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簡介

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

當電子與空穴(xue)復合時能輻射出可見光(guang)(guang)，因而(er)可以用來(lai)制(zhi)成發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)二(er)(er)極管(guan)。在電路(lu)及(ji)儀器中作(zuo)為(wei)指示燈，或(huo)者組(zu)成文字(zi)或(huo)數字(zi)顯(xian)示。砷化(hua)(hua)鎵二(er)(er)極管(guan)發(fa)(fa)(fa)紅(hong)光(guang)(guang)，磷化(hua)(hua)鎵二(er)(er)極管(guan)發(fa)(fa)(fa)綠光(guang)(guang)，碳(tan)化(hua)(hua)硅二(er)(er)極管(guan)發(fa)(fa)(fa)黃光(guang)(guang)，氮化(hua)(hua)鎵二(er)(er)極管(guan)發(fa)(fa)(fa)藍光(guang)(guang)。因化(hua)(hua)學性質又分(fen)有機發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)二(er)(er)極管(guan)OLED和無機發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)二(er)(er)極管(guan)LED。

LED最初用于(yu)儀器儀表的(de)指(zhi)示(shi)性照(zhao)明，隨(sui)后擴展到(dao)交通信號(hao)燈。再到(dao)景觀照(zhao)明、車用照(zhao)明和手機鍵盤及背光(guang)(guang)源。后來發(fa)(fa)展出微型(xing)發(fa)(fa)光(guang)(guang)二(er)極(ji)(ji)管(guan)(micro-LED)的(de)新技術(shu)，其將原(yuan)本發(fa)(fa)光(guang)(guang)二(er)極(ji)(ji)管(guan)的(de)尺(chi)寸(cun)大幅(fu)縮(suo)小，用可(ke)獨立發(fa)(fa)光(guang)(guang)的(de)紅、藍、綠(lv)微型(xing)發(fa)(fa)光(guang)(guang)二(er)極(ji)(ji)管(guan)成(cheng)陣(zhen)列排(pai)列形成(cheng)顯示(shi)陣(zhen)列用于(yu)顯示(shi)技術(shu)領域。微型(xing)發(fa)(fa)光(guang)(guang)二(er)極(ji)(ji)管(guan)具有(you)自發(fa)(fa)光(guang)(guang)顯示(shi)特性，比自發(fa)(fa)光(guang)(guang)顯示(shi)的(de)有(you)機發(fa)(fa)光(guang)(guang)二(er)極(ji)(ji)管(guan)(Organic Light Emitting DiodeOLED)效率高、壽命較長、材料不易受到(dao)環境影響而相對穩定(ding)。

工作原理

發光(guang)(guang)二(er)極管(guan)(guan)(guan)與(yu)普通二(er)極管(guan)(guan)(guan)一樣是由一個(ge)PN結(jie)組成，也具有單(dan)向(xiang)導電(dian)(dian)(dian)(dian)性。當(dang)給發光(guang)(guang)二(er)極管(guan)(guan)(guan)加上正(zheng)向(xiang)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓后，從(cong)P區(qu)(qu)注(zhu)入(ru)到(dao)N區(qu)(qu)的(de)(de)空(kong)穴和由N區(qu)(qu)注(zhu)入(ru)到(dao)P區(qu)(qu)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)，在PN結(jie)附近數(shu)微米內分別與(yu)N區(qu)(qu)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)和P區(qu)(qu)的(de)(de)空(kong)穴復合(he)，產生自發輻射的(de)(de)熒光(guang)(guang)。不同的(de)(de)半(ban)導體(ti)材料中電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)和空(kong)穴所處的(de)(de)能(neng)量狀(zhuang)態不同。當(dang)電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)和空(kong)穴復合(he)時釋放出的(de)(de)能(neng)量多(duo)少(shao)不同，釋放出的(de)(de)能(neng)量越多(duo)，則發出的(de)(de)光(guang)(guang)的(de)(de)波(bo)長越短(duan)。常用的(de)(de)是發紅光(guang)(guang)、綠光(guang)(guang)或黃光(guang)(guang)的(de)(de)二(er)極管(guan)(guan)(guan)。發光(guang)(guang)二(er)極管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)反向(xiang)擊穿電(dian)(dian)(dian)(dian)壓大于(yu)5伏(fu)。它的(de)(de)正(zheng)向(xiang)伏(fu)安特性曲線(xian)很(hen)陡，使用時必須串聯限(xian)流電(dian)(dian)(dian)(dian)阻以控制通過二(er)極管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)流。

發光二極管的核心部分是(shi)由P型(xing)(xing)半(ban)(ban)導(dao)體和(he)N型(xing)(xing)半(ban)(ban)導(dao)體組成的晶片(pian)，在P型(xing)(xing)半(ban)(ban)導(dao)體和(he)N型(xing)(xing)半(ban)(ban)導(dao)體之(zhi)間有一個過渡層，稱為PN結(jie)。在某些(xie)半(ban)(ban)導(dao)體材料的PN結(jie)中，注(zhu)入的少數(shu)載(zai)流(liu)(liu)子與多數(shu)載(zai)流(liu)(liu)子復合時會(hui)把(ba)多余的能量(liang)以光的形式釋放出(chu)來，從(cong)而把(ba)電(dian)(dian)能直接轉(zhuan)換(huan)為光能。PN結(jie)加反向(xiang)電(dian)(dian)壓，少數(shu)載(zai)流(liu)(liu)子難以注(zhu)入，故不發光。當它(ta)處于(yu)正向(xiang)工(gong)作狀態時（即兩端(duan)加上正向(xiang)電(dian)(dian)壓），電(dian)(dian)流(liu)(liu)從(cong)LED陽極流(liu)(liu)向(xiang)陰極時，半(ban)(ban)導(dao)體晶體就發出(chu)從(cong)紫外到(dao)紅(hong)外不同顏(yan)色的光線(xian)，光的強弱與電(dian)(dian)流(liu)(liu)有關(guan)。

傳統發光(guang)二極管所使用的無機半(ban)導體物料和所它們發光(guang)的顏色

LED材料

材料化學式

顏色

鋁砷化(hua)(hua)(hua)(hua)鎵(jia)(jia) 砷化(hua)(hua)(hua)(hua)鎵(jia)(jia) 砷化(hua)(hua)(hua)(hua)鎵(jia)(jia)磷(lin)化(hua)(hua)(hua)(hua)物磷(lin)化(hua)(hua)(hua)(hua)銦(yin)鎵(jia)(jia) 鋁磷(lin)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎵(jia)(jia)（摻雜氧化(hua)(hua)(hua)(hua)鋅）

AlGaAs GaAsP AlGaInP GaP:ZnO

紅色及紅外線

鋁(lv)磷(lin)化(hua)鎵銦(yin)氮化(hua)鎵/氮化(hua)鎵磷(lin)化(hua)鎵磷(lin)化(hua)銦(yin)鎵鋁(lv) 鋁(lv)磷(lin)化(hua)鎵

InGaN/GaN GaP AlGaInP AlGaP

綠色

磷(lin)(lin)(lin)化(hua)鋁銦鎵(jia)砷化(hua)鎵(jia) 磷(lin)(lin)(lin)化(hua)物(wu) 磷(lin)(lin)(lin)化(hua)銦鎵(jia)鋁磷(lin)(lin)(lin)化(hua)鎵(jia)

GaAsPAlGaInP AlGaInP GaP

高亮度的橘紅(hong)色(se)，橙色(se)，黃色(se)，綠(lv)色(se)

磷砷化鎵

GaAsP

紅(hong)色(se)(se)，橘紅(hong)色(se)(se)，黃色(se)(se)

磷(lin)化鎵硒(xi)化鋅銦(yin)氮化鎵碳化硅

GaP ZnSe InGaN SiC

紅色，黃色，綠色

氮化鎵

GaN

綠色(se)，翠綠色(se)，藍色(se)

銦氮化鎵

InGaN

近紫外線，藍綠色(se)(se)，藍色(se)(se)

碳(tan)化(hua)硅(用作襯底)

