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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(de)化合物(wu)制成(cheng)。

當電(dian)(dian)子(zi)與空穴(xue)復合(he)時(shi)能輻射(she)出可見光(guang)，因而可以用來制成發光(guang)二(er)極(ji)管(guan)(guan)。在電(dian)(dian)路及儀器中作為指示燈，或(huo)者組成文字(zi)或(huo)數(shu)字(zi)顯示。砷化(hua)(hua)鎵二(er)極(ji)管(guan)(guan)發紅光(guang)，磷(lin)化(hua)(hua)鎵二(er)極(ji)管(guan)(guan)發綠光(guang)，碳化(hua)(hua)硅二(er)極(ji)管(guan)(guan)發黃光(guang)，氮化(hua)(hua)鎵二(er)極(ji)管(guan)(guan)發藍光(guang)。因化(hua)(hua)學(xue)性(xing)質(zhi)又(you)分有(you)機(ji)發光(guang)二(er)極(ji)管(guan)(guan)OLED和無機(ji)發光(guang)二(er)極(ji)管(guan)(guan)LED。

LED最初用(yong)于儀器儀表(biao)的(de)指(zhi)示(shi)(shi)性(xing)照(zhao)(zhao)(zhao)明，隨后擴展(zhan)到(dao)(dao)交通(tong)信號燈。再到(dao)(dao)景觀照(zhao)(zhao)(zhao)明、車用(yong)照(zhao)(zhao)(zhao)明和手機(ji)鍵盤及背(bei)光(guang)源(yuan)。后來發(fa)(fa)展(zhan)出微型發(fa)(fa)光(guang)二極(ji)(ji)(ji)管(micro-LED)的(de)新技術，其將(jiang)原本(ben)發(fa)(fa)光(guang)二極(ji)(ji)(ji)管的(de)尺寸大幅(fu)縮小，用(yong)可獨(du)立發(fa)(fa)光(guang)的(de)紅、藍、綠微型發(fa)(fa)光(guang)二極(ji)(ji)(ji)管成(cheng)陣列排列形成(cheng)顯(xian)(xian)示(shi)(shi)陣列用(yong)于顯(xian)(xian)示(shi)(shi)技術領域。微型發(fa)(fa)光(guang)二極(ji)(ji)(ji)管具(ju)有(you)自發(fa)(fa)光(guang)顯(xian)(xian)示(shi)(shi)特性(xing)，比自發(fa)(fa)光(guang)顯(xian)(xian)示(shi)(shi)的(de)有(you)機(ji)發(fa)(fa)光(guang)二極(ji)(ji)(ji)管(Organic Light Emitting DiodeOLED)效率(lv)高(gao)、壽命較長、材料不易受到(dao)(dao)環(huan)境(jing)影響(xiang)而相對穩定。

工作原理

發光(guang)二(er)極(ji)(ji)管與普通二(er)極(ji)(ji)管一樣是由一個PN結(jie)組成，也具(ju)有單向(xiang)(xiang)導(dao)電(dian)(dian)(dian)性。當給發光(guang)二(er)極(ji)(ji)管加上正(zheng)向(xiang)(xiang)電(dian)(dian)(dian)壓后，從(cong)P區(qu)注(zhu)入(ru)到(dao)N區(qu)的(de)(de)(de)(de)空穴(xue)和(he)由N區(qu)注(zhu)入(ru)到(dao)P區(qu)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)，在PN結(jie)附近數(shu)微米內分別(bie)與N區(qu)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)和(he)P區(qu)的(de)(de)(de)(de)空穴(xue)復合，產生自發輻射的(de)(de)(de)(de)熒光(guang)。不(bu)同的(de)(de)(de)(de)半(ban)導(dao)體材料(liao)中電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)和(he)空穴(xue)所處(chu)的(de)(de)(de)(de)能量狀態不(bu)同。當電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)和(he)空穴(xue)復合時釋放出的(de)(de)(de)(de)能量多少不(bu)同，釋放出的(de)(de)(de)(de)能量越多，則發出的(de)(de)(de)(de)光(guang)的(de)(de)(de)(de)波長越短。常用的(de)(de)(de)(de)是發紅(hong)光(guang)、綠光(guang)或黃光(guang)的(de)(de)(de)(de)二(er)極(ji)(ji)管。發光(guang)二(er)極(ji)(ji)管的(de)(de)(de)(de)反(fan)向(xiang)(xiang)擊穿電(dian)(dian)(dian)壓大于5伏(fu)。它的(de)(de)(de)(de)正(zheng)向(xiang)(xiang)伏(fu)安特(te)性曲(qu)線很陡，使用時必須串聯限流電(dian)(dian)(dian)阻以控制通過二(er)極(ji)(ji)管的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流。

發(fa)光(guang)二極管(guan)的核心部分是由P型(xing)半(ban)導(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)和(he)N型(xing)半(ban)導(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)組成的晶片，在(zai)P型(xing)半(ban)導(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)和(he)N型(xing)半(ban)導(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)之間(jian)有一個過渡層，稱為PN結。在(zai)某些(xie)半(ban)導(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)材料的PN結中，注入的少數載(zai)流子與多數載(zai)流子復合(he)時會把多余(yu)的能量以光(guang)的形式釋放(fang)出(chu)來，從(cong)而把電(dian)(dian)能直接轉換為光(guang)能。PN結加反向電(dian)(dian)壓(ya)，少數載(zai)流子難以注入，故不發(fa)光(guang)。當(dang)它處于(yu)正(zheng)向工作狀態(tai)時（即兩端加上正(zheng)向電(dian)(dian)壓(ya)），電(dian)(dian)流從(cong)LED陽極流向陰極時，半(ban)導(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)晶體(ti)(ti)(ti)就發(fa)出(chu)從(cong)紫外(wai)到紅外(wai)不同(tong)顏色的光(guang)線，光(guang)的強弱與電(dian)(dian)流有關。

傳統發光二(er)極管(guan)所(suo)使(shi)用的無(wu)機半導體物(wu)料和所(suo)它們發光的顏(yan)色

LED材料

材料化學式

顏色

鋁砷化鎵(jia)(jia) 砷化鎵(jia)(jia) 砷化鎵(jia)(jia)磷化物(wu)磷化銦(yin)鎵(jia)(jia) 鋁磷化鎵(jia)(jia)（摻雜氧化鋅）

AlGaAs GaAsP AlGaInP GaP:ZnO

紅色及紅外線

鋁磷(lin)(lin)化鎵(jia)(jia) 銦(yin)(yin)氮(dan)化鎵(jia)(jia)/氮(dan)化鎵(jia)(jia) 磷(lin)(lin)化鎵(jia)(jia) 磷(lin)(lin)化銦(yin)(yin)鎵(jia)(jia)鋁鋁磷(lin)(lin)化鎵(jia)(jia)

InGaN/GaN GaP AlGaInP AlGaP

綠色

磷(lin)(lin)化鋁(lv)銦鎵(jia)(jia)砷化鎵(jia)(jia) 磷(lin)(lin)化物(wu) 磷(lin)(lin)化銦鎵(jia)(jia)鋁(lv) 磷(lin)(lin)化鎵(jia)(jia)

GaAsPAlGaInP AlGaInP GaP

高亮度的(de)橘紅色(se)，橙色(se)，黃色(se)，綠色(se)

磷砷化鎵

GaAsP

紅色(se)，橘紅色(se)，黃色(se)

磷(lin)化(hua)(hua)鎵硒化(hua)(hua)鋅銦氮化(hua)(hua)鎵碳化(hua)(hua)硅

GaP ZnSe InGaN SiC

紅(hong)色(se)，黃(huang)色(se)，綠色(se)

氮化鎵

GaN

綠色(se)，翠(cui)綠色(se)，藍色(se)

銦氮化鎵

InGaN

近紫外線，藍綠色(se)，藍色(se)

碳(tan)化硅(用作(zuo)襯底)

SiC

藍色

硅(用作襯底)

藍色

藍寶(bao)石(用作(zuo)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(jia)

AlN AlGaN

波長為遠(yuan)至近的(de)紫外(wai)線

LED燈特點

LED燈(deng)就是(shi)(shi)發(fa)光二極(ji)管(guan)，是(shi)(shi)采用固體半(ban)導體芯(xin)片為發(fa)光材料，與(yu)傳統燈(deng)具相比，LED燈(deng)節能(neng)、環保、顯色(se)性與(yu)響應速度好。

