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簡介

發光二(er)極管簡稱(cheng)為LED。由含鎵（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮（N）等的(de)化合(he)物制成。

當(dang)電(dian)子(zi)與空穴復合時能輻射出可(ke)見(jian)光(guang)，因而可(ke)以用來(lai)制成(cheng)(cheng)發(fa)光(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)管。在電(dian)路及儀器中作為指示(shi)燈，或者組成(cheng)(cheng)文(wen)字或數字顯(xian)示(shi)。砷(shen)化(hua)鎵(jia)二(er)(er)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)管發(fa)紅光(guang)，磷化(hua)鎵(jia)二(er)(er)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)管發(fa)綠(lv)光(guang)，碳化(hua)硅二(er)(er)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)管發(fa)黃(huang)光(guang)，氮(dan)化(hua)鎵(jia)二(er)(er)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)管發(fa)藍(lan)光(guang)。因化(hua)學性質(zhi)又分(fen)有機發(fa)光(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)管OLED和(he)無機發(fa)光(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)管LED。

LED最(zui)初用(yong)于儀(yi)器(qi)儀(yi)表的(de)指示(shi)性(xing)照(zhao)明(ming)，隨后擴展到(dao)交通信號燈。再到(dao)景觀照(zhao)明(ming)、車(che)用(yong)照(zhao)明(ming)和手機(ji)鍵盤及背光(guang)源。后來發(fa)展出微型(xing)發(fa)光(guang)二(er)極管(guan)(micro-LED)的(de)新技(ji)術，其將原(yuan)本發(fa)光(guang)二(er)極管(guan)的(de)尺寸大(da)幅縮小(xiao)，用(yong)可(ke)獨立發(fa)光(guang)的(de)紅、藍(lan)、綠微型(xing)發(fa)光(guang)二(er)極管(guan)成(cheng)陣列排列形成(cheng)顯(xian)(xian)示(shi)陣列用(yong)于顯(xian)(xian)示(shi)技(ji)術領域。微型(xing)發(fa)光(guang)二(er)極管(guan)具有(you)自發(fa)光(guang)顯(xian)(xian)示(shi)特(te)性(xing)，比自發(fa)光(guang)顯(xian)(xian)示(shi)的(de)有(you)機(ji)發(fa)光(guang)二(er)極管(guan)(Organic Light Emitting DiodeOLED)效率高、壽命較(jiao)長、材料(liao)不易(yi)受到(dao)環(huan)境影響而相對(dui)穩定。

工作原理

發光(guang)二(er)(er)極(ji)管(guan)與(yu)普(pu)通二(er)(er)極(ji)管(guan)一樣(yang)是(shi)由(you)一個PN結組成，也具有單向導電(dian)性。當給發光(guang)二(er)(er)極(ji)管(guan)加(jia)上正向電(dian)壓后，從P區(qu)注入到(dao)N區(qu)的(de)(de)(de)(de)空穴和(he)(he)(he)由(you)N區(qu)注入到(dao)P區(qu)的(de)(de)(de)(de)電(dian)子，在PN結附(fu)近數微(wei)米內(nei)分(fen)別與(yu)N區(qu)的(de)(de)(de)(de)電(dian)子和(he)(he)(he)P區(qu)的(de)(de)(de)(de)空穴復(fu)合，產生(sheng)自發輻射的(de)(de)(de)(de)熒(ying)光(guang)。不同的(de)(de)(de)(de)半導體材料(liao)中電(dian)子和(he)(he)(he)空穴所處的(de)(de)(de)(de)能(neng)量(liang)狀態不同。當電(dian)子和(he)(he)(he)空穴復(fu)合時釋放出的(de)(de)(de)(de)能(neng)量(liang)多(duo)少不同，釋放出的(de)(de)(de)(de)能(neng)量(liang)越(yue)多(duo)，則(ze)發出的(de)(de)(de)(de)光(guang)的(de)(de)(de)(de)波長越(yue)短。常用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)是(shi)發紅光(guang)、綠光(guang)或黃光(guang)的(de)(de)(de)(de)二(er)(er)極(ji)管(guan)。發光(guang)二(er)(er)極(ji)管(guan)的(de)(de)(de)(de)反向擊(ji)穿電(dian)壓大于5伏(fu)。它的(de)(de)(de)(de)正向伏(fu)安(an)特性曲(qu)線很陡，使(shi)用(yong)(yong)時必(bi)須串聯限流(liu)電(dian)阻以控制通過(guo)二(er)(er)極(ji)管(guan)的(de)(de)(de)(de)電(dian)流(liu)。

