程研究所教授                        

陈建宇

　　国立中央大学光电科学研究所博士
　　国立云林科技大学电子与光电工程研究所副教授

赖芳仪

　　国立交通大学光电工程研究所博士
　　元智大学光电工程学系助理教授

吕绍旭

　　国立台湾海洋大学光电科学研究所
　　PIDA 光电科技工业协进会/产业分析师

吴孟奇

　　国立成功大学电机博士
　　国立清华大学电机工程学系暨电子工程研究所教授

黄麒甄

　　国立清华大学电子工程研究所博士班

梁从主

　　美国密苏里大学电机工程博士
　　国立成功大学电机工程学系教授

欧崇仁

　　国立清华大学动力机械博士
　　修平科技大学电机工程系副教授

林俊良

　　国立成功大学电机研究所博士
　　崑山科技大学电子工程系助理教授

刘如熹

　　英国剑桥大学化学博士/国立清华大学化学博士
　　国立台湾大学化学系教授

黄琬瑜

　　国立台湾大学化学系博士班

朱绍舒

　　犹它大学 Utah University 机械所博士
　　崑山科技大学机械工程系副教授

郭文凯

　　国立交通大学电子所博士
　　国立虎尾科技大学光电工程系教授

谢其昌

　　国立中山大学机械与机电工程学系博士
　　国立高雄第一科技大学机械与自动化工程系助理教授

序

第一章　发光二极体产业概论　 洪瑞华
1. 发光二极体（Light-Emitting Diode, LED）发展历史 2
1.1　碳化硅（SiC）发光二极体发展历史 2
1.2　砷化镓（GaAs）和砷化铝镓（AlGaAs）红外光和红光发光二极体的发展历史 4
1.3　GaAsP 发光二极体的发展历史 8
1.4　GaP 和 GaAsP 发光二极体掺杂具旋光性杂质的发展历史 10
1.5　GaN 金属半导体发光体发展历史 14
1.6　GaN p-n junction 之蓝、绿及白光发光二极体的发展历史 16
1.7　AlGaInP 可见光发光二极体之发展历史 18
2. 发光二极体基板的选择 21
3. 双气流 MOCVD 磊晶成长 24
4. 侧向磊晶成长技术 26
5. 有机金属化学气相沉积磊晶机台简介 27
6. LED 元件制作 29
6.1　p-GaN 欧姆接触 29
6.2　p-GaN 及 mesa 蚀刻 29
6.3　p-pad 及 n-pad 制作 30
6.4　晶片研磨、切割、固晶、打线及封装 31
7. 参考资料 32

第二章　LED 照明应用　 陈建宇
1. 前言 38
2. LED 光特性的标准与测试方法 38
2.1　全光通量 38
2.2　部分光通量 39
2.3　光分佈 40
2.4　发光强度 40
2.5　亮度 40
2.6　发光光谱 41
2.7　色度（Colorfulness） 41
2.7　照度 42
3. 色温（Color Temperature） 42
3.1　演色指数（Color Rendering Index, CRI）系统 44
3.2　演色向量（Color Rendering Vectors, CRV）系统 44
3.3　照度与色温对感知之影响 44
4. 照明量测规范 46
5. 光学设计篇 47
5.1　光学设计 47
5.2　LED 晶片元件设置 47
5.3　LED 安全性设计 48
5.4　安全性设计与安全规范 48
6. 应用篇 49
6.1　室内照明应用领域 49
6.2　居家（客厅、书房、卧室等） 49
6.3　办公室 50
6.4　工厂 51
6.5　学校 52
6.6　公共建筑（运输系统、商店、博物馆等） 54
6.7　医疗空间（手术室） 55
7. 室外照明应用领域 57
7.1　LED 路灯 57
7.2　LED 车灯 61
7.3　LED 指示灯、景观灯 64
8. 参考资料 65

第三章　LED 国际照明规范常识　 赖芳仪
1. 前言 68
2. 各国照明规范制定概况 68
2.1　台湾 LED 照明规范发展概况 68
2.2　美国 LED 照明规范发展概况 74
2.3　日本 LED 照明规范发展概况 75
2.4　韩国 LED 照明规范发展概况 75
2.5　中国 LED 照明规范发展概况 77
3. 规范制订组织、LOGO、组织名称缩写（表列） 78

第四章　LED 产品发展趋势　 吕绍旭
1. LED 元件产品发展历程 86
2. LED 封装元件产品类别定义 89
3. 白光 LED 元件产品技术发展 90
4. LED 应用产品发展 93
5. 参考资料 100

第五章　光电半导体元件　 吴孟奇　黄麒甄
1. 基本原理 102
2. 电子转移机制 103
3. 注入机制 107
4. 发光效率与量子效率 108
5. 辐射光谱 109
6. PN 接面原理 111
7. 发光二极体 112
8. 半导体的材料与种类 114
9. 半导体的键结与晶体结构 115
10. 半导体的产生与复合 117
11. 导体、半导体、绝缘体的能带 118
12. 发光二极体元件结构 119
12.1　典型平面表面出光型 LED 元件结构 119
12.2　基板（砷化镓、蓝宝石、硅、氮化镓）晶格常数、晶格结构（晶向）价格 123
12.3　同质结构元件能带图 123
12.4　异质结构元件能带图 124
12.5　封装后成品 125
13. 参考资料 127

第六章　LED 基本驱动电路　 梁从至
1. LED 的电气特性 130
2. 直流电压源之 LED 驱动电路之设计 132
3. 电源为市电交流电压之 LED 驱动电路设计 135