（一）節能(neng)是LED燈最(zui)突出的特點

在(zai)(zai)能(neng)耗(hao)方面(mian)，LED燈的(de)(de)能(neng)耗(hao)是白熾燈的(de)(de)十分(fen)之一(yi)，是節能(neng)燈的(de)(de)四分(fen)之一(yi)。這是LED燈的(de)(de)一(yi)個(ge)最大(da)的(de)(de)特點。現在(zai)(zai)的(de)(de)人(ren)們(men)都崇尚節能(neng)環保，也正是因為節能(neng)的(de)(de)這個(ge)特點，使(shi)得(de)(de)LED燈的(de)(de)應用范圍(wei)十分(fen)廣(guang)泛，使(shi)得(de)(de)LED燈十分(fen)的(de)(de)受歡迎。

（二）可(ke)以在高速開關狀態工作

我(wo)們(men)平(ping)(ping)時走在馬(ma)路上，會發(fa)現每(mei)一個LED組(zu)成(cheng)的(de)屏幕(mu)或者畫(hua)面都是(shi)(shi)變化莫測的(de)。這說明LED燈(deng)是(shi)(shi)可以進(jin)行高速(su)開關工(gong)作(zuo)(zuo)的(de)。但是(shi)(shi)，對于我(wo)們(men)平(ping)(ping)時使用的(de)白熾燈(deng)，則達不到這樣的(de)工(gong)作(zuo)(zuo)狀態。在平(ping)(ping)時生活的(de)時候，如果開關的(de)次數過多，將直接導(dao) 致(zhi)白熾燈(deng)燈(deng)絲(si)斷裂。這個也是(shi)(shi)LED燈(deng)受歡迎的(de)重要原因(yin)。

（三）環保

LED燈(deng)(deng)內部不含有(you)任何的(de)(de)汞等重金屬材料(liao)，但是熒(ying)光(guang)燈(deng)(deng)中含有(you)，這就體現(xian)了(le)LED燈(deng)(deng)環保(bao)的(de)(de)特(te)點。現(xian)在的(de)(de)人都十分重視(shi)環保(bao)，所以(yi)，會有(you)更多的(de)(de)人愿(yuan)意(yi)選擇環保(bao)的(de)(de)LED燈(deng)(deng)。

（四）響應速度快(kuai)

LED燈(deng)還(huan)有(you)一(yi)個突(tu)出的(de)特點，就是反應(ying)的(de)速度比較快。只(zhi)要(yao)一(yi)接通電(dian)源，LED燈(deng)馬上就會亮(liang)起來。對比我們平時使用(yong)的(de)節能(neng)燈(deng)，其反應(ying)速度更快，在(zai)(zai)打開傳統(tong)燈(deng)泡時，往往需(xu)要(yao)很長的(de)時間(jian)才(cai)能(neng)照亮(liang)房間(jian)，在(zai)(zai)燈(deng)泡徹底(di)的(de)發熱之后，才(cai)能(neng)亮(liang)起來。

（五）相較于(yu)其他的光源，LED燈更“干凈”

所謂(wei)的(de)(de)“干(gan)凈”不(bu)是指的(de)(de)燈(deng)表面以及內(nei)部的(de)(de)干(gan)凈，而(er)是這個(ge)燈(deng)是屬(shu)于(yu)冷(leng)光(guang)源的(de)(de)，不(bu)會產(chan)生太多的(de)(de)熱量，不(bu)會吸引那些喜光(guang)喜熱的(de)(de)昆蟲(chong)。特別(bie)是在(zai)夏天，農村的(de)(de)蟲(chong)子(zi)會特別(bie)的(de)(de)多。

有的蟲子(zi)天性喜熱，白熾(chi)燈(deng)(deng)(deng)和節能燈(deng)(deng)(deng)在使(shi)用(yong)一段時(shi)間之后都會(hui)(hui)產生(sheng)熱量，這(zhe)個熱量正好是(shi)蟲子(zi)喜歡的，就容易吸引蟲子(zi)過來(lai)。這(zhe)無(wu)疑會(hui)(hui)對燈(deng)(deng)(deng)表面帶來(lai)很多的污染物，而且，蟲子(zi)的排(pai)泄物還會(hui)(hui)使(shi)得(de)(de)室(shi)內變得(de)(de)很臟。但是(shi)，LED燈(deng)(deng)(deng)是(shi)冷光源，不會(hui)(hui)吸引蟲子(zi)過來(lai)的，這(zhe)樣，就不會(hui)(hui)產生(sheng)蟲子(zi)的排(pai)泄物。所以說，LED燈(deng)(deng)(deng)更加的 “干凈”。

半(ban)導(dao)體發光(guang)(guang)(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)管(guan)(guan)(guan)的(de)應用范圍(wei)廣，功耗(hao)小，使(shi)(shi)用壽(shou)命長(chang)，低碳環(huan)保。我國(guo)半(ban)導(dao)體發光(guang)(guang)(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)管(guan)(guan)(guan)的(de)應用非常廣泛，居民家庭中的(de)很(hen)多照(zhao)(zhao)明(ming)(ming)設備(bei)都使(shi)(shi)用了半(ban)導(dao)體發光(guang)(guang)(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)管(guan)(guan)(guan)，大部分路(lu)燈(deng)也使(shi)(shi)用了半(ban)導(dao)體發光(guang)(guang)(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)管(guan)(guan)(guan)路(lu)燈(deng)作為照(zhao)(zhao)明(ming)(ming)光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)，部分道路(lu)的(de)照(zhao)(zhao)明(ming)(ming)燈(deng)具還結合了太陽能技術，可節(jie)省大量電能。感光(guang)(guang)(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)管(guan)(guan)(guan)根據材(cai)質的(de)不同，可以分成砷鋁(lv)化(hua)鎵(jia)感光(guang)(guang)(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)管(guan)(guan)(guan)、磷(lin)砷化(hua)鋁(lv)感光(guang)(guang)(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)管(guan)(guan)(guan)、磷(lin)化(hua)鎵(jia)感光(guang)(guang)(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)管(guan)(guan)(guan)和砷化(hua)鋁(lv)感光(guang)(guang)(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)管(guan)(guan)(guan)等(deng)。

主要分類

發(fa)(fa)光二極(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)還可分為普通單色發(fa)(fa)光二極(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)、高亮度(du)發(fa)(fa)光二極(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)、超(chao)高亮度(du)發(fa)(fa)光二極(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)、變色發(fa)(fa)光二極(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)、閃爍發(fa)(fa)光二極(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)、電(dian)壓控制型(xing)發(fa)(fa)光二極(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)、紅外發(fa)(fa)光二極(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)和負阻發(fa)(fa)光二極(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)等(deng)。

LED的(de)(de)控制(zhi)模式有(you)恒(heng)流(liu)和(he)恒(heng)壓兩種，有(you)多(duo)種調光方式，比如模擬調光和(he)PWM調光，大多(duo)數的(de)(de)LED都(dou)采(cai)用的(de)(de)是恒(heng)流(liu)控制(zhi)，這樣可(ke)以(yi)保持LED電流(liu)的(de)(de)穩(wen)定，不易受VF的(de)(de)變化，可(ke)以(yi)延(yan)長LED燈具的(de)(de)使用壽(shou)命。

單色發光二極管

普(pu)通單色發光(guang)二極管(guan)

普通單(dan)色發光二(er)極管具有體積小、工作(zuo)電(dian)(dian)壓低、工作(zuo)電(dian)(dian)流小、發光均勻穩(wen)定、響應速度快、壽命長等優點，可用(yong)各(ge)種直流、交流、脈沖等電(dian)(dian)源驅動(dong)點亮。它屬于電(dian)(dian)流控(kong)制型半導(dao)體器件，使用(yong)時需串接合適的(de)限(xian)流電(dian)(dian)阻。

普(pu)通(tong)單(dan)色發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)(guang)二(er)極(ji)管的(de)(de)(de)發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)(guang)顏色與發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)波(bo)長有關(guan)，而發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)波(bo)長又取決于制造發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)(guang)二(er)極(ji)管所用的(de)(de)(de)半導體材料。紅色發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)(guang)二(er)極(ji)管的(de)(de)(de)波(bo)長一般(ban)為(wei)650～700nm，琥珀色發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)(guang)二(er)極(ji)管的(de)(de)(de)波(bo)長一般(ban)為(wei)630～650nm ，橙色發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)(guang)二(er)極(ji)管的(de)(de)(de)波(bo)長一般(ban)為(wei)610～630nm左(zuo)右，黃色發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)(guang)二(er)極(ji)管的(de)(de)(de)波(bo)長一般(ban)為(wei)585nm左(zuo)右，綠色發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)(guang)二(er)極(ji)管的(de)(de)(de)波(bo)長一般(ban)為(wei)555～570nm。

