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簡介

發光二極管簡稱為LED。由含鎵(jia)（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮(dan)（N）等的(de)化合物制(zhi)成。

當(dang)電(dian)子與空穴復(fu)合時能(neng)輻射出可(ke)見(jian)光(guang)，因而可(ke)以用(yong)來制成(cheng)發(fa)(fa)(fa)光(guang)二(er)極管。在電(dian)路及儀(yi)器中(zhong)作為(wei)指示(shi)燈，或者(zhe)組成(cheng)文字(zi)或數字(zi)顯(xian)示(shi)。砷化(hua)(hua)鎵二(er)極管發(fa)(fa)(fa)紅(hong)光(guang)，磷化(hua)(hua)鎵二(er)極管發(fa)(fa)(fa)綠(lv)光(guang)，碳化(hua)(hua)硅二(er)極管發(fa)(fa)(fa)黃光(guang)，氮化(hua)(hua)鎵二(er)極管發(fa)(fa)(fa)藍光(guang)。因化(hua)(hua)學性質又分有(you)機發(fa)(fa)(fa)光(guang)二(er)極管OLED和無機發(fa)(fa)(fa)光(guang)二(er)極管LED。

LED最(zui)初用(yong)于儀器儀表的指示性照明，隨后(hou)(hou)擴展到交通(tong)信號燈(deng)。再到景觀照明、車用(yong)照明和手機鍵盤及(ji)背光(guang)源。后(hou)(hou)來發(fa)展出微型發(fa)光(guang)二(er)(er)(er)極(ji)(ji)管(micro-LED)的新(xin)技術，其將(jiang)原本發(fa)光(guang)二(er)(er)(er)極(ji)(ji)管的尺(chi)寸大幅縮小，用(yong)可獨立發(fa)光(guang)的紅、藍、綠微型發(fa)光(guang)二(er)(er)(er)極(ji)(ji)管成陣(zhen)列排列形(xing)成顯(xian)示陣(zhen)列用(yong)于顯(xian)示技術領域。微型發(fa)光(guang)二(er)(er)(er)極(ji)(ji)管具有(you)自(zi)發(fa)光(guang)顯(xian)示特性，比自(zi)發(fa)光(guang)顯(xian)示的有(you)機發(fa)光(guang)二(er)(er)(er)極(ji)(ji)管(Organic Light Emitting DiodeOLED)效率高、壽(shou)命(ming)較長、材(cai)料不(bu)易(yi)受到環(huan)境影響而相(xiang)對穩定(ding)。

工作原理

發(fa)光二(er)(er)極(ji)管(guan)與(yu)(yu)普通二(er)(er)極(ji)管(guan)一(yi)樣是由(you)一(yi)個PN結(jie)組成，也具有單向(xiang)導電性。當給(gei)發(fa)光二(er)(er)極(ji)管(guan)加上正(zheng)向(xiang)電壓后，從(cong)P區(qu)(qu)注入(ru)到N區(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)空穴(xue)和(he)由(you)N區(qu)(qu)注入(ru)到P區(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)電子(zi)，在PN結(jie)附近數微米內(nei)分別與(yu)(yu)N區(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)電子(zi)和(he)P區(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)空穴(xue)復合(he)，產生自(zi)發(fa)輻射的(de)(de)(de)(de)(de)熒光。不同的(de)(de)(de)(de)(de)半導體材料(liao)中電子(zi)和(he)空穴(xue)所(suo)處(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)狀(zhuang)態不同。當電子(zi)和(he)空穴(xue)復合(he)時釋放出的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)多少不同，釋放出的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)越(yue)多，則發(fa)出的(de)(de)(de)(de)(de)光的(de)(de)(de)(de)(de)波長越(yue)短。常用的(de)(de)(de)(de)(de)是發(fa)紅(hong)光、綠光或(huo)黃光的(de)(de)(de)(de)(de)二(er)(er)極(ji)管(guan)。發(fa)光二(er)(er)極(ji)管(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)反向(xiang)擊穿電壓大于(yu)5伏。它的(de)(de)(de)(de)(de)正(zheng)向(xiang)伏安特性曲線很陡，使用時必(bi)須串(chuan)聯限流電阻以控制(zhi)通過(guo)二(er)(er)極(ji)管(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)電流。

發光(guang)二極(ji)管的(de)(de)核心部分是(shi)由(you)P型(xing)半(ban)導體和(he)N型(xing)半(ban)導體組成(cheng)的(de)(de)晶(jing)片，在(zai)P型(xing)半(ban)導體和(he)N型(xing)半(ban)導體之間有(you)一個過渡層，稱為(wei)PN結(jie)(jie)。在(zai)某些半(ban)導體材料的(de)(de)PN結(jie)(jie)中，注(zhu)入的(de)(de)少(shao)數(shu)載流子與(yu)(yu)多數(shu)載流子復(fu)合時(shi)(shi)會把多余(yu)的(de)(de)能量以光(guang)的(de)(de)形式(shi)釋放出來(lai)，從(cong)(cong)(cong)而把電(dian)(dian)(dian)(dian)能直(zhi)接轉換(huan)為(wei)光(guang)能。PN結(jie)(jie)加反向(xiang)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓，少(shao)數(shu)載流子難以注(zhu)入，故(gu)不發光(guang)。當它處于正向(xiang)工作狀態時(shi)(shi)（即(ji)兩(liang)端加上正向(xiang)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓），電(dian)(dian)(dian)(dian)流從(cong)(cong)(cong)LED陽極(ji)流向(xiang)陰極(ji)時(shi)(shi)，半(ban)導體晶(jing)體就發出從(cong)(cong)(cong)紫外到紅外不同顏色的(de)(de)光(guang)線，光(guang)的(de)(de)強弱與(yu)(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)流有(you)關。

傳(chuan)統發光(guang)二極(ji)管所使用的無機半導體物料和(he)所它們發光(guang)的顏色

LED材料

材料化學式

顏色

鋁砷(shen)(shen)化鎵(jia) 砷(shen)(shen)化鎵(jia) 砷(shen)(shen)化鎵(jia)磷化物磷化銦(yin)鎵(jia) 鋁磷化鎵(jia)（摻雜氧化鋅）

AlGaAs GaAsP AlGaInP GaP:ZnO

紅色及紅外線

鋁(lv)磷化(hua)鎵(jia)(jia) 銦(yin)氮化(hua)鎵(jia)(jia)/氮化(hua)鎵(jia)(jia) 磷化(hua)鎵(jia)(jia) 磷化(hua)銦(yin)鎵(jia)(jia)鋁(lv) 鋁(lv)磷化(hua)鎵(jia)(jia)

InGaN/GaN GaP AlGaInP AlGaP

綠色

磷化(hua)鋁(lv)銦鎵(jia)砷化(hua)鎵(jia) 磷化(hua)物磷化(hua)銦鎵(jia)鋁(lv) 磷化(hua)鎵(jia)

GaAsPAlGaInP AlGaInP GaP

高亮度(du)的橘紅(hong)色，橙色，黃色，綠色

磷砷化鎵

GaAsP

紅色，橘紅色，黃色

磷化鎵硒化鋅(xin) 銦氮化鎵碳化硅

GaP ZnSe InGaN SiC

紅色(se)，黃色(se)，綠(lv)色(se)

氮化鎵

GaN

綠色，翠(cui)綠色，藍色

銦氮化鎵

InGaN

近紫(zi)外線，藍綠色，藍色

碳化硅(用(yong)作襯底)

SiC

藍色

硅(用作襯底)

藍色

藍寶石(用(yong)作襯底)

Al2O3

藍色

硒化鋅

ZnSe

藍色

鉆石

紫外線

氮化(hua)鋁,氮化(hua)鋁鎵

AlN AlGaN

波長(chang)為(wei)遠至近的紫外線

LED燈特點

LED燈(deng)就是(shi)發(fa)光二極管，是(shi)采用(yong)固體半導體芯(xin)片為發(fa)光材料(liao)，與(yu)傳統燈(deng)具相比，LED燈(deng)節能、環(huan)保(bao)、顯色性與(yu)響應速度好。