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,氮化(hua)鋁鎵

AlN AlGaN

波(bo)長為遠至近的(de)紫外(wai)線

LED燈特點

LED燈就是發光二極(ji)管，是采用固體半(ban)導體芯(xin)片為(wei)發光材料，與傳統燈具相比(bi)，LED燈節能、環保、顯色性與響應速度好。

（一）節能是(shi)LED燈最(zui)突出的(de)特(te)點

在能(neng)(neng)(neng)耗方面，LED燈(deng)(deng)(deng)的(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)耗是(shi)白熾燈(deng)(deng)(deng)的(de)(de)(de)十(shi)分之(zhi)一，是(shi)節能(neng)(neng)(neng)燈(deng)(deng)(deng)的(de)(de)(de)四分之(zhi)一。這(zhe)是(shi)LED燈(deng)(deng)(deng)的(de)(de)(de)一個(ge)最大的(de)(de)(de)特(te)(te)點。現在的(de)(de)(de)人(ren)們都崇尚節能(neng)(neng)(neng)環保，也正是(shi)因為節能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)這(zhe)個(ge)特(te)(te)點，使得LED燈(deng)(deng)(deng)的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)范圍十(shi)分廣泛(fan)，使得LED燈(deng)(deng)(deng)十(shi)分的(de)(de)(de)受歡迎(ying)。

（二）可以(yi)在高速開(kai)關狀態工作

我們(men)平(ping)時(shi)(shi)走(zou)在馬(ma)路上，會發(fa)現每一個(ge)LED組成的屏幕(mu)或者畫面都是變化莫測的。這(zhe)(zhe)說(shuo)明LED燈是可以進行高速開(kai)關工作的。但是，對于我們(men)平(ping)時(shi)(shi)使(shi)用的白熾燈，則達(da)不到這(zhe)(zhe)樣的工作狀態。在平(ping)時(shi)(shi)生(sheng)活的時(shi)(shi)候(hou)，如果開(kai)關的次數(shu)過多(duo)，將直接導致白熾燈燈絲(si)斷裂。這(zhe)(zhe)個(ge)也是LED燈受(shou)歡(huan)迎(ying)的重要原因。

（三）環保

LED燈內部不(bu)含有(you)任何的(de)(de)(de)(de)汞等重金屬材料，但是熒光燈中含有(you)，這就(jiu)體現(xian)了LED燈環保的(de)(de)(de)(de)特點。現(xian)在的(de)(de)(de)(de)人都十分重視環保，所(suo)以，會(hui)有(you)更多的(de)(de)(de)(de)人愿意選擇(ze)環保的(de)(de)(de)(de)LED燈。

（四）響應速(su)度快

LED燈還有一個(ge)突出的特點(dian)，就是反應的速度(du)比較快。只要一接通電源，LED燈馬上就會亮起(qi)(qi)來。對比我(wo)們平時(shi)(shi)使用(yong)的節能燈，其反應速度(du)更快，在打(da)開傳統(tong)燈泡(pao)時(shi)(shi)，往往需要很(hen)長的時(shi)(shi)間(jian)才能照亮房間(jian)，在燈泡(pao)徹底的發熱(re)之后，才能亮起(qi)(qi)來。

（五(wu)）相(xiang)較于其他的(de)光(guang)源，LED燈(deng)更“干凈”

所謂的(de)(de)“干(gan)凈”不(bu)是指的(de)(de)燈(deng)表面以及內部的(de)(de)干(gan)凈，而(er)是這個燈(deng)是屬于冷光源的(de)(de)，不(bu)會(hui)產生太(tai)多的(de)(de)熱量，不(bu)會(hui)吸引那(nei)些喜光喜熱的(de)(de)昆(kun)蟲。特別是在夏(xia)天，農(nong)村的(de)(de)蟲子會(hui)特別的(de)(de)多。

有的蟲子(zi)(zi)(zi)(zi)天(tian)性喜(xi)熱(re)，白熾燈(deng)(deng)和節能(neng)燈(deng)(deng)在使用一段時間之后都會(hui)產生熱(re)量，這(zhe)個熱(re)量正好是(shi)蟲子(zi)(zi)(zi)(zi)喜(xi)歡的，就(jiu)容易吸引蟲子(zi)(zi)(zi)(zi)過來(lai)。這(zhe)無疑會(hui)對燈(deng)(deng)表面帶(dai)來(lai)很多的污(wu)染物(wu)，而且，蟲子(zi)(zi)(zi)(zi)的排泄(xie)物(wu)還會(hui)使得室內變(bian)得很臟。但是(shi)，LED燈(deng)(deng)是(shi)冷光源，不會(hui)吸引蟲子(zi)(zi)(zi)(zi)過來(lai)的，這(zhe)樣，就(jiu)不會(hui)產生蟲子(zi)(zi)(zi)(zi)的排泄(xie)物(wu)。所以說，LED燈(deng)(deng)更加的 “干凈”。

半(ban)(ban)導體發(fa)(fa)光(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)的(de)應用范圍廣，功耗小(xiao)，使用壽命(ming)長，低碳環保。我(wo)國半(ban)(ban)導體發(fa)(fa)光(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)的(de)應用非常廣泛，居(ju)民家庭(ting)中的(de)很(hen)多照明設備都使用了半(ban)(ban)導體發(fa)(fa)光(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)，大部(bu)分路燈也使用了半(ban)(ban)導體發(fa)(fa)光(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)路燈作為照明光(guang)源，部(bu)分道路的(de)照明燈具(ju)還結合了太陽能(neng)技術，可節省大量電能(neng)。感(gan)光(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)根據材質(zhi)的(de)不同，可以分成砷鋁(lv)(lv)化(hua)鎵(jia)感(gan)光(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)、磷砷化(hua)鋁(lv)(lv)感(gan)光(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)、磷化(hua)鎵(jia)感(gan)光(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)和砷化(hua)鋁(lv)(lv)感(gan)光(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)等。

主要分類

發(fa)(fa)光(guang)二(er)極(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)(guan)還可分(fen)為普(pu)通單色(se)發(fa)(fa)光(guang)二(er)極(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)(guan)、高亮(liang)度發(fa)(fa)光(guang)二(er)極(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)(guan)、超高亮(liang)度發(fa)(fa)光(guang)二(er)極(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)(guan)、變色(se)發(fa)(fa)光(guang)二(er)極(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)(guan)、閃爍(shuo)發(fa)(fa)光(guang)二(er)極(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)(guan)、電壓控制型發(fa)(fa)光(guang)二(er)極(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)(guan)、紅外(wai)發(fa)(fa)光(guang)二(er)極(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)(guan)和負阻發(fa)(fa)光(guang)二(er)極(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)(guan)等。

LED的控制(zhi)模式(shi)(shi)有恒流和(he)(he)恒壓兩(liang)種，有多種調(diao)光方(fang)式(shi)(shi)，比(bi)如(ru)模擬調(diao)光和(he)(he)PWM調(diao)光，大多數的LED都采用的是恒流控制(zhi)，這(zhe)樣(yang)可(ke)以保(bao)持LED電(dian)流的穩(wen)定(ding)，不易(yi)受VF的變化，可(ke)以延長LED燈具的使用壽命(ming)。

單色發光二極管

普通(tong)單色發光二(er)極管

普(pu)通單色發(fa)(fa)光二極管具有(you)體積小(xiao)、工(gong)作(zuo)電壓低、工(gong)作(zuo)電流(liu)小(xiao)、發(fa)(fa)光均勻穩定(ding)、響應速(su)度快、壽命長等(deng)(deng)優點(dian)，可(ke)用各種直流(liu)、交流(liu)、脈(mo)沖等(deng)(deng)電源驅動(dong)點(dian)亮。它屬(shu)于電流(liu)控制(zhi)型半導(dao)體器件，使(shi)用時需串接合適(shi)的限(xian)流(liu)電阻。

普通(tong)單色(se)(se)(se)發(fa)光(guang)二極管(guan)(guan)(guan)的發(fa)光(guang)顏色(se)(se)(se)與發(fa)光(guang)的波長(chang)有關，而發(fa)光(guang)的波長(chang)又(you)取(qu)決于制造發(fa)光(guang)二極管(guan)(guan)(guan)所(suo)用的半導體材料。紅色(se)(se)(se)發(fa)光(guang)二極管(guan)(guan)(guan)的波長(chang)一(yi)(yi)般為650～700nm，琥珀色(se)(se)(se)發(fa)光(guang)二極管(guan)(guan)(guan)的波長(chang)一(yi)(yi)般為630～650nm ，橙色(se)(se)(se)發(fa)光(guang)二極管(guan)(guan)(guan)的波長(chang)一(yi)(yi)般為610～630nm左(zuo)右(you)，黃色(se)(se)(se)發(fa)光(guang)二極管(guan)(guan)(guan)的波長(chang)一(yi)(yi)般為585nm左(zuo)右(you)，綠色(se)(se)(se)發(fa)光(guang)二極管(guan)(guan)(guan)的波長(chang)一(yi)(yi)般為555～570nm。