高亮(liang)度單色發光二(er)極管

高亮度(du)(du)(du)單(dan)色(se)(se)發光(guang)(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)管(guan)(guan)和(he)超高亮度(du)(du)(du)單(dan)色(se)(se)發光(guang)(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)管(guan)(guan)使(shi)用的半導體材(cai)(cai)料(liao)與普通單(dan)色(se)(se)發光(guang)(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)管(guan)(guan)不同(tong)，所以發光(guang)(guang)(guang)的強(qiang)度(du)(du)(du)也不同(tong)。通常，高亮度(du)(du)(du)單(dan)色(se)(se)發光(guang)(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)管(guan)(guan)使(shi)用砷鋁化鎵（GaAlAs）等(deng)材(cai)(cai)料(liao)，超高亮度(du)(du)(du)單(dan)色(se)(se)發光(guang)(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)管(guan)(guan)使(shi)用磷(lin)銦砷化鎵（GaAsInP）等(deng)材(cai)(cai)料(liao)，而普通單(dan)色(se)(se)發光(guang)(guang)(guang)二(er)(er)極(ji)管(guan)(guan)使(shi)用磷(lin)化鎵（GaP）或磷(lin)砷化鎵（GaAsP）等(deng)材(cai)(cai)料(liao)。

變色發光二極管

變色(se)(se)發(fa)(fa)(fa)(fa)光(guang)二極管(guan)(guan)是能變換發(fa)(fa)(fa)(fa)光(guang)顏色(se)(se)的發(fa)(fa)(fa)(fa)光(guang)二極管(guan)(guan)。變色(se)(se)發(fa)(fa)(fa)(fa)光(guang)二極管(guan)(guan)發(fa)(fa)(fa)(fa)光(guang)顏色(se)(se)種(zhong)(zhong)類可分(fen)為雙色(se)(se)發(fa)(fa)(fa)(fa)光(guang)二極管(guan)(guan)、三色(se)(se)發(fa)(fa)(fa)(fa)光(guang)二極管(guan)(guan)和多色(se)(se)（有(you)紅、藍、綠、白四種(zhong)(zhong)顏色(se)(se)）發(fa)(fa)(fa)(fa)光(guang)二極管(guan)(guan)。

變色(se)發(fa)光(guang)二極(ji)管(guan)按引腳(jiao)數量(liang)可分為二端變色(se)發(fa)光(guang)二極(ji)管(guan)、三端變色(se)發(fa)光(guang)二極(ji)管(guan)、四端變色(se)發(fa)光(guang)二極(ji)管(guan)和(he)六端變色(se)發(fa)光(guang)二極(ji)管(guan)。

閃爍發光二極管

閃爍(shuo)發光二極管（BTS）是一種由CMOS集成電路和發光二極管組成的特殊發光器件，可用于報警指(zhi)示及欠壓、超(chao)壓指(zhi)示。

閃爍發光二極管(guan)在使(shi)用時(shi)，無須外接其它元件，只要(yao)在其引(yin)腳兩端加(jia)上(shang)適當的直流工作電壓（5V）即可閃爍發光。

紅外發光二極管

紅外發光(guang)(guang)二(er)極管也稱(cheng)紅外線發射(she)(she)二(er)極管，它是可(ke)以將電(dian)能直接轉換(huan)成紅外光(guang)(guang)（不可(ke)見光(guang)(guang)）并能輻(fu)射(she)(she)出去(qu)的發光(guang)(guang)器件，主要應(ying)用于各種光(guang)(guang)控及(ji)遙(yao)控發射(she)(she)電(dian)路中。

紅(hong)外(wai)(wai)發光(guang)二極(ji)管(guan)的(de)結構、原理與普(pu)通發光(guang)二極(ji)管(guan)相(xiang)近，只是使用(yong)的(de)半導(dao)體材(cai)料(liao)(liao)不同。紅(hong)外(wai)(wai)發光(guang)二極(ji)管(guan)通常使用(yong)砷(shen)化鎵(jia)（GaAs）、砷(shen)鋁化鎵(jia)（GaAlAs）等材(cai)料(liao)(liao)，采用(yong)全透明或淺藍(lan)色(se)、黑色(se)的(de)樹脂封裝。

常用的紅外發光二極管有SIR系(xi)(xi)列(lie)(lie)、SIM系(xi)(xi)列(lie)(lie)、PLT系(xi)(xi)列(lie)(lie)、GL系(xi)(xi)列(lie)(lie)、HIR系(xi)(xi)列(lie)(lie)和(he)HG系(xi)(xi)列(lie)(lie)等。

紫外發光二極管

基于半導體材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)紫(zi)外(wai)(wai)(wai)發(fa)(fa)光(guang)二極管(UV LED)具有(you)節能、環保和(he)(he)壽命長等優(you)點，在殺菌消(xiao)毒、醫療和(he)(he)生化檢測等領域(yu)有(you)重大的(de)(de)應用(yong)價(jia)值。近年來，半導體紫(zi)外(wai)(wai)(wai)光(guang)電材(cai)(cai)料(liao)(liao)和(he)(he)器件(jian)在全球引起(qi)越(yue)來越(yue)多(duo)(duo)的(de)(de)關注，成為(wei)研(yan)發(fa)(fa)熱點。 2018年12月(yue)9一(yi)12日(ri)，由中國科學院(yuan)半導體研(yan)究(jiu)所主辦(ban)的(de)(de)第三屆“國際紫(zi)外(wai)(wai)(wai)材(cai)(cai)料(liao)(liao)與器件(jian)研(yan)討會” (IWUMD一(yi)2018)在云南昆明(ming)召(zhao)開，來自十二個(ge)國家(jia)的(de)(de)270余位代(dai)表出席了會議。本次會議匯聚了國內外(wai)(wai)(wai)在紫(zi)外(wai)(wai)(wai)發(fa)(fa)光(guang)二極管材(cai)(cai)料(liao)(liao)和(he)(he)器件(jian)相(xiang)關領域(yu)的(de)(de)多(duo)(duo)位頂尖(jian)專家(jia)的(de)(de)最新研(yan)發(fa)(fa)成果報告。

紫(zi)(zi)(zi)外發(fa)(fa)(fa)光(guang)二極(ji)管(guan)是氮(dan)化(hua)物技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)發(fa)(fa)(fa)展和(he)第(di)(di)三代(dai)半(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)材料技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)發(fa)(fa)(fa)展的(de)主要(yao)趨勢，擁(yong)有廣闊的(de)應用(yong)前(qian)景(jing)。中國(guo)(guo)科(ke)技(ji)(ji)(ji)部為(wei)了加(jia)快第(di)(di)三代(dai)半(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)固態(tai)紫(zi)(zi)(zi)外光(guang)源(yuan)的(de)發(fa)(fa)(fa)展，爭施了“第(di)(di)三代(dai)半(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)固態(tai)紫(zi)(zi)(zi)外光(guang)源(yuan)材料及器件關鍵技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)”重(zhong)點研(yan)發(fa)(fa)(fa)計劃專(zhuan)項(xiang)（2016YFB0400800）。國(guo)(guo)家重(zhong)點研(yan)發(fa)(fa)(fa)計劃的(de)支持和(he)國(guo)(guo)際紫(zi)(zi)(zi)外材料與器件研(yan)討會的(de)舉辦(ban)，將為(wei)加(jia)快實現我國(guo)(guo)第(di)(di)三代(dai)半(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)紫(zi)(zi)(zi)外光(guang)源(yuan)的(de)市場化(hua)應用(yong)，帶動我國(guo)(guo)紫(zi)(zi)(zi)外半(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)發(fa)(fa)(fa)光(guang)二極(ji)管(guan)材料和(he)器件技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)創(chuang)親及產業化(hua)發(fa)(fa)(fa)展發(fa)(fa)(fa)揮積極(ji)的(de)作用(yong)。

