XXXX0319 照明展 研讨会 LED量测设备与技术发展

Copyright2009ITRI工業技術研究院報告人：莊凱評工業技術研究院量測技術發展中心TEL:[e-mail]量測設備與技術發展LEDMeasurementEquipmentAndTechnologyDevelopments2011.03.192Copyright2011ITRI工業技術研究院100年3月22日‹LED市場發展(應用面及技術面)‹LED製造流程及量測設備‹LED量測技術發展‹結語大綱3Copyright2011ITRI工業技術研究院100年3月22日LED市場發展：應用面中國館東方之冠LED建築照明曼谷地標建築｢暹羅發現中心｣標準LED(傳統LED)高亮度LED(高功率LED)超高亮度LED‹光強度1cd(輻射強度0.5W)‹電流由150mA,350mA至700mA.‹ex.功率：3.3V*350mA=1WLED背光液晶顯示器LED汽車尾燈LED背光源手機LED手電筒‹ex.功率：3.3V*20mA=0.06W‹多個高亮度LED組合4Copyright2011ITRI工業技術研究院100年3月22日Source:StrategiesUnlimited，2010年2月全球高亮度LED市場值預測‹高亮度LED市場規模於2014年可達202億美元全球高亮度LED比重持續提升‹在2009年比重達73%5Copyright2011ITRI工業技術研究院100年3月22日LED背光液晶顯示器產業鏈LED背光液晶電視面板市占率快速提升Source:DisplaySearch2011.036Copyright2011ITRI工業技術研究院100年3月22日LED市場發展：技術面‹台積電透過垂直整合上下游製程投入LED產業，並投資采鈺開發LED矽基板封裝技術，以解決散熱問題以提高發光效率。7Copyright2011ITRI工業技術研究院100年3月22日三種主流LED封裝基板比較8Copyright2011ITRI工業技術研究院100年3月22日LGInnotek、Cree與PhilipsLumileds已於2010年先後宣布導入6吋晶圓生產線。當各家LED晶片大廠6吋新產能全數開出，勢將進一步加速LED在照明、汽車和消費性電子等應用領域的滲透率。2011.03OsramOptoSemiconductor宣布，將於馬來西亞檳城及德國雷士根堡的晶圓廠導入6吋產線。大尺寸LED晶圓製程的導入9Copyright2011ITRI工業技術研究院100年3月22日OLED面型光源技術的崛起OLED光色柔緩，較接近自然光(Source:新電子)10Copyright2011ITRI工業技術研究院100年3月22日LED製造流程LEDLampLEDBackLight(Epitaxy)ProcessProcess(Chip)(Package)(Application)LEDSigns11Copyright2011ITRI工業技術研究院100年3月22日LED量測需求刮傷(Scratches)3差排(Dislocation)4霧度(Haze)5髒污6顆粒(Particle)1孔洞(Hole)2項目項次外觀檢查熱阻4電流電壓曲線(IV)3光波長(Wavelength)1順向電壓(VF)2項目項次光電熱特性檢查Herewecaremoreabout…‹光源強度：cd(lm/sr)orW/sr‹發光效率：lm/W‹發光特性：波長/演色性/色溫…etcWedevelop…‹HighAccuracy量測設備‹HighSpeed量測設備400nm700nmwavelength12Copyright2011ITRI工業技術研究院100年3月22日LED發光場形(配光曲線)對量測的影響13Copyright2011ITRI工業技術研究院100年3月22日光學量測單位光度量學光度量學(Photometry)(Photometry)輻射度量學輻射度量學(Radiometry)(Radiometry)勒克斯lux;照度Illuminance尼特nit;輝度/亮度Luminance;Brightness燭光candelacd;lm/sr光強度LuminousIntensity流明lumenlm光通量LuminousFlux定義單位符號物理量Φe,λ(λ)V(λ)dλ380∫780KmΦvIvΦv/dΩLvlm/(m2‚sr)d2Φv/(dΩdAcosθ)EvΦv/dAlm/m2輻射照度Irradiance輻射亮度RadianceW/sr輻射強度RadiantIntensity瓦特Watt;W輻射通量RadiantFluxRadiantPower定義單位符號物理量ΦeIeLeEeW/(m2‚sr)W/m2Φe,λ(λ)dλ0∫∞Φe/dΩd2Φe/dΩdAcosθΦe/dA14Copyright2011ITRI工業技術研究院100年3月22日¾波峰值(peakwavelength,λp-nm)¾半高寬(FWHM,λ0.5-nm)¾主波長(DominantWavelength,λd-nm)¾顏色純度(ColorpuritySaturation-%)¾相關色溫(CorrelatedColorTemperatureCCT)¾光強度(Luminousintensity-cd)¾光通量(Luminousflux-lm)¾AngularIntensity¾ColorRenderingIndexLED光學量測參數CRI=60CRI=80CRI=9015Copyright2011ITRI工業技術研究院100年3月22日輻射度學輻射度學&&光度學光度學簡介簡介•光度學（Photometry）:討論範圍為380～780nm16Copyright2011ITRI工業技術研究院100年3月22日DefinitionofCandelaDefinitionofCandela--19791979¾LuminousintensityI光強度[cd]–