高亮度單色(se)發光二極管

高亮度(du)單色(se)發光(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)(guan)和(he)超高亮度(du)單色(se)發光(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)(guan)使(shi)用(yong)的(de)半(ban)導體材料與(yu)普(pu)通單色(se)發光(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)(guan)不(bu)同，所以(yi)發光(guang)的(de)強(qiang)度(du)也(ye)不(bu)同。通常，高亮度(du)單色(se)發光(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)(guan)使(shi)用(yong)砷鋁化鎵(jia)（GaAlAs）等(deng)材料，超高亮度(du)單色(se)發光(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)(guan)使(shi)用(yong)磷銦砷化鎵(jia)（GaAsInP）等(deng)材料，而普(pu)通單色(se)發光(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)(guan)使(shi)用(yong)磷化鎵(jia)（GaP）或磷砷化鎵(jia)（GaAsP）等(deng)材料。

變色發光二極管

變(bian)(bian)(bian)色(se)(se)發(fa)(fa)光(guang)二極(ji)管(guan)是能變(bian)(bian)(bian)換發(fa)(fa)光(guang)顏色(se)(se)的發(fa)(fa)光(guang)二極(ji)管(guan)。變(bian)(bian)(bian)色(se)(se)發(fa)(fa)光(guang)二極(ji)管(guan)發(fa)(fa)光(guang)顏色(se)(se)種類可分(fen)為雙色(se)(se)發(fa)(fa)光(guang)二極(ji)管(guan)、三(san)色(se)(se)發(fa)(fa)光(guang)二極(ji)管(guan)和多色(se)(se)（有紅(hong)、藍、綠(lv)、白四(si)種顏色(se)(se)）發(fa)(fa)光(guang)二極(ji)管(guan)。

變(bian)色(se)發光(guang)二(er)(er)(er)極管(guan)按(an)引腳(jiao)數量可分為二(er)(er)(er)端變(bian)色(se)發光(guang)二(er)(er)(er)極管(guan)、三(san)端變(bian)色(se)發光(guang)二(er)(er)(er)極管(guan)、四端變(bian)色(se)發光(guang)二(er)(er)(er)極管(guan)和六端變(bian)色(se)發光(guang)二(er)(er)(er)極管(guan)。

閃爍發光二極管

閃(shan)爍發光二(er)極管（BTS）是(shi)一種由CMOS集成電路和(he)發光二(er)極管組(zu)成的特殊發光器件，可用于報警指示及欠壓、超壓指示。

閃爍(shuo)發光(guang)(guang)二極管在(zai)使用時，無須外(wai)接其(qi)它元件，只(zhi)要(yao)在(zai)其(qi)引(yin)腳(jiao)兩端(duan)加(jia)上(shang)適當的直(zhi)流工作(zuo)電(dian)壓（5V）即可閃爍(shuo)發光(guang)(guang)。

紅外發光二極管

紅外發光(guang)二(er)極管也(ye)稱(cheng)紅外線發射(she)二(er)極管，它是可以(yi)將(jiang)電能直接(jie)轉換成紅外光(guang)（不(bu)可見(jian)光(guang)）并能輻射(she)出去(qu)的發光(guang)器件，主要應用于各種光(guang)控及遙控發射(she)電路中。

紅(hong)外(wai)發(fa)(fa)光(guang)二(er)(er)極(ji)管的結構、原理與普通發(fa)(fa)光(guang)二(er)(er)極(ji)管相近(jin)，只是使用的半導體材料(liao)不同。紅(hong)外(wai)發(fa)(fa)光(guang)二(er)(er)極(ji)管通常使用砷(shen)化(hua)鎵（GaAs）、砷(shen)鋁化(hua)鎵（GaAlAs）等材料(liao)，采(cai)用全透明或(huo)淺藍色、黑色的樹脂封裝。

常用(yong)的紅外發光二極管有SIR系列、SIM系列、PLT系列、GL系列、HIR系列和(he)HG系列等。

紫外發光二極管

基于(yu)半導(dao)(dao)體(ti)(ti)材(cai)料(liao)的(de)(de)紫(zi)(zi)外(wai)發(fa)光(guang)(guang)(guang)二(er)極(ji)管(UV LED)具(ju)有(you)節能、環保和壽(shou)命長(chang)等(deng)(deng)優點，在殺菌消毒、醫(yi)療(liao)和生(sheng)化檢測等(deng)(deng)領域(yu)(yu)有(you)重大的(de)(de)應用價(jia)值。近年(nian)來(lai)，半導(dao)(dao)體(ti)(ti)紫(zi)(zi)外(wai)光(guang)(guang)(guang)電材(cai)料(liao)和器件在全球引起(qi)越來(lai)越多(duo)(duo)的(de)(de)關注，成為研(yan)發(fa)熱點。 2018年(nian)12月9一12日，由(you)中國科學院(yuan)半導(dao)(dao)體(ti)(ti)研(yan)究(jiu)所(suo)主辦(ban)的(de)(de)第三屆“國際紫(zi)(zi)外(wai)材(cai)料(liao)與器件研(yan)討會(hui)” (IWUMD一2018)在云南昆明召(zhao)開，來(lai)自十二(er)個(ge)國家(jia)的(de)(de)270余(yu)位代表出席了(le)會(hui)議。本次會(hui)議匯聚了(le)國內外(wai)在紫(zi)(zi)外(wai)發(fa)光(guang)(guang)(guang)二(er)極(ji)管材(cai)料(liao)和器件相關領域(yu)(yu)的(de)(de)多(duo)(duo)位頂尖專家(jia)的(de)(de)最新研(yan)發(fa)成果報告。

紫(zi)外(wai)(wai)發(fa)(fa)(fa)(fa)光二極(ji)管(guan)是氮化物技術發(fa)(fa)(fa)(fa)展和第(di)三代半(ban)導體(ti)(ti)材(cai)料技術發(fa)(fa)(fa)(fa)展的(de)(de)主(zhu)要(yao)趨勢，擁有廣闊(kuo)的(de)(de)應用前景(jing)。中國(guo)科技部為了(le)(le)加快第(di)三代半(ban)導體(ti)(ti)固態紫(zi)外(wai)(wai)光源(yuan)(yuan)的(de)(de)發(fa)(fa)(fa)(fa)展，爭(zheng)施了(le)(le)“第(di)三代半(ban)導體(ti)(ti)固態紫(zi)外(wai)(wai)光源(yuan)(yuan)材(cai)料及器件(jian)關鍵技術”重(zhong)點研(yan)發(fa)(fa)(fa)(fa)計(ji)劃(hua)專(zhuan)項(xiang)（2016YFB0400800）。國(guo)家重(zhong)點研(yan)發(fa)(fa)(fa)(fa)計(ji)劃(hua)的(de)(de)支(zhi)持(chi)和國(guo)際紫(zi)外(wai)(wai)材(cai)料與器件(jian)研(yan)討(tao)會的(de)(de)舉辦，將(jiang)為加快實現我國(guo)第(di)三代半(ban)導體(ti)(ti)紫(zi)外(wai)(wai)光源(yuan)(yuan)的(de)(de)市(shi)場化應用，帶動我國(guo)紫(zi)外(wai)(wai)半(ban)導體(ti)(ti)發(fa)(fa)(fa)(fa)光二極(ji)管(guan)材(cai)料和器件(jian)技術創親及產業化發(fa)(fa)(fa)(fa)展發(fa)(fa)(fa)(fa)揮積(ji)極(ji)的(de)(de)作用。

有機發光二極管

1987年，柯達公司(si)鄧(deng)青云等成功制備了(le)低電(dian)壓、高(gao)亮度的(de)(de)有機發光(guang)二極管（OLED），第一次向世界(jie)展(zhan)(zhan)示(shi)了(le)OLED在(zai)商業上(shang)的(de)(de)應用前景‘“。1995年，Kido在(zai)science雜志上(shang)發表了(le)白光(guang)有機發光(guang)二極管（wOLED）的(de)(de)文章，雖然效(xiao)率(lv)不高(gao)，但揭(jie)開了(le)OLED照明研究(jiu)的(de)(de)序幕。經過幾十年的(de)(de)發展(zhan)(zhan)，OLED的(de)(de)效(xiao)率(lv)和穩定性早已滿足小尺寸(cun)顯(xian)示(shi)器的(de)(de)要求，受到(dao)眾多高(gao)端(duan)儀器儀表、手機和移動終端(duan)公司(si)的(de)(de)青睞，大尺寸(cun)技術也日漸完善。