有機發光二極管

1987年(nian)，柯達公(gong)司(si)鄧青云等成功(gong)制備了低電壓、高亮(liang)度的有機發光二極(ji)管（OLED），第一次(ci)向(xiang)世界展示了OLED在商(shang)業上(shang)的應用前景(jing)‘“。1995年(nian)，Kido在science雜志(zhi)上(shang)發表了白光有機發光二極(ji)管（wOLED）的文章，雖(sui)然效(xiao)率不高，但揭開了OLED照明研究的序(xu)幕。經過幾(ji)十年(nian)的發展，OLED的效(xiao)率和穩定性(xing)早已滿(man)足小尺(chi)寸(cun)顯示器的要求，受到眾多高端儀(yi)器儀(yi)表、手機和移動終端公(gong)司(si)的青睞，大尺(chi)寸(cun)技術也日漸完善。

OLED材料的(de)發(fa)展是(shi)OLED產(chan)業蓬勃發(fa)展的(de)基(ji)礎。最早的(de)OLED發(fa)光(guang)(guang)(guang)(guang)材料是(shi)熒光(guang)(guang)(guang)(guang)材料，但(dan)熒光(guang)(guang)(guang)(guang)材料由于自(zi)旋(xuan)阻禁，其(qi)理論內(nei)量(liang)子(zi)效率上限(xian)僅能達到25%。1998年，Ma以及Forrest和Thompson等先后報道(dao)了磷光(guang)(guang)(guang)(guang)材料在OLED材料中(zhong)的(de)應用，從而為突破(po)自(zi)旋(xuan)統計規律、100%地利用所有激子(zi)的(de)能量(liang)開辟(pi)了道(dao)路。但(dan)是(shi)磷光(guang)(guang)(guang)(guang)材料也存在一(yi)定的(de)問題，由于含有貴金屬，價格很高而且(qie)藍(lan)光(guang)(guang)(guang)(guang)材料的(de)穩定性長期(qi)停(ting)滯不前。

2009年(nian)，日(ri)本九州大學的Adachi教授首(shou)次將熱(re)活化延遲熒光(guang)（TADF）材料(liao)引(yin)入OLED。此類(lei)材料(liao)具(ju)(ju)有(you)(you)極低(di)的單三線態能(neng)隙，可通過三線態激子的反向(xiang)系(xi)間竄越（RISC）實現100%的理(li)論(lun)內量子效率(lv)。材料(liao)體系(xi)和(he)器(qi)件(jian)結構的日(ri)漸完善，使得OLED在顯示領(ling)域嶄露頭角(jiao)。另一方面，WOLED具(ju)(ju)有(you)(you)發光(guang)效率(lv)高、光(guang)譜(pu)可調、藍光(guang)成分少和(he)面光(guang)源等一系(xi)列(lie)優勢，作為低(di)色溫、無(wu)藍害的高效光(guang)源，有(you)(you)望(wang)成為未來健(jian)康照明的新(xin)趨勢。

生產

材料

LED五大(da)原物料分別是指：晶片，支架，銀(yin)膠，金線，環氧樹脂

晶片

晶片的構成：由金(jin)墊，P極，N極，PN結(jie)，背(bei)金(jin)層(ceng)構成（雙pad晶片無背(bei)金(jin)層(ceng)）。晶片是由P層(ceng)半導體(ti)元(yuan)素(su)，N層(ceng)半導體(ti)元(yuan)素(su)靠電(dian)(dian)子(zi)移動(dong)(dong)而重(zhong)新排(pai)列(lie)組合成的PN結(jie)合體(ti)。也正(zheng)是這種變(bian)化(hua)使晶片能(neng)夠處(chu)于(yu)一個相(xiang)對(dui)穩定(ding)的狀(zhuang)態。在(zai)晶片被一定(ding)的電(dian)(dian)壓施加正(zheng)向電(dian)(dian)極時(shi)，正(zheng)向P區(qu)的空(kong)(kong)穴則會(hui)(hui)源(yuan)源(yuan)不(bu)斷的游向N區(qu)，N區(qu)的電(dian)(dian)子(zi)則會(hui)(hui)相(xiang)對(dui)于(yu)孔穴向P區(qu)運動(dong)(dong)。在(zai)電(dian)(dian)子(zi)，空(kong)(kong)穴相(xiang)對(dui)移動(dong)(dong)的同時(shi)，電(dian)(dian)子(zi)空(kong)(kong)穴互(hu)相(xiang)結(jie)對(dui)，激發出光子(zi)，產生(sheng)光能(neng)。

主要分類，表面(mian)(mian)發(fa)光(guang)(guang)(guang)型：光(guang)(guang)(guang)線大(da)部分從晶片表面(mian)(mian)發(fa)出(chu)。五面(mian)(mian)發(fa)光(guang)(guang)(guang)型：表面(mian)(mian)，側(ce)面(mian)(mian)都有(you)較多的光(guang)(guang)(guang)線射出(chu)按發(fa)光(guang)(guang)(guang)顏色分，紅，橙，黃(huang)，黃(huang)綠(lv)，純(chun)綠(lv)，標(biao)準(zhun)綠(lv)，藍(lan)綠(lv)，藍(lan)。

支架

支架(jia)的結構1層(ceng)是鐵，2層(ceng)鍍銅(tong)（導電性(xing)好(hao)，散熱(re)快），3層(ceng)鍍鎳（防氧(yang)化），4層(ceng)鍍銀(yin)（反光性(xing)好(hao)，易焊(han)線）

銀膠(jiao)（因種(zhong)類較多，我們以H20E為例）

也叫白膠(jiao)，乳(ru)白色，導通(tong)(tong)(tong)粘合(he)作用（烘烤溫度為(wei)(wei)：100°C/1.5H）銀(yin)粉(fen)（導電，散熱(re)，固定晶片）+環(huan)氧樹脂（固化銀(yin)粉(fen)）+稀釋劑(ji)（易于攪拌）。儲(chu)藏(zang)條件：銀(yin)膠(jiao)的制造商一(yi)般(ban)(ban)將(jiang)銀(yin)膠(jiao)以-40 °C 儲(chu)藏(zang)，應(ying)用單位一(yi)般(ban)(ban)將(jiang)銀(yin)膠(jiao)以-5 °C 儲(chu)藏(zang)。單劑(ji)為(wei)(wei)25 °C/1年(nian)（干燥，通(tong)(tong)(tong)風的地方(fang)），混合(he)劑(ji)25 °C/72小時（但(dan)在(zai)上線作業(ye)時因其他的因素“溫濕度、通(tong)(tong)(tong)風的條件”，為(wei)(wei)保證產品的質量一(yi)般(ban)(ban)的混合(he)劑(ji)使用時間為(wei)(wei)4小時）

烘烤條件：150 °C/1.5H

攪拌條件(jian)：順一個方向均(jun)勻攪拌15分(fen)鐘

金(jin)線(xian)（以(yi)φ1.0mil為例）

LED所(suo)用到的(de)金(jin)線有φ1.0mil、 φ1.2mil，金(jin)線的(de)材質(zhi)，LED用金(jin)線的(de)材質(zhi)一般含(han)金(jin)量為99.9%，金(jin)線的(de)用途

利用其含(han)金量高材(cai)質較軟、易變形(xing)且導電(dian)性(xing)好(hao)(hao)、散熱性(xing)好(hao)(hao)的特性(xing)，讓晶片與支(zhi)架間形(xing)成一閉合電(dian)路(lu)。（換(huan)算關(guan)系：1 mil = 0.0254mm , 1 in = 25.4mm ）

環(huan)氧樹脂(zhi)（以EP400為例）

組(zu)成：A、B兩組(zu)劑份:

A膠：是主劑，由環(huan)氧樹脂+消泡(pao)劑+耐熱劑+稀釋(shi)劑

B劑：是固化劑，由(you)酸酣(han)+離(li)模劑+促進(jin)劑

使用條件：

混合比(bi)：A/B=100/100（重量比(bi)）

混合粘度(du)：500-700CPS/30 °C

膠化時間：120 °C*12分鐘或(huo)110 °C*18分鐘

可使(shi)用條(tiao)件：室溫25 °C約6小(xiao)時(shi)。一般根據產線的生產需要，我們將它的使(shi)用條(tiao)件定為2小(xiao)時(shi)。

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

后期硬化(hua)100 °C*6—10小時（可以視實際(ji)需(xu)要做機動性調整）

工藝

芯片檢驗

鏡檢：材料表(biao)面是(shi)否(fou)(fou)有機(ji)械損傷(shang)及(ji)(ji)麻點麻坑lockhill芯片尺(chi)寸(cun)及(ji)(ji)電極大小(xiao)是(shi)否(fou)(fou)符合工藝要求(qiu)電極圖案(an)是(shi)否(fou)(fou)完整(zheng)。