（一）節(jie)能是LED燈最突出的特(te)點

在能(neng)(neng)(neng)耗方面(mian)，LED燈(deng)(deng)(deng)的(de)(de)能(neng)(neng)(neng)耗是(shi)(shi)白熾燈(deng)(deng)(deng)的(de)(de)十(shi)分之(zhi)一，是(shi)(shi)節能(neng)(neng)(neng)燈(deng)(deng)(deng)的(de)(de)四分之(zhi)一。這(zhe)是(shi)(shi)LED燈(deng)(deng)(deng)的(de)(de)一個(ge)最(zui)大的(de)(de)特(te)點(dian)。現(xian)在的(de)(de)人們都崇尚(shang)節能(neng)(neng)(neng)環保(bao)，也正是(shi)(shi)因為節能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)這(zhe)個(ge)特(te)點(dian)，使(shi)(shi)得LED燈(deng)(deng)(deng)的(de)(de)應用范(fan)圍十(shi)分廣泛，使(shi)(shi)得LED燈(deng)(deng)(deng)十(shi)分的(de)(de)受歡迎。

（二）可以在高(gao)速(su)開關狀態(tai)工(gong)作

我們(men)(men)平時走(zou)在馬路(lu)上(shang)，會(hui)發(fa)現每一個LED組成的(de)(de)屏幕(mu)或者畫(hua)面(mian)都是變化(hua)莫測的(de)(de)。這說明LED燈(deng)是可以進行高速開關工作的(de)(de)。但是，對于我們(men)(men)平時使用(yong)的(de)(de)白熾(chi)燈(deng)，則達不到這樣的(de)(de)工作狀(zhuang)態(tai)。在平時生活的(de)(de)時候，如果開關的(de)(de)次(ci)數(shu)過多，將(jiang)直接導致白熾(chi)燈(deng)燈(deng)絲斷裂。這個也是LED燈(deng)受歡迎的(de)(de)重要原因。

（三）環保

LED燈(deng)(deng)內部不含有(you)任何(he)的(de)汞等(deng)重金屬材料，但是(shi)熒(ying)光燈(deng)(deng)中含有(you)，這就體(ti)現了(le)LED燈(deng)(deng)環(huan)保(bao)的(de)特點。現在的(de)人都(dou)十(shi)分重視(shi)環(huan)保(bao)，所以(yi)，會有(you)更多的(de)人愿意選擇環(huan)保(bao)的(de)LED燈(deng)(deng)。

（四）響(xiang)應速度快

LED燈還有一個突(tu)出的特點，就是(shi)反應(ying)的速度比較快。只要(yao)一接通電源，LED燈馬上就會亮起來。對比我們(men)平時(shi)(shi)使用的節能燈，其反應(ying)速度更快，在(zai)打(da)開傳統燈泡(pao)時(shi)(shi)，往往需要(yao)很長的時(shi)(shi)間才能照亮房間，在(zai)燈泡(pao)徹(che)底的發熱(re)之后，才能亮起來。

（五(wu)）相較于其他的(de)光源，LED燈更“干(gan)凈”

所謂的(de)“干凈”不(bu)是指的(de)燈表(biao)面以及內部的(de)干凈，而是這個燈是屬(shu)于(yu)冷(leng)光(guang)源的(de)，不(bu)會產生太(tai)多的(de)熱量，不(bu)會吸引那些(xie)喜光(guang)喜熱的(de)昆蟲(chong)。特別是在(zai)夏天，農村(cun)的(de)蟲(chong)子會特別的(de)多。

有(you)的(de)蟲(chong)子(zi)(zi)天性(xing)喜(xi)(xi)熱，白熾(chi)燈(deng)和節(jie)能燈(deng)在使用一(yi)段時間(jian)之后都會產(chan)生熱量，這個熱量正好是蟲(chong)子(zi)(zi)喜(xi)(xi)歡的(de)，就容易吸(xi)引蟲(chong)子(zi)(zi)過(guo)來(lai)。這無疑會對(dui)燈(deng)表面帶來(lai)很(hen)多的(de)污染物(wu)，而且，蟲(chong)子(zi)(zi)的(de)排泄(xie)物(wu)還會使得(de)室(shi)內變得(de)很(hen)臟(zang)。但是，LED燈(deng)是冷光源，不(bu)會吸(xi)引蟲(chong)子(zi)(zi)過(guo)來(lai)的(de)，這樣，就不(bu)會產(chan)生蟲(chong)子(zi)(zi)的(de)排泄(xie)物(wu)。所(suo)以說，LED燈(deng)更加的(de) “干凈”。

半(ban)導(dao)體(ti)發光(guang)(guang)二(er)極(ji)管(guan)(guan)(guan)的(de)應(ying)用(yong)范圍廣(guang)(guang)，功耗小，使用(yong)壽命長(chang)，低(di)碳(tan)環保。我國半(ban)導(dao)體(ti)發光(guang)(guang)二(er)極(ji)管(guan)(guan)(guan)的(de)應(ying)用(yong)非常(chang)廣(guang)(guang)泛，居(ju)民家庭中(zhong)的(de)很多照明設備(bei)都(dou)使用(yong)了半(ban)導(dao)體(ti)發光(guang)(guang)二(er)極(ji)管(guan)(guan)(guan)，大部分路(lu)(lu)燈也使用(yong)了半(ban)導(dao)體(ti)發光(guang)(guang)二(er)極(ji)管(guan)(guan)(guan)路(lu)(lu)燈作為照明光(guang)(guang)源，部分道路(lu)(lu)的(de)照明燈具還結合了太陽能技(ji)術，可節省大量電能。感(gan)(gan)光(guang)(guang)二(er)極(ji)管(guan)(guan)(guan)根據材(cai)質的(de)不同，可以分成砷鋁化鎵(jia)感(gan)(gan)光(guang)(guang)二(er)極(ji)管(guan)(guan)(guan)、磷砷化鋁感(gan)(gan)光(guang)(guang)二(er)極(ji)管(guan)(guan)(guan)、磷化鎵(jia)感(gan)(gan)光(guang)(guang)二(er)極(ji)管(guan)(guan)(guan)和(he)砷化鋁感(gan)(gan)光(guang)(guang)二(er)極(ji)管(guan)(guan)(guan)等。

主要分類

發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)還可分(fen)為普(pu)通單(dan)色發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)、高亮度發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)、超高亮度發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)、變(bian)色發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)、閃爍發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)、電壓控(kong)制型(xing)發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)、紅外發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)和負阻發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)等。

LED的(de)控(kong)制模(mo)式有(you)恒流和(he)恒壓兩種，有(you)多種調(diao)光(guang)方式，比(bi)如模(mo)擬調(diao)光(guang)和(he)PWM調(diao)光(guang)，大多數(shu)的(de)LED都采(cai)用(yong)的(de)是恒流控(kong)制，這樣可以(yi)保持(chi)LED電流的(de)穩定，不易受(shou)VF的(de)變化，可以(yi)延長LED燈具(ju)的(de)使(shi)用(yong)壽命(ming)。

單色發光二極管

普通單色發(fa)光二極管

普通(tong)單色發光二(er)極管具有體(ti)積(ji)小、工作(zuo)電(dian)(dian)壓低、工作(zuo)電(dian)(dian)流(liu)小、發光均勻(yun)穩(wen)定、響應速度快(kuai)、壽命長等優點(dian)，可用各種直(zhi)流(liu)、交流(liu)、脈沖等電(dian)(dian)源驅動點(dian)亮。它(ta)屬于電(dian)(dian)流(liu)控制(zhi)型(xing)半導體(ti)器件，使用時需串接(jie)合適的限(xian)流(liu)電(dian)(dian)阻。

普通單(dan)色(se)(se)發(fa)(fa)光(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)(ji)管的(de)發(fa)(fa)光(guang)顏色(se)(se)與發(fa)(fa)光(guang)的(de)波(bo)長有(you)關，而(er)發(fa)(fa)光(guang)的(de)波(bo)長又取決于制(zhi)造發(fa)(fa)光(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)(ji)管所用(yong)的(de)半導(dao)體材料。紅(hong)色(se)(se)發(fa)(fa)光(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)(ji)管的(de)波(bo)長一(yi)(yi)般(ban)(ban)為(wei)(wei)(wei)(wei)650～700nm，琥珀色(se)(se)發(fa)(fa)光(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)(ji)管的(de)波(bo)長一(yi)(yi)般(ban)(ban)為(wei)(wei)(wei)(wei)630～650nm ，橙色(se)(se)發(fa)(fa)光(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)(ji)管的(de)波(bo)長一(yi)(yi)般(ban)(ban)為(wei)(wei)(wei)(wei)610～630nm左右(you)，黃(huang)色(se)(se)發(fa)(fa)光(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)(ji)管的(de)波(bo)長一(yi)(yi)般(ban)(ban)為(wei)(wei)(wei)(wei)585nm左右(you)，綠色(se)(se)發(fa)(fa)光(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)(ji)管的(de)波(bo)長一(yi)(yi)般(ban)(ban)為(wei)(wei)(wei)(wei)555～570nm。

