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簡介

發光二極管簡稱為LED。由(you)含鎵（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮（N）等的化合物制成。

當電子與空穴復合時能(neng)輻射出可見光(guang)(guang)，因而可以用(yong)來(lai)制成(cheng)(cheng)發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)管(guan)。在電路(lu)及(ji)儀器(qi)中作為指(zhi)示燈，或(huo)(huo)者組成(cheng)(cheng)文字(zi)或(huo)(huo)數(shu)字(zi)顯示。砷化(hua)鎵(jia)(jia)二(er)(er)極(ji)管(guan)發(fa)(fa)(fa)紅光(guang)(guang)，磷化(hua)鎵(jia)(jia)二(er)(er)極(ji)管(guan)發(fa)(fa)(fa)綠(lv)光(guang)(guang)，碳化(hua)硅二(er)(er)極(ji)管(guan)發(fa)(fa)(fa)黃光(guang)(guang)，氮(dan)化(hua)鎵(jia)(jia)二(er)(er)極(ji)管(guan)發(fa)(fa)(fa)藍(lan)光(guang)(guang)。因化(hua)學性質又(you)分有機(ji)發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)管(guan)OLED和無(wu)機(ji)發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)管(guan)LED。

LED最初用(yong)(yong)于(yu)儀器儀表的指示(shi)性照(zhao)明，隨(sui)后(hou)擴(kuo)展到(dao)交通(tong)信號燈(deng)。再到(dao)景(jing)觀照(zhao)明、車用(yong)(yong)照(zhao)明和(he)手(shou)機鍵盤及背光(guang)(guang)(guang)源。后(hou)來發(fa)展出微型(xing)(xing)發(fa)光(guang)(guang)(guang)二(er)(er)極管(micro-LED)的新技術，其(qi)將原本發(fa)光(guang)(guang)(guang)二(er)(er)極管的尺寸大幅縮小，用(yong)(yong)可獨立發(fa)光(guang)(guang)(guang)的紅、藍、綠微型(xing)(xing)發(fa)光(guang)(guang)(guang)二(er)(er)極管成(cheng)陣列(lie)排列(lie)形成(cheng)顯(xian)示(shi)陣列(lie)用(yong)(yong)于(yu)顯(xian)示(shi)技術領域。微型(xing)(xing)發(fa)光(guang)(guang)(guang)二(er)(er)極管具有自(zi)發(fa)光(guang)(guang)(guang)顯(xian)示(shi)特性，比自(zi)發(fa)光(guang)(guang)(guang)顯(xian)示(shi)的有機發(fa)光(guang)(guang)(guang)二(er)(er)極管(Organic Light Emitting DiodeOLED)效率高(gao)、壽命較長、材(cai)料不易受到(dao)環(huan)境影響(xiang)而(er)相對穩(wen)定。

工作原理

發光(guang)(guang)二極管(guan)與普通二極管(guan)一(yi)樣是(shi)由(you)一(yi)個PN結組(zu)成，也具有單(dan)向(xiang)導電(dian)(dian)性。當(dang)給發光(guang)(guang)二極管(guan)加上正(zheng)向(xiang)電(dian)(dian)壓后(hou)，從P區(qu)注入到N區(qu)的(de)(de)(de)空穴和由(you)N區(qu)注入到P區(qu)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)子，在PN結附(fu)近數微米(mi)內分(fen)別(bie)與N區(qu)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)子和P區(qu)的(de)(de)(de)空穴復(fu)合，產生(sheng)自(zi)發輻射的(de)(de)(de)熒光(guang)(guang)。不(bu)(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)半導體材(cai)料中(zhong)電(dian)(dian)子和空穴所處的(de)(de)(de)能(neng)量狀態不(bu)(bu)同(tong)(tong)。當(dang)電(dian)(dian)子和空穴復(fu)合時釋放出的(de)(de)(de)能(neng)量多少不(bu)(bu)同(tong)(tong)，釋放出的(de)(de)(de)能(neng)量越多，則發出的(de)(de)(de)光(guang)(guang)的(de)(de)(de)波長越短。常用(yong)的(de)(de)(de)是(shi)發紅光(guang)(guang)、綠光(guang)(guang)或黃光(guang)(guang)的(de)(de)(de)二極管(guan)。發光(guang)(guang)二極管(guan)的(de)(de)(de)反向(xiang)擊穿電(dian)(dian)壓大于(yu)5伏。它的(de)(de)(de)正(zheng)向(xiang)伏安(an)特性曲線很陡，使(shi)用(yong)時必須串聯限(xian)流電(dian)(dian)阻以控制通過二極管(guan)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)流。

發光二極(ji)管的核心部分是由P型半(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)(ti)和(he)N型半(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)(ti)組成(cheng)的晶片(pian)，在P型半(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)(ti)和(he)N型半(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)(ti)之間有(you)一個過渡層，稱為(wei)PN結。在某些半(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)(ti)材料的PN結中，注入的少數(shu)載(zai)(zai)流(liu)子與多(duo)數(shu)載(zai)(zai)流(liu)子復合時(shi)會把多(duo)余(yu)的能(neng)量(liang)以光的形(xing)式釋(shi)放出來，從而把電能(neng)直接轉(zhuan)換為(wei)光能(neng)。PN結加(jia)(jia)反(fan)向(xiang)電壓，少數(shu)載(zai)(zai)流(liu)子難以注入，故不(bu)發光。當(dang)它處于正向(xiang)工作狀態時(shi)（即兩端加(jia)(jia)上正向(xiang)電壓），電流(liu)從LED陽極(ji)流(liu)向(xiang)陰極(ji)時(shi)，半(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)(ti)晶體(ti)(ti)就發出從紫外(wai)到紅外(wai)不(bu)同顏色(se)的光線，光的強(qiang)弱(ruo)與電流(liu)有(you)關。

傳統(tong)發光二極管所(suo)使用的(de)無機半導體物料和所(suo)它們發光的(de)顏色

LED材料

材料化學式

顏色

鋁砷(shen)化(hua)鎵砷(shen)化(hua)鎵砷(shen)化(hua)鎵磷化(hua)物磷化(hua)銦鎵鋁磷化(hua)鎵（摻(chan)雜氧化(hua)鋅）

AlGaAs GaAsP AlGaInP GaP:ZnO

紅色及紅外線

鋁磷化(hua)(hua)(hua)(hua)鎵銦氮(dan)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎵/氮(dan)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎵磷化(hua)(hua)(hua)(hua)鎵磷化(hua)(hua)(hua)(hua)銦鎵鋁鋁磷化(hua)(hua)(hua)(hua)鎵

InGaN/GaN GaP AlGaInP AlGaP

綠色

磷(lin)(lin)化(hua)(hua)鋁銦鎵砷化(hua)(hua)鎵磷(lin)(lin)化(hua)(hua)物磷(lin)(lin)化(hua)(hua)銦鎵鋁磷(lin)(lin)化(hua)(hua)鎵

GaAsPAlGaInP AlGaInP GaP

高(gao)亮度(du)的橘紅色，橙色，黃色，綠色

磷砷化鎵

GaAsP

紅色，橘紅色，黃色

磷(lin)化(hua)鎵(jia) 硒(xi)化(hua)鋅銦氮化(hua)鎵(jia) 碳化(hua)硅

GaP ZnSe InGaN SiC

紅色，黃色，綠色

氮化鎵

GaN

綠色，翠綠色，藍色

銦氮化鎵

InGaN

近紫(zi)外線，藍綠色(se)，藍色(se)

碳化硅(用作襯底(di))

SiC

藍色

硅(用作襯底)

藍色

藍寶石(用作襯底)

Al2O3

藍色

硒化鋅

ZnSe

藍色

鉆石

紫外線

氮化(hua)鋁(lv),氮化(hua)鋁(lv)鎵

AlN AlGaN

波長(chang)為遠(yuan)至近的紫(zi)外線

LED燈特點

LED燈就是(shi)(shi)發(fa)光二(er)極管，是(shi)(shi)采用固體半導(dao)體芯片(pian)為發(fa)光材料，與傳統燈具相比(bi)，LED燈節能(neng)、環保、顯(xian)色性與響應(ying)速度好(hao)。