發光二(er)極管的(de)(de)核心部(bu)分(fen)是由P型(xing)半(ban)導(dao)(dao)體(ti)(ti)和N型(xing)半(ban)導(dao)(dao)體(ti)(ti)組成的(de)(de)晶片，在P型(xing)半(ban)導(dao)(dao)體(ti)(ti)和N型(xing)半(ban)導(dao)(dao)體(ti)(ti)之(zhi)間有一(yi)個過渡層(ceng)，稱為(wei)PN結。在某些(xie)半(ban)導(dao)(dao)體(ti)(ti)材料的(de)(de)PN結中，注入的(de)(de)少數載流(liu)(liu)子(zi)(zi)與多數載流(liu)(liu)子(zi)(zi)復合時會把(ba)多余的(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)以(yi)光的(de)(de)形式釋(shi)放出(chu)來，從(cong)而把(ba)電(dian)(dian)能(neng)(neng)直接轉(zhuan)換為(wei)光能(neng)(neng)。PN結加反(fan)向(xiang)(xiang)電(dian)(dian)壓，少數載流(liu)(liu)子(zi)(zi)難以(yi)注入，故不(bu)發光。當它處于正向(xiang)(xiang)工作狀態時（即兩端加上正向(xiang)(xiang)電(dian)(dian)壓），電(dian)(dian)流(liu)(liu)從(cong)LED陽極流(liu)(liu)向(xiang)(xiang)陰(yin)極時，半(ban)導(dao)(dao)體(ti)(ti)晶體(ti)(ti)就(jiu)發出(chu)從(cong)紫外到紅(hong)外不(bu)同顏色(se)的(de)(de)光線(xian)，光的(de)(de)強弱(ruo)與電(dian)(dian)流(liu)(liu)有關。

傳(chuan)統發光二(er)極管所(suo)(suo)使(shi)用的無機半導體物料和(he)所(suo)(suo)它們發光的顏(yan)色

LED材料

材料化學式

顏色

鋁砷化鎵(jia) 砷化鎵(jia) 砷化鎵(jia)磷化物磷化銦(yin)鎵(jia) 鋁磷化鎵(jia)（摻雜氧(yang)化鋅(xin)）

AlGaAs GaAsP AlGaInP GaP:ZnO

紅色及紅外線

鋁磷(lin)化(hua)(hua)(hua)鎵(jia) 銦氮(dan)化(hua)(hua)(hua)鎵(jia)/氮(dan)化(hua)(hua)(hua)鎵(jia) 磷(lin)化(hua)(hua)(hua)鎵(jia) 磷(lin)化(hua)(hua)(hua)銦鎵(jia)鋁鋁磷(lin)化(hua)(hua)(hua)鎵(jia)

InGaN/GaN GaP AlGaInP AlGaP

綠色

磷(lin)化(hua)鋁銦(yin) 鎵(jia)砷化(hua)鎵(jia) 磷(lin)化(hua)物磷(lin)化(hua)銦(yin)鎵(jia)鋁磷(lin)化(hua)鎵(jia)

GaAsPAlGaInP AlGaInP GaP

高亮度的(de)橘紅色(se)，橙(cheng)色(se)，黃色(se)，綠色(se)

磷砷化鎵

GaAsP

紅色(se)，橘紅色(se)，黃色(se)

磷化(hua)鎵硒化(hua)鋅銦氮化(hua)鎵碳化(hua)硅(gui)

GaP ZnSe InGaN SiC

紅(hong)色(se)，黃(huang)色(se)，綠色(se)

氮化鎵

GaN

綠色，翠綠色，藍色

銦氮化鎵

InGaN

近紫(zi)外線(xian)，藍綠(lv)色，藍色

碳化硅(用作襯底)