高亮(liang)度單(dan)色發光二(er)極(ji)管

高亮(liang)(liang)度單(dan)色(se)發(fa)(fa)光(guang)二(er)極(ji)管和(he)超(chao)高亮(liang)(liang)度單(dan)色(se)發(fa)(fa)光(guang)二(er)極(ji)管使用(yong)的半(ban)導體材料(liao)與普(pu)通(tong)單(dan)色(se)發(fa)(fa)光(guang)二(er)極(ji)管不同，所以(yi)發(fa)(fa)光(guang)的強度也不同。通(tong)常，高亮(liang)(liang)度單(dan)色(se)發(fa)(fa)光(guang)二(er)極(ji)管使用(yong)砷(shen)鋁化(hua)鎵(jia)(jia)(jia)（GaAlAs）等(deng)材料(liao)，超(chao)高亮(liang)(liang)度單(dan)色(se)發(fa)(fa)光(guang)二(er)極(ji)管使用(yong)磷銦砷(shen)化(hua)鎵(jia)(jia)(jia)（GaAsInP）等(deng)材料(liao)，而普(pu)通(tong)單(dan)色(se)發(fa)(fa)光(guang)二(er)極(ji)管使用(yong)磷化(hua)鎵(jia)(jia)(jia)（GaP）或磷砷(shen)化(hua)鎵(jia)(jia)(jia)（GaAsP）等(deng)材料(liao)。

變色發光二極管

變色發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)管是(shi)能變換發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)顏(yan)色的發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)管。變色發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)管發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)顏(yan)色種類(lei)可分為雙色發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)管、三色發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)管和多(duo)色（有紅(hong)、藍、綠、白四(si)種顏(yan)色）發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)管。

變(bian)(bian)色(se)發(fa)光二(er)(er)極管(guan)按引腳數量可分(fen)為二(er)(er)端(duan)(duan)變(bian)(bian)色(se)發(fa)光二(er)(er)極管(guan)、三端(duan)(duan)變(bian)(bian)色(se)發(fa)光二(er)(er)極管(guan)、四端(duan)(duan)變(bian)(bian)色(se)發(fa)光二(er)(er)極管(guan)和六端(duan)(duan)變(bian)(bian)色(se)發(fa)光二(er)(er)極管(guan)。

閃爍發光二極管

閃爍發光二極管(guan)(guan)（BTS）是一種由CMOS集成電路和(he)發光二極管(guan)(guan)組成的(de)特殊(shu)發光器件(jian)，可(ke)用于報(bao)警(jing)指示(shi)及欠壓(ya)、超(chao)壓(ya)指示(shi)。

閃爍(shuo)發光(guang)二極(ji)管在(zai)使用時，無須外接(jie)其它元件，只要在(zai)其引腳兩端(duan)加上適(shi)當的直(zhi)流工作電壓（5V）即可閃爍(shuo)發光(guang)。

紅外發光二極管

紅(hong)外發光(guang)二極(ji)管(guan)(guan)也稱紅(hong)外線發射二極(ji)管(guan)(guan)，它是可以將電能直接轉(zhuan)換成紅(hong)外光(guang)（不可見(jian)光(guang)）并(bing)能輻射出(chu)去的發光(guang)器件，主要應用于各種光(guang)控及遙控發射電路中。

紅外發(fa)(fa)光二極(ji)管的結構、原理與普通發(fa)(fa)光二極(ji)管相近，只是使(shi)用的半導體材(cai)(cai)料(liao)不同。紅外發(fa)(fa)光二極(ji)管通常使(shi)用砷化(hua)(hua)鎵(jia)（GaAs）、砷鋁化(hua)(hua)鎵(jia)（GaAlAs）等材(cai)(cai)料(liao)，采用全透明或淺藍色、黑色的樹脂(zhi)封裝(zhuang)。

常用的紅外發光(guang)二(er)極管有SIR系列(lie)、SIM系列(lie)、PLT系列(lie)、GL系列(lie)、HIR系列(lie)和HG系列(lie)等。

紫外發光二極管

基于半導(dao)體材料的(de)紫外(wai)發(fa)光二極管(UV LED)具有(you)節能、環(huan)保和壽命長(chang)等(deng)優點，在殺菌(jun)消(xiao)毒、醫療和生化檢測等(deng)領域有(you)重大的(de)應用(yong)價值。近年來(lai)，半導(dao)體紫外(wai)光電(dian)材料和器件(jian)在全球引起越來(lai)越多(duo)(duo)的(de)關(guan)注(zhu)，成為研(yan)(yan)(yan)發(fa)熱點。 2018年12月9一12日(ri)，由中國(guo)(guo)科學院(yuan)半導(dao)體研(yan)(yan)(yan)究所主辦的(de)第三屆“國(guo)(guo)際紫外(wai)材料與器件(jian)研(yan)(yan)(yan)討會(hui)” (IWUMD一2018)在云南昆明召開，來(lai)自(zi)十二個國(guo)(guo)家的(de)270余位代表出席了會(hui)議。本次會(hui)議匯聚了國(guo)(guo)內外(wai)在紫外(wai)發(fa)光二極管材料和器件(jian)相關(guan)領域的(de)多(duo)(duo)位頂尖專家的(de)最新研(yan)(yan)(yan)發(fa)成果報(bao)告。

紫(zi)外(wai)(wai)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)光(guang)二極管(guan)是(shi)氮化物技(ji)(ji)術(shu)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)展(zhan)和(he)第三(san)代(dai)半(ban)導體材料(liao)(liao)技(ji)(ji)術(shu)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)展(zhan)的(de)主要趨勢(shi)，擁有廣闊(kuo)的(de)應用前景。中國科技(ji)(ji)部為(wei)了(le)加快第三(san)代(dai)半(ban)導體固態紫(zi)外(wai)(wai)光(guang)源的(de)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)展(zhan)，爭施(shi)了(le)“第三(san)代(dai)半(ban)導體固態紫(zi)外(wai)(wai)光(guang)源材料(liao)(liao)及(ji)器(qi)件關鍵(jian)技(ji)(ji)術(shu)”重點研發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)計(ji)劃(hua)專(zhuan)項(xiang)（2016YFB0400800）。國家重點研發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)計(ji)劃(hua)的(de)支持和(he)國際紫(zi)外(wai)(wai)材料(liao)(liao)與器(qi)件研討(tao)會(hui)的(de)舉(ju)辦(ban)，將(jiang)為(wei)加快實現我國第三(san)代(dai)半(ban)導體紫(zi)外(wai)(wai)光(guang)源的(de)市(shi)場化應用，帶動我國紫(zi)外(wai)(wai)半(ban)導體發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)光(guang)二極管(guan)材料(liao)(liao)和(he)器(qi)件技(ji)(ji)術(shu)創親及(ji)產業化發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)展(zhan)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)揮積極的(de)作用。

有機發光二極管

1987年(nian)，柯達公(gong)司鄧(deng)青云等成功(gong)制備了(le)低(di)電壓、高亮度的(de)有機發(fa)光(guang)二(er)極(ji)管（OLED），第一(yi)次向世(shi)界展(zhan)示了(le)OLED在商業(ye)上的(de)應用前景(jing)‘“。1995年(nian)，Kido在science雜(za)志上發(fa)表了(le)白光(guang)有機發(fa)光(guang)二(er)極(ji)管（wOLED）的(de)文章，雖然效(xiao)率不高，但揭開了(le)OLED照明研究的(de)序幕。經過幾十年(nian)的(de)發(fa)展(zhan)，OLED的(de)效(xiao)率和穩定性早已(yi)滿足小尺寸(cun)顯示器(qi)的(de)要求，受到眾(zhong)多高端儀(yi)器(qi)儀(yi)表、手機和移動終端公(gong)司的(de)青睞，大尺寸(cun)技術也日漸完善。