（一）節能是(shi)LED燈(deng)最(zui)突出的特點

在能耗方面，LED燈(deng)(deng)的(de)能耗是(shi)白熾燈(deng)(deng)的(de)十分(fen)之一(yi)(yi)，是(shi)節(jie)能燈(deng)(deng)的(de)四分(fen)之一(yi)(yi)。這是(shi)LED燈(deng)(deng)的(de)一(yi)(yi)個最(zui)大的(de)特點。現在的(de)人(ren)們都(dou)崇(chong)尚節(jie)能環(huan)保(bao)，也正是(shi)因為節(jie)能的(de)這個特點，使得LED燈(deng)(deng)的(de)應用范(fan)圍十分(fen)廣泛(fan)，使得LED燈(deng)(deng)十分(fen)的(de)受歡迎。

（二）可以在(zai)高(gao)速(su)開關狀態(tai)工作

我們平時走在(zai)(zai)馬路上，會發現(xian)每一個LED組成的(de)(de)(de)屏幕或者(zhe)畫面都是(shi)(shi)變化莫測的(de)(de)(de)。這(zhe)說明LED燈是(shi)(shi)可以(yi)進行高速開(kai)關(guan)工作的(de)(de)(de)。但(dan)是(shi)(shi)，對于我們平時使用的(de)(de)(de)白熾燈，則達不到(dao)這(zhe)樣(yang)的(de)(de)(de)工作狀態(tai)。在(zai)(zai)平時生活的(de)(de)(de)時候，如果開(kai)關(guan)的(de)(de)(de)次(ci)數過多，將(jiang)直接(jie)導(dao) 致白熾燈燈絲(si)斷裂。這(zhe)個也是(shi)(shi)LED燈受歡迎的(de)(de)(de)重要原因。

（三）環保

LED燈(deng)內部不含有任何的汞(gong)等重金(jin)屬材料，但是熒光燈(deng)中含有，這就體現(xian)了LED燈(deng)環(huan)保的特點。現(xian)在的人都(dou)十分重視環(huan)保，所以，會有更多(duo)的人愿(yuan)意選(xuan)擇環(huan)保的LED燈(deng)。

（四）響應速度快(kuai)

LED燈(deng)還(huan)有(you)一個突出的(de)特點(dian)，就(jiu)是反(fan)應(ying)的(de)速(su)度(du)比較快。只要一接通電源，LED燈(deng)馬上就(jiu)會亮(liang)起來。對比我(wo)們平時(shi)使(shi)用的(de)節能(neng)燈(deng)，其反(fan)應(ying)速(su)度(du)更快，在(zai)打開傳統燈(deng)泡時(shi)，往往需(xu)要很長的(de)時(shi)間(jian)(jian)才(cai)能(neng)照亮(liang)房間(jian)(jian)，在(zai)燈(deng)泡徹(che)底的(de)發熱之后，才(cai)能(neng)亮(liang)起來。

（五(wu)）相較(jiao)于其他(ta)的(de)光源，LED燈更“干(gan)凈”

所謂(wei)的(de)(de)(de)“干凈”不(bu)是(shi)指的(de)(de)(de)燈表(biao)面以及(ji)內部的(de)(de)(de)干凈，而是(shi)這個燈是(shi)屬于冷(leng)光(guang)(guang)源的(de)(de)(de)，不(bu)會產生太多的(de)(de)(de)熱量，不(bu)會吸(xi)引(yin)那些喜(xi)光(guang)(guang)喜(xi)熱的(de)(de)(de)昆(kun)蟲。特(te)別是(shi)在夏天，農村的(de)(de)(de)蟲子會特(te)別的(de)(de)(de)多。

有的(de)(de)蟲(chong)子(zi)(zi)(zi)天(tian)性喜熱(re)，白熾燈(deng)(deng)和節能燈(deng)(deng)在(zai)使用一段時間之(zhi)后都會(hui)產生(sheng)(sheng)熱(re)量，這(zhe)個(ge)熱(re)量正(zheng)好是蟲(chong)子(zi)(zi)(zi)喜歡的(de)(de)，就容易吸(xi)引蟲(chong)子(zi)(zi)(zi)過來(lai)(lai)。這(zhe)無疑會(hui)對燈(deng)(deng)表面帶(dai)來(lai)(lai)很多的(de)(de)污(wu)染物(wu)，而且，蟲(chong)子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)排(pai)泄(xie)(xie)物(wu)還會(hui)使得(de)室內變得(de)很臟。但是，LED燈(deng)(deng)是冷(leng)光源，不(bu)會(hui)吸(xi)引蟲(chong)子(zi)(zi)(zi)過來(lai)(lai)的(de)(de)，這(zhe)樣，就不(bu)會(hui)產生(sheng)(sheng)蟲(chong)子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)排(pai)泄(xie)(xie)物(wu)。所以說，LED燈(deng)(deng)更加的(de)(de) “干凈”。

半(ban)導體(ti)發光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)二極(ji)管的應用范圍廣，功(gong)耗(hao)小，使(shi)用壽命(ming)長，低碳環保。我(wo)國半(ban)導體(ti)發光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)二極(ji)管的應用非(fei)常廣泛，居民家庭中的很多照(zhao)明(ming)設(she)備都使(shi)用了半(ban)導體(ti)發光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)二極(ji)管，大部(bu)分路(lu)燈也使(shi)用了半(ban)導體(ti)發光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)二極(ji)管路(lu)燈作(zuo)為照(zhao)明(ming)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源，部(bu)分道路(lu)的照(zhao)明(ming)燈具還(huan)結合(he)了太陽能(neng)技術(shu)，可節省大量電能(neng)。感(gan)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)二極(ji)管根(gen)據材(cai)質的不同，可以分成(cheng)砷(shen)(shen)鋁化鎵(jia)感(gan)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)二極(ji)管、磷(lin)砷(shen)(shen)化鋁感(gan)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)二極(ji)管、磷(lin)化鎵(jia)感(gan)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)二極(ji)管和砷(shen)(shen)化鋁感(gan)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)二極(ji)管等。

主要分類

發(fa)光(guang)(guang)(guang)二(er)(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)還可分為普通單色(se)發(fa)光(guang)(guang)(guang)二(er)(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)、高(gao)(gao)亮度發(fa)光(guang)(guang)(guang)二(er)(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)、超高(gao)(gao)亮度發(fa)光(guang)(guang)(guang)二(er)(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)、變色(se)發(fa)光(guang)(guang)(guang)二(er)(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)、閃爍發(fa)光(guang)(guang)(guang)二(er)(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)、電壓控制型發(fa)光(guang)(guang)(guang)二(er)(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)、紅(hong)外(wai)發(fa)光(guang)(guang)(guang)二(er)(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)和(he)負(fu)阻(zu)發(fa)光(guang)(guang)(guang)二(er)(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)等。

LED的(de)控(kong)制模式(shi)有恒(heng)(heng)流(liu)和(he)恒(heng)(heng)壓(ya)兩種(zhong)，有多種(zhong)調光(guang)(guang)(guang)方(fang)式(shi)，比(bi)如模擬調光(guang)(guang)(guang)和(he)PWM調光(guang)(guang)(guang)，大多數的(de)LED都采用的(de)是恒(heng)(heng)流(liu)控(kong)制，這樣可以(yi)保(bao)持LED電流(liu)的(de)穩定，不易受VF的(de)變化，可以(yi)延長LED燈(deng)具的(de)使用壽命(ming)。

單色發光二極管

普通(tong)單色發光二(er)極(ji)管

普通單色發光二極管(guan)具(ju)有體積小、工(gong)作電(dian)壓低、工(gong)作電(dian)流小、發光均勻穩定(ding)、響(xiang)應速(su)度(du)快(kuai)、壽命長等優點(dian)，可用(yong)各種(zhong)直流、交(jiao)流、脈沖等電(dian)源驅動點(dian)亮。它屬于電(dian)流控(kong)制型半(ban)導體器(qi)件，使用(yong)時(shi)需串接合適的限流電(dian)阻。