OLED材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)發(fa)展是(shi)(shi)OLED產業蓬勃(bo)發(fa)展的(de)(de)基礎。最早的(de)(de)OLED發(fa)光材(cai)(cai)料(liao)(liao)是(shi)(shi)熒(ying)(ying)光材(cai)(cai)料(liao)(liao)，但(dan)熒(ying)(ying)光材(cai)(cai)料(liao)(liao)由于自旋(xuan)阻禁，其理論內量子(zi)效率上限僅(jin)能達(da)到25%。1998年，Ma以及Forrest和Thompson等先后報道(dao)了(le)磷光材(cai)(cai)料(liao)(liao)在OLED材(cai)(cai)料(liao)(liao)中的(de)(de)應用，從(cong)而為突破自旋(xuan)統計規(gui)律、100%地(di)利用所(suo)有激子(zi)的(de)(de)能量開辟了(le)道(dao)路(lu)。但(dan)是(shi)(shi)磷光材(cai)(cai)料(liao)(liao)也存在一定(ding)的(de)(de)問題，由于含有貴金屬，價格(ge)很高(gao)而且藍光材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)穩(wen)定(ding)性長期停滯不前。

2009年，日本九州大(da)學的(de)(de)Adachi教授首次將熱活化(hua)延遲熒光(guang)(guang)(guang)（TADF）材料引(yin)入OLED。此類材料具(ju)有(you)極低的(de)(de)單三線態能(neng)隙，可(ke)(ke)通過三線態激子的(de)(de)反向系間(jian)竄(cuan)越（RISC）實現100%的(de)(de)理論內量子效(xiao)率。材料體系和器件結構(gou)的(de)(de)日漸完善(shan)，使得OLED在顯(xian)示(shi)領域嶄露頭角。另一(yi)方面(mian)，WOLED具(ju)有(you)發光(guang)(guang)(guang)效(xiao)率高、光(guang)(guang)(guang)譜可(ke)(ke)調、藍(lan)光(guang)(guang)(guang)成(cheng)分少(shao)和面(mian)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)等一(yi)系列優勢，作為(wei)低色溫(wen)、無藍(lan)害的(de)(de)高效(xiao)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)，有(you)望成(cheng)為(wei)未來(lai)健(jian)康照明(ming)的(de)(de)新趨勢。

生產

材料

LED五大原物料分別是指：晶片，支(zhi)架(jia)，銀膠，金線，環(huan)氧(yang)樹脂

晶片

晶(jing)(jing)片(pian)的(de)(de)構成：由金(jin)墊，P極(ji)(ji)，N極(ji)(ji)，PN結(jie)，背(bei)金(jin)層(ceng)構成（雙pad晶(jing)(jing)片(pian)無背(bei)金(jin)層(ceng)）。晶(jing)(jing)片(pian)是(shi)由P層(ceng)半導(dao)體(ti)(ti)元素(su)，N層(ceng)半導(dao)體(ti)(ti)元素(su)靠電(dian)子移動而重新排列組合成的(de)(de)PN結(jie)合體(ti)(ti)。也正是(shi)這種(zhong)變化(hua)使晶(jing)(jing)片(pian)能(neng)夠處于一個(ge)相對(dui)穩定(ding)的(de)(de)狀態。在(zai)晶(jing)(jing)片(pian)被一定(ding)的(de)(de)電(dian)壓施加正向電(dian)極(ji)(ji)時(shi)，正向P區的(de)(de)空穴(xue)則會源(yuan)源(yuan)不斷(duan)的(de)(de)游向N區，N區的(de)(de)電(dian)子則會相對(dui)于孔穴(xue)向P區運動。在(zai)電(dian)子，空穴(xue)相對(dui)移動的(de)(de)同時(shi)，電(dian)子空穴(xue)互相結(jie)對(dui)，激發出(chu)光子，產(chan)生光能(neng)。

主要分(fen)(fen)類，表(biao)面(mian)(mian)發(fa)光型(xing)：光線(xian)大(da)部分(fen)(fen)從(cong)晶片表(biao)面(mian)(mian)發(fa)出(chu)。五面(mian)(mian)發(fa)光型(xing)：表(biao)面(mian)(mian)，側(ce)面(mian)(mian)都有較多(duo)的光線(xian)射出(chu)按(an)發(fa)光顏色分(fen)(fen)，紅(hong)，橙(cheng)，黃(huang)，黃(huang)綠(lv)，純綠(lv)，標(biao)準綠(lv)，藍綠(lv)，藍。

支架

支架的結構1層(ceng)(ceng)(ceng)是鐵(tie)，2層(ceng)(ceng)(ceng)鍍銅（導電性(xing)(xing)好，散熱快），3層(ceng)(ceng)(ceng)鍍鎳（防氧化），4層(ceng)(ceng)(ceng)鍍銀（反(fan)光性(xing)(xing)好，易焊(han)線）

銀(yin)膠（因種類(lei)較多(duo)，我們以H20E為(wei)例）

也叫(jiao)白(bai)膠(jiao)(jiao)，乳(ru)白(bai)色，導通粘(zhan)合(he)作用(yong)（烘烤溫度為(wei)(wei)(wei)：100°C/1.5H）銀(yin)粉（導電，散(san)熱，固定晶片）+環氧(yang)樹脂(zhi)（固化銀(yin)粉）+稀釋劑(ji)(ji)（易于(yu)攪拌(ban)）。儲(chu)藏(zang)條件(jian)：銀(yin)膠(jiao)(jiao)的(de)制造商(shang)一(yi)般將(jiang)銀(yin)膠(jiao)(jiao)以-40 °C 儲(chu)藏(zang)，應用(yong)單(dan)位一(yi)般將(jiang)銀(yin)膠(jiao)(jiao)以-5 °C 儲(chu)藏(zang)。單(dan)劑(ji)(ji)為(wei)(wei)(wei)25 °C/1年（干(gan)燥(zao)，通風(feng)的(de)地(di)方），混合(he)劑(ji)(ji)25 °C/72小時（但在上線(xian)作業(ye)時因其他的(de)因素(su)“溫濕度、通風(feng)的(de)條件(jian)”，為(wei)(wei)(wei)保(bao)證產品的(de)質量一(yi)般的(de)混合(he)劑(ji)(ji)使用(yong)時間為(wei)(wei)(wei)4小時）

烘烤條(tiao)件：150 °C/1.5H

攪拌(ban)條件：順一個方向(xiang)均勻攪拌(ban)15分鐘

金線（以φ1.0mil為例）

LED所用到的(de)金(jin)線有φ1.0mil、 φ1.2mil，金(jin)線的(de)材質，LED用金(jin)線的(de)材質一般含金(jin)量(liang)為99.9%，金(jin)線的(de)用途

利用(yong)其含金量高材質較軟(ruan)、易變形且導電(dian)性(xing)(xing)好(hao)、散熱(re)性(xing)(xing)好(hao)的特(te)性(xing)(xing)，讓晶片(pian)與支(zhi)架(jia)間形成(cheng)一閉(bi)合電(dian)路。（換(huan)算關系：1 mil = 0.0254mm , 1 in = 25.4mm ）

環氧樹脂（以EP400為例）

組成：A、B兩組劑份:

A膠：是主劑，由環氧樹脂(zhi)+消(xiao)泡劑+耐熱劑+稀(xi)釋(shi)劑

B劑：是固化劑，由酸酣+離模劑+促進劑

使用條件：

混合比(bi)(bi)：A/B=100/100（重量比(bi)(bi)）

混合粘度：500-700CPS/30 °C

膠化時(shi)間：120 °C*12分鐘(zhong)或110 °C*18分鐘(zhong)

可(ke)使用條(tiao)件：室(shi)溫(wen)25 °C約(yue)6小(xiao)時。一般(ban)根據產線的(de)生產需要，我們將它(ta)的(de)使用條(tiao)件定為2小(xiao)時。

硬化條(tiao)件：初(chu)期(qi)硬化110 °C—140 °C 25—40分鐘

后期硬化100 °C*6—10小時（可以視實(shi)際需要做機(ji)動性調整）

工藝

芯片檢驗

鏡檢：材料表面是否(fou)有機(ji)械損(sun)傷(shang)及(ji)麻點麻坑lockhill芯片尺(chi)寸及(ji)電極大小是否(fou)符合工藝要求(qiu)電極圖案是否(fou)完(wan)整(zheng)。

