本研究主題為利用不同波段螢光粉(Phosphor)提升LED(Light-emitting diode)
超高演色性 (High Color rendering)之研究，LED 應用在照明市場市占率越來越高，
除了亮度的要求之外，色彩的真實度演色性 (Color rendering)也越來越要求，目前
市售光源一般最高還是CRI (Color Rendering Index) 90 為最高。
高演色性的LED 光源，可以利用在需長時間照光之設計展示間，或是食物展
示、講究穩重氣氛之起居室、浴室等場所。因此，以現在市場的主流製程，來研
究白光LED 之CRI，提升至99 之可行性。
本論文使用傳統燈源Ra (平均演色評價指數) 100 之全光譜圖，做為對照組，
試做LED 各種色溫白光之光源，做為實驗組，而實驗白光色溫為市面常見的暖白
光(2700K~3500K)。
實驗中，尋找各種綠色(Green Phosphor)、紅色(Red Phosphor)螢光粉之波段，
利用藍光晶片激發，調整螢光粉比例，來達成各種色溫，再利用該色溫之頻譜，
對照傳統光源(Ra100)缺少的波段進行調整，添加其他波長螢光粉來達到CRI 99 之
目標。
最後實驗結果；落點在普朗克光譜線之白光色溫3000K 演色性為98~99 之
間；本研究顯示，LED 將可以取代傳統高演色性光源，得到更鮮豔真實的光源。

The project is try to use the different wavelength phosphor to improve the CRI
in the led.Althoutgh the led application in the lighting market is more and more,the
average CRI is around 80 to 90.Not only the luminous but also the color rendering
which is more important.
Ther high CRI led can use in the show room,foods light,restroom and bathroom
which show deeply connect to our vision and sense.From market requirement I try to
improve the CRI 90 led to CRI99.
In this Project I compare the conventional lamp’s spectrum (CRI 100) with the
led’s spectrum in the 2700K~3500K to make cure the led’s CRI is similar to the
conventional lamp’s CRI.
In the experiment I try to mix the diffenrent wavelength phosphor like the green
and red phosphor with special ratio improve the CRI 90 to the CRI 99.The
conventional lamp’s spectrum play a important rule in the CRI 100.Accordning to this
spectrum’s data that I have a direction to adjust the phosphor make up the
spectrum’s blank.
In the final test.Base on the Planckian Radiator.The 3000K CRI is 98~99.High CRI
LED have a good result to replace the conventional lamp for sunlight spectrum.

中 文 摘 要 ..... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i
英文摘 要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i i
誌 謝 ................................. ................... .... i i i
目 錄 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i v
表 目 錄 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v i
圖目錄 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v i i
第一章 緒 論 ................................. .............. .... 1
1 . 1 . 前 言 .................................. .......... ... ..1
1 . 2 . 研 究 目 的 與 方 法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
第二章 原 理 介紹 及 文獻 回顧 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2 . 1 . L E D 發光二極體 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2 . 2 . 傳統燈源簡介 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2 . 2 . 1 白熾燈 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2 . 2 . 2 鹵 素 燈 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2 . 2 . 3 日 光 燈 、 螢 光 燈 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2 . 3 . L E D 高 演 色 性 的 作 法 .... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2 . 3 . 1 白 光 L E D 製作方式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2 . 3 . 2 高演色性 L E D 製 作 方 式 ....................... ... 8
2 . 4 . 演色性之定義 ..... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
第三章 研 究 方 法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1
3 . 1 實 驗 流 程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1
iv
3 . 2 模 擬 分 析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2
3 . 2 . 1 軟 體 簡 介 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... 1 2
3 . 2 . 2 軟 體 簡 介 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... 1 3
3 . 2 . 3 模 擬 分 析 市 售 光 源 ...................... ....... 1 3
3 . 3 設 備 儀 器 介 紹 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4