普通單色(se)發光(guang)(guang)(guang)二(er)極(ji)管(guan)的(de)發光(guang)(guang)(guang)顏色(se)與發光(guang)(guang)(guang)的(de)波(bo)(bo)長(chang)(chang)(chang)有關，而發光(guang)(guang)(guang)的(de)波(bo)(bo)長(chang)(chang)(chang)又取決(jue)于(yu)制造(zao)發光(guang)(guang)(guang)二(er)極(ji)管(guan)所用的(de)半導(dao)體材料。紅色(se)發光(guang)(guang)(guang)二(er)極(ji)管(guan)的(de)波(bo)(bo)長(chang)(chang)(chang)一般(ban)為650～700nm，琥珀色(se)發光(guang)(guang)(guang)二(er)極(ji)管(guan)的(de)波(bo)(bo)長(chang)(chang)(chang)一般(ban)為630～650nm ，橙色(se)發光(guang)(guang)(guang)二(er)極(ji)管(guan)的(de)波(bo)(bo)長(chang)(chang)(chang)一般(ban)為610～630nm左右，黃色(se)發光(guang)(guang)(guang)二(er)極(ji)管(guan)的(de)波(bo)(bo)長(chang)(chang)(chang)一般(ban)為585nm左右，綠(lv)色(se)發光(guang)(guang)(guang)二(er)極(ji)管(guan)的(de)波(bo)(bo)長(chang)(chang)(chang)一般(ban)為555～570nm。

高亮度單色發光二極(ji)管

高(gao)亮(liang)(liang)度(du)單(dan)色(se)發光二(er)(er)極管(guan)和超高(gao)亮(liang)(liang)度(du)單(dan)色(se)發光二(er)(er)極管(guan)使(shi)用的(de)半導體材(cai)(cai)料(liao)與普通(tong)(tong)單(dan)色(se)發光二(er)(er)極管(guan)不同(tong)，所以發光的(de)強度(du)也不同(tong)。通(tong)(tong)常(chang)，高(gao)亮(liang)(liang)度(du)單(dan)色(se)發光二(er)(er)極管(guan)使(shi)用砷(shen)(shen)鋁化(hua)鎵(jia)（GaAlAs）等材(cai)(cai)料(liao)，超高(gao)亮(liang)(liang)度(du)單(dan)色(se)發光二(er)(er)極管(guan)使(shi)用磷(lin)銦砷(shen)(shen)化(hua)鎵(jia)（GaAsInP）等材(cai)(cai)料(liao)，而(er)普通(tong)(tong)單(dan)色(se)發光二(er)(er)極管(guan)使(shi)用磷(lin)化(hua)鎵(jia)（GaP）或磷(lin)砷(shen)(shen)化(hua)鎵(jia)（GaAsP）等材(cai)(cai)料(liao)。

變色發光二極管

變(bian)色(se)(se)發(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)管(guan)是能變(bian)換發(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)顏(yan)色(se)(se)的發(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)管(guan)。變(bian)色(se)(se)發(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)管(guan)發(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)顏(yan)色(se)(se)種(zhong)類可分(fen)為雙色(se)(se)發(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)管(guan)、三色(se)(se)發(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)管(guan)和多色(se)(se)（有紅(hong)、藍、綠、白四種(zhong)顏(yan)色(se)(se)）發(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)管(guan)。

變(bian)色(se)發光二(er)極管按(an)引腳(jiao)數(shu)量可分為二(er)端變(bian)色(se)發光二(er)極管、三(san)端變(bian)色(se)發光二(er)極管、四端變(bian)色(se)發光二(er)極管和六端變(bian)色(se)發光二(er)極管。

閃爍發光二極管

閃爍發(fa)(fa)光(guang)二極(ji)管（BTS）是一種由CMOS集成電路和(he)發(fa)(fa)光(guang)二極(ji)管組成的特殊發(fa)(fa)光(guang)器件(jian)，可用于報警(jing)指示及(ji)欠壓、超壓指示。

閃爍發(fa)光(guang)二極管在使用時，無須外接其(qi)它元件，只要在其(qi)引(yin)腳(jiao)兩端加(jia)上適(shi)當(dang)的直流(liu)工作(zuo)電壓（5V）即可閃爍發(fa)光(guang)。

紅外發光二極管

紅外(wai)發(fa)光(guang)(guang)二極(ji)管也稱紅外(wai)線發(fa)射二極(ji)管，它(ta)是可以將(jiang)電能直接轉(zhuan)換成紅外(wai)光(guang)(guang)（不(bu)可見光(guang)(guang)）并能輻射出去的發(fa)光(guang)(guang)器件(jian)，主(zhu)要應用于各種光(guang)(guang)控及遙控發(fa)射電路中。

紅外發(fa)(fa)光(guang)二極管(guan)的結構、原理與普通發(fa)(fa)光(guang)二極管(guan)相近，只是使用的半導(dao)體材(cai)料不(bu)同。紅外發(fa)(fa)光(guang)二極管(guan)通常使用砷(shen)(shen)化鎵（GaAs）、砷(shen)(shen)鋁(lv)化鎵（GaAlAs）等材(cai)料，采用全透明或(huo)淺藍色、黑色的樹脂封裝。

常用的紅(hong)外發光(guang)二極管有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(ji)于(yu)半(ban)導(dao)體(ti)材料(liao)的(de)(de)(de)紫(zi)(zi)外(wai)(wai)發(fa)光(guang)(guang)二極(ji)管(guan)(UV LED)具有(you)節能、環(huan)保和(he)壽命長(chang)等(deng)優點(dian)，在殺菌(jun)消毒、醫療(liao)和(he)生(sheng)化檢測等(deng)領域有(you)重大的(de)(de)(de)應用價值。近年(nian)來(lai)(lai)(lai)，半(ban)導(dao)體(ti)紫(zi)(zi)外(wai)(wai)光(guang)(guang)電材料(liao)和(he)器件在全球引起(qi)越來(lai)(lai)(lai)越多(duo)(duo)的(de)(de)(de)關(guan)注(zhu)，成(cheng)為(wei)研(yan)發(fa)熱點(dian)。 2018年(nian)12月9一12日，由中國科學院半(ban)導(dao)體(ti)研(yan)究所(suo)主辦的(de)(de)(de)第三(san)屆(jie)“國際紫(zi)(zi)外(wai)(wai)材料(liao)與(yu)器件研(yan)討(tao)會(hui)” (IWUMD一2018)在云南昆明(ming)召開(kai)，來(lai)(lai)(lai)自十二個(ge)國家(jia)的(de)(de)(de)270余位(wei)代表出席了會(hui)議。本次會(hui)議匯聚了國內(nei)外(wai)(wai)在紫(zi)(zi)外(wai)(wai)發(fa)光(guang)(guang)二極(ji)管(guan)材料(liao)和(he)器件相關(guan)領域的(de)(de)(de)多(duo)(duo)位(wei)頂尖專家(jia)的(de)(de)(de)最新(xin)研(yan)發(fa)成(cheng)果報告。

紫(zi)(zi)外(wai)發(fa)(fa)光(guang)(guang)二極(ji)管是氮化物(wu)技術(shu)發(fa)(fa)展和第三代(dai)(dai)半(ban)導(dao)(dao)體材料(liao)(liao)技術(shu)發(fa)(fa)展的(de)(de)主要趨勢(shi)，擁有廣闊的(de)(de)應用前景。中國科技部(bu)為了加(jia)快第三代(dai)(dai)半(ban)導(dao)(dao)體固態紫(zi)(zi)外(wai)光(guang)(guang)源(yuan)的(de)(de)發(fa)(fa)展，爭(zheng)施了“第三代(dai)(dai)半(ban)導(dao)(dao)體固態紫(zi)(zi)外(wai)光(guang)(guang)源(yuan)材料(liao)(liao)及(ji)器(qi)件(jian)關鍵(jian)技術(shu)”重點(dian)研(yan)發(fa)(fa)計(ji)劃專(zhuan)項(xiang)（2016YFB0400800）。國家(jia)重點(dian)研(yan)發(fa)(fa)計(ji)劃的(de)(de)支持和國際紫(zi)(zi)外(wai)材料(liao)(liao)與器(qi)件(jian)研(yan)討會的(de)(de)舉辦(ban)，將為加(jia)快實現我(wo)國第三代(dai)(dai)半(ban)導(dao)(dao)體紫(zi)(zi)外(wai)光(guang)(guang)源(yuan)的(de)(de)市場化應用，帶(dai)動我(wo)國紫(zi)(zi)外(wai)半(ban)導(dao)(dao)體發(fa)(fa)光(guang)(guang)二極(ji)管材料(liao)(liao)和器(qi)件(jian)技術(shu)創親及(ji)產業化發(fa)(fa)展發(fa)(fa)揮積極(ji)的(de)(de)作用。