OLED材(cai)(cai)料的(de)發展(zhan)是(shi)(shi)OLED產業蓬(peng)勃(bo)發展(zhan)的(de)基礎。最早的(de)OLED發光(guang)材(cai)(cai)料是(shi)(shi)熒光(guang)材(cai)(cai)料，但(dan)熒光(guang)材(cai)(cai)料由(you)于(yu)自旋(xuan)(xuan)阻禁，其理論內(nei)量(liang)(liang)子效率上限僅能達到25%。1998年(nian)，Ma以及Forrest和Thompson等先后報道了(le)磷(lin)光(guang)材(cai)(cai)料在OLED材(cai)(cai)料中的(de)應用，從(cong)而為突(tu)破自旋(xuan)(xuan)統(tong)計規律、100%地利用所有激子的(de)能量(liang)(liang)開(kai)辟了(le)道路(lu)。但(dan)是(shi)(shi)磷(lin)光(guang)材(cai)(cai)料也存在一定(ding)的(de)問題(ti)，由(you)于(yu)含(han)有貴金屬，價格很高而且藍光(guang)材(cai)(cai)料的(de)穩定(ding)性長(chang)期(qi)停(ting)滯不(bu)前。

2009年，日本九州大學的Adachi教授(shou)首次將熱(re)活化延遲熒光（TADF）材料引入OLED。此(ci)類材料具有極低的單三(san)線(xian)態(tai)能(neng)隙，可(ke)通過三(san)線(xian)態(tai)激(ji)子的反向系(xi)間竄(cuan)越（RISC）實現100%的理論內量子效率。材料體(ti)系(xi)和器(qi)件(jian)結構(gou)的日漸完善，使得OLED在顯示領(ling)域嶄露頭角。另一(yi)方面，WOLED具有發光效率高、光譜可(ke)調、藍光成分少和面光源(yuan)等一(yi)系(xi)列優勢，作為低色溫、無藍害的高效光源(yuan)，有望(wang)成為未來健康照(zhao)明的新(xin)趨勢。

生產

材料

LED五大原物料分(fen)別是指：晶片，支架，銀膠，金線(xian)，環氧樹(shu)脂

晶片

晶片(pian)(pian)的(de)構(gou)成(cheng)(cheng)：由金墊，P極(ji)，N極(ji)，PN結(jie)，背(bei)金層(ceng)(ceng)構(gou)成(cheng)(cheng)（雙pad晶片(pian)(pian)無背(bei)金層(ceng)(ceng)）。晶片(pian)(pian)是由P層(ceng)(ceng)半(ban)導體元(yuan)素，N層(ceng)(ceng)半(ban)導體元(yuan)素靠電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)移動(dong)而重新排列組合(he)成(cheng)(cheng)的(de)PN結(jie)合(he)體。也正(zheng)是這種(zhong)變化使晶片(pian)(pian)能夠處(chu)于一個相(xiang)對穩(wen)定(ding)的(de)狀態(tai)。在晶片(pian)(pian)被一定(ding)的(de)電(dian)(dian)(dian)壓施加正(zheng)向電(dian)(dian)(dian)極(ji)時，正(zheng)向P區(qu)(qu)的(de)空穴則(ze)(ze)會源(yuan)源(yuan)不斷(duan)的(de)游向N區(qu)(qu)，N區(qu)(qu)的(de)電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)則(ze)(ze)會相(xiang)對于孔穴向P區(qu)(qu)運動(dong)。在電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)，空穴相(xiang)對移動(dong)的(de)同時，電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)空穴互相(xiang)結(jie)對，激發(fa)出光(guang)子(zi)(zi)，產生光(guang)能。

主要分類，表面(mian)(mian)(mian)發光(guang)型：光(guang)線大部分從晶片表面(mian)(mian)(mian)發出。五(wu)面(mian)(mian)(mian)發光(guang)型：表面(mian)(mian)(mian)，側面(mian)(mian)(mian)都(dou)有較多的(de)光(guang)線射出按發光(guang)顏色(se)分，紅，橙(cheng)，黃，黃綠(lv)，純綠(lv)，標準綠(lv)，藍(lan)綠(lv)，藍(lan)。

支架

支(zhi)架(jia)的(de)結構1層是(shi)鐵，2層鍍(du)銅（導電(dian)性(xing)好，散熱快），3層鍍(du)鎳（防(fang)氧化(hua)），4層鍍(du)銀（反(fan)光性(xing)好，易焊(han)線）

銀膠（因種(zhong)類較(jiao)多，我們以(yi)H20E為例）

也叫白膠(jiao)，乳白色，導通粘合作用(yong)(yong)（烘(hong)烤溫(wen)度(du)(du)為：100°C/1.5H）銀(yin)粉（導電，散熱，固定晶片）+環氧樹脂(zhi)（固化銀(yin)粉）+稀釋劑（易于(yu)攪拌）。儲藏(zang)(zang)條件：銀(yin)膠(jiao)的(de)(de)制造商一(yi)般將銀(yin)膠(jiao)以-40 °C 儲藏(zang)(zang)，應用(yong)(yong)單(dan)位一(yi)般將銀(yin)膠(jiao)以-5 °C 儲藏(zang)(zang)。單(dan)劑為25 °C/1年（干燥，通風(feng)的(de)(de)地方(fang)），混(hun)合劑25 °C/72小(xiao)時(shi)（但在上線作業時(shi)因(yin)其他的(de)(de)因(yin)素“溫(wen)濕度(du)(du)、通風(feng)的(de)(de)條件”，為保(bao)證產品的(de)(de)質量一(yi)般的(de)(de)混(hun)合劑使用(yong)(yong)時(shi)間為4小(xiao)時(shi)）

烘烤條件(jian)：150 °C/1.5H

攪拌條件：順一(yi)個(ge)方向均勻攪拌15分鐘

金(jin)線（以φ1.0mil為例）

LED所(suo)用到的(de)金(jin)線(xian)有φ1.0mil、 φ1.2mil，金(jin)線(xian)的(de)材質，LED用金(jin)線(xian)的(de)材質一般含金(jin)量為99.9%，金(jin)線(xian)的(de)用途

利用其(qi)含金量(liang)高材質較軟、易變形且導電性好、散(san)熱性好的(de)特性，讓晶(jing)片與支(zhi)架(jia)間形成一(yi)閉合電路(lu)。（換(huan)算關系：1 mil = 0.0254mm , 1 in = 25.4mm ）

環(huan)氧樹脂（以EP400為例）

組成：A、B兩組劑份(fen):

A膠：是主劑(ji)(ji)，由環(huan)氧樹脂+消泡劑(ji)(ji)+耐(nai)熱劑(ji)(ji)+稀釋劑(ji)(ji)

B劑：是(shi)固化(hua)劑，由酸(suan)酣+離模(mo)劑+促進(jin)劑

使用條件：

混合(he)比：A/B=100/100（重量比）

混合粘度：500-700CPS/30 °C

膠化時間：120 °C*12分鐘或110 °C*18分鐘

可(ke)使用(yong)條件：室(shi)溫25 °C約6小時。一(yi)般根據產(chan)線的(de)生產(chan)需(xu)要，我們將它的(de)使用(yong)條件定為2小時。

硬化條件：初期硬化110 °C—140 °C 25—40分(fen)鐘

后期硬(ying)化100 °C*6—10小(xiao)時（可以視實際(ji)需要做機動性調整）

工藝

芯片檢驗

鏡檢(jian)：材料表面是(shi)否有機械損傷及麻(ma)點麻(ma)坑(keng)lockhill芯片尺寸及電極大小是(shi)否符合工藝要求電極圖(tu)案(an)是(shi)否完整。

LED擴片

由(you)于LED芯片(pian)在劃(hua)片(pian)后依然排列緊密間距(ju)很小（約0.1mm），不利于后工序的操作。采(cai)用擴片(pian)機對黏結(jie)芯片(pian)的膜進行擴張，使LED芯片(pian)的間距(ju)拉伸(shen)到約0.6mm。也(ye)可以采(cai)用手工擴張，但很容易(yi)造(zao)成芯片(pian)掉落浪費等不良(liang)問(wen)題。

