2.2.1 LED 輻射光視效能(Luminous Efficacy)
除了色彩的資訊之外，亮度也是人眼接受光的另一項資訊。人眼是一個非常精密 的光偵測器，可以調節瞳孔來控制入光亮。而人腦處理外部環境的亮度資訊時，
是由柱狀和錐狀細胞共同決定，依據日本工業標準 JIS，當環境光強高於 10 lx 時 (如一般夜間路燈點亮的街道)，採用的稱為明視覺(Photopic Vision)，此時的外部 資訊，主要來自錐狀細胞的傳送，因此除了亮度，還保有色彩的資訊。而當環境 光低於時 0.1 lx (如只有星光的室外環境)，則採用暗視覺(Scotopic Vision)，此時的 光強度還不足以刺激錐狀細胞產生反應，因此資訊接收主要由柱狀細胞負責，只 譜(ratio)，ψlum是人眼感受總能量(lm)，所以 Luminous Efficacy 的定義即為：
25
(Eq. 2.23)
由上式可知，人眼所感受的亮度值，可由環境光源之頻譜和明視覺效率曲線 的乘積作積分而得。由圖 2-2，不同波長的光，對人眼所感受的亮度，其權重將 隨之有所不同[13]。
圖 2.2 視明效率圖(藍線：暗視覺，紅線：明視覺)
2.2.2 LED 發光效率(Luminous Efficiency)
影響 LED 發光效率的因素很多，包括材料品質、元件結構和製程等等，因 此發光效率經常被用來分析 LED 的特性。元件發光效率的定義目前學術上最常使 用量子效率(Quantum Efficiency)η：
(Eq. 2.24) luminous efficacy lum
P
int ext
26
η 稱為內部量子效率(Internal Quantum Efficiency)，η 稱為外部量子效率 (External Quantum Efficiency)。
(Eq. 2.25)
Rr和 Rnr分別稱為輻射複合效率(Radiative Recombination Rate)和非輻射複合速率 (Nonradiative Recombination Rate)。內部量子效率表示每秒從 LED 發光層發射出 光子數除以每秒從外部注入電子數。簡單說，就是 LED 元件本身電光轉換效率， 好的紅光四元（AlGaInP）LED 已經可以使內部量子效率達到 100%，而 GaN 綠光 及藍光元件的內部量子效率則是 50%。 包括 LED 電特性( Electrical Efficiency)與 LED 封裝效率(Packaging Efficiency)等。影響
int
27 種材料系統：InGaN (用於藍光及綠光)以及 AlGaInP (發光波長涵蓋可見光頻譜的 紅色部份)，在確定發光波長下的 LED(例如 400 nm 及 650 nm)外部量子效率可以
28
發光效率對於 LEDs 在可見光波段的是個很重要的參數指標，它代表著一個 LED 由輸入的功率換算可以得到最後人眼可以接收到的光功率的值，換句話說，假定 如果有一個 LED 光源可以完美的將電能功率轉成光能功率，則發光效率就會等於 輻射光視能效率[3]。表 2-2 為一般常用光源的發光效率[3]。就應用角度分析，儘 管 LED 發光效率已遠超過白熾燈與鹵素燈泡，甚至超越大部分的螢光燈，不過為 了擴張 LED 應用領域且降低 LED 生產成本，LED 亮度與發光效率提升仍是近年來 LED 技術發展重心。2001 年標準型白光 LED(20 mA)發光效率僅 25 lm/W，至 2009 年初 Nichia 發表之白光 LED，在 20 mA 電流下，其發光效率可達 249 lm/W，為目 前業界之最。高功率白光 LED(350 mA)發光效率也由 2004 年約 30 lm/W，截至 2008 年年底 Cree 發表 161 lm/W 產品為業界之最。
表 2- 2 不同光源的發光效率[3]
Light Source Luminous Efficiency (lm/W)
Edison’s first light bulb 1.4 Tungsten filament light bulbs 15-20
Quartz halogen light bulbs 20-25 Fluorescent light tubes and compact bulbs 50-80 Mercury vapor light bulbs 50-60 Metal halide light bulbs 80-125 High-pressure sodium vapor light bulbs 100-140
29 LED 在產業上分群(LED Binning)的問題，幫助找尋最適合的 Binning Process。