有機發光二極管

1987年(nian)，柯達公(gong)司(si)鄧青(qing)云等成功制備了(le)低電壓(ya)、高亮度的有(you)機發光(guang)二極管(guan)（OLED），第一(yi)次向世界展示(shi)了(le)OLED在商業上(shang)的應用前景‘“。1995年(nian)，Kido在science雜志(zhi)上(shang)發表了(le)白(bai)光(guang)有(you)機發光(guang)二極管(guan)（wOLED）的文(wen)章(zhang)，雖(sui)然(ran)效(xiao)率不高，但揭(jie)開了(le)OLED照明(ming)研(yan)究的序幕。經過幾十年(nian)的發展，OLED的效(xiao)率和穩定性早已滿足小尺寸顯示(shi)器的要求，受到眾多高端儀器儀表、手(shou)機和移動終端公(gong)司(si)的青(qing)睞，大尺寸技術(shu)也(ye)日漸完善(shan)。

OLED材(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)發(fa)展是OLED產(chan)業蓬勃發(fa)展的(de)(de)基礎。最早的(de)(de)OLED發(fa)光(guang)材(cai)料(liao)(liao)(liao)是熒光(guang)材(cai)料(liao)(liao)(liao)，但(dan)熒光(guang)材(cai)料(liao)(liao)(liao)由于(yu)自旋阻(zu)禁，其理論內量子(zi)(zi)效率上限僅能(neng)達到25%。1998年，Ma以及Forrest和Thompson等先(xian)后報道(dao)了(le)(le)磷(lin)光(guang)材(cai)料(liao)(liao)(liao)在(zai)OLED材(cai)料(liao)(liao)(liao)中(zhong)的(de)(de)應用，從而為突破自旋統計規律(lv)、100%地利用所有激子(zi)(zi)的(de)(de)能(neng)量開辟了(le)(le)道(dao)路。但(dan)是磷(lin)光(guang)材(cai)料(liao)(liao)(liao)也(ye)存在(zai)一定(ding)的(de)(de)問題，由于(yu)含有貴金屬，價(jia)格很高而且(qie)藍(lan)光(guang)材(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)穩定(ding)性(xing)長(chang)期(qi)停滯不前。

2009年(nian)，日本九州大學的(de)Adachi教授(shou)首次將熱活(huo)化(hua)延遲熒光(guang)（TADF）材(cai)料引入OLED。此類材(cai)料具有極低的(de)單三(san)線態能隙，可(ke)通過三(san)線態激(ji)子(zi)的(de)反向系間竄越（RISC）實(shi)現100%的(de)理論內量子(zi)效(xiao)率。材(cai)料體系和(he)(he)器件結構的(de)日漸完善(shan)，使得OLED在顯示領(ling)域嶄露頭(tou)角。另一(yi)方面，WOLED具有發光(guang)效(xiao)率高、光(guang)譜可(ke)調、藍光(guang)成分少和(he)(he)面光(guang)源等(deng)一(yi)系列優勢，作為低色(se)溫(wen)、無藍害(hai)的(de)高效(xiao)光(guang)源，有望成為未來健(jian)康照明的(de)新(xin)趨勢。

生產

材料

LED五(wu)大原物料(liao)分別(bie)是指(zhi)：晶片，支架，銀膠，金線(xian)，環氧樹脂(zhi)

晶片

晶(jing)片的構成：由金(jin)墊(dian)，P極，N極，PN結，背(bei)金(jin)層(ceng)構成（雙pad晶(jing)片無(wu)背(bei)金(jin)層(ceng)）。晶(jing)片是(shi)由P層(ceng)半導體(ti)元(yuan)素，N層(ceng)半導體(ti)元(yuan)素靠電(dian)子(zi)移動而重新(xin)排列組合(he)成的PN結合(he)體(ti)。也正(zheng)是(shi)這種(zhong)變(bian)化(hua)使晶(jing)片能(neng)夠處于一(yi)個相對(dui)穩定的狀態。在(zai)晶(jing)片被一(yi)定的電(dian)壓施(shi)加正(zheng)向(xiang)(xiang)電(dian)極時，正(zheng)向(xiang)(xiang)P區(qu)的空穴(xue)(xue)則(ze)會源(yuan)源(yuan)不斷的游向(xiang)(xiang)N區(qu)，N區(qu)的電(dian)子(zi)則(ze)會相對(dui)于孔穴(xue)(xue)向(xiang)(xiang)P區(qu)運動。在(zai)電(dian)子(zi)，空穴(xue)(xue)相對(dui)移動的同時，電(dian)子(zi)空穴(xue)(xue)互(hu)相結對(dui)，激發(fa)出光(guang)子(zi)，產(chan)生(sheng)光(guang)能(neng)。

主(zhu)要分(fen)(fen)類，表面發光型(xing)(xing)：光線(xian)大部分(fen)(fen)從晶(jing)片表面發出。五(wu)面發光型(xing)(xing)：表面，側面都有(you)較多的光線(xian)射出按發光顏(yan)色(se)分(fen)(fen)，紅，橙，黃(huang)(huang)，黃(huang)(huang)綠(lv)，純(chun)綠(lv)，標準(zhun)綠(lv)，藍(lan)綠(lv)，藍(lan)。

支架

支架的結構1層(ceng)是(shi)鐵，2層(ceng)鍍銅（導電性(xing)好，散熱快），3層(ceng)鍍鎳（防氧化），4層(ceng)鍍銀（反光性(xing)好，易焊線(xian)）

銀膠（因種類(lei)較多，我們以H20E為例(li)）

也叫(jiao)白膠(jiao)，乳白色，導通(tong)粘合(he)作用(yong)（烘烤溫度為(wei)：100°C/1.5H）銀粉(fen)（導電，散熱，固(gu)定晶片）+環氧樹(shu)脂(zhi)（固(gu)化銀粉(fen)）+稀(xi)釋劑(ji)（易于攪拌）。儲(chu)藏(zang)條件：銀膠(jiao)的(de)(de)制造商一般將銀膠(jiao)以-40 °C 儲(chu)藏(zang)，應用(yong)單位一般將銀膠(jiao)以-5 °C 儲(chu)藏(zang)。單劑(ji)為(wei)25 °C/1年（干燥，通(tong)風的(de)(de)地(di)方），混合(he)劑(ji)25 °C/72小時(shi)(shi)（但在上線作業時(shi)(shi)因其他的(de)(de)因素“溫濕度、通(tong)風的(de)(de)條件”，為(wei)保證產品的(de)(de)質(zhi)量一般的(de)(de)混合(he)劑(ji)使用(yong)時(shi)(shi)間(jian)為(wei)4小時(shi)(shi)）

烘烤條件：150 °C/1.5H

攪拌(ban)條件：順一個(ge)方向均勻攪拌(ban)15分鐘

金(jin)線（以φ1.0mil為(wei)例）

LED所用(yong)到(dao)的(de)(de)金(jin)線(xian)有φ1.0mil、 φ1.2mil，金(jin)線(xian)的(de)(de)材(cai)質(zhi)，LED用(yong)金(jin)線(xian)的(de)(de)材(cai)質(zhi)一般含金(jin)量為99.9%，金(jin)線(xian)的(de)(de)用(yong)途

利用(yong)其含金量高材質較軟、易(yi)變形且導電(dian)性好、散熱性好的特性，讓晶片與支架間形成一(yi)閉合電(dian)路。（換(huan)算(suan)關(guan)系：1 mil = 0.0254mm , 1 in = 25.4mm ）

環氧樹脂（以(yi)EP400為例）

組成(cheng)：A、B兩組劑份:

A膠：是(shi)主劑(ji)(ji)，由(you)環氧樹脂+消泡劑(ji)(ji)+耐熱劑(ji)(ji)+稀(xi)釋劑(ji)(ji)

B劑(ji)：是固化(hua)劑(ji)，由酸(suan)酣+離模劑(ji)+促進劑(ji)

使用條件：

混合比(bi)：A/B=100/100（重量比(bi)）

混合粘度：500-700CPS/30 °C

膠(jiao)化時間：120 °C*12分鐘(zhong)或110 °C*18分鐘(zhong)

可使用條件：室溫25 °C約6小時(shi)(shi)。一般根據產線的(de)生(sheng)產需要，我(wo)們將(jiang)它(ta)的(de)使用條件定為2小時(shi)(shi)。