LED擴片

由于(yu)LED芯(xin)片(pian)在劃片(pian)后(hou)(hou)依然排列緊密(mi)間距(ju)很小（約(yue)0.1mm），不利(li)于(yu)后(hou)(hou)工序的(de)(de)操作。采用擴(kuo)(kuo)片(pian)機對(dui)黏結芯(xin)片(pian)的(de)(de)膜進行擴(kuo)(kuo)張，使(shi)LED芯(xin)片(pian)的(de)(de)間距(ju)拉伸到約(yue)0.6mm。也(ye)可以(yi)采用手工擴(kuo)(kuo)張，但很容易造(zao)成芯(xin)片(pian)掉落(luo)浪費等不良問(wen)題。

LED點膠

在(zai)LED支架的(de)(de)相應位置(zhi)點(dian)上(shang)銀(yin)膠(jiao)或(huo)絕(jue)緣(yuan)(yuan)膠(jiao)。對(dui)于(yu)GaAs、SiC導電襯底，具有背面電極的(de)(de)紅光(guang)、黃光(guang)、黃綠芯片(pian)，采(cai)用銀(yin)膠(jiao)。對(dui)于(yu)藍寶石絕(jue)緣(yuan)(yuan)襯底的(de)(de)藍光(guang)、綠光(guang)LED芯片(pian)，采(cai)用絕(jue)緣(yuan)(yuan)膠(jiao)來(lai)固定芯片(pian)。

工(gong)藝(yi)難點在(zai)于(yu)點膠(jiao)量的(de)控(kong)制，在(zai)膠(jiao)體高(gao)度、點膠(jiao)位置均有詳細的(de)工(gong)藝(yi)要(yao)求。由于(yu)銀(yin)膠(jiao)和絕緣(yuan)膠(jiao)在(zai)貯存和使(shi)(shi)用均有嚴格的(de)要(yao)求，提醒(xing)：銀(yin)膠(jiao)的(de)醒(xing)料、攪拌、使(shi)(shi)用時間(jian)都是(shi)工(gong)藝(yi)上必須(xu)注意的(de)事項(xiang)。

LED備膠

和點(dian)(dian)膠相反，備膠是(shi)用備膠機先把銀膠涂在(zai)LED背(bei)面電(dian)極(ji)上(shang)(shang)，然后把背(bei)部(bu)帶(dai)銀膠的(de)LED安裝在(zai)LED支架上(shang)(shang)。備膠的(de)效率遠高(gao)于點(dian)(dian)膠，但不是(shi)所有產(chan)品均(jun)適(shi)用備膠工(gong)藝。

LED手工刺片

將擴張后LED芯(xin)片(pian)（備膠(jiao)或未備膠(jiao)）安置(zhi)在(zai)刺(ci)片(pian)臺的(de)夾具上(shang)，LED支架(jia)放在(zai)夾具底下(xia)，在(zai)顯微鏡下(xia)用針將LED芯(xin)片(pian)一(yi)個一(yi)個刺(ci)到相(xiang)應的(de)位置(zhi)上(shang)。手工(gong)刺(ci)片(pian)和(he)自動裝(zhuang)架(jia)相(xiang)比有一(yi)個好處(chu)，便于隨時更換不同的(de)芯(xin)片(pian)，適用于需要安裝(zhuang)多種(zhong)芯(xin)片(pian)的(de)產品。

LED自動裝架

自(zi)動(dong)(dong)裝(zhuang)架(jia)其(qi)實是(shi)結合了沾膠(jiao)（點膠(jiao)）和安(an)裝(zhuang)芯(xin)(xin)片(pian)兩大步驟，先在LED支(zhi)架(jia)上點上銀膠(jiao)（絕緣膠(jiao)），然后(hou)用(yong)真空吸嘴將LED芯(xin)(xin)片(pian)吸起移動(dong)(dong)位(wei)置(zhi)，再安(an)置(zhi)在相應的支(zhi)架(jia)位(wei)置(zhi)上。自(zi)動(dong)(dong)裝(zhuang)架(jia)在工(gong)藝上主要(yao)要(yao)熟悉設備(bei)操作編程，同時對設備(bei)的沾膠(jiao)及(ji)安(an)裝(zhuang)精度進行調整。在吸嘴的選(xuan)用(yong)上盡量選(xuan)用(yong)膠(jiao)木吸嘴，防止對LED芯(xin)(xin)片(pian)表(biao)面的損傷(shang)，特別是(shi)藍、綠色芯(xin)(xin)片(pian)必(bi)須用(yong)膠(jiao)木的。因為鋼嘴會(hui)劃傷(shang)芯(xin)(xin)片(pian)表(biao)面的電流(liu)擴(kuo)散層。

LED燒結

燒(shao)(shao)結的目的是使銀膠(jiao)(jiao)固(gu)化(hua)，燒(shao)(shao)結要求對溫度(du)進(jin)行監控，防止批次性不良(liang)。銀膠(jiao)(jiao)燒(shao)(shao)結的溫度(du)一般(ban)(ban)控制在150℃，燒(shao)(shao)結時(shi)間2小(xiao)時(shi)。根(gen)據實際情況可(ke)以調整到(dao)170℃，1小(xiao)時(shi)。絕緣(yuan)膠(jiao)(jiao)一般(ban)(ban)150℃，1小(xiao)時(shi)。

銀膠燒結烘箱的(de)必須按工藝要求隔2小時(shi)（或(huo)1小時(shi)）打開更換燒結的(de)產(chan)品，中間不得隨意(yi)打開。燒結烘箱不得再(zai)其他用途，防(fang)止污(wu)染。

LED壓焊

壓焊(han)的目的是將電極引到LED芯片(pian)上，完成產品內(nei)外引線的連(lian)接工作。

LED的(de)壓(ya)(ya)焊(han)工藝(yi)有金絲(si)(si)(si)球焊(han)和鋁絲(si)(si)(si)壓(ya)(ya)焊(han)兩種。鋁絲(si)(si)(si)壓(ya)(ya)焊(han)的(de)過程為先在LED芯片電極上(shang)壓(ya)(ya)上(shang)第一點(dian)(dian)，再將鋁絲(si)(si)(si)拉到相(xiang)應的(de)支(zhi)架上(shang)方，壓(ya)(ya)上(shang)第二點(dian)(dian)后扯斷鋁絲(si)(si)(si)。金絲(si)(si)(si)球焊(han)過程則在壓(ya)(ya)第一點(dian)(dian)前先燒個球，其余過程類似。

壓焊(han)(han)是LED封裝技術中的關(guan)鍵(jian)環節(jie)，工藝上主(zhu)要需要監控(kong)的是壓焊(han)(han)金(jin)絲（鋁絲）拱絲形狀，焊(han)(han)點形狀，拉力。

LED封膠

LED的(de)(de)封裝主要(yao)有點(dian)膠、灌封、模壓三種。基(ji)本上工藝控制的(de)(de)難點(dian)是(shi)氣(qi)泡、多缺料、黑點(dian)。設計上主要(yao)是(shi)對材料的(de)(de)選型，選用結(jie)合良好的(de)(de)環氧和支架。（一般的(de)(de)LED無法通過氣(qi)密性試驗）。

LED點(dian)膠(jiao) TOP-LED和(he)Side-LED適(shi)用點(dian)膠(jiao)封裝。手(shou)動(dong)點(dian)膠(jiao)封裝對操(cao)作(zuo)水平(ping)要求很高（特別是白光(guang)LED），主要難點(dian)是對點(dian)膠(jiao)量的(de)控制，因為環氧在(zai)使用過程中會變稠。白光(guang)LED的(de)點(dian)膠(jiao)還存在(zai)熒(ying)光(guang)粉沉(chen)淀導致出光(guang)色差的(de)問題。

LED灌膠封(feng)裝 Lamp-LED的(de)(de)(de)封(feng)裝采用灌封(feng)的(de)(de)(de)形(xing)式。灌封(feng)的(de)(de)(de)過程是先(xian)在LED成型(xing)模腔(qiang)內注入液態環氧(yang)，然后(hou)插入壓焊好(hao)的(de)(de)(de)LED支(zhi)架，放入烘箱讓環氧(yang)固化后(hou)，將LED從(cong)模腔(qiang)中脫出(chu)即成型(xing)。