SiC

藍色

硅(用作襯底)

藍色

藍寶石(shi)(用作襯底)

Al2O3

藍色

硒化鋅

ZnSe

藍色

鉆石

紫外線

氮(dan)化鋁,氮(dan)化鋁鎵(jia)

AlN AlGaN

波長為遠至近的紫外線(xian)

LED燈特點

LED燈(deng)(deng)就是發光二極管，是采用(yong)固體半導體芯片為發光材料，與傳統燈(deng)(deng)具相(xiang)比，LED燈(deng)(deng)節能、環保、顯色性與響應速度好(hao)。

（一(yi)）節能是LED燈最(zui)突出的特(te)點

在能(neng)(neng)耗方面(mian)，LED燈的能(neng)(neng)耗是(shi)白熾燈的十(shi)(shi)分(fen)(fen)(fen)之一，是(shi)節(jie)能(neng)(neng)燈的四分(fen)(fen)(fen)之一。這(zhe)是(shi)LED燈的一個最(zui)大的特(te)點。現在的人們都崇尚節(jie)能(neng)(neng)環保，也正是(shi)因為節(jie)能(neng)(neng)的這(zhe)個特(te)點，使(shi)(shi)得LED燈的應用范圍(wei)十(shi)(shi)分(fen)(fen)(fen)廣泛，使(shi)(shi)得LED燈十(shi)(shi)分(fen)(fen)(fen)的受歡迎。

（二(er)）可以在高(gao)速開(kai)關狀態工(gong)作

我們平時走(zou)在(zai)馬路(lu)上，會發現每一個LED組成的屏(ping)幕或者畫(hua)面(mian)都是(shi)(shi)變化(hua)莫測的。這(zhe)說(shuo)明LED燈是(shi)(shi)可(ke)以進行高速開(kai)(kai)關工(gong)作的。但是(shi)(shi)，對于我們平時使用的白熾燈，則達不到這(zhe)樣的工(gong)作狀(zhuang)態。在(zai)平時生(sheng)活的時候，如果開(kai)(kai)關的次數(shu)過多，將直接導致(zhi)白熾燈燈絲斷裂。這(zhe)個也是(shi)(shi)LED燈受歡迎的重要原因。

（三）環保

LED燈(deng)內部不含有任(ren)何的(de)(de)汞等重金屬材(cai)料，但是熒光(guang)燈(deng)中含有，這(zhe)就體現了LED燈(deng)環(huan)保(bao)(bao)的(de)(de)特點(dian)。現在(zai)的(de)(de)人都十分(fen)重視環(huan)保(bao)(bao)，所(suo)以，會有更多的(de)(de)人愿意選擇環(huan)保(bao)(bao)的(de)(de)LED燈(deng)。

（四）響(xiang)應速度快

LED燈(deng)(deng)(deng)還有一(yi)個突出的特點，就是(shi)反應的速度(du)比(bi)較(jiao)快(kuai)。只要一(yi)接通電源(yuan)，LED燈(deng)(deng)(deng)馬(ma)上就會亮起來。對比(bi)我們平時(shi)(shi)使(shi)用的節能燈(deng)(deng)(deng)，其反應速度(du)更快(kuai)，在打開(kai)傳(chuan)統燈(deng)(deng)(deng)泡時(shi)(shi)，往往需(xu)要很長(chang)的時(shi)(shi)間才(cai)能照亮房(fang)間，在燈(deng)(deng)(deng)泡徹(che)底的發熱之(zhi)后(hou)，才(cai)能亮起來。

（五）相較于(yu)其他的光源(yuan)，LED燈(deng)更(geng)“干(gan)凈”

所(suo)謂的(de)“干凈”不是指的(de)燈表(biao)面以及(ji)內部的(de)干凈，而是這個燈是屬(shu)于冷(leng)光源的(de)，不會產生太多(duo)的(de)熱量，不會吸(xi)引那些喜光喜熱的(de)昆蟲。特別是在夏天，農村的(de)蟲子會特別的(de)多(duo)。