硬(ying)化條件：初期硬(ying)化110 °C—140 °C 25—40分鐘

后期硬化100 °C*6—10小時（可以視實際需要做機動性調整）

工藝

芯片檢驗

鏡檢：材(cai)料表(biao)面是否(fou)有機械(xie)損傷及麻(ma)點(dian)麻(ma)坑lockhill芯片尺(chi)寸及電極大小是否(fou)符合(he)工藝要(yao)求電極圖案是否(fou)完(wan)整(zheng)。

LED擴片

由(you)于LED芯片在劃片后依(yi)然排列緊密間距很(hen)小（約0.1mm），不利于后工(gong)序的(de)操作。采用(yong)擴片機(ji)對黏結(jie)芯片的(de)膜進行擴張(zhang)，使LED芯片的(de)間距拉伸到約0.6mm。也可以(yi)采用(yong)手工(gong)擴張(zhang)，但很(hen)容易造(zao)成芯片掉落浪費等不良問題。

LED點膠

在LED支架的相應位置點(dian)上銀(yin)膠或(huo)絕緣膠。對于GaAs、SiC導電襯底，具有背面電極的紅光、黃(huang)光、黃(huang)綠(lv)芯(xin)片(pian)，采用銀(yin)膠。對于藍(lan)寶石絕緣襯底的藍(lan)光、綠(lv)光LED芯(xin)片(pian)，采用絕緣膠來固(gu)定芯(xin)片(pian)。

工藝(yi)(yi)難點(dian)在于(yu)點(dian)膠量的(de)控制，在膠體高度(du)、點(dian)膠位(wei)置均有詳細的(de)工藝(yi)(yi)要求。由(you)于(yu)銀(yin)膠和絕緣膠在貯(zhu)存和使(shi)用(yong)均有嚴格的(de)要求，提醒：銀(yin)膠的(de)醒料、攪拌、使(shi)用(yong)時間都是工藝(yi)(yi)上必須(xu)注意的(de)事項。

LED備膠

和點膠(jiao)(jiao)相反，備膠(jiao)(jiao)是(shi)(shi)用備膠(jiao)(jiao)機(ji)先把銀膠(jiao)(jiao)涂在LED背面電極上，然后把背部帶銀膠(jiao)(jiao)的LED安(an)裝在LED支架上。備膠(jiao)(jiao)的效(xiao)率遠高于點膠(jiao)(jiao)，但不是(shi)(shi)所有產(chan)品均適用備膠(jiao)(jiao)工藝。

LED手工刺片

將(jiang)擴張(zhang)后LED芯片(pian)（備膠或(huo)未備膠）安(an)置在刺(ci)片(pian)臺的夾具上(shang)，LED支架放(fang)在夾具底下，在顯(xian)微鏡(jing)下用針將(jiang)LED芯片(pian)一個(ge)一個(ge)刺(ci)到相(xiang)(xiang)應(ying)的位(wei)置上(shang)。手工刺(ci)片(pian)和(he)自動裝架相(xiang)(xiang)比有一個(ge)好處，便于隨時(shi)更換不同的芯片(pian)，適用于需要安(an)裝多種芯片(pian)的產品。

LED自動裝架

自動裝(zhuang)架(jia)其實是(shi)結合(he)了沾(zhan)膠(jiao)（點膠(jiao)）和安裝(zhuang)芯片(pian)(pian)兩大步驟(zou)，先在LED支架(jia)上(shang)點上(shang)銀膠(jiao)（絕緣(yuan)膠(jiao)），然后用(yong)(yong)(yong)真空吸(xi)(xi)(xi)嘴(zui)將LED芯片(pian)(pian)吸(xi)(xi)(xi)起(qi)移動位置，再(zai)安置在相應的支架(jia)位置上(shang)。自動裝(zhuang)架(jia)在工(gong)藝上(shang)主(zhu)要(yao)要(yao)熟(shu)悉設(she)(she)備操作(zuo)編(bian)程(cheng)，同時對設(she)(she)備的沾(zhan)膠(jiao)及安裝(zhuang)精度(du)進行調(diao)整。在吸(xi)(xi)(xi)嘴(zui)的選用(yong)(yong)(yong)上(shang)盡量選用(yong)(yong)(yong)膠(jiao)木吸(xi)(xi)(xi)嘴(zui)，防止對LED芯片(pian)(pian)表面的損傷，特別是(shi)藍、綠(lv)色芯片(pian)(pian)必(bi)須用(yong)(yong)(yong)膠(jiao)木的。因(yin)為鋼嘴(zui)會劃傷芯片(pian)(pian)表面的電流擴散(san)層。

LED燒結

燒結(jie)(jie)的(de)目(mu)的(de)是使(shi)銀膠固(gu)化，燒結(jie)(jie)要(yao)求對溫度進行監控，防止批次性不(bu)良。銀膠燒結(jie)(jie)的(de)溫度一般控制在150℃，燒結(jie)(jie)時間2小時。根據(ju)實際情況可以調(diao)整到170℃，1小時。絕緣膠一般150℃，1小時。

銀膠燒(shao)結(jie)烘箱的(de)必須按工藝(yi)要求隔2小時（或1小時）打(da)(da)開更換燒(shao)結(jie)的(de)產品，中間(jian)不得隨意打(da)(da)開。燒(shao)結(jie)烘箱不得再其他(ta)用(yong)途，防止(zhi)污染(ran)。

LED壓焊

壓(ya)焊的目的是將(jiang)電極引到LED芯(xin)片上，完成產品內外引線的連(lian)接工作。

LED的(de)壓焊(han)工(gong)藝有(you)金(jin)(jin)絲(si)(si)(si)球焊(han)和鋁(lv)絲(si)(si)(si)壓焊(han)兩種。鋁(lv)絲(si)(si)(si)壓焊(han)的(de)過(guo)程為先(xian)在LED芯片電極上壓上第一(yi)點，再(zai)將鋁(lv)絲(si)(si)(si)拉到(dao)相應的(de)支架(jia)上方，壓上第二點后扯斷鋁(lv)絲(si)(si)(si)。金(jin)(jin)絲(si)(si)(si)球焊(han)過(guo)程則在壓第一(yi)點前(qian)先(xian)燒個球，其余過(guo)程類似。

壓(ya)焊是LED封裝技術(shu)中(zhong)的關鍵(jian)環節(jie)，工藝(yi)上主要需要監控(kong)的是壓(ya)焊金(jin)絲(si)(si)（鋁絲(si)(si)）拱絲(si)(si)形(xing)(xing)狀，焊點形(xing)(xing)狀，拉力。

LED封膠

LED的封裝主要有點膠、灌(guan)封、模(mo)壓三(san)種(zhong)。基本上工(gong)藝控制的難點是(shi)氣泡、多缺料(liao)、黑點。設計上主要是(shi)對材(cai)料(liao)的選型，選用結合(he)良好(hao)的環氧和支(zhi)架。（一般的LED無法通(tong)過(guo)氣密(mi)性試驗）。

LED點(dian)膠(jiao)(jiao) TOP-LED和(he)Side-LED適用點(dian)膠(jiao)(jiao)封裝(zhuang)。手動(dong)點(dian)膠(jiao)(jiao)封裝(zhuang)對(dui)操作水平要求很高(gao)（特別是白(bai)光LED），主要難點(dian)是對(dui)點(dian)膠(jiao)(jiao)量的(de)控制，因(yin)為環氧在使用過程(cheng)中會變稠。白(bai)光LED的(de)點(dian)膠(jiao)(jiao)還存(cun)在熒(ying)光粉沉淀導致出光色差(cha)的(de)問(wen)題。

LED灌膠封(feng)裝 Lamp-LED的封(feng)裝采用灌封(feng)的形式(shi)。灌封(feng)的過程是先在LED成(cheng)型模腔(qiang)內(nei)注(zhu)入液態環(huan)氧，然后插入壓焊好的LED支架(jia)，放入烘箱讓環(huan)氧固化后，將LED從模腔(qiang)中脫出即成(cheng)型。

LED模(mo)壓封裝(zhuang) 將壓焊(han)好的LED支架放(fang)入(ru)模(mo)具中，將上(shang)下兩副模(mo)具用液(ye)壓機合模(mo)并(bing)抽真空(kong)，將固(gu)態環氧放(fang)入(ru)注膠道的入(ru)口加熱用液(ye)壓頂桿壓入(ru)模(mo)具膠道中，環氧順著膠道進入(ru)各個LED成型槽中并(bing)固(gu)化。

LED固化(hua)與后固化(hua)

