白光LED的總類

(3) 因發光紅色光譜較弱，造成演色性(color rendition)較差現象。

2.2.2 紫外光白光LED

藍色LED激發黃色螢光粉產生白光的方式會使光譜中缺乏紅色，因此照射紅色 物體時，會使物體成為「帶有黃色的紅色」。因此採用紫外光LED配合三種螢光劑，

將紫外光分別轉換成紅、綠、藍三原色後再行合成，取得演色性良好的白色光，如 圖 2.6 所示。但由於紫外光能量較高，會將使用的封裝樹脂與螢光體劣化等考量，

因此必需另外開發抗紫外光的樹脂與螢光體，因此封裝較為困難，以及目前以紫外 光LED為基的白光LED，還存在發光效率較差的問題，但未來仍有很大的發展空 間，圖2.7為有螢光體白光LED結構。

圖2.5 藍光LED激發黃色螢光座標圖

紅藍綠螢光粉 LED 晶粒

紫外光

人眼 穿透之紫外光

圖 2.6 紫外光激發之白光發光二極體工作原理

而紫外光作用在不同波長的有不同的螢光粉搭配:

(1)紫外光 ( 約 365~385 nm ) + 紅、藍、綠三色螢光粉

365~385nm激發之高亮度紅、藍、綠三色螢光粉，可與365~385 nm紫外光LED 搭配。

(2)紫外光 ( 約 254 nm ) + 紅、藍、綠三色螢光粉

高效率之254nm紫外光LED，製作白光可考慮兩種方式：第一種是選用254nm 激發之高亮度紅、藍、綠三色螢光粉，用三色配出白色 ( 用二色配一樣原理 )；此 時可選用之螢光粉種類非常多，但要考慮製程。

(3)紫外光 ( 約 254 nm ) + 單一發白光螢光粉 ( 一種螢光粉就可以發白光 )

也可選用一種極特殊螢光粉，只要一種螢光粉就可以發出白光，不必配三色。

2.2.3 單體RGB白光LED

由於單體RGB白光LED可針對各單體LED設計散熱結構，因此較容易獲得高輸 出效果，不過RGB單體LED的晶片物理上彼此相隔，所以必需設計專用的導光路，

使RGB單體LED的光線能均勻混色變成白光，如圖 2.8所示，如此才能避免背光照 明模組變厚。

圖2.7 有螢光體白光LED結構

2.2.4 一體化RGB白光LED

一體化 R、G、B 可直接混色變成白光，所以沒有專用導光路與背光照明模組 厚度限制等困擾，不過施加的電流量受到限制，因此不易獲得高輸出效果。

R、G、B三色LED所構成的白光LED技術上可說是最單純(simple)，但是至今還 遲遲無法商業化，主要原因是R、G、B三色LED的半導體材質彼此差異極大，因此 驅動電路的設計也變得極為煩瑣複雜。就以實例來說紅光LED的驅動電壓為1.8V，

其它兩色綠光與藍光則為3.5V，且R、G、B三色的發光波長分別是紅光(640nm)，綠 光(525nm)，藍光(470nm)，如圖 2.9所示，彼此的半幅值相當狹窄，因此R、G、B三 色LED所構成的白光LED距離實用階段，除了技術上還有許多問題有待克服之外，

雖然美國業者曾經利用藍綠光LED(波長500nm)與琥珀色LED(波長612nm)的互補色 關係製作虛擬白光LED( Binary Complementary White；BCW)，但實際上Ra值相當低 因此前景並不樂觀。

化合物半導體長晶技術的不斷進步、成本降低以及封裝技術的改善，今後更 圖 2.8 單體R、G、B LED 混光入射導光架構

導光路

有機會製作出非常完美的照明用白光LED。例如波長分別是紅光459.7nm，綠光 542.4nm，藍光607.3nm R、G、B三色LED的組合，Ra值約為80，K值為400 lm/W，

設若各LED的外部量子效率為20%時，K值便成為80 lm/W，如此一來便可獲得足夠 的亮度，如圖 2.10 為無螢光體白光LED結構。

圖2.9 三原色R、G、B發光光譜

圖2.10 無螢光體白光LED結構

優點 缺點 色濾光片(Color Filter)後其它波長之光譜降低了LCD色彩飽和度。而圖(b)R、G、B 之LED光譜純度較高、經過Color Filter後可達到之色域則較廣。

此外LED 背光色溫，可由調整LED R、G、B強度比例來達到所需之色溫。相 較於CCFL光源，LED光源之色度具有可調整性，所以在大尺吋LED 背光模組選用 R、G、B LED 作為白色光源,但需有相當缺點需克服，如表 2-2比較各式白光LED。

圖 2.11 LED 與 CCFL 發光光譜

(a) CCFL 發光光譜 (b) LED 發光光譜

表2-2 各式白光LED優缺點比較