有的蟲子天性(xing)喜(xi)熱，白熾燈(deng)和節(jie)能燈(deng)在使(shi)用(yong)一段時間之后都(dou)會(hui)產生熱量，這(zhe)個熱量正好是蟲子喜(xi)歡的，就容易吸引蟲子過(guo)來。這(zhe)無疑(yi)會(hui)對燈(deng)表面帶來很多的污染(ran)物，而且，蟲子的排泄(xie)物還會(hui)使(shi)得(de)(de)室內(nei)變得(de)(de)很臟(zang)。但是，LED燈(deng)是冷光源，不(bu)(bu)會(hui)吸引蟲子過(guo)來的，這(zhe)樣(yang)，就不(bu)(bu)會(hui)產生蟲子的排泄(xie)物。所以(yi)說，LED燈(deng)更加(jia)的 “干(gan)凈”。

半導(dao)(dao)體發(fa)(fa)光二(er)極(ji)管(guan)的(de)應用(yong)(yong)范圍(wei)廣(guang)，功耗小，使(shi)用(yong)(yong)壽命長，低(di)碳環保。我國半導(dao)(dao)體發(fa)(fa)光二(er)極(ji)管(guan)的(de)應用(yong)(yong)非常廣(guang)泛，居(ju)民家庭中的(de)很多(duo)照(zhao)(zhao)明設備都使(shi)用(yong)(yong)了半導(dao)(dao)體發(fa)(fa)光二(er)極(ji)管(guan)，大部(bu)分路(lu)燈也使(shi)用(yong)(yong)了半導(dao)(dao)體發(fa)(fa)光二(er)極(ji)管(guan)路(lu)燈作(zuo)為照(zhao)(zhao)明光源，部(bu)分道(dao)路(lu)的(de)照(zhao)(zhao)明燈具還結合了太陽(yang)能(neng)技術，可節省大量(liang)電能(neng)。感(gan)光二(er)極(ji)管(guan)根(gen)據(ju)材(cai)質的(de)不(bu)同，可以分成砷(shen)鋁化(hua)鎵(jia)(jia)感(gan)光二(er)極(ji)管(guan)、磷砷(shen)化(hua)鋁感(gan)光二(er)極(ji)管(guan)、磷化(hua)鎵(jia)(jia)感(gan)光二(er)極(ji)管(guan)和砷(shen)化(hua)鋁感(gan)光二(er)極(ji)管(guan)等。

主要分類

發(fa)(fa)光(guang)(guang)二(er)極(ji)管(guan)(guan)(guan)還可分為(wei)普通單色(se)發(fa)(fa)光(guang)(guang)二(er)極(ji)管(guan)(guan)(guan)、高(gao)(gao)亮度發(fa)(fa)光(guang)(guang)二(er)極(ji)管(guan)(guan)(guan)、超高(gao)(gao)亮度發(fa)(fa)光(guang)(guang)二(er)極(ji)管(guan)(guan)(guan)、變色(se)發(fa)(fa)光(guang)(guang)二(er)極(ji)管(guan)(guan)(guan)、閃爍發(fa)(fa)光(guang)(guang)二(er)極(ji)管(guan)(guan)(guan)、電壓(ya)控制(zhi)型發(fa)(fa)光(guang)(guang)二(er)極(ji)管(guan)(guan)(guan)、紅(hong)外發(fa)(fa)光(guang)(guang)二(er)極(ji)管(guan)(guan)(guan)和負阻發(fa)(fa)光(guang)(guang)二(er)極(ji)管(guan)(guan)(guan)等。

LED的(de)(de)控制模(mo)(mo)式(shi)有恒流和恒壓兩種，有多(duo)種調(diao)(diao)光方(fang)式(shi)，比如模(mo)(mo)擬調(diao)(diao)光和PWM調(diao)(diao)光，大多(duo)數的(de)(de)LED都(dou)采用的(de)(de)是恒流控制，這樣可以保(bao)持LED電流的(de)(de)穩(wen)定，不易(yi)受(shou)VF的(de)(de)變化，可以延長LED燈具的(de)(de)使(shi)用壽命。