3 . 4 封 裝 材 料 介 紹 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5
3 . 4 . 1 封裝膠 與 支 架 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5
3 . 4 . 2 螢 光 粉 規 格 與 組 合 ..................... . .......1 7
3 . 5 實 際 材 料 模 擬 與 實 測 結 果 ....................... . . . . . . . . 2 0
3 . 5 . 1 螢 光 粉 比 例 濃 度 的 算 法 . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0
3 . 5 . 2 驗 證 模 擬 軟 體 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1
3 . 5 . 3 螢 光 粉 組 合 模 擬 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3
3 . 5 . 4 模擬小結論 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7
3 . 5 . 5 實作與測試 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7
3 . 6 L E D 實 測 結 果 分 析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1
3 . 6 . 1 L E D 實 作 結 果 光 譜 分 析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1
3 . 6 . 2 L E D 實 際 量 產 之 C R I 分 布 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1
第四章 驗 證 結果與分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... ... 3 3
4 . 1 燈具測試說明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...3 3
4 . 1 . 1 燈具瞬態值 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3
4 . 1 . 2 燈具穩態值 ..... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3
4 . 2 燈具測試結果 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3
4 . 2 . 1 L E D 穩態值、瞬態值變化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3
iv
4 . 2 . 2 燈 具 穩 態 值 、 瞬 態 值 變 化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4
4 . 3 市 售 光 源 分 析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5
4 . 4 驗證結果 ..................................... . . . . . . . 3 5
4 . 5 實際光源照射比較 ..... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 6
4 . 5 . 1 演 色 性 與 飽 和 度 分 析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 6
4 . 5 . 2 各 種 演 色 性 光 照 比 較 圖 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 7
4 . 5 . 3 R G B 光 照 細 部 比 較 圖 . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . 3 8
第五章 結 論 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 9
參考文獻 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 0

[1] 郭浩中.賴芳儀.郭守義 , “LED原理與應用” , 五南2013年
[2] Yoon Hwa Kim, “Paulraj ArunkumarSeung Hyok Park b, Ho Shin Yoonb, Won Bin Ima , “Tuning the diurnal natural daylight with phosphor converted white LED – Advent of new phosphor blend composition” , 2015
[3] J.J. Zhanga,b , R. Hua , X.J. Yua , B. Xiea , X.B. Luoa , “Spectral optimization based simultaneously on color-rendering index and color quality scale for white LED illumination” , 2016
[4] 晶元光電, www.epistar.com.tw
[5] Der-Chin Chen ,” Design and Fabrication of White Light-Emitting Diode with High Color Rendering by Using Two Phosphors “, 2013
[6] 大谷 義彥 , “LED照明ハンドブック”, 2010
[7] 國際照明委員會“ https://energy.gov/sites/prod/files/2015/12/f27/tm-30_fact -sheet.pdf “ , 2015
[8] Instrument Systems , “Integrating Spheres - luminous flux measurement for LEDs and lamps”
[9] Xiangfen Feng,1,2 Wei Xu,1,2,* Qiuyi Han,1,2 and Shanduan Zhang1,,” LED light with enhanced color saturation and improved white light perception “ 2016
[10] Artūras Žukauskas,1,* Rimantas Vaicekauskas,2 Pranciškus
Vitta,1,2 Akvilė Zabiliūtė, 1 Andrius Petrulis,1 and Michael Shur3 ,” Color rendition engineering of phosphorconverted light-emitting diodes”, 2013
[11] YAG 白光 LED 專利 EP 0936682（德國專利號 DE 69702929）
[12] 劉如熹, “發光二極體用之螢光粉熱特性探討”, 2013
[13] 慧谷化學, http://www.humanchem.com/index.aspx
[14] 東貝光電, http://www.unityopto.com.tw/zh-tw/Home