LED點膠

在LED支(zhi)架的相(xiang)應位置(zhi)點上銀膠(jiao)或絕緣膠(jiao)。對(dui)于GaAs、SiC導電(dian)襯(chen)底，具有(you)背面電(dian)極的紅光、黃光、黃綠(lv)芯(xin)片，采(cai)用銀膠(jiao)。對(dui)于藍寶(bao)石絕緣襯(chen)底的藍光、綠(lv)光LED芯(xin)片，采(cai)用絕緣膠(jiao)來固定芯(xin)片。

工(gong)藝(yi)難點(dian)在(zai)(zai)于點(dian)膠(jiao)量的控制(zhi)，在(zai)(zai)膠(jiao)體高度、點(dian)膠(jiao)位(wei)置均有詳細(xi)的工(gong)藝(yi)要求。由(you)于銀(yin)膠(jiao)和絕緣膠(jiao)在(zai)(zai)貯存和使用均有嚴格的要求，提醒：銀(yin)膠(jiao)的醒料、攪拌(ban)、使用時間(jian)都是工(gong)藝(yi)上必須(xu)注意的事項。

LED備膠

和(he)點(dian)膠(jiao)相反，備(bei)膠(jiao)是用備(bei)膠(jiao)機先把銀(yin)膠(jiao)涂在LED背(bei)面電(dian)極上，然后把背(bei)部帶銀(yin)膠(jiao)的(de)LED安裝在LED支(zhi)架(jia)上。備(bei)膠(jiao)的(de)效率遠高于點(dian)膠(jiao)，但不是所有(you)產品均適用備(bei)膠(jiao)工藝。

LED手工刺片

將(jiang)擴(kuo)張后LED芯(xin)片(pian)（備膠或未(wei)備膠）安置在刺(ci)片(pian)臺的(de)(de)夾具上(shang)，LED支架放在夾具底下，在顯微鏡下用針將(jiang)LED芯(xin)片(pian)一個一個刺(ci)到相應的(de)(de)位置上(shang)。手工刺(ci)片(pian)和自動裝(zhuang)架相比有一個好處，便(bian)于隨時更換不同的(de)(de)芯(xin)片(pian)，適用于需要安裝(zhuang)多種芯(xin)片(pian)的(de)(de)產品。

LED自動裝架

自動(dong)裝(zhuang)(zhuang)架(jia)(jia)其實是(shi)結合了沾膠(jiao)（點膠(jiao)）和安裝(zhuang)(zhuang)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)兩大步驟，先在LED支(zhi)架(jia)(jia)上(shang)(shang)點上(shang)(shang)銀膠(jiao)（絕(jue)緣膠(jiao)），然后用(yong)真空吸嘴將LED芯(xin)(xin)片(pian)(pian)吸起移動(dong)位(wei)置，再安置在相應(ying)的(de)支(zhi)架(jia)(jia)位(wei)置上(shang)(shang)。自動(dong)裝(zhuang)(zhuang)架(jia)(jia)在工藝上(shang)(shang)主要(yao)要(yao)熟悉設備(bei)(bei)操作編程，同時對設備(bei)(bei)的(de)沾膠(jiao)及安裝(zhuang)(zhuang)精度進行調整。在吸嘴的(de)選用(yong)上(shang)(shang)盡量選用(yong)膠(jiao)木(mu)吸嘴，防止對LED芯(xin)(xin)片(pian)(pian)表面的(de)損傷，特別是(shi)藍、綠(lv)色芯(xin)(xin)片(pian)(pian)必須用(yong)膠(jiao)木(mu)的(de)。因為鋼(gang)嘴會劃傷芯(xin)(xin)片(pian)(pian)表面的(de)電流擴散層(ceng)。

LED燒結

燒結(jie)(jie)(jie)的(de)目的(de)是使銀膠(jiao)固化，燒結(jie)(jie)(jie)要求對溫(wen)度(du)進(jin)行監控，防止批次(ci)性不(bu)良。銀膠(jiao)燒結(jie)(jie)(jie)的(de)溫(wen)度(du)一(yi)般控制在150℃，燒結(jie)(jie)(jie)時(shi)間(jian)2小時(shi)。根(gen)據實際情況可(ke)以調整到170℃，1小時(shi)。絕(jue)緣膠(jiao)一(yi)般150℃，1小時(shi)。

銀膠燒結烘箱的必須按工藝要求隔2小(xiao)時(shi)（或(huo)1小(xiao)時(shi)）打(da)開更換燒結的產品，中間不(bu)(bu)得(de)隨意(yi)打(da)開。燒結烘箱不(bu)(bu)得(de)再其他用途，防止污(wu)染。

LED壓焊

壓焊的目的是將電極引到LED芯片上，完成產品內外引線(xian)的連(lian)接工(gong)作。

LED的壓(ya)焊(han)(han)工藝(yi)有金絲球(qiu)(qiu)焊(han)(han)和鋁(lv)絲壓(ya)焊(han)(han)兩(liang)種。鋁(lv)絲壓(ya)焊(han)(han)的過(guo)程(cheng)為先在LED芯(xin)片電極上壓(ya)上第一(yi)點(dian)，再將鋁(lv)絲拉到相(xiang)應的支(zhi)架上方，壓(ya)上第二(er)點(dian)后扯(che)斷鋁(lv)絲。金絲球(qiu)(qiu)焊(han)(han)過(guo)程(cheng)則在壓(ya)第一(yi)點(dian)前(qian)先燒個(ge)球(qiu)(qiu)，其余過(guo)程(cheng)類似。

壓(ya)焊是LED封裝技術中的關鍵環(huan)節，工藝上主要(yao)需要(yao)監控的是壓(ya)焊金絲(si)（鋁絲(si)）拱(gong)絲(si)形(xing)狀，焊點(dian)形(xing)狀，拉力。

LED封膠

LED的封裝主(zhu)要有點膠(jiao)、灌封、模(mo)壓三種。基本上工藝控制的難點是氣泡、多缺料(liao)、黑(hei)點。設計上主(zhu)要是對(dui)材料(liao)的選(xuan)型，選(xuan)用結合良好的環(huan)氧和支架。（一般的LED無法通過氣密性試驗）。

LED點(dian)(dian)膠(jiao) TOP-LED和Side-LED適(shi)用(yong)點(dian)(dian)膠(jiao)封(feng)裝。手動(dong)點(dian)(dian)膠(jiao)封(feng)裝對操作(zuo)水平要求很高（特別是(shi)白(bai)光LED），主要難(nan)點(dian)(dian)是(shi)對點(dian)(dian)膠(jiao)量的控制，因為環(huan)氧(yang)在使(shi)用(yong)過程中會變(bian)稠。白(bai)光LED的點(dian)(dian)膠(jiao)還存在熒光粉(fen)沉淀導致出光色差的問題。

LED灌(guan)膠封(feng)裝 Lamp-LED的封(feng)裝采用灌(guan)封(feng)的形式。灌(guan)封(feng)的過程(cheng)是先在LED成(cheng)型(xing)模腔內注入液態環(huan)氧，然后插入壓焊好的LED支架(jia)，放入烘箱(xiang)讓環(huan)氧固化后，將LED從模腔中(zhong)脫出即成(cheng)型(xing)。

LED模壓(ya)封裝將壓(ya)焊好的LED支架放入(ru)(ru)模具中，將上下兩副模具用液壓(ya)機合模并抽真空，將固態環氧(yang)放入(ru)(ru)注(zhu)膠(jiao)道的入(ru)(ru)口加熱用液壓(ya)頂桿壓(ya)入(ru)(ru)模具膠(jiao)道中，環氧(yang)順著膠(jiao)道進入(ru)(ru)各(ge)個LED成型槽中并固化。

LED固化(hua)與后固化(hua)

固(gu)(gu)(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)是指(zhi)封(feng)裝環(huan)氧(yang)(yang)的固(gu)(gu)(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)，一(yi)(yi)般(ban)環(huan)氧(yang)(yang)固(gu)(gu)(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)條(tiao)件在135℃，1小時。模壓封(feng)裝一(yi)(yi)般(ban)在150℃，4分鐘(zhong)。后(hou)固(gu)(gu)(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)是為了讓環(huan)氧(yang)(yang)充分固(gu)(gu)(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)，同(tong)時對LED進行熱老化(hua)(hua)(hua)。后(hou)固(gu)(gu)(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)對于提高環(huan)氧(yang)(yang)與支架(jia)（PCB）的粘接(jie)強度(du)非常重要。一(yi)(yi)般(ban)條(tiao)件為120℃，4小時。

