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白光 LED 的開發
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對于一般照明而言，人們更需要白色的光源。1998年發白光的LED開發成功。這種LED是將GaN芯片和釔鋁石榴石（YAG）封裝在一起做成。GaN芯片發藍光（λp=465nm，Wd=30nm），高溫燒結制成的含Ce3+的YAG熒光粉受此藍光激發后發出黃色光發射，峰值550nm。藍光LED基片安裝在碗形反射腔中，覆蓋以混有YAG的樹脂薄層，約200-500nm。LED基片發出的藍光部分被熒光粉吸收，另一部分藍光與熒光粉發出的黃光混合，可以得到得白光。現在，對于InGaN/YAG白色LED，通過改變
YAG熒光粉的化學組成和調節熒光粉層的厚度，可以獲得色溫3500-10000K
的各色白光。（如下圖所示）
表一列出了目前白色LED
的種類及其發光原理。目前已商品化的第一種產品為藍光單晶片加上YAG黃色熒光粉，其最好的發光效率約為25流明/瓦，YAG多為日本日亞公司的進口，價格在2000元/公斤；第二種是日本住友電工亦開發出以
ZnSe為材料的白光LED，不過發光效率較差。
從表中也可以看出某些種類的白色LED光源離不開四種熒光粉：即三基色稀土紅、綠、藍粉和石榴石結構的黃色粉，在未來較被看好的是三波長光，即以無機紫外光晶片加R.G.B三顏色熒光粉，用于封裝LED白光，預計三波長白光LED今年有商品化的機機會。但此處三基色熒光粉的粒度要求比較小，穩定性要求也高，具體應用方面還在探索之中。
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表一 白色LED的種類和原理
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芯片數 |
激發源 |
發光材料 |
發光原理 |
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1 |
藍色 LED |
InGaN/YAG
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InGaN的藍光與YAG的黃光混合成白光
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藍色 LED |
InGaN/熒光粉
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InGaN的藍光激發的紅綠藍三基色熒光粉發白光
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藍色 LED |
ZnSe |
由薄膜層發出的藍光和在基板上激發出的黃光混色成白光 |
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紫外 LED |
InGaN/熒光粉
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InGaN的紫外激發的紅綠藍三基色熒光粉發白光
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2 |
藍色 LED |
InGaN、GaP
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將具有補色關系的兩種芯片封裝在一起，構成白色LED |
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黃綠 LED
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3 |
藍色 LED |
InGaN
AlInGaP
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將發三原色的三種小片封裝在一起，構成白色LED |
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綠色 LED
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紅色 LED
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多個 |
多種光色的 LED
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InGaN、GaP
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將遍布可見光區的多種光芯片封裝在一起，構成白色LED |
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AlInGaP
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采用LED光源進行照明，首先取代耗電的白熾燈，然后逐步向整個照明市場進軍，將會節約大量的電能。近期，白色
LED
已達到單顆用電超過1瓦，光輸出25流明，也增大了它的實用性。表二和表三列出了白色LED的效能進展。 |
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表二 單顆白色LED的效能進展
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年份 |
發光效能（流明/瓦）
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備注 |
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1998 |
5 |
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199 |
15 |
相若白熾燈 |
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2001 |
25 |
相若鹵鎢燈 |
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2005 |
50 |
估計 |
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表三 長遠發展目標
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單顆白色 LED |
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輸入功率 |
10 瓦 |
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發光效能 |
100 流明 / 瓦
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輸出光能 |
1000 流明 / 瓦
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業界概況
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在LED業者中，日亞化學是最早運用上述技術工藝研發出不同波長的高亮度LED，以及藍紫光半導體激光（LaserDiode
；LD），是業界握有藍光LED專利權的重量級業者。在日亞化學取得蘭色LED生產及電極構造等眾多基本專利后，堅持不對外提供授權，僅采自行生產策略，意圖獨占市場，使得藍光LED價格高昂。但其他已具備生產能力的業者相當不以為然，部分日系LED業者認為，日亞化工的策略，將使日本在藍光及白光LED競爭中，逐步被歐美及其他國家的LED業者搶得先機，屆時將對整體日本LED產業造成嚴重傷害。因此許多業者便千方百計進行藍光LED的研發生產。目前除日亞化學和住友電工外，還有豐田合成、羅沐、東芝和夏普，美商Cree，全球3大照明廠奇異、飛利浦、歐司朗以及HP、Siemens、Research
、EMCORE等都投入了該產品的研發生產，對促進白光LED產品的產業化、市場化方面起到了積極的促進作用。 |