LED模(mo)(mo)壓(ya)封裝將(jiang)(jiang)壓(ya)焊好的LED支架放入(ru)模(mo)(mo)具中，將(jiang)(jiang)上下兩副模(mo)(mo)具用液(ye)壓(ya)機合模(mo)(mo)并抽真空，將(jiang)(jiang)固態環氧放入(ru)注膠(jiao)(jiao)道的入(ru)口加(jia)熱用液(ye)壓(ya)頂桿壓(ya)入(ru)模(mo)(mo)具膠(jiao)(jiao)道中，環氧順著膠(jiao)(jiao)道進入(ru)各個(ge)LED成(cheng)型槽(cao)中并固化。

LED固(gu)化與(yu)后固(gu)化

固(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)(hua)是(shi)指封(feng)裝(zhuang)(zhuang)環(huan)氧的(de)固(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)(hua)，一般環(huan)氧固(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)(hua)條件在135℃，1小時(shi)。模壓封(feng)裝(zhuang)(zhuang)一般在150℃，4分鐘。后固(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)(hua)是(shi)為了(le)讓環(huan)氧充分固(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)(hua)，同時(shi)對(dui)LED進行熱老化(hua)(hua)(hua)(hua)。后固(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)(hua)對(dui)于提高環(huan)氧與支(zhi)架（PCB）的(de)粘接(jie)強度非常重要。一般條件為120℃，4小時(shi)。

LED切筋和劃片(pian)

由于LED在生(sheng)產中是(shi)連在一(yi)(yi)起的（不是(shi)單個），Lamp封裝(zhuang)LED采用切(qie)筋切(qie)斷LED支架(jia)的連筋。SMD-LED則是(shi)在一(yi)(yi)片(pian)PCB板上，需要劃片(pian)機(ji)來完成分離工作。

LED測試

測試LED的光電(dian)參(can)數、檢驗外形尺寸，同時根據客戶要求對LED產品進行分選。

應用

20世紀90年代LED技術的(de)長足進步,不(bu)僅是發光(guang)效率超過了白熾燈，光(guang)強(qiang)達到(dao)了燭光(guang)級，而且顏(yan)色也從(cong)紅色到(dao)藍色覆(fu)蓋(gai)了整(zheng)個可見(jian)光(guang)譜范圍。這種從(cong)指示燈水平到(dao)超過通用(yong)光(guang)源(yuan)水平的(de)技術革(ge)命(ming)導致各種新的(de)應用(yong)，諸如(ru)汽車(che)信(xin)號燈、交通信(xin)號燈、室外全(quan)色大型顯(xian)示屏以及特殊的(de)照明(ming)光(guang)源(yuan)。

隨著(zhu)發光(guang)(guang)二極管高亮(liang)度化(hua)和(he)多色化(hua)的(de)(de)進展,應用(yong)領域也不(bu)斷擴(kuo)展.從(cong)下邊較(jiao)低光(guang)(guang)通(tong)量的(de)(de)指(zhi)示燈(deng)(deng)到顯(xian)示屏，再從(cong)室(shi)外顯(xian)示屏到中等光(guang)(guang)通(tong)量功率(lv)信(xin)號燈(deng)(deng)和(he)特殊(shu)照(zhao)明的(de)(de)白光(guang)(guang)光(guang)(guang)源(yuan)，最后發展到右上角(jiao)的(de)(de)高光(guang)(guang)通(tong)量通(tong)用(yong)照(zhao)明光(guang)(guang)源(yuan)。2000年(nian)是時間的(de)(de)分界線，在(zai)2000年(nian)已(yi)解決所有(you)顏色的(de)(de)信(xin)號顯(xian)示問(wen)(wen)題和(he)燈(deng)(deng)飾問(wen)(wen)題，并已(yi)開始低、中光(guang)(guang)通(tong)量的(de)(de)特殊(shu)照(zhao)明應用(yong)，而(er)作為(wei)通(tong)用(yong)照(zhao)明的(de)(de)高光(guang)(guang)通(tong)量白光(guang)(guang)照(zhao)明應用(yong)，似乎還有(you)待時日，需將(jiang)光(guang)(guang)通(tong)量進一步大幅度提高方能實現。當然，這也是個過程，會(hui)隨亮(liang)度提高和(he)價格下降而(er)逐(zhu)步實現。

LED顯示屏

自(zi)20世(shi)紀80年代中期，就有單色和多(duo)色顯示屏(ping)問世(shi)，起初是(shi)文字屏(ping)或動畫屏(ping)。90年代初，電(dian)子計算機技術(shu)和集成(cheng)電(dian)路(lu)技術(shu)的(de)發展，使得LED顯示屏(ping)的(de)視頻技術(shu)得以(yi)實(shi)現(xian)，電(dian)視圖像直接上屏(ping)，特別是(shi)90年代中期，藍(lan)色和綠(lv)色超高(gao)亮(liang)度LED研制成(cheng)功并迅速(su)投產，使室(shi)外屏(ping)的(de)應用大大擴(kuo)展，面積在(zai)100—300m不等。

LED顯示屏(ping)(ping)在體育場(chang)館、廣(guang)場(chang)、會場(chang)甚至(zhi)街道(dao)、商場(chang)都已廣(guang)泛應用，美國時(shi)代廣(guang)場(chang)上的(de)納(na)斯達克全彩屏(ping)(ping)最為(wei)聞名，該屏(ping)(ping)面積為(wei)120英尺(chi)×90英尺(chi)，相當于1005m，由(you)1900萬(wan)只(zhi)超高亮藍(lan)、綠、紅色LED制成。此外，在證券行情(qing)屏(ping)(ping)、銀(yin)行匯率(lv)屏(ping)(ping)、利率(lv)屏(ping)(ping)等(deng)方面應用也(ye)占較(jiao)(jiao)大比例(li)，近期(qi)在高速(su)公(gong)路、高架(jia)道(dao)路的(de)信息屏(ping)(ping)方面也(ye)有較(jiao)(jiao)大的(de)發展。發光(guang)二極管在這一領(ling)域的(de)應用已成規(gui)模，形成新興產(chan)業，且可(ke)期(qi)望有較(jiao)(jiao)穩定的(de)增長。

交通信號燈

航標(biao)燈采用(yong)LED作光(guang)(guang)源(yuan)已(yi)有(you)多(duo)年(nian)，目前的(de)工作是改進和完善。道路交通(tong)信(xin)號燈近幾年(nian)來取得了長(chang)足的(de)進步，技術發(fa)展較快，應(ying)用(yong)發(fa)展迅猛(meng)，中國(guo)每年(nian)有(you)四萬(wan)套左右的(de)訂單，而(er)美國(guo)加州在(zai)一(yi)年(nian)內(nei)就用(yong)LED交通(tong)信(xin)號燈更換了五萬(wan)套傳統光(guang)(guang)源(yuan)的(de)信(xin)號燈，根據使用(yong)效(xiao)果(guo)看，壽(shou)命(ming)長(chang)、省電和免維護效(xiao)果(guo)是明顯(xian)的(de)。采用(yong)LED的(de)發(fa)光(guang)(guang)峰值波長(chang)是紅(hong)色630nm，黃色590nm，綠色505nm。應(ying)該注意的(de)問題(ti)是驅(qu)動電流不應(ying)過大，否則夏天陽光(guang)(guang)下的(de)高溫條件將會影響LED的(de)壽(shou)命(ming)。

最近(jin)，應(ying)用(yong)(yong)于(yu)飛機(ji)場(chang)作(zuo)為標燈(deng)、投(tou)光燈(deng)和(he)全向(xiang)燈(deng)的(de)LED機(ji)場(chang)專(zhuan)用(yong)(yong)信(xin)號(hao)燈(deng)也已獲成功并投(tou)入使用(yong)(yong)，多方反映效果很好。它具有(you)自主(zhu)知識產權，獲準兩項專(zhuan)利，可(ke)靠性好、節省用(yong)(yong)電(dian)、免維護、可(ke)推廣(guang)應(ying)用(yong)(yong)到各種機(ji)場(chang)、替(ti)代已沿(yan)用(yong)(yong)幾十年的(de)舊信(xin)號(hao)燈(deng)，不僅(jin)亮度高(gao)，而且由于(yu)LED光色純度好，特(te)別鮮明，易(yi)于(yu)信(xin)號(hao)識別。

