现今科技进步带动 LED 应用更为多元，从传统的显示讯号灯发展、至随处可见的一般室内照明，路灯照明，商业工业应用照明等。以节能减碳为前提下，寻找高效率光源一直都是各国努力之目标。直到 LED 光源的出现，大量地取代过去发光效率较低的传统光源，并确实运用在各式各样的产业。LED 发光效率提升，制造成本与 LED 灯具价格下滑，使得 LED 应用于照明对消费者而言不再是高不可攀的一项选择。

　　本书着重于 LED 的制作和产业发展环境介绍，尽量避免提及艰深理论，并由LED产业概况、光电半导体元件、LED 照明产品设计与应用与产品发展趋势作通盘解析，使读者能从中掌握产业动向。各单元文末皆附 LED 工程师鑑定考题，让读者从中顺利掌握命题趋势。

本书特色

　　对于 LED 的产业发展而言，LED 的未来取决于下列几点：

　　1. LED 发光效率提升
　　LED 元件技术发展速度快，短短几年已成为最受期待的下一世代光源。高发光效率为 LED 元件扩张应用市场的重要切入点，LED元件发光效率持续快速提升中。当 LED 元件技术增进，产品更迭速度将更为快速，技术落后即被市场淘汰。

　　元件成本下滑，将带动 LED 照明灯具终端价格降低，在 LED 照明走向终端通路且面临市场上价格竞争激烈挑战下，LED 照明灯具市场渗透率可望持续提升。

　　2. LED 技术研发方向由高效率化转为低成本化　
　　LED 元件发光效率提升，带动每千流明价格下滑。参考美国 DOE于 2011 年 5 月公佈之固态照明发展年度计划，如图 12 所示，DOE 拟定 2015 年冷白光 LED 元件发光效率提升至 224 lm/w，价格下滑至每千流明 2 美元，暖白光则为发光效率提升至 202 lm/w，价格下滑至每千流明 2.2 美元。未来 LED 照明产品除了发光效率持续的提升，将更着重在低成本化的技术研发。

　　3. 模组化晶片的开发
　　为了配合高光通量的要求，2000 年推出第一代的 LED 功率晶片面积为 40 mil×40 mil，由于面积大的缘故，其光通量虽然高，但是发光效率却不佳。2003 年，有业者开发出串联式 LED 功率晶片，其优点为发光效率佳，而且由于 LED 是串联的，所以其驱动电压为所有 LED 驱动电压的总合，其缺点为制程较复杂。另一方面，为了让 LED 功率晶
片可以在 AC 的供电环境下使用，也有几个研发团队提出 AC LED 功率晶片的构想和作法。

　　4. 高演色性 LED
　　无论是照明用的 LED 灯还是 LCD 显示器用的 LED 背光模组，都需要良好演色性的光源以呈现丰富的色彩。LED 光源的 CRI 值要大于90%才比较理想。RGB LED 光源的 CRI 虽然可以达到 90%，但是并不适用于照明用的 LED 灯。因此，未来必须开发高 CRI 值之照明 LED灯，在此其中，萤光粉和 UV LED（紫外光 LED）就会扮演重要的角色。

　　5. 高等 LED 制程技术的成熟和普及
　　此处所指之高等 LED 制程技术包含:
　　(1) 覆晶（flip-chip）技术
　　(2) 雷射剥离（laser liftoff）技术
　　(3) 电镀（electroplating）技术

　　这 3 种技术为目前制作 LED 功率晶片常用的制程技术，具有高光通量和高导热系数，操作稳定性高。随着制程技术的成熟，利用该技术制作之 LED 功率晶片会愈来愈普及。本书将针对上述特点一一进行讨论，以期让读者对未来产业发展更有通盘性了解。

作者简介

陈隆建

学历：
　　清华大学电机工程研究所博士

经历：
　　台北科技大学光电工程系 助理教授
　　台北科技大学光电工程系 副教授

现职：
　　台北科技大学光电工程系/所 教授

序
目　录
编者序

第一章 LED产业概况 1
1.1 LED发展简史 2
1.1.1　电激发光的发现 2
1.1.2　固态照明技术简介 7
1.1.3　照明光源简史 8
1.1.4　何谓 LED 15
1.1.5　LED 光源的优点瓶颈 19
1.1.6　市场发展趋势与应用 21
1.1.7　LED 未来展望 23
1.2 产业概论 32
1.2.1　LED 基板 34
1.2.2　LED 长晶 37
1.2.3　LED 磊晶制程和技术 45
1.2.4　LED 晶粒制程 54
1.2.5　LED 封装 57

第二章 光电半导体元件 77
2.1 半导体特性基本概念 78
2.1.1　半导体的材料与种类 78
2.1.2　半导体的键结与晶格结构 79
2.1.3　半导体中的导电载子 81
2.1.4　半导体的产生与复合 81
2.1.5　半导体的掺杂 83
2.2 能带基本概念 86
2.2.1　原子中的电子状态和能阶 86
2.2.2　包利不相容原理 87
2.2.3　能带的形成 87
2.2.4　导体、半导体、绝缘体的能带 89
2.2.5　本质半导体的导电机构 90
2.3 p-n 接面原理 91
2.3.1　半导体物理特性 91
2.3.2　理想二极体 93
2.3.3　实际二极体 93
2.3.4　p-n 二极体开路特性与崩溃现象 95
2.3.5　发光二极体 98
2.4 发光二极体操作原理 99
2.4.1　基本原理 99
2.4.2　电子转移机制 101
2.4.3　注入机制 102
2.4.4　发光效率与量子效率 104
2.4.5　辐射光谱 105
2.5 发光二极体元件结构 108
2.5.1　传统平面表面出光 LED 元件结构 108
2.5.2　基板 110
2.5.3　同质结构元件 112
2.5.4　异质结构元件 114
2.5.5　封装后成品 117
2.6 基本电路驱动 124
2.6.1　LED 驱动电路设计基本考量 124
2.6.2　驱动电路设计种类 125
2.6.3　AC/DC Converters 127
2.6.4　各式 LED 驱动电路 127
2.6.5　LED 基本连接方式 129

第三章 LED 照明应用 141
3.1 LED 照明产品设计与应用 142
3.1.1　照明市场发展 142
3.1.2　LED 之照明应用现况 146
3.1.3　LED 照明发展趋势分析状况 156
3.1.4　光学设流程 156
3.1.5　LED 路灯设计 158
3.1.6　LED 车灯设计 159
3.1.7　LEDMR16 灯具设计 166
3.1.8　LED 台灯设计 169
3.1.9　LED 日光灯设计 171
3.2 LED 国际照明规范常识 173
3.2.1　国际照明组织与标准概述 174
3.2.2　规范订定考量因素 175
3.2.3　常用法规介绍 178
3.2.4　LED 照明法规制定方向 181
3.2.5　相关法规参考资料 184

第四章 LED 产品发展趋势 193
4.1 LED 产品发展趋势 194
4.1.1　技术发展趋势 194
4.1.2　LED 产品之应用现况 208
4.1.3　LED 产品发展趋势分析 209
4.2 LED 未来技术展望 211
4.2.2　LED 未来的竞争者—OLED 214

索　引 219