LED擴片

由于LED芯(xin)片(pian)在劃片(pian)后依然排列緊密(mi)間距很小（約(yue)0.1mm），不(bu)(bu)利(li)于后工(gong)(gong)序的操作(zuo)。采(cai)用擴(kuo)片(pian)機對黏結芯(xin)片(pian)的膜進行擴(kuo)張，使(shi)LED芯(xin)片(pian)的間距拉伸到約(yue)0.6mm。也(ye)可以采(cai)用手工(gong)(gong)擴(kuo)張，但很容(rong)易造成芯(xin)片(pian)掉(diao)落浪(lang)費等不(bu)(bu)良(liang)問(wen)題。

LED點膠

在LED支(zhi)架的(de)相應位(wei)置點上銀膠(jiao)或絕緣(yuan)(yuan)膠(jiao)。對于GaAs、SiC導電襯(chen)底，具有背面電極的(de)紅光(guang)、黃(huang)光(guang)、黃(huang)綠(lv)芯(xin)片(pian)，采用(yong)銀膠(jiao)。對于藍寶石(shi)絕緣(yuan)(yuan)襯(chen)底的(de)藍光(guang)、綠(lv)光(guang)LED芯(xin)片(pian)，采用(yong)絕緣(yuan)(yuan)膠(jiao)來固定芯(xin)片(pian)。

工(gong)藝難點(dian)在(zai)于點(dian)膠(jiao)(jiao)量(liang)的(de)(de)控制，在(zai)膠(jiao)(jiao)體高度、點(dian)膠(jiao)(jiao)位置均(jun)有詳細的(de)(de)工(gong)藝要求(qiu)。由(you)于銀(yin)膠(jiao)(jiao)和絕緣(yuan)膠(jiao)(jiao)在(zai)貯(zhu)存和使(shi)用均(jun)有嚴格的(de)(de)要求(qiu)，提醒(xing)：銀(yin)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)醒(xing)料、攪拌、使(shi)用時間(jian)都是工(gong)藝上必(bi)須(xu)注意的(de)(de)事項。

LED備膠

和點(dian)膠(jiao)相反，備(bei)(bei)膠(jiao)是(shi)用備(bei)(bei)膠(jiao)機(ji)先把銀膠(jiao)涂在LED背(bei)面(mian)電(dian)極(ji)上，然后(hou)把背(bei)部帶銀膠(jiao)的(de)LED安裝在LED支(zhi)架上。備(bei)(bei)膠(jiao)的(de)效率遠高于點(dian)膠(jiao)，但不是(shi)所有產品均適用備(bei)(bei)膠(jiao)工藝。

LED手工刺片

將擴(kuo)張后LED芯片(pian)(pian)（備(bei)膠(jiao)或未備(bei)膠(jiao)）安置在(zai)刺(ci)片(pian)(pian)臺的夾(jia)(jia)具(ju)上，LED支架放在(zai)夾(jia)(jia)具(ju)底下，在(zai)顯微鏡下用(yong)針將LED芯片(pian)(pian)一個(ge)一個(ge)刺(ci)到相應的位置上。手工刺(ci)片(pian)(pian)和自(zi)動裝(zhuang)架相比有一個(ge)好處，便于(yu)隨時更(geng)換不同的芯片(pian)(pian)，適(shi)用(yong)于(yu)需要(yao)安裝(zhuang)多種芯片(pian)(pian)的產品。

LED自動裝架

自動裝架(jia)其實(shi)是結合了沾膠(jiao)(jiao)(jiao)（點(dian)膠(jiao)(jiao)(jiao)）和安(an)裝芯片(pian)兩大步驟，先在(zai)(zai)LED支(zhi)架(jia)上(shang)(shang)點(dian)上(shang)(shang)銀膠(jiao)(jiao)(jiao)（絕(jue)緣(yuan)膠(jiao)(jiao)(jiao)），然后用真空吸嘴(zui)將(jiang)LED芯片(pian)吸起移動位置，再安(an)置在(zai)(zai)相應的(de)支(zhi)架(jia)位置上(shang)(shang)。自動裝架(jia)在(zai)(zai)工藝(yi)上(shang)(shang)主要要熟悉設備(bei)操作編程，同(tong)時對設備(bei)的(de)沾膠(jiao)(jiao)(jiao)及安(an)裝精度進(jin)行調(diao)整。在(zai)(zai)吸嘴(zui)的(de)選(xuan)用上(shang)(shang)盡(jin)量(liang)選(xuan)用膠(jiao)(jiao)(jiao)木吸嘴(zui)，防(fang)止(zhi)對LED芯片(pian)表面的(de)損(sun)傷，特別是藍、綠色芯片(pian)必須(xu)用膠(jiao)(jiao)(jiao)木的(de)。因(yin)為鋼嘴(zui)會劃傷芯片(pian)表面的(de)電流擴散層。

LED燒結

燒結的目的是使銀膠(jiao)固(gu)化(hua)，燒結要求(qiu)對溫度進行監(jian)控(kong)，防止批次性不良。銀膠(jiao)燒結的溫度一(yi)般(ban)控(kong)制在(zai)150℃，燒結時(shi)間2小(xiao)時(shi)。根據實際情(qing)況可以調整到(dao)170℃，1小(xiao)時(shi)。絕緣膠(jiao)一(yi)般(ban)150℃，1小(xiao)時(shi)。

銀膠燒結烘箱的必須按工藝要(yao)求隔(ge)2小(xiao)時(shi)（或1小(xiao)時(shi)）打(da)開更換燒結的產品，中間不(bu)得隨意打(da)開。燒結烘箱不(bu)得再其他用途，防止污染。

LED壓焊

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

LED的(de)壓焊(han)工藝有(you)金絲(si)球(qiu)(qiu)焊(han)和鋁(lv)(lv)絲(si)壓焊(han)兩種。鋁(lv)(lv)絲(si)壓焊(han)的(de)過程(cheng)為先(xian)在LED芯(xin)片電極上壓上第(di)(di)一點(dian)，再將(jiang)鋁(lv)(lv)絲(si)拉到(dao)相(xiang)應的(de)支架上方，壓上第(di)(di)二點(dian)后扯斷鋁(lv)(lv)絲(si)。金絲(si)球(qiu)(qiu)焊(han)過程(cheng)則在壓第(di)(di)一點(dian)前先(xian)燒個球(qiu)(qiu)，其(qi)余過程(cheng)類似。

壓焊(han)是LED封裝(zhuang)技術中的(de)關鍵環節，工藝上主要需要監控的(de)是壓焊(han)金絲(si)（鋁絲(si)）拱絲(si)形(xing)狀，焊(han)點(dian)形(xing)狀，拉力。

LED封膠

LED的(de)封(feng)裝主要有點(dian)膠、灌封(feng)、模壓三(san)種。基本上工藝控制(zhi)的(de)難(nan)點(dian)是(shi)氣(qi)泡、多(duo)缺料、黑點(dian)。設(she)計上主要是(shi)對材料的(de)選(xuan)型，選(xuan)用(yong)結合良(liang)好的(de)環氧和支架。（一般的(de)LED無法(fa)通過氣(qi)密性試驗）。

LED點膠(jiao) TOP-LED和Side-LED適用(yong)點膠(jiao)封(feng)裝(zhuang)。手動點膠(jiao)封(feng)裝(zhuang)對操作水平要(yao)求很高(gao)（特別是白光(guang)LED），主(zhu)要(yao)難點是對點膠(jiao)量的控制，因為環氧(yang)在(zai)使用(yong)過程中會變稠(chou)。白光(guang)LED的點膠(jiao)還存在(zai)熒光(guang)粉沉淀導致出光(guang)色差的問題。

LED灌膠封裝 Lamp-LED的封裝采用灌封的形式。灌封的過(guo)程(cheng)是先在LED成型模腔內注入(ru)(ru)液態環(huan)氧，然(ran)后(hou)插入(ru)(ru)壓焊好的LED支(zhi)架，放入(ru)(ru)烘箱讓環(huan)氧固化(hua)后(hou)，將LED從模腔中脫出即成型。

LED模(mo)(mo)壓(ya)(ya)封裝將(jiang)壓(ya)(ya)焊好的LED支架放(fang)入模(mo)(mo)具(ju)中，將(jiang)上下兩副模(mo)(mo)具(ju)用(yong)液(ye)(ye)壓(ya)(ya)機合模(mo)(mo)并(bing)抽(chou)真空，將(jiang)固(gu)態環氧放(fang)入注膠道的入口(kou)加熱用(yong)液(ye)(ye)壓(ya)(ya)頂桿壓(ya)(ya)入模(mo)(mo)具(ju)膠道中，環氧順著膠道進入各個(ge)LED成型槽中并(bing)固(gu)化。