單色發光二極管

普(pu)通單色發光二極管

普通單(dan)色發(fa)光二(er)極管(guan)具有體積小、工(gong)作(zuo)電壓低、工(gong)作(zuo)電流小、發(fa)光均勻穩定、響應速度快、壽命長等優點，可用(yong)(yong)各種直流、交流、脈沖(chong)等電源(yuan)驅(qu)動(dong)點亮(liang)。它屬于(yu)電流控(kong)制型(xing)半導體器件，使用(yong)(yong)時需串接(jie)合適的限流電阻(zu)。

普通單(dan)色(se)發(fa)(fa)光(guang)二(er)極管(guan)(guan)的(de)(de)(de)發(fa)(fa)光(guang)顏色(se)與發(fa)(fa)光(guang)的(de)(de)(de)波(bo)(bo)長(chang)(chang)有關，而發(fa)(fa)光(guang)的(de)(de)(de)波(bo)(bo)長(chang)(chang)又取決于制造發(fa)(fa)光(guang)二(er)極管(guan)(guan)所用的(de)(de)(de)半導體(ti)材料。紅(hong)色(se)發(fa)(fa)光(guang)二(er)極管(guan)(guan)的(de)(de)(de)波(bo)(bo)長(chang)(chang)一般(ban)(ban)為(wei)650～700nm，琥珀(po)色(se)發(fa)(fa)光(guang)二(er)極管(guan)(guan)的(de)(de)(de)波(bo)(bo)長(chang)(chang)一般(ban)(ban)為(wei)630～650nm ，橙色(se)發(fa)(fa)光(guang)二(er)極管(guan)(guan)的(de)(de)(de)波(bo)(bo)長(chang)(chang)一般(ban)(ban)為(wei)610～630nm左(zuo)右(you)，黃色(se)發(fa)(fa)光(guang)二(er)極管(guan)(guan)的(de)(de)(de)波(bo)(bo)長(chang)(chang)一般(ban)(ban)為(wei)585nm左(zuo)右(you)，綠(lv)色(se)發(fa)(fa)光(guang)二(er)極管(guan)(guan)的(de)(de)(de)波(bo)(bo)長(chang)(chang)一般(ban)(ban)為(wei)555～570nm。

高(gao)亮度單色發光(guang)二極管

高亮(liang)度(du)(du)(du)單色發光(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)和超(chao)高亮(liang)度(du)(du)(du)單色發光(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)使(shi)用的半導體(ti)材料與普(pu)通單色發光(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)不同，所以發光(guang)的強(qiang)度(du)(du)(du)也不同。通常，高亮(liang)度(du)(du)(du)單色發光(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)使(shi)用砷(shen)鋁化(hua)鎵(jia)（GaAlAs）等材料，超(chao)高亮(liang)度(du)(du)(du)單色發光(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)使(shi)用磷(lin)銦砷(shen)化(hua)鎵(jia)（GaAsInP）等材料，而普(pu)通單色發光(guang)二(er)(er)極(ji)(ji)管(guan)使(shi)用磷(lin)化(hua)鎵(jia)（GaP）或(huo)磷(lin)砷(shen)化(hua)鎵(jia)（GaAsP）等材料。

變色發光二極管

變(bian)色(se)發(fa)(fa)光二極(ji)(ji)管是能變(bian)換發(fa)(fa)光顏(yan)色(se)的發(fa)(fa)光二極(ji)(ji)管。變(bian)色(se)發(fa)(fa)光二極(ji)(ji)管發(fa)(fa)光顏(yan)色(se)種類可(ke)分為雙色(se)發(fa)(fa)光二極(ji)(ji)管、三色(se)發(fa)(fa)光二極(ji)(ji)管和多色(se)（有紅、藍、綠、白四種顏(yan)色(se)）發(fa)(fa)光二極(ji)(ji)管。

變(bian)(bian)色(se)(se)發(fa)光(guang)二(er)極(ji)管按(an)引腳數(shu)量可(ke)分為二(er)端變(bian)(bian)色(se)(se)發(fa)光(guang)二(er)極(ji)管、三端變(bian)(bian)色(se)(se)發(fa)光(guang)二(er)極(ji)管、四端變(bian)(bian)色(se)(se)發(fa)光(guang)二(er)極(ji)管和六端變(bian)(bian)色(se)(se)發(fa)光(guang)二(er)極(ji)管。