[15] Zhenhua Chen a, b, Qinghong Zhang a, Yaogang Li a, c, *, Hongzhi Wang a, c, **,Rong-Jun Xie b, “A promising orange-yellow-emitting phosphor for high power warm-light white LEDs: Pure-phase synthesis and photoluminescence Properties“,2016
[16] F.B. Xiong , D.S. Guo a, H.F. Lin a, L.J. Wang a, H.X. Shen a, W.Z. Zhu a, b “High-color-purity red-emitting phosphors RE2WO6:Pr3þ (RE ¼ Y, Gd)
for blue LED“,2015
[17] Shang-Hui Yang a, Jian-Shian Lin b,*, Fuh-Shyang Juang c, Ding-Chin Chou a,Ming-Hua Chung d, Chen-Ming Chen d, Lung-Chang Liu d ,“White light emitting diodes (LEDs) with good color rendering indices (CRI) and high luminous efficiencies by the encapsulation of mixed and double-deck phosphors“,2015
[18] Wine-Lin Tsai , Prof.Chu-Shou Yang , Prof.Ray-Chin Wu “A STUDY IN THE FABRICATION OF HIGH RENDERING LED LIGHT“2014
[19] Miaomiao Tian , Panlai Li a, Zhijun Wang , Zhenling Li , Jinge Cheng , Yuansheng Sun , Chao Wang ,Xiaoyun Teng , Zhiping Yang , Feng Teng ,“Controlling multi luminescent centers via anionic polyhedron
substitution to achieve single Eu2+ activated high-color-rendering white
light/tunable emissions in single-phased Ca2(BO3)1 x(PO4)xCl phosphors
for ultraviolet converted LEDs“,2017
[20] Song Hua, Chunhua Lua , Guohong Zhoub , Xiaoxia Liua , Xianpeng Qinb,nn, Guanghui liub ,Shiwei Wangb , Zhongzi Xua ,“Transparent YAG:Ce ceramics for WLEDs with high CRI: Ce3+ concentration and sample thickness effects“,2016
[21] J. Y. Hadeberg , ”Acquisition and Reproduction of Color Images:Colorimtric and Multispectral Approaches”, PH.D. Thesis,I’Ecole Nationale Superieure des Telecommunications, 1999.
[22] Nakamura, Shuji, Fasol, Gerhard,” The Blue Laser Diode GaN Based Light Emitters and Lasers”,1997
[23] Jun Zou, Bobo Yang , Jierong Li, Siman Zhu, Xinglu Qian, Fengchao Wang ,”Effect of Sr/Ca substitution on phase structure and photoluminescence
properties of micro-SrxCa1_xAlSiN3: Eu2+ phosphor for high CRI white
LEDs”,2016
[24] Sheng-Yang Peng,”Multifunctional white light emitting diode”,2012
[25] James Chang, Dr. Chin Hsin Chen, Dr. Po Tsun Liu ,”A Comparative Study of high power efficiency and color rendering index White Organic Light Emitting Diodes”,2008
[26] Shuji Nakamura ,” p-GaN/n-InGaN/n-GaN double heterostructure blue-light emitting diodes.” Jpn. J. Appl. Phys,1993
[27] Shuji Nakamura, Takashi Mukai,Masayuki Senoh,“High-Power GaN P-N Junction Blue-Light-Emitting Diodes” Jpn. J. Appl. Phys,1991
[28] Shuji Nakamura, Takashi Mukai,Masayuki Senoh,“P-GaN/N-InGaN/N-GaN Double-Heterostructure Blue-Light-Emitting Diodes”, Jpn. J. Appl. Phys,1993
[28] Shuji Nakamura, Masayuki Senoh, Naruhito Iwasa , Shin-ichi Nagahama,“High-Brightness InGaN Blue, Green and Yellow Light-Emitting Diodes with Quantum Well Structures” Jpn. J. Appl. Phys,1995
[29] Shuji Nakamura, Masayuki Senoh, Naruhito Iwasa, Shin-ichi Nagahama, Takao Yamada , Takashi Mukai ,”Superbright Green InGaN Single-Quantum-Well-Structure Light-Emitting Diodes” Jpn. J. Appl. Phys,1995
[30] Takashi Mukai, Motokazu Yamada ,Shuji Nakamura,”Current and Temperature Dependences of Electroluminescence of InGaN-Based UV/Blue/Green Light-Emitting Diodes”, Jpn. J. Appl. Phys,1998
[31] Takashi Mukai, Motokazu Yamada ,Shuji Nakamura,”Characteristics of InGaN-Based UV/Blue/Green/Amber/Red Light-Emitting Diodes” ,Jpn. J. Appl. Phys, Jpn. 1999
[32] 汞汙染, https://goo.gl/7Keruu
[33] LEDinside,”歐盟禁用白熾燈法規進度快，法國照明市場將逐步以節能燈為主，LED燈具為輔”, https://goo.gl/vidAhK
[34] 蘋果日報,法務部能源管理法, “禁用白熾燈泡做為一般照明用途”, https://tw.appledaily.com/headline/daily/20170410/37612711
[35] 蘋果日報,”60瓦以上白熾燈 大陸將禁售”, https://goo.gl/q2CztS