LED固化(hua)與后固化(hua)

固(gu)(gu)化是(shi)指封裝環氧(yang)(yang)的固(gu)(gu)化，一(yi)般(ban)環氧(yang)(yang)固(gu)(gu)化條件(jian)在(zai)135℃，1小(xiao)時(shi)。模壓封裝一(yi)般(ban)在(zai)150℃，4分(fen)鐘。后(hou)固(gu)(gu)化是(shi)為了(le)讓環氧(yang)(yang)充(chong)分(fen)固(gu)(gu)化，同時(shi)對LED進(jin)行熱老(lao)化。后(hou)固(gu)(gu)化對于提高環氧(yang)(yang)與(yu)支架(jia)（PCB）的粘接強度非常重要(yao)。一(yi)般(ban)條件(jian)為120℃，4小(xiao)時(shi)。

LED切筋和劃片

由于(yu)LED在生產中是(shi)連(lian)在一起(qi)的（不是(shi)單個），Lamp封裝LED采用切筋切斷LED支架的連(lian)筋。SMD-LED則是(shi)在一片PCB板(ban)上(shang)，需要劃片機來完成分離(li)工(gong)作。

LED測試

測試LED的光電參數、檢驗外形尺寸，同時(shi)根據客戶要求對LED產品進行分選。

應用

20世紀90年(nian)代LED技術的(de)(de)長足(zu)進步,不僅(jin)是發光效(xiao)率超過了白熾燈(deng)，光強達到(dao)了燭光級，而且顏色(se)(se)也從紅色(se)(se)到(dao)藍色(se)(se)覆蓋了整個可見光譜(pu)范圍。這(zhe)種從指示(shi)燈(deng)水平(ping)到(dao)超過通用(yong)光源(yuan)水平(ping)的(de)(de)技術革(ge)命(ming)導致各種新的(de)(de)應(ying)用(yong)，諸(zhu)如汽車信號燈(deng)、交通信號燈(deng)、室外全色(se)(se)大型顯示(shi)屏以(yi)及特殊(shu)的(de)(de)照明光源(yuan)。

隨(sui)著發光(guang)二極管高亮(liang)度化和多色(se)化的進展,應用(yong)領域也(ye)不斷擴(kuo)展.從(cong)下(xia)邊較低光(guang)通(tong)(tong)(tong)(tong)量(liang)(liang)的指示(shi)燈(deng)到顯(xian)示(shi)屏，再(zai)從(cong)室外顯(xian)示(shi)屏到中等光(guang)通(tong)(tong)(tong)(tong)量(liang)(liang)功率信號(hao)燈(deng)和特(te)(te)殊照(zhao)明(ming)的白光(guang)光(guang)源(yuan)，最后發展到右上(shang)角的高光(guang)通(tong)(tong)(tong)(tong)量(liang)(liang)通(tong)(tong)(tong)(tong)用(yong)照(zhao)明(ming)光(guang)源(yuan)。2000年(nian)(nian)是時間的分界線，在(zai)2000年(nian)(nian)已解決所有顏色(se)的信號(hao)顯(xian)示(shi)問題和燈(deng)飾問題，并已開始低、中光(guang)通(tong)(tong)(tong)(tong)量(liang)(liang)的特(te)(te)殊照(zhao)明(ming)應用(yong)，而作為通(tong)(tong)(tong)(tong)用(yong)照(zhao)明(ming)的高光(guang)通(tong)(tong)(tong)(tong)量(liang)(liang)白光(guang)照(zhao)明(ming)應用(yong)，似乎還(huan)有待時日，需將光(guang)通(tong)(tong)(tong)(tong)量(liang)(liang)進一步大幅(fu)度提高方(fang)能(neng)實現。當然，這也(ye)是個過程，會(hui)隨(sui)亮(liang)度提高和價格下(xia)降而逐步實現。

LED顯示屏

自20世紀80年代(dai)中期(qi)，就有單色和(he)多色顯示屏問(wen)世，起初是(shi)文字屏或動畫(hua)屏。90年代(dai)初，電(dian)(dian)子計算機技(ji)(ji)術和(he)集(ji)成電(dian)(dian)路技(ji)(ji)術的(de)發展，使得(de)LED顯示屏的(de)視(shi)頻技(ji)(ji)術得(de)以實(shi)現(xian)，電(dian)(dian)視(shi)圖(tu)像(xiang)直(zhi)接上屏，特別是(shi)90年代(dai)中期(qi)，藍(lan)色和(he)綠色超高亮(liang)度(du)LED研制成功并迅速(su)投產(chan)，使室外屏的(de)應用(yong)大大擴展，面積在(zai)100—300m不(bu)等。

LED顯(xian)示(shi)屏(ping)在體育場館(guan)、廣場、會(hui)場甚(shen)至街道、商場都已廣泛應(ying)用，美國時代廣場上的(de)納斯達(da)克全彩屏(ping)最為聞名，該屏(ping)面(mian)積為120英尺×90英尺，相當于1005m，由1900萬(wan)只超高(gao)亮藍(lan)、綠、紅色LED制成。此外，在證券行(xing)情(qing)屏(ping)、銀行(xing)匯率屏(ping)、利率屏(ping)等方面(mian)應(ying)用也(ye)占較大(da)比例，近期在高(gao)速公路(lu)、高(gao)架(jia)道路(lu)的(de)信息屏(ping)方面(mian)也(ye)有較大(da)的(de)發(fa)展。發(fa)光二極管(guan)在這一領域的(de)應(ying)用已成規模，形成新興產(chan)業，且可期望(wang)有較穩(wen)定(ding)的(de)增(zeng)長。

交通信號燈

航標(biao)燈采(cai)用(yong)LED作光(guang)源(yuan)已有(you)(you)多(duo)年，目前的(de)(de)(de)工作是(shi)(shi)改進(jin)和完善。道路交通(tong)信(xin)(xin)號燈近幾年來取得了長(chang)足的(de)(de)(de)進(jin)步，技術發(fa)(fa)展較快，應用(yong)發(fa)(fa)展迅(xun)猛，中國(guo)每年有(you)(you)四(si)萬套(tao)左右(you)的(de)(de)(de)訂單，而美國(guo)加州在一(yi)年內就用(yong)LED交通(tong)信(xin)(xin)號燈更換(huan)了五(wu)萬套(tao)傳統光(guang)源(yuan)的(de)(de)(de)信(xin)(xin)號燈，根據使用(yong)效果看，壽(shou)命長(chang)、省(sheng)電和免維護(hu)效果是(shi)(shi)明顯(xian)的(de)(de)(de)。采(cai)用(yong)LED的(de)(de)(de)發(fa)(fa)光(guang)峰值波長(chang)是(shi)(shi)紅色(se)630nm，黃(huang)色(se)590nm，綠色(se)505nm。應該注意的(de)(de)(de)問題(ti)是(shi)(shi)驅(qu)動電流(liu)不應過(guo)大，否則夏天陽光(guang)下的(de)(de)(de)高溫(wen)條件(jian)將會影響LED的(de)(de)(de)壽(shou)命。

最近，應用于飛機場作(zuo)為標燈(deng)(deng)(deng)、投(tou)(tou)光燈(deng)(deng)(deng)和全向燈(deng)(deng)(deng)的LED機場專(zhuan)用信號燈(deng)(deng)(deng)也已獲(huo)成(cheng)功(gong)并投(tou)(tou)入使(shi)用，多方(fang)反(fan)映效果很好。它具有(you)自主知識產權，獲(huo)準兩項專(zhuan)利，可靠性好、節省用電、免維護、可推(tui)廣(guang)應用到各種(zhong)機場、替代已沿(yan)用幾十年的舊信號燈(deng)(deng)(deng)，不僅亮度高，而且由于LED光色純度好，特別鮮明(ming)，易于信號識別。

汽車用燈

超高(gao)亮(liang)LED可(ke)以(yi)做成汽車(che)的(de)(de)剎(cha)車(che)燈、尾燈和方向燈，也可(ke)用(yong)于儀表照明和車(che)內(nei)照明，它(ta)在耐(nai)震動、省電及長壽(shou)命方面(mian)比白熾(chi)燈有明顯的(de)(de)優勢。用(yong)作剎(cha)車(che)燈，它(ta)的(de)(de)響應時(shi)間(jian)為60ns，比白熾(chi)燈的(de)(de)140ms要(yao)短許多，在典型的(de)(de)高(gao)速(su)公路上(shang)行駛，會增加4—6m的(de)(de)安全距離。