閃爍發光二極管

閃爍發光(guang)二極管(guan)（BTS）是(shi)一種由CMOS集成(cheng)電(dian)路(lu)和發光(guang)二極管(guan)組成(cheng)的特殊(shu)發光(guang)器件，可用于報警指示(shi)及欠壓、超壓指示(shi)。

閃(shan)(shan)爍發光二極管在使用(yong)時，無須外接其(qi)它元件，只要在其(qi)引腳兩端加上適當(dang)的直(zhi)流(liu)工作電壓（5V）即(ji)可(ke)閃(shan)(shan)爍發光。

紅外發光二極管

紅(hong)外發(fa)(fa)光二極(ji)管(guan)也稱(cheng)紅(hong)外線發(fa)(fa)射二極(ji)管(guan)，它是(shi)可以將電能直接轉換(huan)成紅(hong)外光（不可見光）并能輻射出去的(de)發(fa)(fa)光器件，主要(yao)應用(yong)于各種光控及遙控發(fa)(fa)射電路中。

紅(hong)外(wai)發光二極(ji)(ji)管的(de)結構、原(yuan)理與普通發光二極(ji)(ji)管相近，只是使(shi)用的(de)半導體材料不(bu)同。紅(hong)外(wai)發光二極(ji)(ji)管通常(chang)使(shi)用砷(shen)化鎵（GaAs）、砷(shen)鋁化鎵（GaAlAs）等材料，采(cai)用全透明或(huo)淺藍色(se)、黑色(se)的(de)樹脂封裝。

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

紫外發光二極管

基于半導(dao)(dao)體材(cai)料的(de)紫外(wai)(wai)發光二(er)極管(UV LED)具有節能、環保和(he)壽命長等優點，在(zai)殺菌(jun)消毒、醫療和(he)生化檢測等領域有重大的(de)應(ying)用價值。近(jin)年(nian)來，半導(dao)(dao)體紫外(wai)(wai)光電材(cai)料和(he)器(qi)(qi)件(jian)(jian)在(zai)全球引(yin)起越來越多的(de)關注，成為研發熱點。 2018年(nian)12月9一12日，由中國科學院半導(dao)(dao)體研究所主辦的(de)第三屆(jie)“國際(ji)紫外(wai)(wai)材(cai)料與器(qi)(qi)件(jian)(jian)研討會(hui)(hui)” (IWUMD一2018)在(zai)云南昆明召開，來自(zi)十二(er)個國家(jia)的(de)270余位代表(biao)出(chu)席了會(hui)(hui)議(yi)。本(ben)次會(hui)(hui)議(yi)匯聚了國內外(wai)(wai)在(zai)紫外(wai)(wai)發光二(er)極管材(cai)料和(he)器(qi)(qi)件(jian)(jian)相關領域的(de)多位頂(ding)尖專家(jia)的(de)最新研發成果報(bao)告。

紫(zi)外發(fa)光(guang)(guang)二(er)極管是氮化物技(ji)術(shu)發(fa)展(zhan)和第三代半(ban)導(dao)(dao)體(ti)材料(liao)技(ji)術(shu)發(fa)展(zhan)的主(zhu)要(yao)趨(qu)勢，擁有廣(guang)闊的應用前景。中國科(ke)技(ji)部為了(le)加快第三代半(ban)導(dao)(dao)體(ti)固態紫(zi)外光(guang)(guang)源的發(fa)展(zhan)，爭施了(le)“第三代半(ban)導(dao)(dao)體(ti)固態紫(zi)外光(guang)(guang)源材料(liao)及器件(jian)關(guan)鍵技(ji)術(shu)”重點研(yan)發(fa)計劃(hua)專項（2016YFB0400800）。國家重點研(yan)發(fa)計劃(hua)的支持和國際紫(zi)外材料(liao)與器件(jian)研(yan)討(tao)會的舉辦，將為加快實(shi)現(xian)我國第三代半(ban)導(dao)(dao)體(ti)紫(zi)外光(guang)(guang)源的市場(chang)化應用，帶(dai)動我國紫(zi)外半(ban)導(dao)(dao)體(ti)發(fa)光(guang)(guang)二(er)極管材料(liao)和器件(jian)技(ji)術(shu)創親及產業化發(fa)展(zhan)發(fa)揮積極的作用。