固化(hua)是指封裝環(huan)氧(yang)的固化(hua)，一般(ban)(ban)環(huan)氧(yang)固化(hua)條(tiao)件在(zai)135℃，1小(xiao)(xiao)時。模壓封裝一般(ban)(ban)在(zai)150℃，4分鐘。后(hou)固化(hua)是為了(le)讓環(huan)氧(yang)充分固化(hua)，同時對(dui)(dui)LED進(jin)行熱(re)老(lao)化(hua)。后(hou)固化(hua)對(dui)(dui)于提高環(huan)氧(yang)與支架（PCB）的粘接強(qiang)度非常重要。一般(ban)(ban)條(tiao)件為120℃，4小(xiao)(xiao)時。

LED切筋和劃片

由于LED在(zai)生產中是連在(zai)一(yi)起(qi)的(de)（不是單(dan)個(ge)），Lamp封裝LED采(cai)用切筋(jin)切斷(duan)LED支架的(de)連筋(jin)。SMD-LED則是在(zai)一(yi)片PCB板(ban)上，需要劃片機來完成(cheng)分離工(gong)作。

LED測試

測(ce)試LED的光(guang)電參(can)數、檢(jian)驗外(wai)形尺寸，同時(shi)根據(ju)客戶要(yao)求對LED產品進(jin)行分(fen)選。

應用

20世紀90年代LED技術的長足進步,不僅是發光(guang)(guang)效率超(chao)過(guo)了白熾(chi)燈(deng)，光(guang)(guang)強(qiang)達(da)到了燭光(guang)(guang)級，而且顏色(se)也從紅(hong)色(se)到藍(lan)色(se)覆蓋(gai)了整個可見光(guang)(guang)譜范圍。這種(zhong)從指示燈(deng)水平(ping)到超(chao)過(guo)通用(yong)光(guang)(guang)源水平(ping)的技術革命(ming)導致各(ge)種(zhong)新的應用(yong)，諸如汽車(che)信號燈(deng)、交(jiao)通信號燈(deng)、室外(wai)全色(se)大型顯示屏以(yi)及特殊(shu)的照明光(guang)(guang)源。

隨著發光(guang)二極管高亮度化和多色(se)化的(de)(de)(de)進(jin)展(zhan),應用(yong)領域也不斷擴(kuo)展(zhan).從(cong)下邊較低光(guang)通(tong)(tong)量(liang)的(de)(de)(de)指示燈到(dao)顯(xian)(xian)示屏，再從(cong)室外顯(xian)(xian)示屏到(dao)中等光(guang)通(tong)(tong)量(liang)功率信號燈和特(te)殊照(zhao)明(ming)的(de)(de)(de)白光(guang)光(guang)源，最后發展(zhan)到(dao)右上角的(de)(de)(de)高光(guang)通(tong)(tong)量(liang)通(tong)(tong)用(yong)照(zhao)明(ming)光(guang)源。2000年是(shi)時間的(de)(de)(de)分界線，在2000年已解決(jue)所有(you)顏(yan)色(se)的(de)(de)(de)信號顯(xian)(xian)示問題和燈飾問題，并(bing)已開(kai)始低、中光(guang)通(tong)(tong)量(liang)的(de)(de)(de)特(te)殊照(zhao)明(ming)應用(yong)，而作為(wei)通(tong)(tong)用(yong)照(zhao)明(ming)的(de)(de)(de)高光(guang)通(tong)(tong)量(liang)白光(guang)照(zhao)明(ming)應用(yong)，似乎還有(you)待時日，需將(jiang)光(guang)通(tong)(tong)量(liang)進(jin)一步大幅度提高方能實(shi)現(xian)。當然，這(zhe)也是(shi)個過程，會(hui)隨亮度提高和價格下降而逐(zhu)步實(shi)現(xian)。

LED顯示屏

自(zi)20世紀80年代中(zhong)期(qi)(qi)，就有(you)單色和多色顯(xian)示屏(ping)(ping)(ping)問(wen)世，起初是文字(zi)屏(ping)(ping)(ping)或動(dong)畫屏(ping)(ping)(ping)。90年代初，電子(zi)計算機技(ji)術和集成電路技(ji)術的(de)發展，使(shi)(shi)得LED顯(xian)示屏(ping)(ping)(ping)的(de)視頻(pin)技(ji)術得以實現，電視圖像直接上(shang)屏(ping)(ping)(ping)，特別(bie)是90年代中(zhong)期(qi)(qi)，藍色和綠色超(chao)高(gao)亮度LED研制(zhi)成功并迅速(su)投產(chan)，使(shi)(shi)室(shi)外屏(ping)(ping)(ping)的(de)應用(yong)大(da)大(da)擴展，面(mian)積在100—300m不等(deng)。

LED顯示屏(ping)(ping)(ping)在體(ti)育場(chang)館、廣場(chang)、會場(chang)甚至街道(dao)、商場(chang)都已廣泛應(ying)用(yong)，美國時代(dai)廣場(chang)上的(de)(de)(de)納斯達(da)克全彩(cai)屏(ping)(ping)(ping)最為聞名，該屏(ping)(ping)(ping)面積為120英(ying)尺×90英(ying)尺，相當于1005m，由1900萬(wan)只(zhi)超高亮藍、綠(lv)、紅色LED制(zhi)成(cheng)。此外，在證券行(xing)情屏(ping)(ping)(ping)、銀行(xing)匯率屏(ping)(ping)(ping)、利率屏(ping)(ping)(ping)等方(fang)面應(ying)用(yong)也占較大(da)比例，近期在高速公路(lu)(lu)、高架道(dao)路(lu)(lu)的(de)(de)(de)信息屏(ping)(ping)(ping)方(fang)面也有(you)較大(da)的(de)(de)(de)發(fa)展。發(fa)光二極管(guan)在這一領域的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)已成(cheng)規模，形成(cheng)新興產業，且可期望(wang)有(you)較穩(wen)定的(de)(de)(de)增長。

交通信號燈

航標(biao)燈(deng)采(cai)用(yong)(yong)LED作(zuo)(zuo)光源已(yi)有多年，目前的(de)(de)工作(zuo)(zuo)是改進(jin)和完善。道(dao)路交通(tong)(tong)信(xin)號燈(deng)近幾年來(lai)取得了(le)長(chang)足的(de)(de)進(jin)步，技術(shu)發(fa)展較(jiao)快，應用(yong)(yong)發(fa)展迅猛，中國每年有四萬(wan)套左右(you)的(de)(de)訂(ding)單，而(er)美國加州(zhou)在一年內就用(yong)(yong)LED交通(tong)(tong)信(xin)號燈(deng)更換了(le)五萬(wan)套傳統光源的(de)(de)信(xin)號燈(deng)，根據使(shi)用(yong)(yong)效(xiao)(xiao)果(guo)看，壽命長(chang)、省電和免維護效(xiao)(xiao)果(guo)是明顯的(de)(de)。采(cai)用(yong)(yong)LED的(de)(de)發(fa)光峰(feng)值(zhi)波(bo)長(chang)是紅色630nm，黃色590nm，綠色505nm。應該注意的(de)(de)問題(ti)是驅動電流(liu)不應過大，否則夏天陽光下的(de)(de)高溫條件將會影響LED的(de)(de)壽命。

最近，應用(yong)于(yu)(yu)飛機(ji)場(chang)(chang)作為標燈(deng)、投(tou)光(guang)燈(deng)和全向(xiang)燈(deng)的(de)LED機(ji)場(chang)(chang)專(zhuan)用(yong)信(xin)號燈(deng)也已(yi)獲成功并投(tou)入使(shi)用(yong)，多方反(fan)映效果很好。它具有自主知識產權，獲準(zhun)兩項專(zhuan)利(li)，可(ke)靠性好、節省(sheng)用(yong)電、免維護、可(ke)推(tui)廣應用(yong)到各種機(ji)場(chang)(chang)、替代已(yi)沿用(yong)幾十年的(de)舊信(xin)號燈(deng)，不僅亮(liang)度(du)高(gao)，而且由于(yu)(yu)LED光(guang)色純度(du)好，特別鮮明，易于(yu)(yu)信(xin)號識別。