汽車用燈

超高亮LED可(ke)以做成汽車(che)(che)的(de)剎車(che)(che)燈、尾燈和方向燈，也可(ke)用于(yu)儀表(biao)照明(ming)和車(che)(che)內(nei)照明(ming)，它(ta)在耐震動(dong)、省電及長(chang)壽命方面(mian)比(bi)白熾燈有(you)明(ming)顯的(de)優勢。用作剎車(che)(che)燈，它(ta)的(de)響(xiang)應時(shi)間為60ns，比(bi)白熾燈的(de)140ms要短許多，在典(dian)型的(de)高速公路(lu)上行(xing)駛，會增(zeng)加4—6m的(de)安(an)全(quan)距離。

液晶屏背光源

LED作為(wei)(wei)液(ye)晶(jing)(jing)顯(xian)示的背(bei)光(guang)源(yuan)，它不僅(jin)可作為(wei)(wei)綠色(se)(se)、紅(hong)色(se)(se)、藍色(se)(se)、白色(se)(se)，還可以(yi)作為(wei)(wei)變色(se)(se)背(bei)光(guang)源(yuan)，已有許多產品進入生產及應用階段。最近(jin)，手機上液(ye)晶(jing)(jing)顯(xian)示屏(ping)用LED制(zhi)作背(bei)光(guang)源(yuan)，提升了產品的檔次(ci)，效(xiao)果很(hen)好。采(cai)用8個(ge)(ge)藍色(se)(se)、24個(ge)(ge)綠色(se)(se)、32個(ge)(ge)紅(hong)色(se)(se)LuxeonLED制(zhi)成的15英寸（1英寸≈2.5厘米(mi)）液(ye)晶(jing)(jing)屏(ping)的背(bei)光(guang)源(yuan)，可達到120W，2500 lm，亮度18000nits（尼特，cd/m2）。22液(ye)晶(jing)(jing)屏(ping)背(bei)光(guang)源(yuan)也已制(zhi)成，僅(jin)為(wei)(wei)6mm厚，不但(dan)混色(se)(se)效(xiao)果好，顯(xian)色(se)(se)指數也達到80以(yi)上。大(da)型背(bei)光(guang)源(yuan)雖處于開發(fa)階段，但(dan)潛力很(hen)大(da)。

燈飾

由于發光(guang)(guang)二極管亮度的(de)(de)提高(gao)和價(jia)格的(de)(de)下降，再加上(shang)長壽命、節電(dian)，驅動和控制(zhi)較(jiao)霓虹燈簡易，不僅能閃爍，還(huan)能變(bian)色(se)，所(suo)以(yi)用超高(gao)亮度LED做成的(de)(de)單色(se)、多色(se)乃至(zhi)變(bian)色(se)的(de)(de)發光(guang)(guang)柱(zhu)配以(yi)其他形(xing)狀的(de)(de)各色(se)發光(guang)(guang)單元，裝(zhuang)飾高(gao)大(da)(da)建筑物、橋梁、街道及廣場(chang)等景(jing)觀(guan)工程效果很好(hao)，呈現一派色(se)彩繽紛(fen)、星(xing)光(guang)(guang)閃爍及流光(guang)(guang)異彩的(de)(de)景(jing)象。已有(you)不少單位生產(chan)LED光(guang)(guang)柱(zhu)達萬米以(yi)上(shang)，彩燈幾(ji)萬個，正逐步(bu)推廣，估計(ji)會逐步(bu)擴大(da)(da)單獨形(xing)成一種(zhong)產(chan)業。

照明光源

作(zuo)為(wei)照明(ming)(ming)(ming)光(guang)源(yuan)(yuan)的LED光(guang)源(yuan)(yuan)應是白光(guang)，作(zuo)為(wei)軍(jun)用的白光(guang)LED照明(ming)(ming)(ming)燈具(ju)，已(yi)(yi)有(you)一些品(pin)種(zhong)投(tou)入批量生產。由(you)于(yu)(yu)LED光(guang)源(yuan)(yuan)無紅外輻射，便(bian)于(yu)(yu)隱蔽，再加上它還具(ju)有(you)耐振(zhen)動、適(shi)合于(yu)(yu)蓄電池供電、結構(gou)固體(ti)化及攜帶方(fang)便(bian)等優點(dian)，將(jiang)在特殊照明(ming)(ming)(ming)光(guang)源(yuan)(yuan)方(fang)面會有(you)較大發展。作(zuo)為(wei)民間使用的草坪(ping)燈、埋地燈已(yi)(yi)有(you)規(gui)模生產，也(ye)有(you)用作(zuo)顯微鏡視場照明(ming)(ming)(ming)、手電、外科(ke)醫(yi)生的頭燈、博物館或畫展的照明(ming)(ming)(ming)以及閱(yue)讀臺燈。

溫室補光

光(guang)(guang)是(shi)(shi)植(zhi)(zhi)物(wu)(wu)(wu)生長(chang)和(he)發育(yu)最重(zhong)要的(de)(de)環境因素之一，對植(zhi)(zhi)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)生長(chang)發育(yu)、形(xing)態建成(cheng)、光(guang)(guang)合(he)作用(yong)、物(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)代謝(xie)及基因表(biao)達均(jun)有調控作用(yong)，因此溫室補(bu)光(guang)(guang)是(shi)(shi)實現植(zhi)(zhi)物(wu)(wu)(wu)優(you)質(zhi)(zhi)高產(chan)的(de)(de)重(zhong)要途徑。近(jin)年來(lai)，發光(guang)(guang)二極管(guan)在植(zhi)(zhi)物(wu)(wu)(wu)工(gong)廠(chang)中的(de)(de)應用(yong)越來(lai)越廣泛，LED光(guang)(guang)源的(de)(de)波(bo)寬窄、能耗(hao)低(di)、體積小、效率高、耐(nai)衰老(lao)、熱耗(hao)低(di)的(de)(de)優(you)點，使(shi)其成(cheng)為了眾多光(guang)(guang)質(zhi)(zhi)研究人(ren)員使(shi)用(yong)的(de)(de)新光(guang)(guang)源。為止，大(da)量應用(yong)LED光(guang)(guang)源研究光(guang)(guang)環境對植(zhi)(zhi)物(wu)(wu)(wu)宏觀的(de)(de)形(xing)態、產(chan)量、品(pin)質(zhi)(zhi)的(de)(de)影響(xiang)，以及對細(xi)胞顯微結構(gou)、植(zhi)(zhi)物(wu)(wu)(wu)分化、次(ci)生代謝(xie)物(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)的(de)(de)影響(xiang)的(de)(de)研究層出不窮。

發光二極管封裝件的散熱

在半導體照(zhao)明(ming)裝置中(zhong)，通常采(cai)用高(gao)功率高(gao)亮度(du)的發(fa)光(guang)(guang)二(er)極(ji)管（LED）作(zuo)為光(guang)(guang)源，當在發(fa)光(guang)(guang)二(er)極(ji)管中(zhong)通以電(dian)流時，電(dian) 子與空穴會直接(jie)復合，從(cong)而釋放能量發(fa)光(guang)(guang)，其具有(you)功耗小、使用壽(shou)命(ming)長等優點，在照(zhao)明(ming)領域應用廣(guang)泛。然而，目前的光(guang)(guang)電(dian)轉(zhuan)換效率較低，有(you)很大(da)比(bi)重轉(zhuan)化為熱能，故LED芯(xin)片上的功率密度(du)很大(da)。大(da)的功率密度(du)對器件(jian)的散(san)熱也提出(chu)了高(gao)的要求，發(fa)光(guang)(guang)二(er)極(ji)管中(zhong)封裝件(jian)散(san)熱問題(ti)已成為影響(xiang)其產(chan)業化發(fa)展的重大(da)問題(ti)。

散熱冷卻方式

LED 的散(san)熱機構(gou)一般(ban)有(you)這幾種形式：

1．利用熱傳導金屬或散熱鰭片與LED封裝件貼合散熱。

2．加裝風扇強制散熱(re)。

3．在封裝件中設置流通液(ye)體散熱。

4．熱(re)管在封裝(zhuang)件中(zhong)的結合，利(li)用熱(re)管內工作介質相變時可(ke)吸(xi)收或散發熱(re)能。

原理與特點

熱(re)管(guan)散熱(re)利用物質相變(bian)的(de)(de)原理(li)，具(ju)有可吸收或散發(fa)高熱(re)能(neng)的(de)(de)特性，這使得(de)熱(re)管(guan)成(cheng)為具(ju)備極高的(de)(de)熱(re)傳導效(xiao)率的(de)(de)設備，熱(re)管(guan)冷卻主(zhu)要是利用工作流(liu)體(ti)在真空中的(de)(de)蒸發(fa)與冷凝來傳遞熱(re)量(liang)(liang)，當熱(re)管(guan)的(de)(de)一端受熱(re)時，毛細芯中的(de)(de)工作液體(ti)蒸發(fa)汽(qi)化，蒸汽(qi)在壓差之下流(liu)向另一端放出(chu)熱(re)量(liang)(liang)并(bing)凝結成(cheng)液體(ti)，液體(ti)再沿多(duo)孔材料依靠毛細管(guan)作用流(liu)回蒸發(fa)端，熱(re)量(liang)(liang)得(de)以沿熱(re)管(guan)迅速傳遞。