第七章　系统模组设计　 欧崇仁　林俊良
1. 前言 144
2. 基础几何光学原理的介绍：费马原理到 SNELL 定律 144
3. 何谓一次光学 149
4. 整体效率之计算 150
5. LED 二次光学原理 152
6. 折射定律于二次光学的应用 154
7. LED 二次光学的设计观念 155
8. 光形与色座标的关系 156
9. 软体的校正 157
10. 光源的设定 159
11. 二次光学的模拟程序简介 160
12. LED 二次光学设计范例：非球面凹透镜设计理论与模型 162
12.1　基本观念 163
12.2　建立模型 164
12.3　光源设定 165
12.4　封装设计 168
12.5　模拟结果与实验的比对 170
12.6　未来的建议 173
13. 系统模组效率 174
13.1　驱动电路效率 176
13.2　功率因数（Power Factor，简称 PF） 176
13.3　谐波失真 THD- total harmonic distortion 176
14. LED 效率 177
14.1　内部量子效率 177
14.2　光取出效率 179
14.3　萤光粉转换效率 179
14.4　灯具与光学效率 179
15. 封装材料特性 180
16. 导线架（lead frame） 181
16.1　金属导线架 182
16.2　陶瓷 （Ceramic）导线架 184
16.3　硅（silicon）导线架 185
16.4　固晶材料 185
16.5　环氧树脂固晶 186
16.6　共晶（eutetic）固晶 186
16.7　金属焊线（wire bonding） 187
16.8　封胶材料（encapsulate） 188
17. 参考文献 188

第八章　白光发光二极体用之萤光粉结构与特性　 刘如熹　黄婉瑜
1. 萤光粉转换之白光发光二极体（Phosphor Converted White Light-Emission Diode; pc-WLED）种类 190
1.1　蓝光 LED 加黄色萤光粉 190
1.2　蓝光 LED 加上黄色（或绿色）与红色萤光粉 191
1.3　紫外光 LED 加上蓝色、绿色与红色萤光粉 191
2. 萤光粉之组成 194
2.1　主体晶格（host lattice） 195
2.2　活化剂（activator） 197
2.3　增感剂（sensitizer） 197
3. 影响萤光粉发光之效应与因素 198
3.1　萤光与磷光（fluorescence and phosphorescence） 198
3.2　斯托克位移（ Stokes shift） 200
3.3　浓度淬灭效应（Concentration Quenching Effect） 200
3.4　热淬灭效应（Thermal Quenching Effect） 201
4. 应用于白光发光二极体之主流萤光粉发光特性与优缺点 203
4.1　适用于白光发光二极体之萤光粉特性需求 203
4.2　铝酸盐（YAG）萤光粉之结构与特性 204
4.3　硅酸盐（silicate）萤光粉之结构与特性 206
4.4　β-SiAlON 之结构与特性 209
4.5　LuAG 萤光粉之结构与特性 210
4.6　Sr2Si5N8:Eu2+ 之结构与特性 211
4.7　CaAlSiN3:Eu2+ 之结构与特性 213
5. 适用背光与照明用之发光二极体萤光粉差异比较 214
5.1　萤光粉于 LED 背光显示器之应用 214
5.2　萤光粉于 LED 照明设备之应用 215
6. 萤光粉于发光二极体之未来发展 218
6.1　Lumiramic 萤光片（Phosphor Plate） 218
6.2　非稀土元素掺杂之萤光粉 220
7. 参考资料 222

第九章　LED 模组散热　 朱绍舒
1. 高功率 LED 散热原因 224
2. 针对 LED 发热关键点的研究 226
3. 封装结构与散热途径 230
4. 基础热传学 232
5. 热阻（thermal resistance） 235
6. LED 的热阻量测 236
7. LED 散热器的设计与选择 238
8. LED 散热基板 242
9. 参考文献 243

第十章　光度与色度学　 郭文凯
1. 光度学的概念与量测 246
1.1　光谱（Spectrum）与可见光（Visible Light） 246
1.2　人眼视觉 248
1.3　光度学的基本量 250
1.4　光度量测技术与仪器 254
2. 色度概念与量测 260
2.1　三色刺激值 260
2.2　CIE-XYZ 色座标（Colour Coordinator） 261
2.3　CIE-UCS 色座标 264
2.4　色纯度和主波长（Purity and Dominate Wavelength）表示法 265
2.5　色温（Colour Temperature）和相关色温 （Correlated Colour Temperature） 266
2.6　光源的演色性（Colour Rendering） 268
2.7　色度学的基础标准 269
2.8　色度的测量 270
3. 参考资料 272

第十一章　LED 光学特性　 谢其昌
1. LED 光学特性与参数 274
1.1　发光角度 274
1.2　发光强度 275
1.3　常见单位 275
1.4　常见 LED 规格与图表 276
1.5　色温 277
1.6　光谱特性 277
1.7　演色性（Ra） 278
1.8　电流与电压特性 278
1.9　电流与发光强度特性 279
1.10　温度与发光强度特性 280
2. 几何光学基本理论 280
2.1　光源 280
2.2　光线 281
2.3　光束 281
2.4　光的直线传播定理 282
2.5　光的独立传播定律 282
3. 反射定理与折射定理 283
3.1　反射定律 283
3.2　折射定律 284
3.3　折射率 285
3.4　临界角与全反射 285
4. 参考书目 287

附录
索引