| 課程代碼 |
Z6D03001
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| 課程中文名稱 |
LED科技與應用
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| 課程英文名稱 |
LED Science andTechnology and Applications
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| 學分數 |
3.0
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| 必選修 |
選修
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| 開課班級 |
工學X學程三,商管X學程三,人文X學程三,設計X學程三
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| 任課教師 |
管鴻
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| 上課教室(時間) |
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週五
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第4節
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(W0509)
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週五
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第5節
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(W0509)
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週五
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第6節
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(W0509)
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| 課程時數 |
3
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| 實習時數 |
0
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| 授課語言 |
1.華語
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| 輔導考證 |
無
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| 課程概述 |
本課程介紹發光二極體綠色能源技術與應用。發光二極體（Light Emitting Diode，LED），是一種固態的半導體元件，可以直接把電轉化為光。LED的心臟是一個半導體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環氧樹脂封裝起來。半導體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導體，另一端是N型半導體。但這兩種半導體連接起來的時候，它們之間就形成一個PN結構。而光的波長也就是光的顏色，是由形成PN結的材料決定的。
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| 先修科目或預備能力 |
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課程學習目標與核心能力之對應
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| 編號 | 中文課程學習目標 | 英文課程學習目標 | 對應系指標 |
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1
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1.建立LED照明產業所需要之基本知識與技能，引領學生有效將所學運用於工作上。
2.具備專業方面之基礎能力。
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1.Establish the basic knowledge and skills needed for the LED lighting industry to lead students to effectively apply what they have learned to their work.
2.Have the basic skills of professional aspects.
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1 專業知識
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2
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1.建立LED照明產業所需要之基本知識與技能，引領學生有效將所學運用於工作上。 2.具備專業方面之基礎能力。
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1.Establish the basic knowledge and skills needed for the LED lighting industry to lead students to effectively apply what they have learned to their work. 2.Have the basic skills of professional aspects.
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4 整合創新
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3
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1.建立LED照明產業所需要之基本知識與技能，引領學生有效將所學運用於工作上。 2.具備專業方面之基礎能力。
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1.Establish the basic knowledge and skills needed for the LED lighting industry to lead students to effectively apply what they have learned to their work. 2.Have the basic skills of professional aspects.
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6 熱誠抗壓
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4
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1.建立LED照明產業所需要之基本知識與技能，引領學生有效將所學運用於工作上。 2.具備專業方面之基礎能力。
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1.Establish the basic knowledge and skills needed for the LED lighting industry to lead students to effectively apply what they have learned to their work. 2.Have the basic skills of professional aspects.
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7 表達溝通
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| 就業力培養目標 |
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校指標 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
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專業知識 |
實務技能 |
資訊能力 |
整合創新 |
外語能力 |
熱誠抗壓 |
表達溝通 |
敬業合群 |
人文素養 |
服務關懷 |
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45% |
5% |
0% |
10% |
0% |
10% |
30% |
0% |
0% |
0% |
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系指標 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
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專業知識 |
實務技能 |
資訊能力 |
整合創新 |
外語能力 |
熱誠抗壓 |
表達溝通 |
敬業合群 |
人文素養 |
服務關懷 |
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45% |
5% |
0% |
10% |
0% |
10% |
30% |
0% |
0% |
0% |
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| 中文課程大綱 |
