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【固態照明】講座

(文:東吳大學社工系 王鈴君)

 

課堂介紹:能源科技與永續發展

過去因經濟的發展與永續經營概念之缺乏,消耗了地球不少寶貴之資源(如石化燃料等),也因為漫無管制之廢氣排放造成之溫室效應,使得地球生態環境急速惡化,為因應石化能源的短缺與降低溫室效應,尋找新的替代能源變 得刻不容緩,地球上主要的能源來自於太陽,如太陽能、風力都是可一再使用之潔淨再生能源,如能善加利用,相信對降低溫室效應,人類的永續發展、與地球生態的平衡會有正面的助益。

 

學習本課程後將對能源科技有更深之認識,及了解如何對減緩溫室效應進一份個人的力量,因此學習能源科技與永續經營為本課程之主要目標。

 

講座緣起

由於能源價格持續攀升,能源生產和消耗對環境的影響引起關注,全球都在注意能夠節省能源並對環境有正面影響的新技術,而LED技術的產生為人們帶來了一種新的契機。因此,陳洋元老師特為我們請來了具有豐富經驗的黃進清講師,帶我們深入了解這塊領域。

 

講師介紹:黃進清先生

美國維吉尼亞大學材料科學博士,他在半導體封裝與相關領域有豐富的經驗,經歷過研發、製造與品管部門,先前在1995年時於美國Mobius Microsystems擔任副總經理,2002年時到菱生精密工業擔任副總經理,目前以技術長的身份任職於新強光電。他本身在菱生精密、VLSI、國家半導體(NS)與Fairchild Semiconductor工作期間擁有超過30項在半導體封裝領域的專利。

 

 

演講內容(摘要) 

對大多數的人們,LED這個名詞僅與經常在電子設備上所看到的小型指示燈相關,例如:收音機和遙控器,雖然LED是在1960年代後期開發出來的,而研究人員和開發者,卻花費了近三十年製造用此一科技的白光。你知道何謂「LED」嗎?LED是Light Emiting Doide的縮寫,中文譯名為「發光二極體」,是半導體材料製成的固態發光元件,材料使用III-V族化學元素,如:磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)等,發光原理是將電能轉換為光,也就是對化合物半導體施加電流,透過電子與電洞的結合,過剩的能量會以光的形式釋出,達成發光的效果,屬於冷性發光,壽命長。

 

而LED具有反應速度快、無須暖燈時間、體積小、用電省、耐震、耐壓、高亮度、低熱量、污染低等特點,LED基本上是一 塊很小的晶片被封裝在環氧樹脂裡面,所以它非常的小,非常的輕,LED耗電非常低,一般來說LED的工作電壓是2-3.6V,工作電流是0.02-0.03A,它的耗電不超過0.1W,且LED因為是完全被封裝在環氧樹脂裡,它比燈泡和螢光燈管都堅固,燈體內也沒有鬆動的部份,這些特點使得LED可說是不易破損,因為LED特別的構成材料在電子轉移的過程中LED釋放的能量主要集中在可見光的範圍內,不像其他鎢絲燈泡,它發出的電磁能很多集中在紅外線區,這會令人感覺到燙,LED幾乎把所有的電能都轉化為光能,所以LED是高效能、低熱量的產品,適合量產,具高可靠度,容易配合應用上的需要製成極小或陣列式的元件。

 

過去幾年來,業界持續將LED技術運用到通用照明市場,這是一個很大的應用市場,具有不同的要求和眾多的細分種類:建築、標識牌、景觀、零售、訊號、街道和住宅照明,對於通用照明而言,LED擁有眾多有趣和有吸引力的特性,它們本質上是低電壓,小巧並產生定向光,能夠提供多種色彩以及白光,不會產生紅外線(IR)或紫外線(UV)輻射,而且由於它們是固態元件,在機械上很強固並且不含汞,適當 的設計和使用時,能夠具有超過50,000小時的工作壽命,與壽命為1,000小時的標準白熾燈相比,LED的壽命就要長得多。對於需要長時間連續使用、可用能量有限、擁有很多極端環境的照明應用,或是在難於接近或故障成本高昂的應用而言,這些特性特別具有吸引力,高亮度LED已經在多種應用中開始替代白熾燈,比如汽車中央停車警告燈和交通訊號燈,真正推動大量採用白光LED的是要求小巧、緊湊、高效光源的手機和數位相機中彩色液晶顯示幕的背光。這也推動了重要材料科學的研究,包括InGaN材料、專用設備和製造工藝,以及在推動LED成本下降的同時,提升其效能和發光亮度的封裝進步等。

 

       

 

當考慮全球電能使用時,約有19%的能源是用於照明,由於照明應用消耗了頗高比例的能源,促使大家進一步審視商業和住宅應用的更高效能照明解決方案,業界紛紛採用更高效能的選擇替代低效能的白熾燈照明,由於能源價格持續攀升,能源生產和消耗對環境的影響引起關注,全球都在注意能夠節省能源並對環境有正面影響的新技術,而這種技術是值得被重視的。

 

心得

LED技術目前已被廣泛使用於日常生活中,也因此對於全球來說需求量是十分大的,在現今能源危機的世代中,倘若LED技術的精進能夠朝向節省能源的方向發展,相信對於人類將是一大福音;而在實際應用方面,亦可透過LED的多種樣貌,讓我們所看到的這個世界可以更五彩繽紛,也因此LED的未來是值得期待的。

 

內容來源

黃進清(2008)。固態照明。發表於「能源科技與永續經營課程講座」,台北:東吳大學綠色科技與永續發展學程,9月22日。