我對著同事吆喝著:「你節能環保了嗎?」同事微笑著點點頭,指著腳下踩的腳踏車回答我:「當然,我身體力行呢!」我倆相視而笑,一起踏入公司。進了辦公室,望著桌上新買的 LED 檯燈。同事笑著對我說:「看吧,我節能是不是做的很徹底呢?」我看著他滿意的表情,也跟著開懷大笑起來。
發光二極體這個逐漸被重視的產業,已讓臺灣多了一個 LED 王國的稱號。2007 年我國發光二極體產值是 539 億新臺幣,占全球 LED 產業的 27%,且比率仍在逐年提升中。這個讓臺灣揚眉吐氣的產品,到底是何方神聖?為什麼能夠環保節能,還能帶給我們豐富的色彩?舉凡行動電話、液晶顯示器面板、交通號誌,甚至是生活居家用品,到處都有它的足跡,它的優勢到底是什麼?又為何如此地吸引人?
何謂發光二極體
一個典型的發光二極體,包含晶粒、封裝體、金線、支架等,主要發光的部分則是封裝體裡面的晶粒。封裝體的主要成分是環氧樹酯,用來固定支架,且可以把封裝體的頂端製成可聚光的透鏡,以控制LED的發光角度。金線是把電流由支架導入發光晶粒,聚光碗杯則是把 LED 發出的光線反射至上方出光,以增加發光效率。隨著應用的不同,封裝體可以任意改變成為不同的型態。
一顆 LED 的主要發光源是晶粒,而晶粒依材料不同會發出不同波長,也就是不同顏色的光。可見光的波長範圍從 400 奈米到 700 奈米,依序是紫、靛、藍、綠、黃、橙、紅。以氮化鎵 LED 為例,它可以發出藍光或綠光,鋁銦鎵磷 LED 則可以發出紅光、綠光或黃光。諸如此類,可以利用材料的選擇製作出不同色光的發光二極體。
LED 的發光原理
LED 是利用電能轉化為光能的方式發光。發光二極體晶粒的組成材料是半導體,其中含有帶正電的電洞比率較高的稱為P型半導體,含有帶負電的電子比率較高的稱為N型半導體。P型半導體與N型半導體相接處的接面稱作 PN 接面。在發光二極體的正負極兩端施予電壓,當電流通過時,會使得電子與電洞結合,結合的能量便以光的形式發出,依使用材料的能階高低決定發光的波長,因此就會發出不同顏色的光。