white qm 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

1W 高功率LED發光效率約在70lm/W左右，其中有77%能量以熱的型態表現出來，僅有23%能量以光的型態表現出來，當輸入功率愈高，產生的熱愈多，因此需要更多的散熱元件

許LED產業一個未來 IEK產業分析師　林志勳/黃孟嬌

LED技術持續快速成長，支持產業成長 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源，但為了擴張LED應用領域，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(見圖四)。 2001年標準型白光LED(20mA)發光效率僅25 lm/W，至2009年初Nichia發表之白光LED，在20mA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(350mA)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。 LED發光效率除了影響到光通量輸出，以及耗能外，「熱」另外一個重要關鍵，以目前普遍商品化LED發光效率分析(如圖五)，1W 高功率LED發光效率約在70lm/W左右，其中有77%能量以熱的型態表現出來，僅有23%能量以光的型態表現出來，當輸入功率愈高，產生的熱愈多，因此需要更多的散熱元件，導致LED成本提高、可靠度降低，若能提高LED發光效率，LED散熱問題自然可以解決。 圖六表示，LED製程階段中，提升LED發光效率方法。提升LED發光效率，也就是提升LED元件外部可量測到光子數除以外部注入LED電子數間的比例。而影響發光效率主要因素有內部量子效率(Internal Quantum Efficiency)與取光效率(Light Extraction Efficiency)提升。 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，主要與元件本身特性如元件材料能帶、缺陷、雜質及元件磊晶組成及結構等相關。 取光效率是指LED內部產生光子，在經過元件本身吸收、折射、反射後實際上在元件外部可量測到光子數目。影響LED取光效率因素包括LED電特性(Electrical Efficiency)、LED晶粒取光效率(Extraction Efficiency)、與LED封裝效率(Packaging Efficency)。目前LED受限於材料吸收及電流分佈不均以及臨界角損失等因素，以致於發光層所發出光量，僅有少部分真正能從LED向外發出。換言之，縱使LED內部量子效率極高，但是在LED外部所能真正接收到光卻很少，因此LED取光效率提升仍有很大技術瓶頸待克服。