鈣鈦礦發光二極管

傳統(tong)無機(ji)LED技術相對成熟(shu)且(qie)發(fa)光(guang)效率高，在照(zhao)明領域應用(yong)廣泛，但外延生長等(deng)(deng)制(zhi)(zhi)(zhi)備工(gong)藝限制(zhi)(zhi)(zhi)了其(qi)(qi)難用(yong)于大面(mian)(mian)積(ji)(ji)和柔性器(qi)(qi)件制(zhi)(zhi)(zhi)備。有機(ji)或量(liang)子點LED具(ju)有易于大面(mian)(mian)積(ji)(ji)成膜、可(ke)柔性化等(deng)(deng)優(you)(you)勢(shi)，但是高亮度下的(de)(de)(de)低(di)效率和短壽命問題還亟待解決。金(jin)屬鹵化物鈣鈦礦型材(cai)料(liao)兼具(ju)無機(ji)和有機(ji)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)諸多優(you)(you)點”。如可(ke)溶液(ye)法大面(mian)(mian)積(ji)(ji)制(zhi)(zhi)(zhi)備、帶(dai)隙(xi)可(ke)調、載流子遷移率高、熒光(guang)效率高等(deng)(deng)。因此，基(ji)于鈣鈦礦材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)LED相較于傳統(tong)發(fa)光(guang)二極管具(ju)有諸多優(you)(you)勢(shi)，尤其(qi)(qi)是可(ke)低(di)成本、大面(mian)(mian)積(ji)(ji)制(zhi)(zhi)(zhi)備高亮度、高效率發(fa)光(guang)器(qi)(qi)件，對顯示與照(zhao)明均具(ju)有重要(yao)意義。

鈣鈦礦(kuang)發光(guang)二極管發展(zhan)迅(xun)速，自2014年劍(jian)橋大學報道(dao)首篇外量子效率(lv)（EQE）為0.76%的三維鈣鈦礦(kuang)發光(guang)器件(jian)以來，經過短短五年的發展(zhan)，近紅外、紅光(guang)和綠光(guang)鈣鈦礦(kuang)發光(guang)器件(jian)的外量子效率(lv)均(jun)已突(tu)破20%。值得(de)一提的是中國科學家在鈣鈦礦(kuang)發光(guang)領(ling)域(yu)里的多個方向開創了全(quan)新的研究方法(fa)。

2015年(nian)，南京(jing)工(gong)業大學(xue)與浙(zhe)江大學(xue)團隊(dui)合(he)作報(bao)道了(le)外(wai)量(liang)子效率為(wei)3.5%的(de)(de)(de)鈣(gai)鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)發光(guang)二極(ji)管，為(wei)當時的(de)(de)(de)最(zui)高(gao)(gao)紀錄，也是國(guo)內(nei)在此領域的(de)(de)(de)首篇論(lun)文(wen)。隨后，北京(jing)理(li)工(gong)大學(xue)和南京(jing)理(li)工(gong)大學(xue)相繼報(bao)道了(le)基于量(liang)子點的(de)(de)(de)鈣(gai)鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)LED。2016年(nian)，南京(jing)工(gong)業大學(xue)采(cai)用具有多量(liang)子阱結構(gou)的(de)(de)(de)鈣(gai)鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)實現了(le)外(wai)量(liang)子效率突破(po)10%的(de)(de)(de)近紅外(wai)鈣(gai)鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)LED，相關成(cheng)果(guo)于2016年(nian)發表于《Nature Photonics》。采(cai)用類(lei)似方法，中國(guo)科學(xue)院半(ban)導體研(yan)究所將綠(lv)(lv)光(guang)鈣(gai)鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)LED的(de)(de)(de)外(wai)量(liang)子效率提(ti)(ti)高(gao)(gao)到14.36%。2018年(nian)，南京(jing)工(gong)業大學(xue)首次將近紅外(wai)鈣(gai)鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)LED外(wai)量(liang)子效率提(ti)(ti)升至(zhi)20.7%，性能媲美已產業化的(de)(de)(de)有機和量(liang)子LED。同年(nian)，華僑大學(xue)”州將綠(lv)(lv)光(guang)鈣(gai)鈦礦(kuang)(kuang)(kuang)LED的(de)(de)(de)EQE提(ti)(ti)升至(zhi)20.3%。

這兩項(xiang)國內成(cheng)果被《Nature》邀請的(de)領域專家評述為(wei)“突破性成(cheng)果”， “是鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)材料在(zai)發(fa)光(guang)二極管中(zhong)應用的(de)里(li)程碑式跨越”， “使(shi)鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)LED技(ji)術突破性能障礙，將推動(dong)鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)LED的(de)產業(ye)化(hua)發(fa)展”。總體來說，目前中(zhong)國在(zai)鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)LED研究方面處于世界(jie)領先地位，特別是在(zai)高(gao)亮(liang)度、高(gao)穩(wen)定(ding)性鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)發(fa)光(guang)器件方面，已經取得具有(you)自主知識(shi)產權。有(you)世界(jie)影響力的(de)創新(xin)成(cheng)果。

盡管鈣鈦(tai)礦(kuang)(kuang)LED的(de)研究已經取得(de)了(le)很大的(de)進展(zhan)，但(dan)其(qi)發(fa)(fa)展(zhan)仍(reng)然面臨著諸多(duo)挑戰。首先(xian)，鈣鈦(tai)礦(kuang)(kuang)LED的(de)穩定性(xing)(xing)問題需(xu)要(yao)解決。目前通過材料設計、器件(jian)(jian)結(jie)構及(ji)(ji)界面優化(hua)等(deng)方(fang)法已大大提升了(le)鈣鈦(tai)礦(kuang)(kuang)LED的(de)穩定性(xing)(xing)，但(dan)尚(shang)未達到產業(ye)化(hua)的(de)要(yao)求(qiu)。其(qi)次，鈣鈦(tai)礦(kuang)(kuang)材料中鉛元(yuan)素的(de)毒性(xing)(xing)可(ke)能是其(qi)產業(ye)化(hua)道路上的(de)一個障礙。研究發(fa)(fa)現許多(duo)元(yuan)素（如錫、銅、鍺(zang)及(ji)(ji)銀等(deng)）在鈣鈦(tai)礦(kuang)(kuang)材料中可(ke)以替代鉛元(yuan)素，但(dan)目前利用這(zhe)些(xie)元(yuan)素制(zhi)備(bei)的(de)器件(jian)(jian)性(xing)(xing)能還(huan)不及(ji)(ji)鉛基(ji)鈣鈦(tai)礦(kuang)(kuang)LED。此外，大面積模塊化(hua)制(zhi)備(bei)鈣鈦(tai)礦(kuang)(kuang)LED仍(reng)處(chu)于萌芽期，如何發(fa)(fa)展(zhan)制(zhi)備(bei)工藝來(lai)進行(xing)可(ke)控大面積生產還(huan)需(xu)要(yao)解決。

總之(zhi)，鈣(gai)鈦(tai)礦發(fa)光(guang)材料與器(qi)件具(ju)有誘人(ren)的(de)發(fa)展前景，未來(lai)隨著對材料理解的(de)深入及(ji)工(gong)藝技術的(de)進步，有望進一(yi) 步提(ti)高(gao)器(qi)件的(de)效率和穩(wen)定性(xing)，推進其產業(ye)化進程。在不遠的(de)將來(lai)，鈣(gai)鈦(tai)礦LED將會以其優異的(de)性(xing)能和低廉的(de)成本成為新一(yi)代顯示與照明(ming)的(de)有力(li)競爭者，在未來(lai)照明(ming)與顯示產業(ye)中占有重要(yao)地(di)位(wei)。

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