有機發光二極管

1987年(nian)，柯達公司鄧青云(yun)等成功制備了低電壓、高亮度(du)的(de)有機發光二極(ji)管（OLED），第一次向世界展(zhan)(zhan)示了OLED在商業上的(de)應用(yong)前景(jing)‘“。1995年(nian)，Kido在science雜志上發表了白光有機發光二極(ji)管（wOLED）的(de)文章，雖然效率不高，但揭開了OLED照明研究的(de)序(xu)幕(mu)。經過幾十年(nian)的(de)發展(zhan)(zhan)，OLED的(de)效率和穩定性早已滿足小(xiao)尺寸顯示器的(de)要求，受(shou)到眾(zhong)多高端(duan)儀器儀表、手機和移(yi)動終端(duan)公司的(de)青睞，大尺寸技(ji)術也日(ri)漸完善。

OLED材(cai)(cai)(cai)料的(de)(de)發(fa)展是(shi)OLED產(chan)業蓬勃發(fa)展的(de)(de)基(ji)礎。最早的(de)(de)OLED發(fa)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)材(cai)(cai)(cai)料是(shi)熒(ying)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)材(cai)(cai)(cai)料，但(dan)熒(ying)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)材(cai)(cai)(cai)料由于自(zi)旋(xuan)阻(zu)禁，其理論內量子(zi)效(xiao)率(lv)上限僅能達到25%。1998年，Ma以及(ji)Forrest和Thompson等先后報道(dao)了磷(lin)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)材(cai)(cai)(cai)料在(zai)OLED材(cai)(cai)(cai)料中的(de)(de)應用，從而為(wei)突破自(zi)旋(xuan)統計規律、100%地利用所有激子(zi)的(de)(de)能量開辟了道(dao)路。但(dan)是(shi)磷(lin)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)材(cai)(cai)(cai)料也存在(zai)一(yi)定的(de)(de)問(wen)題，由于含(han)有貴金屬(shu)，價格很高而且(qie)藍光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)材(cai)(cai)(cai)料的(de)(de)穩定性長期停(ting)滯不前。

2009年，日(ri)本(ben)九州大(da)學的(de)Adachi教授(shou)首次將(jiang)熱活化(hua)延遲熒光(guang)(guang)(guang)（TADF）材(cai)料(liao)引入OLED。此類(lei)材(cai)料(liao)具(ju)(ju)有極低(di)(di)的(de)單三(san)線態(tai)能隙，可(ke)通過三(san)線態(tai)激子的(de)反向系間竄越（RISC）實(shi)現100%的(de)理論內量子效率(lv)。材(cai)料(liao)體系和(he)器件(jian)結構的(de)日(ri)漸完善，使得(de)OLED在顯示領域嶄(zhan)露(lu)頭(tou)角。另一(yi)方面，WOLED具(ju)(ju)有發(fa)光(guang)(guang)(guang)效率(lv)高、光(guang)(guang)(guang)譜可(ke)調、藍光(guang)(guang)(guang)成(cheng)分少和(he)面光(guang)(guang)(guang)源(yuan)等一(yi)系列(lie)優(you) 勢，作(zuo)為低(di)(di)色(se)溫、無藍害的(de)高效光(guang)(guang)(guang)源(yuan)，有望成(cheng)為未來健(jian)康(kang)照明的(de)新趨勢。