第一章 發光二極體發展歷史與半導體概念
第二章 發光二極體原理
第三章 發光二極體磊晶技術介紹
第四章 發光二極體的結構與設計
第五章 色彩學與色度學
第六章 白光發光二極體組成、螢光粉與封裝方式
第七章 LED 的應用
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| 英/日文課程大綱 |
Chapter 1 Development History and Semiconductor Concepts of Light Emitting Diodes
Chapter 2 Principle of Light Emitting Diode
Chapter 3 Introduction of LED Diode Technology
Chapter 4 Structure and Design of Light Emitting Diodes
Chapter 5 Color Science and Colorimetry
Chapter 6 White Light Emitting Diode Composition, Fluorescent Powder and Packaging Method
Chapter 7 Applications of LED
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| 課程進度表 |
第1~2週:
第一章 發光二極體發展歷史與半導體概念
1.1 發光二極體發展歷史
1.2 半導體概念
1.2.1 能帶
1.2.2 本質半導體
1.2.3 外質半導體
1.2.4 簡併半導體
1.2.5 外加電場下的能帶圖
1.3 直接和非直接能隙半導體
1.4 pn 接面理論
1.4.1 無外加偏壓（開路）
1.4.2 順向偏壓
1.4.3 逆向偏壓
1.4.4 空乏層電容
1.4.5 復合生命
1.5 pn接面能帶圖
1.5.1 無外加偏壓（開路）
1.5.2 順向和逆向偏壓
第3~4週:
第二章 發光二極體原理
2.1 發光二極體（Light Emitting Diodes）
2.1.1 原理
2.1.2 元件結構
2.1.3 LED 材料
2.1.4 異質接面高強度 LEDs
2.1.5 LED 特性
2.2 輻射複合的理論
2.2.1 輻射復合的量子力學模型
2.2.2 van Roosbroeck-Shockley 模型
2.2.3 溫度和摻雜濃度對復合的影響
2.2.4 Einstein 模型
2.3 LED 的電性介紹
2.3.1 二極體的電流-電壓特性
2.3.2 理想與實際二極體 I-V 特性
2.3.3 寄生電阻的量測與估算
2.3.4 發光二極體的輻射光子能量
2.3.5 同質 pn 接面二極體的載子分布
2.3.6 異質 p-n 接面二極體的載子分布
2.3.7 異質結構對元件電阻的影響
2.3.8 雙異質結構中的載子損耗機制
2.3.9 雙異質結構的載子溢流現象
2.3.10 電子阻擋層的影響
2.3.11 發光二極體驅動電壓
2.4 LED 的光學特性介紹
2.4.1 LED 內部、外部量子效率與功率轉換
2.4.2 LED 輻射光譜
2.4.3 光逃逸錐角
2.4.4 射場型
2.4.5 lambertian 放射圖案
2.4.6 環氧樹脂封裝材料的影響
2.4.7 發光強度與溫度的關係
第5~6週:
第三章 發光二極體磊晶技術介紹
3.1 液相磊晶法（Liquid Phase Epitaxy, LPE）
3.2 分子束磊晶（Molecular Beam Epitoxy, MBE）
3.3 氣相磊晶法（Vapor Phase Epitoxy, VPE）
3.3.1 氫化物氣相磊晶法（Hydride vapor phase epitaxy, HVPE）
3.2.2 金屬有機物化學氣相沉積（metal-organic chemical vapor deposition,
MOCVD）
第7~8週:
第四章 發光二極體的結構與設計
4.1 高內部效率的設計
4.1.1 雙層異質結構
4.1.2 主動區的摻雜
4.1.3 p-n接面的位移
4.1.4 侷限層的摻雜
4.1.5 非輻射復合
4.1.6 晶格匹配
4.2 高光萃取效率結構設計
4.2.1 半導體中低於能隙之光的吸收
4.2.2 雙異質結構
4.2.3 透明基板的技術
4.2.4 改變 LED 晶粒的外形
4.2.5 半導體表面結構化（Textured）
4.2.6 抗反射層
4.2.7 布拉格反射鏡的使用
4.2.8 全方向反射鏡的使用
4.2.9 薄膜（Thin-film）技術
4.2.10 濕式蝕刻圖形化藍寶石基板（pattern sapphire substrate, PSS）
4.2.11 覆晶技術
4.2.12 交叉的接觸電極和其他幾何形狀的接觸電極
4.2.13 光子晶體 LED
4.2.14 其它提升 GaN LED 光萃取效率的方法
4.3 電流分佈的設計
4.3.1 電流分佈層（current-spreading layer）
4.3.2 電流分佈理論
4.3.3 成長在絕緣基板上的 LED 內的電流聚集現象
4.3.4 側向注入結構
4.3.5 電流阻檔層（Current-blocking layer）
4.4 效率下降（Efficiency droop）
4.4.1 極化效應造成的載子溢流
4.4.2 載子傳輸造成的電子溢流
4.4.3 Auger 復合效應
第10~11週:
第五章 色彩學與色度學
5.1 人眼的感光度與量測法
5.1.1 人眼構造
5.1.2 基本的輻射度量和光度量
5.1.3 視覺函數（eye sensitivity function）
5.1.4 發光功效（luminous efficacy）及發光效率（luminous efficiency）
5.2 色度學
5.2.1 顏色匹配函數及色度圖
5.2.2 顏色純度
5.3 普朗克光源和色溫
5.3.1 太陽光譜
5.3.2 普朗克光譜
5.3.3 色溫和相關色溫
5.4 顏色混合和演色性
5.4.1 加法混色
5.4.2 標準光與標準光源
5.4.3 色差與演色性
5.4.4 CIE-LUV
5.4.5 CIE-LAB
第12~13週:
第六章 白光發光二極體組成、螢光粉與封裝方式
6.1 白光發光二極體組成（white light-emitting diode; WLED）
6.1.1 介紹
6.2 螢光粉介紹
6.2.1 螢光粉發光原理
6.2.2 螢光粉種類與特性
6.3 封裝型式比較
6.3.1 點膠、敷衍型與遙遠型
6.4 高效率與高均勻性白光發光二極體
6.4.1 粗化形式
6.4.2 圖形化 Remote phosphor 結構
第14~17週:
第七章 LED 的應用
7.1 LED 在背光源的應用
7.1.1 背光源分類
7.1.2 技術發展
7.2 LED 照明應用
7.2.1 照明技術演進
7.2.2 LED 車用照明
7.2.3 一般照明
7.2.4 其它照明應用
7.3 通訊
7.3.1 光纖通訊技術的發展
7.3.2 光纖通訊的優點與缺點
7.3.3 光纖通訊光源
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| 課程融入SDGs |
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| 期考調查 |
| 期中考(第9週)考試方式 |
報告討論
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| 期末考(第18週)考試方式 |
報告討論
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| 其他週考試考試週次與方式 |
第七週與第十六週
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| 教學方式與評量方式 |
| 課程學習目標 | 教學方式 | 評量方式 |
| 1.建立LED照明產業所需要之基本知識與技能，引領學生有效將所學運用於工作上。
2.具備專業方面之基礎能力。
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課堂講授
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日常表現
（
平時
）
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| 1.建立LED照明產業所需要之基本知識與技能，引領學生有效將所學運用於工作上。 2.具備專業方面之基礎能力。 |
課堂講授
|
自我評量
（
平時
）
|
| 1.建立LED照明產業所需要之基本知識與技能，引領學生有效將所學運用於工作上。 2.具備專業方面之基礎能力。 |
課堂講授
|
書面報告
（
期中
）
|
| 1.建立LED照明產業所需要之基本知識與技能，引領學生有效將所學運用於工作上。 2.具備專業方面之基礎能力。 |
課堂講授
|
書面報告
（
期末
）
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| 指定用書 |
| 書名 |
LED原理與應用
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| 作者 |
郭浩中等
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| 書局 |
五南
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| 年份 |
2009
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| 國際標準書號(ISBN) |
978-957-11-4767-3
|
| 版本 |
2
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請同學尊重智慧財產權，使用正版教科書，不得非法影印，以免觸犯智慧財產權相關法令
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| 參考書籍 |
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| 教學軟體 |
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| 課程規範 |
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