汽車用燈

超高(gao)亮LED可(ke)以做成(cheng)汽車的(de)(de)剎(cha)車燈、尾燈和(he)(he)方向燈，也(ye)可(ke)用于儀(yi)表照明和(he)(he)車內照明，它(ta)在耐震動、省電及長壽(shou)命方面比白(bai)熾燈有明顯的(de)(de)優(you)勢(shi)。用作剎(cha)車燈，它(ta)的(de)(de)響(xiang)應時(shi)間為60ns，比白(bai)熾燈的(de)(de)140ms要短許多(duo)，在典型的(de)(de)高(gao)速公(gong)路上行駛，會增加4—6m的(de)(de)安全距離(li)。

液晶屏背光源

LED作(zuo)為(wei)(wei)(wei)液晶顯(xian)示(shi)的背(bei)(bei)光源(yuan)(yuan)(yuan)，它(ta)不僅可作(zuo)為(wei)(wei)(wei)綠色、紅(hong)色、藍色、白色，還可以(yi)作(zuo)為(wei)(wei)(wei)變(bian)色背(bei)(bei)光源(yuan)(yuan)(yuan)，已(yi)有許多產品(pin)進入生產及應用階段。最近，手機上液晶顯(xian)示(shi)屏用LED制作(zuo)背(bei)(bei)光源(yuan)(yuan)(yuan)，提升了產品(pin)的檔次，效(xiao)(xiao)果(guo)很(hen)好。采用8個藍色、24個綠色、32個紅(hong)色LuxeonLED制成(cheng)(cheng)的15英(ying)寸(cun)（1英(ying)寸(cun)≈2.5厘(li)米(mi)）液晶屏的背(bei)(bei)光源(yuan)(yuan)(yuan)，可達(da)到120W，2500 lm，亮度18000nits（尼特，cd/m2）。22液晶屏背(bei)(bei)光源(yuan)(yuan)(yuan)也已(yi)制成(cheng)(cheng)，僅為(wei)(wei)(wei)6mm厚，不但混色效(xiao)(xiao)果(guo)好，顯(xian)色指數也達(da)到80以(yi)上。大型(xing)背(bei)(bei)光源(yuan)(yuan)(yuan)雖處于開發階段，但潛力很(hen)大。

燈飾

由(you)于發(fa)光二極管亮度的(de)(de)提高(gao)和(he)價格的(de)(de)下降(jiang)，再加上長壽命(ming)、節(jie)電，驅動和(he)控(kong)制(zhi)較霓虹燈簡易，不僅能閃爍(shuo)，還(huan)能變(bian)色(se)，所以用超(chao)高(gao)亮度LED做成的(de)(de)單(dan)色(se)、多色(se)乃至變(bian)色(se)的(de)(de)發(fa)光柱(zhu)配以其他形狀的(de)(de)各色(se)發(fa)光單(dan)元，裝飾(shi)高(gao)大建筑物(wu)、橋(qiao)梁、街道及廣場等景(jing)觀工程效(xiao)果很(hen)好，呈(cheng)現一派(pai)色(se)彩繽紛、星(xing)光閃爍(shuo)及流光異彩的(de)(de)景(jing)象。已有不少(shao)單(dan)位(wei)生產LED光柱(zhu)達萬米以上，彩燈幾萬個(ge)，正逐步推廣，估(gu)計會(hui)逐步擴大單(dan)獨形成一種產業(ye)。

照明光源

作為照(zhao)(zhao)明光(guang)源(yuan)的LED光(guang)源(yuan)應是白(bai)光(guang)，作為軍用(yong)的白(bai)光(guang)LED照(zhao)(zhao)明燈具(ju)，已(yi)有一些品種投入批量生(sheng)產。由于LED光(guang)源(yuan)無紅外(wai)輻射，便于隱(yin)蔽，再加上它還(huan)具(ju)有耐振(zhen)動、適合于蓄(xu)電池供電、結構固體化(hua)及攜帶方(fang)便等(deng)優點，將在特殊照(zhao)(zhao)明光(guang)源(yuan)方(fang)面會有較大發展。作為民(min)間(jian)使用(yong)的草坪燈、埋地燈已(yi)有規模生(sheng)產，也有用(yong)作顯微鏡視(shi)場照(zhao)(zhao)明、手電、外(wai)科(ke)醫生(sheng)的頭燈、博物館或(huo)畫展的照(zhao)(zhao)明以及閱讀臺(tai)燈。

溫室補光

光(guang)(guang)是(shi)植物(wu)生長和發育最(zui)重要(yao)的(de)(de)環(huan)境因素之一，對植物(wu)的(de)(de)生長發育、形態建(jian)成(cheng)、光(guang)(guang)合作用(yong)、物(wu)質(zhi)代(dai)謝(xie)(xie)及基因表達均(jun)有調控(kong)作用(yong)，因此溫室補光(guang)(guang)是(shi)實現植物(wu)優(you)(you)質(zhi)高產(chan)的(de)(de)重要(yao)途(tu)徑(jing)。近(jin)年(nian)來，發光(guang)(guang)二極(ji)管在(zai)植物(wu)工廠(chang)中的(de)(de)應用(yong)越來越廣泛，LED光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)的(de)(de)波寬窄、能耗低、體積小(xiao)、效率高、耐(nai)衰老、熱(re)耗低的(de)(de)優(you)(you)點，使(shi)其成(cheng)為了(le)眾多光(guang)(guang)質(zhi)研(yan)究人(ren)員使(shi)用(yong)的(de)(de)新光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)。為止(zhi)，大量應用(yong)LED光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)研(yan)究光(guang)(guang)環(huan)境對植物(wu)宏觀的(de)(de)形態、產(chan)量、品質(zhi)的(de)(de)影響(xiang)，以(yi)及對細(xi)胞顯微結構、植物(wu)分化、次生代(dai)謝(xie)(xie)物(wu)質(zhi)的(de)(de)影響(xiang)的(de)(de)研(yan)究層出不(bu)窮。

發光二極管封裝件的散熱

在(zai)(zai)半導(dao)體照(zhao)明(ming)裝置中(zhong)(zhong)，通(tong)常(chang)采用(yong)高功率高亮度的(de)(de)(de)發(fa)光(guang)(guang)二極(ji)管(guan)（LED）作為光(guang)(guang)源(yuan)，當在(zai)(zai)發(fa)光(guang)(guang)二極(ji)管(guan)中(zhong)(zhong)通(tong)以電(dian)流時，電(dian) 子與(yu)空穴(xue)會直接復合，從而釋放能(neng)量發(fa)光(guang)(guang)，其具有功耗小、使用(yong)壽命長等優點，在(zai)(zai)照(zhao)明(ming)領域應用(yong)廣泛。然(ran)而，目前(qian)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)電(dian)轉換效率較(jiao)低，有很大(da)(da)比重轉化為熱(re)能(neng)，故LED芯片上的(de)(de)(de)功率密度很大(da)(da)。大(da)(da)的(de)(de)(de)功率密度對器件的(de)(de)(de)散熱(re)也提出了高的(de)(de)(de)要求，發(fa)光(guang)(guang)二極(ji)管(guan)中(zhong)(zhong)封裝件散熱(re)問(wen)題已成為影響其產業化發(fa)展的(de)(de)(de)重大(da)(da)問(wen)題。

散熱冷卻方式

LED 的(de)散熱機(ji)構一般有(you)這幾種形式(shi)：

1．利用熱(re)傳導金屬或散熱(re)鰭(qi)片與(yu)LED封(feng)裝件(jian)貼(tie)合散熱(re)。

2．加(jia)裝風扇強制散熱。

3．在封裝件中設置流通液體散(san)熱。

4．熱管在封(feng)裝件中的結(jie)合(he)，利用熱管內工作介質相變時可吸收或散發熱能。

原理與特點

熱(re)管散(san)(san)熱(re)利(li)用(yong)物質相變的(de)(de)原理，具有可吸收或散(san)(san)發(fa)(fa)高熱(re)能的(de)(de)特(te)性，這使得(de)熱(re)管成(cheng)為具備極高的(de)(de)熱(re)傳(chuan)導效率的(de)(de)設備，熱(re)管冷(leng)卻主要(yao)是(shi)利(li)用(yong)工作(zuo)流體(ti)(ti)在(zai)真空(kong)中的(de)(de)蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)與(yu)冷(leng)凝來傳(chuan)遞(di)熱(re)量(liang)，當熱(re)管的(de)(de)一端(duan)受熱(re)時，毛細(xi)芯中的(de)(de)工作(zuo)液體(ti)(ti)蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)汽化(hua)，蒸(zheng)(zheng)汽在(zai)壓差之下(xia)流向(xiang)另一端(duan)放出熱(re)量(liang)并凝結成(cheng)液體(ti)(ti)，液體(ti)(ti)再沿多(duo)孔材(cai)料依(yi)靠毛細(xi)管作(zuo)用(yong)流回蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)端(duan)，熱(re)量(liang)得(de)以沿熱(re)管迅速傳(chuan)遞(di)。