LED切筋和劃(hua)片(pian)

由于LED在生(sheng)產中(zhong)是(shi)(shi)連(lian)在一起的（不是(shi)(shi)單(dan)個），Lamp封裝LED采(cai)用切筋切斷(duan)LED支架的連(lian)筋。SMD-LED則是(shi)(shi)在一片PCB板上(shang)，需要劃片機來完成分離(li)工作。

LED測試

測試LED的光(guang)電參數、檢(jian)驗外形(xing)尺寸，同(tong)時(shi)根(gen)據(ju)客戶要求對LED產品進行分(fen)選。

應用

20世(shi)紀90年代LED技術的長足進步(bu),不(bu)僅是發光(guang)效率超過了(le)白熾燈(deng)(deng)(deng)，光(guang)強達到了(le)燭光(guang)級(ji)，而且(qie)顏色(se)也從紅色(se)到藍色(se)覆蓋了(le)整個可見光(guang)譜范圍。這種從指示燈(deng)(deng)(deng)水平到超過通(tong)用光(guang)源(yuan)水平的技術革(ge)命導(dao)致各種新的應(ying)用，諸如汽(qi)車信號(hao)燈(deng)(deng)(deng)、交(jiao)通(tong)信號(hao)燈(deng)(deng)(deng)、室外全色(se)大型顯(xian)示屏(ping)以及特殊的照明(ming)光(guang)源(yuan)。

隨(sui)(sui)著(zhu)發(fa)光(guang)(guang)(guang)(guang)二極管高(gao)亮度化和(he)多色(se)化的進(jin)展,應用(yong)領域也(ye)不斷擴展.從下邊(bian)較低光(guang)(guang)(guang)(guang)通(tong)(tong)(tong)量(liang)(liang)的指示(shi)燈到顯(xian)示(shi)屏，再從室外(wai)顯(xian)示(shi)屏到中(zhong)等光(guang)(guang)(guang)(guang)通(tong)(tong)(tong)量(liang)(liang)功率信號燈和(he)特(te)殊照(zhao)明(ming)的白(bai)光(guang)(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)，最后(hou)發(fa)展到右上(shang)角的高(gao)光(guang)(guang)(guang)(guang)通(tong)(tong)(tong)量(liang)(liang)通(tong)(tong)(tong)用(yong)照(zhao)明(ming)光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)。2000年是時間的分界線，在2000年已解決(jue)所有顏色(se)的信號顯(xian)示(shi)問(wen)(wen)題和(he)燈飾問(wen)(wen)題，并已開始(shi)低、中(zhong)光(guang)(guang)(guang)(guang)通(tong)(tong)(tong)量(liang)(liang)的特(te)殊照(zhao)明(ming)應用(yong)，而作為(wei)通(tong)(tong)(tong)用(yong)照(zhao)明(ming)的高(gao)光(guang)(guang)(guang)(guang)通(tong)(tong)(tong)量(liang)(liang)白(bai)光(guang)(guang)(guang)(guang)照(zhao)明(ming)應用(yong)，似乎還(huan)有待時日(ri)，需將光(guang)(guang)(guang)(guang)通(tong)(tong)(tong)量(liang)(liang)進(jin)一步(bu)大幅度提高(gao)方能實現。當然，這也(ye)是個過(guo)程，會隨(sui)(sui)亮度提高(gao)和(he)價格(ge)下降而逐步(bu)實現。

LED顯示屏

自(zi)20世紀80年(nian)代(dai)中期，就有(you)單(dan)色和(he)多色顯示屏(ping)問世，起初(chu)是文字(zi)屏(ping)或動畫屏(ping)。90年(nian)代(dai)初(chu)，電(dian)子計(ji)算機技(ji)(ji)術和(he)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)技(ji)(ji)術的(de)(de)發展，使得LED顯示屏(ping)的(de)(de)視(shi)頻技(ji)(ji)術得以實現(xian)，電(dian)視(shi)圖像直接上屏(ping)，特別是90年(nian)代(dai)中期，藍色和(he)綠色超高亮度(du)LED研制(zhi)成(cheng)功并迅速投產，使室外屏(ping)的(de)(de)應(ying)用大大擴(kuo)展，面積(ji)在100—300m不等(deng)。

LED顯示屏(ping)(ping)在(zai)(zai)體(ti)育場(chang)(chang)(chang)館、廣場(chang)(chang)(chang)、會場(chang)(chang)(chang)甚至街(jie)道(dao)、商(shang)場(chang)(chang)(chang)都(dou)已廣泛應用，美(mei)國時代(dai)廣場(chang)(chang)(chang)上的納斯達克全彩屏(ping)(ping)最為聞名，該(gai)屏(ping)(ping)面積為120英(ying)尺×90英(ying)尺，相當于1005m，由1900萬(wan)只超(chao)高亮藍、綠、紅(hong)色LED制成(cheng)(cheng)。此外，在(zai)(zai)證(zheng)券行情屏(ping)(ping)、銀(yin)行匯率屏(ping)(ping)、利(li)率屏(ping)(ping)等(deng)方(fang)(fang)面應用也占較大(da)比(bi)例，近期在(zai)(zai)高速公路、高架(jia)道(dao)路的信息屏(ping)(ping)方(fang)(fang)面也有(you)較大(da)的發展。發光二極管在(zai)(zai)這(zhe)一(yi)領域的應用已成(cheng)(cheng)規模，形成(cheng)(cheng)新(xin)興產業(ye)，且可期望有(you)較穩定的增(zeng)長。

交通信號燈

航標燈(deng)采(cai)用(yong)LED作(zuo)光(guang)(guang)源(yuan)已有多(duo)年，目前的工作(zuo)是(shi)(shi)改進(jin)和完善。道路(lu)交通信號(hao)燈(deng)近幾年來取得了(le)(le)長(chang)足的進(jin)步，技術發展較(jiao)快(kuai)，應(ying)(ying)用(yong)發展迅猛，中國(guo)每年有四萬(wan)套左(zuo)右的訂(ding)單，而美(mei)國(guo)加州在(zai)一(yi)年內就用(yong)LED交通信號(hao)燈(deng)更(geng)換了(le)(le)五萬(wan)套傳統光(guang)(guang)源(yuan)的信號(hao)燈(deng)，根據(ju)使用(yong)效果(guo)看(kan)，壽命長(chang)、省電(dian)和免維護(hu)效果(guo)是(shi)(shi)明顯的。采(cai)用(yong)LED的發光(guang)(guang)峰值(zhi)波長(chang)是(shi)(shi)紅色(se)630nm，黃色(se)590nm，綠色(se)505nm。應(ying)(ying)該注意的問(wen)題(ti)是(shi)(shi)驅動電(dian)流不應(ying)(ying)過大(da)，否則夏天陽光(guang)(guang)下的高(gao)溫條件將會影(ying)響LED的壽命。

最近，應用(yong)于(yu)(yu)飛機場(chang)作(zuo)為標燈、投光(guang)燈和(he)全向燈的LED機場(chang)專用(yong)信號燈也已(yi)獲成功并投入(ru)使用(yong)，多方反映(ying)效果很好(hao)。它具有自主知識(shi)產(chan)權(quan)，獲準(zhun)兩項專利，可(ke)靠性好(hao)、節省用(yong)電、免維護、可(ke)推廣應用(yong)到各種(zhong)機場(chang)、替代已(yi)沿(yan)用(yong)幾十年的舊信號燈，不僅(jin)亮度高，而(er)且由于(yu)(yu)LED光(guang)色純度好(hao)，特別鮮明(ming)，易于(yu)(yu)信號識(shi)別。

汽車用燈

超高亮(liang)LED可以做成汽(qi)車(che)的(de)剎(cha)車(che)燈(deng)(deng)、尾燈(deng)(deng)和(he)方向燈(deng)(deng)，也可用于(yu)儀(yi)表照明(ming)和(he)車(che)內照明(ming)，它(ta)在耐震動、省電(dian)及長壽命方面比(bi)白熾(chi)(chi)燈(deng)(deng)有明(ming)顯的(de)優勢(shi)。用作剎(cha)車(che)燈(deng)(deng)，它(ta)的(de)響應時(shi)間為60ns，比(bi)白熾(chi)(chi)燈(deng)(deng)的(de)140ms要短許多，在典型的(de)高速公路上(shang)行駛，會增加4—6m的(de)安全距(ju)離。