液晶屏背光源

LED作(zuo)(zuo)(zuo)為(wei)液(ye)晶(jing)(jing)顯(xian)(xian)示的背光源，它(ta)不僅(jin)(jin)可作(zuo)(zuo)(zuo)為(wei)綠(lv)(lv)色(se)、紅色(se)、藍色(se)、白色(se)，還可以(yi)作(zuo)(zuo)(zuo)為(wei)變色(se)背光源，已有許多產(chan)品進入生產(chan)及(ji)應用(yong)(yong)階段。最近，手機上(shang)液(ye)晶(jing)(jing)顯(xian)(xian)示屏用(yong)(yong)LED制(zhi)作(zuo)(zuo)(zuo)背光源，提升了產(chan)品的檔次，效果(guo)(guo)很好。采用(yong)(yong)8個藍色(se)、24個綠(lv)(lv)色(se)、32個紅色(se)LuxeonLED制(zhi)成的15英寸(cun)（1英寸(cun)≈2.5厘米(mi)）液(ye)晶(jing)(jing)屏的背光源，可達到120W，2500 lm，亮(liang)度(du)18000nits（尼(ni)特，cd/m2）。22液(ye)晶(jing)(jing)屏背光源也(ye)已制(zhi)成，僅(jin)(jin)為(wei)6mm厚，不但混色(se)效果(guo)(guo)好，顯(xian)(xian)色(se)指數也(ye)達到80以(yi)上(shang)。大型背光源雖處于開發階段，但潛力很大。

燈飾

由于(yu)發光(guang)(guang)(guang)二極管亮度(du)的(de)(de)提高和價格的(de)(de)下降(jiang)，再加上長壽(shou)命(ming)、節電(dian)，驅動和控制較(jiao)霓虹燈簡易，不僅能閃爍(shuo)(shuo)，還能變色(se)(se)，所以(yi)用超高亮度(du)LED做成的(de)(de)單色(se)(se)、多色(se)(se)乃(nai)至(zhi)變色(se)(se)的(de)(de)發光(guang)(guang)(guang)柱配以(yi)其他形狀的(de)(de)各色(se)(se)發光(guang)(guang)(guang)單元，裝飾(shi)高大建筑(zhu)物、橋(qiao)梁(liang)、街道(dao)及(ji)廣(guang)(guang)場等景觀(guan)工程效果很好，呈現一派色(se)(se)彩(cai)繽紛、星光(guang)(guang)(guang)閃爍(shuo)(shuo)及(ji)流光(guang)(guang)(guang)異彩(cai)的(de)(de)景象。已有不少單位生產LED光(guang)(guang)(guang)柱達萬米以(yi)上，彩(cai)燈幾萬個，正逐步(bu)推廣(guang)(guang)，估計(ji)會(hui)逐步(bu)擴大單獨(du)形成一種產業。

照明光源

作(zuo)為(wei)照(zhao)明(ming)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)的(de)(de)(de)LED光(guang)(guang)(guang)源(yuan)應是白光(guang)(guang)(guang)，作(zuo)為(wei)軍用(yong)的(de)(de)(de)白光(guang)(guang)(guang)LED照(zhao)明(ming)燈(deng)具(ju)，已有一些品(pin)種(zhong)投入批量生(sheng)產。由于(yu)LED光(guang)(guang)(guang)源(yuan)無(wu)紅外輻射，便(bian)于(yu)隱(yin)蔽(bi)，再加上它還具(ju)有耐(nai)振(zhen)動(dong)、適合于(yu)蓄電池供(gong)電、結構(gou)固(gu)體化及攜帶方(fang)便(bian)等優(you)點，將在特(te)殊照(zhao)明(ming)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)方(fang)面會有較大發(fa)展。作(zuo)為(wei)民間使用(yong)的(de)(de)(de)草(cao)坪燈(deng)、埋地燈(deng)已有規模生(sheng)產，也有用(yong)作(zuo)顯微鏡視場照(zhao)明(ming)、手(shou)電、外科醫(yi)生(sheng)的(de)(de)(de)頭燈(deng)、博物館(guan)或畫展的(de)(de)(de)照(zhao)明(ming)以(yi)及閱讀臺燈(deng)。

溫室補光

光是植(zhi)物(wu)(wu)(wu)生長(chang)和發(fa)育最重要(yao)的(de)(de)(de)環(huan)境因素之(zhi)一，對植(zhi)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)生長(chang)發(fa)育、形(xing)態建成(cheng)、光合作(zuo)用、物(wu)(wu)(wu)質(zhi)代謝及基因表(biao)達均有調控作(zuo)用，因此溫室補光是實現植(zhi)物(wu)(wu)(wu)優質(zhi)高(gao)(gao)產的(de)(de)(de)重要(yao)途徑。近年來，發(fa)光二(er)極管(guan)在植(zhi)物(wu)(wu)(wu)工廠中的(de)(de)(de)應用越來越廣泛，LED光源的(de)(de)(de)波寬窄(zhai)、能耗(hao)低(di)、體積小、效率高(gao)(gao)、耐衰老、熱耗(hao)低(di)的(de)(de)(de)優點，使其成(cheng)為(wei)了眾(zhong)多光質(zhi)研(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)人員使用的(de)(de)(de)新光源。為(wei)止(zhi)，大量(liang)應用LED光源研(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)光環(huan)境對植(zhi)物(wu)(wu)(wu)宏觀的(de)(de)(de)形(xing)態、產量(liang)、品質(zhi)的(de)(de)(de)影響(xiang)，以及對細胞顯(xian)微結構、植(zhi)物(wu)(wu)(wu)分化、次生代謝物(wu)(wu)(wu)質(zhi)的(de)(de)(de)影響(xiang)的(de)(de)(de)研(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)層(ceng)出(chu)不窮。

發光二極管封裝件的散熱

在半導體照明裝(zhuang)置中(zhong)(zhong)，通常采用高(gao)功率(lv)(lv)(lv)(lv)高(gao)亮度的(de)(de)發(fa)(fa)光(guang)(guang)二極管(guan)（LED）作(zuo)為光(guang)(guang)源，當在發(fa)(fa)光(guang)(guang)二極管(guan)中(zhong)(zhong)通以電(dian)流時，電(dian) 子與空穴會直(zhi)接復(fu)合，從而(er)釋放能(neng)(neng)量發(fa)(fa)光(guang)(guang)，其(qi)(qi)具(ju)有(you)功耗(hao)小、使(shi)用壽命長(chang)等優點，在照明領域(yu)應用廣(guang)泛。然而(er)，目前的(de)(de)光(guang)(guang)電(dian)轉(zhuan)換效(xiao)率(lv)(lv)(lv)(lv)較低，有(you)很(hen)大(da)(da)比重(zhong)轉(zhuan)化為熱能(neng)(neng)，故LED芯(xin)片(pian)上的(de)(de)功率(lv)(lv)(lv)(lv)密(mi)度很(hen)大(da)(da)。大(da)(da)的(de)(de)功率(lv)(lv)(lv)(lv)密(mi)度對器件的(de)(de)散熱也提出了高(gao)的(de)(de)要求，發(fa)(fa)光(guang)(guang)二極管(guan)中(zhong)(zhong)封(feng)裝(zhuang)件散熱問題(ti)已成(cheng)為影響其(qi)(qi)產業化發(fa)(fa)展(zhan)的(de)(de)重(zhong)大(da)(da)問題(ti)。

散熱冷卻方式

LED 的散熱(re)機構一般有(you)這幾種形式：

1．利用熱(re)傳導金(jin)屬或(huo)散熱(re)鰭片與LED封(feng)裝(zhuang)件貼合散熱(re)。

2．加裝風扇強制(zhi)散熱。

3．在(zai)封裝件中設置流通液體散熱(re)。

4．熱(re)管(guan)(guan)在(zai)封裝件(jian)中的結合，利用(yong)熱(re)管(guan)(guan)內(nei)工作介質相變時(shi)可吸收或散發熱(re)能。