鈣鈦礦發光二極管

傳統無(wu)機(ji)LED技術相(xiang)對(dui)成(cheng)熟且發光(guang)(guang)效率(lv)高(gao)，在(zai)照明領域應(ying)用廣泛，但外延(yan)生(sheng)長等(deng)(deng)制備(bei)工藝限制了其(qi)難用于大(da)面積(ji)(ji)和(he)(he)柔性器件制備(bei)。有(you)機(ji)或量子點LED具有(you)易于大(da)面積(ji)(ji)成(cheng)膜(mo)、可(ke)柔性化等(deng)(deng)優勢(shi)，但是高(gao)亮度(du)下的低(di)效率(lv)和(he)(he)短(duan)壽命問題還(huan)亟待(dai)解決。金屬鹵化物鈣鈦(tai)礦型材(cai)料(liao)兼具無(wu)機(ji)和(he)(he)有(you)機(ji)材(cai)料(liao)的諸多優點”。如(ru)可(ke)溶液法大(da)面積(ji)(ji)制備(bei)、帶隙可(ke)調(diao)、載流(liu)子遷移率(lv)高(gao)、熒光(guang)(guang)效率(lv)高(gao)等(deng)(deng)。因(yin)此，基于鈣鈦(tai)礦材(cai)料(liao)的LED相(xiang)較于傳統發光(guang)(guang)二(er)極管具有(you)諸多優勢(shi)，尤其(qi)是可(ke)低(di)成(cheng)本、大(da)面積(ji)(ji)制備(bei)高(gao)亮度(du)、高(gao)效率(lv)發光(guang)(guang)器件，對(dui)顯示與照明均具有(you)重要意(yi)義(yi)。

鈣鈦(tai)礦(kuang)(kuang)發(fa)光二極管發(fa)展(zhan)迅速，自2014年劍橋大(da)學報道首篇外量子效率(lv)（EQE）為0.76%的(de)(de)(de)三維鈣鈦(tai)礦(kuang)(kuang)發(fa)光器(qi) 件(jian)以來，經過短短五年的(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)，近紅外、紅光和綠(lv)光鈣鈦(tai)礦(kuang)(kuang)發(fa)光器(qi)件(jian)的(de)(de)(de)外量子效率(lv)均已突破(po)20%。值得一提的(de)(de)(de)是中(zhong)國科學家(jia)在鈣鈦(tai)礦(kuang)(kuang)發(fa)光領域(yu)里的(de)(de)(de)多個方向開創了全(quan)新的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)方法。

2015年，南京工(gong)業大(da)(da)學與浙江大(da)(da)學團隊合作報道了(le)外量(liang)(liang)子(zi)(zi)效(xiao)率(lv)(lv)為3.5%的(de)(de)鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)發光二(er)極(ji)管，為當時的(de)(de)最高紀(ji)錄，也是國內在此領域的(de)(de)首篇論文。隨后，北(bei)京理(li)工(gong)大(da)(da)學和(he)南京理(li)工(gong)大(da)(da)學相繼報道了(le)基于量(liang)(liang)子(zi)(zi)點的(de)(de)鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)LED。2016年，南京工(gong)業大(da)(da)學采用(yong)具有(you)多量(liang)(liang)子(zi)(zi)阱結構的(de)(de)鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)實現了(le)外量(liang)(liang)子(zi)(zi)效(xiao)率(lv)(lv)突破10%的(de)(de)近紅(hong)外鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)LED，相關成果于2016年發表于《Nature Photonics》。采用(yong)類(lei)似方法(fa)，中國科學院半導體研究所將綠光鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)LED的(de)(de)外量(liang)(liang)子(zi)(zi)效(xiao)率(lv)(lv)提(ti)高到14.36%。2018年，南京工(gong)業大(da)(da)學首次將近紅(hong)外鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)LED外量(liang)(liang)子(zi)(zi)效(xiao)率(lv)(lv)提(ti)升(sheng)至(zhi)20.7%，性能媲美(mei)已產業化的(de)(de)有(you)機和(he)量(liang)(liang)子(zi)(zi)LED。同年，華僑大(da)(da)學”州將綠光鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)LED的(de)(de)EQE提(ti)升(sheng)至(zhi)20.3%。

這兩項國內成果(guo)被(bei)《Nature》邀請(qing)的(de)領域專家評述為(wei)“突破性成果(guo)”， “是(shi)鈣鈦(tai)(tai)礦材(cai)料在(zai)發(fa)光二(er)極(ji)管中(zhong)應用(yong)的(de)里程碑式跨越”， “使鈣鈦(tai)(tai)礦LED技術突破性能障礙，將推動(dong)鈣鈦(tai)(tai)礦LED的(de)產業化發(fa)展”。總體來說，目前中(zhong)國在(zai)鈣鈦(tai)(tai)礦LED研(yan)究(jiu)方面處于世界(jie)領先地位(wei)，特別是(shi)在(zai)高(gao)亮度、高(gao)穩定性鈣鈦(tai)(tai)礦發(fa)光器件(jian)方面，已經取得具(ju)有(you)自主(zhu)知識產權。有(you)世界(jie)影響力的(de)創新成果(guo)。

盡管鈣(gai)(gai)鈦礦(kuang)(kuang)LED的(de)研(yan)究已(yi)經取得了很大(da)的(de)進展(zhan)(zhan)(zhan)，但(dan)其(qi)發展(zhan)(zhan)(zhan)仍然面臨(lin)著諸(zhu)多挑戰(zhan)。首先，鈣(gai)(gai)鈦礦(kuang)(kuang)LED的(de)穩(wen)定性問題需(xu)要(yao)解決。目前通過材料(liao)設計(ji)、器件結構(gou)及界面優(you)化(hua)(hua)等(deng)方法(fa)已(yi)大(da)大(da)提升了鈣(gai)(gai)鈦礦(kuang)(kuang)LED的(de)穩(wen)定性，但(dan)尚未達(da)到(dao)產業化(hua)(hua)的(de)要(yao)求。其(qi)次(ci)，鈣(gai)(gai)鈦礦(kuang)(kuang)材料(liao)中鉛元(yuan)(yuan)素的(de)毒性可(ke)能(neng)是其(qi)產業化(hua)(hua)道路上(shang)的(de)一個障礙。研(yan)究發現(xian)許(xu)多元(yuan)(yuan)素（如錫、銅、鍺及銀(yin)等(deng)）在鈣(gai)(gai)鈦礦(kuang)(kuang)材料(liao)中可(ke)以(yi)替代鉛元(yuan)(yuan)素，但(dan)目前利用這些元(yuan)(yuan)素制(zhi)(zhi)(zhi)備的(de)器件性能(neng)還不及鉛基鈣(gai)(gai)鈦礦(kuang)(kuang)LED。此外，大(da)面積模塊(kuai)化(hua)(hua)制(zhi)(zhi)(zhi)備鈣(gai)(gai)鈦礦(kuang)(kuang)LED仍處于萌芽期(qi)，如何發展(zhan)(zhan)(zhan)制(zhi)(zhi)(zhi)備工藝來進行可(ke)控大(da)面積生產還需(xu)要(yao)解決。

總之，鈣鈦礦(kuang)發光材(cai)料(liao)與器件具有(you)誘人(ren)的(de)發展前景，未(wei)來(lai)隨著對材(cai)料(liao)理解的(de)深入及工藝技術(shu)的(de)進(jin)步(bu)，有(you)望(wang)進(jin)一步(bu)提(ti)高器件的(de)效率和(he)穩定性，推(tui)進(jin)其產(chan)業(ye)化進(jin)程。在不遠的(de)將(jiang)來(lai)，鈣鈦礦(kuang)LED將(jiang)會以(yi)其優異(yi)的(de)性能(neng)和(he)低廉的(de)成本(ben)成為新一代顯示(shi)與照(zhao)明的(de)有(you)力競(jing)爭者，在未(wei)來(lai)照(zhao)明與顯示(shi)產(chan)業(ye)中(zhong)占(zhan)有(you)重(zhong)要地位。

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