thecandelaistheluminousintensity,inagivendirection,ofasourcethatemitsmonochromaticradiationoffrequency540×1012Hz(555nm)andthathasaradiantintensityinthatdirectionof1/683Wpersteradian(sr)rASolidangleΩ[sr]=A/r2I=1cd=1/683W/sr@555nm17Copyright2011ITRI工業技術研究院100年3月22日LuminousfluxLuminousflux光通量光通量[lm][lm]A•Luminouspowerof1cdlightinunitsolidangledΦ[lm]=I•dΩ[cd•sr]18Copyright2011ITRI工業技術研究院100年3月22日LuminanceLuminance光亮度光亮度[nit][nit]•LuminousintensityperunitprojectedareaL[nit]=dI/(dAcosθ)[cd/m2][lm/m2．sr]IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII19Copyright2011ITRI工業技術研究院100年3月22日•CIE1931ChromaticityDiagram(色度圖)色度學簡介色度學簡介ThewhitetriangleshowstherangeofcolourthatcanbematchedbycombiningRed/Green/Blueasusedincolourmonitors.20Copyright2011ITRI工業技術研究院100年3月22日()()()()()()()()()683780380780380780380====∫∫∫mmmmkdzSRkZdySRkYdxSRkXλλλλλλλλλλλλPhotopiclumens/wattzColorMatchingFunctionofCIE1931XYZTristimulusTristimulusValues(Values(刺激值刺激值))21Copyright2011ITRI工業技術研究院100年3月22日ZYXZzZYXYyZYXXx++=++=++=1=++zyx•ChromaticityCoordinatesx,y,z(色度座標)----2Dmapsofcolors----chromaticity(x,y)色度座標色度座標22Copyright2011ITRI工業技術研究院100年3月22日LED光譜分佈與光譜特性藍光LED的光譜分佈¾LED的光譜半高寬(FWHM)介於15~100nm¾其波峰值(peakwavelength)由製程所決定LEDLED光學參數定義及量測方法光學參數定義及量測方法23Copyright2011ITRI工業技術研究院100年3月22日1931CIEcolorweightingfunctionsCIE1931colordiagram¾主波長(DominantWavelength,λd-nm)¾顏色純度(ColorpuritySaturation-%)¾相關色溫(CorrelatedColorTemperatureCCT)量測方法1.使用分光輻射計取得LED光譜2.經由計算取得色度座標(x,y)3.由色度座標取得光學參數ColorimetricParametersColorimetricParameters量測量測24Copyright2011ITRI工業技術研究院100年3月22日使用分光輻射計或照度計結合CIE127規範之收光條件取得以照度計進行Luminousintensity的量測PhotometricQuantitiesPhotometricQuantities量測量測25Copyright2011ITRI工業技術研究院100年3月22日InthecalculationoftheCRI,thecolorappearanceof14reflectivesamplesissimulatedwhenilluminatedbyareferencesourceandthetestsource.ThereferencesourceisaPlanckianradiator(ifbelow5000Koftestsource)oraCIEDaylightsource(ifatorabove5000K),matchedtothecorrelatedcolortemperature(CCT)ofthetestsource.AfteraccountingforchromaticadaptationwithaVonKriescorrection,thedifferenceincolorappearanceΔEiforeachsamplebetweenthetestandreferencelightsourcesiscomputedinCIE1964W*U*V*uniformcolorspace.Thespecialcolorrenderingindex(Ri)iscalculatedforeachreflectivesampleby:Usingthe2°standardobserver,findthechromaticityco-ordinatesofthetestsourceColorRenderingIndexColorRenderingIndex26Copyright2011ITRI工業技術研究院100年3月22日目前市售量測設備LEDWafer/Die光學量測系統‧積分球系統‧顯微系統‧多通道量測系統27Copyright2011ITRI工業技術研究院100年3月22日LEDTotalLuminousFluxSource:labsphere28Copyright2011ITRI工業技術研究院1