原理與特點

熱(re)(re)管(guan)(guan)散熱(re)(re)利(li)用物質相(xiang)變的(de)(de)原理，具有可吸收或散發(fa)高(gao)熱(re)(re)能(neng)的(de)(de)特性，這使得熱(re)(re)管(guan)(guan)成為具備極高(gao)的(de)(de)熱(re)(re)傳導效率的(de)(de)設備，熱(re)(re)管(guan)(guan)冷(leng)卻主(zhu)要是利(li)用工作流體(ti)(ti)在(zai)真空中的(de)(de)蒸發(fa)與(yu)冷(leng)凝來傳遞(di)熱(re)(re)量(liang)，當(dang)熱(re)(re)管(guan)(guan)的(de)(de)一(yi)(yi)端受熱(re)(re)時(shi)，毛(mao)細芯中的(de)(de)工作液體(ti)(ti)蒸發(fa)汽化，蒸汽在(zai)壓差之(zhi)下流向(xiang)另一(yi)(yi)端放出熱(re)(re)量(liang)并凝結成液體(ti)(ti)，液體(ti)(ti)再沿多孔材料(liao)依靠毛(mao)細管(guan)(guan)作用流回蒸發(fa)端，熱(re)(re)量(liang)得以沿熱(re)(re)管(guan)(guan)迅速(su)傳遞(di)。

鈣鈦礦發光二極管

傳統(tong)無機(ji)LED技(ji)術(shu)相(xiang)對(dui)成(cheng)熟且發光(guang)效率(lv)高(gao)，在照明領域(yu)應用(yong)廣泛，但(dan)外延生長等制(zhi)備工藝(yi)限制(zhi)了其(qi)(qi)難用(yong)于(yu)大面積(ji)(ji)和柔性器(qi)(qi)件(jian)制(zhi)備。有機(ji)或(huo)量子點LED具有易于(yu)大面積(ji)(ji)成(cheng)膜(mo)、可(ke)柔性化(hua)等優勢(shi)，但(dan)是高(gao)亮度下的低效率(lv)和短(duan)壽命問(wen)題還亟待解決(jue)。金屬鹵化(hua)物鈣(gai)鈦礦(kuang)型(xing)材料兼具無機(ji)和有機(ji)材料的諸(zhu)多(duo)優點”。如(ru)可(ke)溶(rong)液(ye)法大面積(ji)(ji)制(zhi)備、帶隙可(ke)調(diao)、載(zai)流子遷移(yi)率(lv)高(gao)、熒光(guang)效率(lv)高(gao)等。因(yin)此(ci)，基于(yu)鈣(gai)鈦礦(kuang)材料的LED相(xiang)較(jiao)于(yu)傳統(tong)發光(guang)二(er)極(ji)管具有諸(zhu)多(duo)優勢(shi)，尤其(qi)(qi)是可(ke)低成(cheng)本(ben)、大面積(ji)(ji)制(zhi)備高(gao)亮度、高(gao)效率(lv)發光(guang)器(qi)(qi)件(jian)，對(dui)顯示與照明均具有重要意義。

鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)發(fa)(fa)光(guang)二(er)極管發(fa)(fa)展(zhan)迅速，自2014年(nian)劍橋大學報道首篇外量子效率（EQE）為0.76%的三(san)維鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)發(fa)(fa)光(guang)器件以來，經過(guo)短(duan)短(duan)五年(nian)的發(fa)(fa)展(zhan)，近紅外、紅光(guang)和綠光(guang)鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)發(fa)(fa)光(guang)器件的外量子效率均(jun)已突(tu)破(po)20%。值(zhi)得(de)一(yi)提的是中國(guo)科學家在鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)發(fa)(fa)光(guang)領域里(li)的多(duo)個方向開創(chuang)了全新的研究方法。

2015年(nian)(nian)，南(nan)(nan)京工(gong)(gong)業大學與浙江(jiang)大學團隊合(he)作報道了(le)外(wai)量子(zi)(zi)(zi)效(xiao)率(lv)為3.5%的鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)發(fa)光(guang)(guang)二(er)極管，為當時的最高紀(ji)錄，也是國內在此領域的首篇論(lun)文。隨后，北京理工(gong)(gong)大學和南(nan)(nan)京理工(gong)(gong)大學相(xiang)繼報道了(le)基于量子(zi)(zi)(zi)點的鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)LED。2016年(nian)(nian)，南(nan)(nan)京工(gong)(gong)業大學采用(yong)具有(you)多量子(zi)(zi)(zi)阱(jing)結構的鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)實現了(le)外(wai)量子(zi)(zi)(zi)效(xiao)率(lv)突破10%的近紅外(wai)鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)LED，相(xiang)關成(cheng)果于2016年(nian)(nian)發(fa)表于《Nature Photonics》。采用(yong)類(lei)似方(fang)法(fa)，中國科學院(yuan)半導(dao)體研究所將綠光(guang)(guang)鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)LED的外(wai)量子(zi)(zi)(zi)效(xiao)率(lv)提(ti)(ti)高到(dao)14.36%。2018年(nian)(nian)，南(nan)(nan)京工(gong)(gong)業大學首次將近紅外(wai)鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)LED外(wai)量子(zi)(zi)(zi)效(xiao)率(lv)提(ti)(ti)升至20.7%，性能媲美(mei)已(yi)產(chan) 業化(hua)的有(you)機和量子(zi)(zi)(zi)LED。同年(nian)(nian)，華僑大學”州將綠光(guang)(guang)鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)LED的EQE提(ti)(ti)升至20.3%。

這兩項國(guo)內成(cheng)果(guo)被《Nature》邀請的領(ling)域(yu)專家評述為“突破性成(cheng)果(guo)”， “是鈣鈦(tai)礦(kuang)材料(liao)在發光(guang)(guang)二極管中(zhong)應(ying)用的里程碑式跨越”， “使鈣鈦(tai)礦(kuang)LED技術突破性能障(zhang)礙(ai)，將推動鈣鈦(tai)礦(kuang)LED的產(chan)業化發展”。總(zong)體來說(shuo)，目前中(zhong)國(guo)在鈣鈦(tai)礦(kuang)LED研究方(fang)面處于世界領(ling)先地位，特別是在高亮(liang)度(du)、高穩定性鈣鈦(tai)礦(kuang)發光(guang)(guang)器件方(fang)面，已(yi)經取得具(ju)有(you)自主知識產(chan)權。有(you)世界影響力的創新成(cheng)果(guo)。

盡(jin)管(guan)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦礦(kuang)LED的(de)(de)(de)(de)研究(jiu)(jiu)已(yi)經取(qu)得了(le)很(hen)大(da)的(de)(de)(de)(de)進展，但其發展仍然面臨著(zhu)諸多挑(tiao)戰。首先，鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦礦(kuang)LED的(de)(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)性(xing)問題需(xu)要(yao)解(jie)決。目前(qian)通過材料設計、器件(jian)結構及(ji)界面優化(hua)(hua)(hua)(hua)等(deng)方法(fa)已(yi)大(da)大(da)提升了(le)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦礦(kuang)LED的(de)(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)性(xing)，但尚未達到產(chan)業化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)要(yao)求。其次，鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦礦(kuang)材料中(zhong)鉛元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)(de)毒性(xing)可(ke)能(neng)是其產(chan)業化(hua)(hua)(hua)(hua)道路上(shang)的(de)(de)(de)(de)一(yi)個障(zhang)礙。研究(jiu)(jiu)發現許多元(yuan)素(su)（如錫、銅(tong)、鍺(zang)及(ji)銀(yin)等(deng)）在鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦礦(kuang)材料中(zhong)可(ke)以替(ti)代鉛元(yuan)素(su)，但目前(qian)利用(yong)這些元(yuan)素(su)制(zhi)備的(de)(de)(de)(de)器件(jian)性(xing)能(neng)還不(bu)及(ji)鉛基鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦礦(kuang)LED。此外，大(da)面積(ji)模塊(kuai)化(hua)(hua)(hua)(hua)制(zhi)備鈣(gai)(gai)(gai)(gai)鈦礦(kuang)LED仍處(chu)于(yu)萌芽期，如何發展制(zhi)備工藝(yi)來進行可(ke)控大(da)面積(ji)生(sheng)產(chan)還需(xu)要(yao)解(jie)決。

總之，鈣鈦礦發光(guang)材料(liao)(liao)與器件(jian)具有(you)誘人的(de)發展前景(jing)，未來隨著對(dui)材料(liao)(liao)理解的(de)深入及工藝技術的(de)進步，有(you)望進一(yi) 步提高器件(jian)的(de)效率和穩定(ding)性，推(tui)進其產業(ye)化進程。在不遠的(de)將來，鈣鈦礦LED將會以(yi)其優異的(de)性能和低廉的(de)成本成為新一(yi)代顯(xian)示與照(zhao)明的(de)有(you)力競爭(zheng)者(zhe)，在未來照(zhao)明與顯(xian)示產業(ye)中占有(you)重(zhong)要地位。