液晶屏背光源

LED作(zuo)為(wei)(wei)液(ye)(ye)晶(jing)顯(xian)(xian)(xian)示的背(bei)(bei)光(guang)源(yuan)(yuan)，它不(bu)僅(jin)可(ke)作(zuo)為(wei)(wei)綠色(se)、紅色(se)、藍色(se)、白色(se)，還可(ke)以作(zuo)為(wei)(wei)變色(se)背(bei)(bei)光(guang)源(yuan)(yuan)，已有許多產品進(jin)入生產及應(ying)用(yong)(yong)階段。最近，手機上液(ye)(ye)晶(jing)顯(xian)(xian)(xian)示屏用(yong)(yong)LED制(zhi)作(zuo)背(bei)(bei)光(guang)源(yuan)(yuan)，提(ti)升(sheng)了產品的檔次，效(xiao)果(guo)很好。采用(yong)(yong)8個藍色(se)、24個綠色(se)、32個紅色(se)LuxeonLED制(zhi)成(cheng)的15英寸(cun)（1英寸(cun)≈2.5厘米）液(ye)(ye)晶(jing)屏的背(bei)(bei)光(guang)源(yuan)(yuan)，可(ke)達到120W，2500 lm，亮度18000nits（尼(ni)特，cd/m2）。22液(ye)(ye)晶(jing)屏背(bei)(bei)光(guang)源(yuan)(yuan)也(ye)已制(zhi)成(cheng)，僅(jin)為(wei)(wei)6mm厚，不(bu)但混色(se)效(xiao)果(guo)好，顯(xian)(xian)(xian)色(se)指(zhi)數也(ye)達到80以上。大(da)型背(bei)(bei)光(guang)源(yuan)(yuan)雖處于(yu)開發階段，但潛力很大(da)。

燈飾

由于發(fa)光(guang)(guang)二極管亮度的(de)提高(gao)(gao)和(he)價格的(de)下降(jiang)，再加(jia)上長壽命(ming)、節電，驅(qu)動和(he)控制較霓(ni)虹(hong)燈簡易，不僅能(neng)閃爍，還能(neng)變色(se)，所以(yi)用超高(gao)(gao)亮度LED做成(cheng)的(de)單色(se)、多(duo)色(se)乃至變色(se)的(de)發(fa)光(guang)(guang)柱(zhu)配以(yi)其(qi)他形狀的(de)各色(se)發(fa)光(guang)(guang)單元，裝飾(shi)高(gao)(gao)大(da)建筑(zhu)物、橋梁、街道及廣場等(deng)景觀工程效果很好，呈現一派(pai)色(se)彩(cai)繽紛(fen)、星(xing)光(guang)(guang)閃爍及流光(guang)(guang)異彩(cai)的(de)景象。已有不少(shao)單位(wei)生產LED光(guang)(guang)柱(zhu)達萬米以(yi)上，彩(cai)燈幾萬個，正(zheng)逐步推廣，估計會逐步擴大(da)單獨形成(cheng)一種產業(ye)。

照明光源

作(zuo)為照明(ming)光(guang)(guang)源(yuan)的(de)(de)(de)LED光(guang)(guang)源(yuan)應是白光(guang)(guang)，作(zuo)為軍用(yong)(yong)的(de)(de)(de)白光(guang)(guang)LED照明(ming)燈具，已有(you)(you)一些品種投入(ru)批量生產(chan)。由于(yu)LED光(guang)(guang)源(yuan)無紅(hong)外輻射，便于(yu)隱蔽，再加上它還具有(you)(you)耐振動(dong)、適合于(yu)蓄電(dian)池供電(dian)、結構固(gu)體化及攜帶方便等優點，將(jiang)在(zai)特殊(shu)照明(ming)光(guang)(guang)源(yuan)方面(mian)會有(you)(you)較大發展(zhan)。作(zuo)為民間(jian)使(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)草坪(ping)燈、埋(mai)地燈已有(you)(you)規模生產(chan)，也(ye)有(you)(you)用(yong)(yong)作(zuo)顯微鏡視(shi)場照明(ming)、手(shou)電(dian)、外科醫(yi)生的(de)(de)(de)頭燈、博(bo)物館或畫展(zhan)的(de)(de)(de)照明(ming)以(yi)及閱讀(du)臺燈。

溫室補光

光(guang)(guang)(guang)是(shi)植(zhi)(zhi)物生長(chang)和發育最重(zhong)要的(de)(de)環(huan)境因素之一，對(dui)植(zhi)(zhi)物的(de)(de)生長(chang)發育、形態建成、光(guang)(guang)(guang)合作(zuo)用(yong)、物質(zhi)(zhi)代謝及(ji)基(ji)因表(biao)達均有調控作(zuo)用(yong)，因此溫室補光(guang)(guang)(guang)是(shi)實現植(zhi)(zhi)物優質(zhi)(zhi)高產的(de)(de)重(zhong)要途徑。近年來(lai)，發光(guang)(guang)(guang)二極管在植(zhi)(zhi)物工(gong)廠中的(de)(de)應(ying)用(yong)越(yue)來(lai)越(yue)廣泛，LED光(guang)(guang)(guang)源的(de)(de)波寬窄、能耗低(di)、體(ti)積小、效率高、耐衰老、熱耗低(di)的(de)(de)優點，使其(qi)成為了眾(zhong)多光(guang)(guang)(guang)質(zhi)(zhi)研(yan)究人員(yuan)使用(yong)的(de)(de)新(xin)光(guang)(guang)(guang)源。為止，大量(liang)應(ying)用(yong)LED光(guang)(guang)(guang)源研(yan)究光(guang)(guang)(guang)環(huan)境對(dui)植(zhi)(zhi)物宏(hong)觀的(de)(de)形態、產量(liang)、品(pin)質(zhi)(zhi)的(de)(de)影(ying)響，以及(ji)對(dui)細胞(bao)顯微結(jie)構、植(zhi)(zhi)物分化(hua)、次生代謝物質(zhi)(zhi)的(de)(de)影(ying)響的(de)(de)研(yan)究層出不窮。

發光二極管封裝件的散熱

在半導體(ti)照(zhao)明(ming)裝置中，通(tong)(tong)常(chang)采用高功(gong)率(lv)高亮度(du)的(de)發(fa)(fa)光(guang)(guang)二極管（LED）作為光(guang)(guang)源(yuan)，當在發(fa)(fa)光(guang)(guang)二極管中通(tong)(tong)以電(dian)(dian)流時，電(dian)(dian) 子與空穴(xue)會(hui)直接復(fu)合(he)，從而(er)釋放(fang)能量(liang)發(fa)(fa)光(guang)(guang)，其(qi)(qi)具有(you)功(gong)耗小、使(shi)用壽命長等優點，在照(zhao)明(ming)領域應用廣泛。然而(er)，目前的(de)光(guang)(guang)電(dian)(dian)轉換(huan)效(xiao)率(lv)較低(di)，有(you)很大比重轉化為熱能，故LED芯片上(shang)的(de)功(gong)率(lv)密度(du)很大。大的(de)功(gong)率(lv)密度(du)對器(qi)件的(de)散(san)熱也提(ti)出了(le)高的(de)要求，發(fa)(fa)光(guang)(guang)二極管中封裝件散(san)熱問(wen)題(ti)已成(cheng)為影響(xiang)其(qi)(qi)產(chan)業化發(fa)(fa)展的(de)重大問(wen)題(ti)。

散熱冷卻方式

LED 的散(san)熱機構(gou)一般有(you)這幾種形式：

1．利用熱傳(chuan)導(dao)金(jin)屬或散熱鰭(qi)片與LED封裝件貼(tie)合散熱。

2．加裝風扇強制散熱。

3．在封裝件中(zhong)設置流(liu)通液體散熱(re)。

4．熱(re)管在封裝件中的結(jie)合，利用(yong)熱(re)管內工作介(jie)質相變時可(ke)吸收或散發(fa)熱(re)能。

原理與特點

熱(re)(re)管(guan)(guan)散(san)熱(re)(re)利用(yong)(yong)物質(zhi)相變的原理，具有可吸收或散(san)發高熱(re)(re)能(neng)的特性，這使(shi)得熱(re)(re)管(guan)(guan)成為具備極(ji)高的熱(re)(re)傳(chuan)導效率(lv)的設備，熱(re)(re)管(guan)(guan)冷卻主要是利用(yong)(yong)工(gong)作(zuo)流(liu)體在真空(kong)中(zhong)的蒸(zheng)發與冷凝來傳(chuan)遞熱(re)(re)量(liang)，當熱(re)(re)管(guan)(guan)的一端受熱(re)(re)時，毛細芯中(zhong)的工(gong)作(zuo)液體蒸(zheng)發汽化(hua)，蒸(zheng)汽在壓差(cha)之下流(liu)向另(ling)一端放出熱(re)(re)量(liang)并(bing)凝結成液體，液體再沿(yan)多孔材料(liao)依靠毛細管(guan)(guan)作(zuo)用(yong)(yong)流(liu)回蒸(zheng)發端，熱(re)(re)量(liang)得以沿(yan)熱(re)(re)管(guan)(guan)迅速(su)傳(chuan)遞。

鈣鈦礦發光二極管

傳統無(wu)(wu)機(ji)(ji)LED技術相(xiang)對成(cheng)(cheng)熟且發(fa)光(guang)效率高(gao)(gao)，在照明(ming)領域(yu)應用廣泛，但外(wai)延生(sheng)長等制(zhi)(zhi)備工(gong)藝限制(zhi)(zhi)了其難用于大(da)面積和柔(rou)性器件制(zhi)(zhi)備。有機(ji)(ji)或量(liang)子點LED具(ju)有易于大(da)面積成(cheng)(cheng)膜、可(ke)柔(rou)性化等優(you)(you)勢(shi)，但是高(gao)(gao)亮(liang)度下的(de)低效率和短壽命問題還亟待解(jie)決(jue)。金屬鹵化物(wu)鈣鈦(tai)礦型材(cai)(cai)料兼具(ju)無(wu)(wu)機(ji)(ji)和有機(ji)(ji)材(cai)(cai)料的(de)諸多(duo)優(you)(you)點”。如(ru)可(ke)溶液法大(da)面積制(zhi)(zhi)備、帶隙可(ke)調、載流(liu)子遷移率高(gao)(gao)、熒光(guang)效率高(gao)(gao)等。因此，基于鈣鈦(tai)礦材(cai)(cai)料的(de)LED相(xiang)較于傳統發(fa)光(guang)二極管具(ju)有諸多(duo)優(you)(you)勢(shi)，尤(you)其是可(ke)低成(cheng)(cheng)本(ben)、大(da)面積制(zhi)(zhi)備高(gao)(gao)亮(liang)度、高(gao)(gao)效率發(fa)光(guang)器件，對顯示與照明(ming)均具(ju)有重要意義。

鈣鈦(tai)礦(kuang)發(fa)光(guang)二極管發(fa)展(zhan)迅速，自(zi)2014年(nian)劍(jian)橋大學(xue)報道首篇外量子(zi)效率（EQE）為0.76%的三(san)維鈣鈦(tai)礦(kuang)發(fa)光(guang)器件(jian)以(yi)來(lai)，經過短短五年(nian)的發(fa)展(zhan)，近紅外、紅光(guang)和(he)綠光(guang)鈣鈦(tai)礦(kuang)發(fa)光(guang)器件(jian)的外量子(zi)效率均已突破20%。值得一提(ti)的是(shi)中國科學(xue)家在鈣鈦(tai)礦(kuang)發(fa)光(guang)領域里(li)的多個方向開創了全新的研(yan)究方法。

2015年(nian)，南(nan)京(jing)工(gong)(gong)業大(da)(da)(da)學與(yu)浙江(jiang)大(da)(da)(da)學團隊合作報道了外量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)效(xiao)率為(wei)3.5%的(de)(de)鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)發光二(er)極(ji)管(guan)，為(wei)當(dang)時的(de)(de)最高紀錄，也是國內(nei)在(zai)此領域的(de)(de)首(shou)篇論文。隨后(hou)，北京(jing)理工(gong)(gong)大(da)(da)(da)學和(he)南(nan)京(jing)理工(gong)(gong)大(da)(da)(da)學相繼(ji)報道了基于(yu)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)點的(de)(de)鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)LED。2016年(nian)，南(nan)京(jing)工(gong)(gong)業大(da)(da)(da)學采用(yong)具有多量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)阱結構的(de)(de)鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)實現(xian)了外量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)效(xiao)率突破(po)10%的(de)(de)近(jin)紅(hong)外鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)LED，相關成果于(yu)2016年(nian)發表(biao)于(yu)《Nature Photonics》。采用(yong)類(lei)似方法，中國科學院半導體研究(jiu)所將(jiang)綠光鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)LED的(de)(de)外量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)效(xiao)率提高到14.36%。2018年(nian)，南(nan)京(jing)工(gong)(gong)業大(da)(da)(da)學首(shou)次(ci)將(jiang)近(jin)紅(hong)外鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)LED外量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)效(xiao)率提升(sheng)至(zhi)20.7%，性能媲美(mei)已產(chan) 業化的(de)(de)有機和(he)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)LED。同年(nian)，華僑大(da)(da)(da)學”州將(jiang)綠光鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)LED的(de)(de)EQE提升(sheng)至(zhi)20.3%。

這兩項國內成(cheng)果被《Nature》邀(yao)請的領(ling)域專(zhuan)家評述為“突破(po)性(xing)成(cheng)果”， “是(shi)鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)材料在發(fa)光二極管中應用的里程碑式跨越”， “使鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)LED技術突破(po)性(xing)能障礙，將(jiang)推動鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)LED的產業化發(fa)展”。總體來說，目前中國在鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)LED研究方面處于世(shi)界領(ling)先地位，特(te)別是(shi)在高(gao)亮度(du)、高(gao)穩定性(xing)鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)發(fa)光器件方面，已經取得具有(you)自(zi)主知識產權(quan)。有(you)世(shi)界影響力的創新成(cheng)果。

盡管鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)LED的研(yan)究(jiu)已(yi)經取得了很大(da)的進(jin)展，但其發(fa)展仍(reng)然面臨著諸多挑戰。首先，鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)LED的穩(wen)定性問(wen)題需(xu)要解決。目(mu)前通過(guo)材料設(she)計(ji)、器(qi)件結構及界(jie)面優化(hua)等方法已(yi)大(da)大(da)提升了鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)LED的穩(wen)定性，但尚未達到產業(ye)(ye)化(hua)的要求(qiu)。其次(ci)，鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)材料中鉛(qian)元素(su)的毒性可(ke)能(neng)是其產業(ye)(ye)化(hua)道路上的一個障礙。研(yan)究(jiu)發(fa)現(xian)許多元素(su)（如(ru)錫、銅、鍺(zang)及銀(yin)等）在鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)材料中可(ke)以替代鉛(qian)元素(su)，但目(mu)前利用這些元素(su)制(zhi)(zhi)備(bei)的器(qi)件性能(neng)還(huan)不(bu)及鉛(qian)基鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)LED。此(ci)外，大(da)面積模塊化(hua)制(zhi)(zhi)備(bei)鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)LED仍(reng)處于萌芽期(qi)，如(ru)何發(fa)展制(zhi)(zhi)備(bei)工藝來進(jin)行可(ke)控大(da)面積生產還(huan)需(xu)要解決。

總之，鈣鈦(tai)礦發光(guang)材料與(yu)器(qi)件具有(you)(you)誘(you)人的(de)發展前景(jing)，未來隨著對材料理解的(de)深(shen)入及工藝技術的(de)進(jin)(jin)(jin)步(bu)，有(you)(you)望進(jin)(jin)(jin)一步(bu)提高器(qi)件的(de)效率和(he)穩定性，推(tui)進(jin)(jin)(jin)其產業化進(jin)(jin)(jin)程(cheng)。在不遠的(de)將來，鈣鈦(tai)礦LED將會以其優(you)異的(de)性能和(he)低(di)廉(lian)的(de)成(cheng)本成(cheng)為新一代顯(xian)示(shi)與(yu)照明(ming)的(de)有(you)(you)力競爭(zheng)者，在未來照明(ming)與(yu)顯(xian)示(shi)產業中(zhong)占有(you)(you)重要(yao)地位。

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