生產

材料

LED五大原(yuan)物料(liao)分別是指：晶(jing)片，支(zhi)架，銀膠，金(jin)線，環氧樹脂

晶片

晶片(pian)的(de)(de)構(gou)成：由(you)金墊，P極(ji)，N極(ji)，PN結，背金層(ceng)構(gou)成（雙pad晶片(pian)無(wu)背金層(ceng)）。晶片(pian)是由(you)P層(ceng)半導體元素，N層(ceng)半導體元素靠電子移動(dong)而重(zhong)新排(pai)列組合(he)成的(de)(de)PN結合(he)體。也正(zheng)是這種變化使晶片(pian)能(neng)夠處(chu)于一個相對穩(wen)定的(de)(de)狀(zhuang)態。在晶片(pian)被一定的(de)(de)電壓(ya)施(shi)加正(zheng)向電極(ji)時(shi)，正(zheng)向P區(qu)的(de)(de)空(kong)(kong)(kong)穴(xue)(xue)則會(hui)源源不斷(duan)的(de)(de)游向N區(qu)，N區(qu)的(de)(de)電子則會(hui)相對于孔穴(xue)(xue)向P區(qu)運動(dong)。在電子，空(kong)(kong)(kong)穴(xue)(xue)相對移動(dong)的(de)(de)同時(shi)，電子空(kong)(kong)(kong)穴(xue)(xue)互相結對，激發出(chu)光(guang)(guang)子，產生光(guang)(guang)能(neng)。

主要分類(lei)，表(biao)面發(fa)光型：光線(xian)(xian)大部分從晶片表(biao)面發(fa)出。五面發(fa)光型：表(biao)面，側面都有較多的光線(xian)(xian)射出按發(fa)光顏(yan)色分，紅，橙，黃，黃綠(lv)，純綠(lv)，標準(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(du)銅（導電性好(hao)，散熱(re)快(kuai)），3層(ceng)鍍(du)鎳（防氧(yang)化），4層(ceng)鍍(du)銀（反光性好(hao)，易焊(han)線）

銀(yin)膠（因種類較多，我們以H20E為例(li)）

也叫白膠，乳(ru)白色(se)，導(dao)通粘合(he)作用(yong)(yong)（烘烤溫度為(wei)：100°C/1.5H）銀粉（導(dao)電，散(san)熱，固(gu)定晶片）+環氧樹脂（固(gu)化銀粉）+稀釋劑(ji)(ji)(ji)（易于攪拌）。儲藏(zang)(zang)條(tiao)件：銀膠的(de)制造商一(yi)(yi)般將銀膠以(yi)-40 °C 儲藏(zang)(zang)，應用(yong)(yong)單(dan)位一(yi)(yi)般將銀膠以(yi)-5 °C 儲藏(zang)(zang)。單(dan)劑(ji)(ji)(ji)為(wei)25 °C/1年（干燥(zao)，通風的(de)地方），混合(he)劑(ji)(ji)(ji)25 °C/72小時（但在上線作業時因其他的(de)因素“溫濕(shi)度、通風的(de)條(tiao)件”，為(wei)保證產(chan)品(pin)的(de)質量一(yi)(yi)般的(de)混合(he)劑(ji)(ji)(ji)使用(yong)(yong)時間為(wei)4小時）

烘烤條件：150 °C/1.5H

攪(jiao)拌條件：順一個方向均(jun)勻攪(jiao)拌15分鐘(zhong)

金線（以φ1.0mil為例）

LED所用到的(de)金線(xian)(xian)有φ1.0mil、 φ1.2mil，金線(xian)(xian)的(de)材(cai)質(zhi)，LED用金線(xian)(xian)的(de)材(cai)質(zhi)一般含金量為(wei)99.9%，金線(xian)(xian)的(de)用途

利用其(qi)含(han)金量高材質(zhi)較(jiao)軟、易(yi)變(bian)形且導(dao)電性(xing)好(hao)、散熱性(xing)好(hao)的特(te)性(xing)，讓晶片與支架(jia)間形成一閉(bi)合電路。（換算關系(xi)：1 mil = 0.0254mm , 1 in = 25.4mm ）

環氧(yang)樹脂（以(yi)EP400為(wei)例）

組(zu)成：A、B兩組(zu)劑份(fen):

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

B劑：是固化劑，由酸酣+離模(mo)劑+促(cu)進劑

使用條件：

混(hun)合比：A/B=100/100（重量(liang)比）

混合粘度：500-700CPS/30 °C

膠化時(shi)間：120 °C*12分鐘或110 °C*18分鐘

可使用(yong)條件：室溫25 °C約6小時。一般(ban)根據(ju)產線的(de)生產需要(yao)，我們將它(ta)的(de)使用(yong)條件定為(wei)2小時。

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

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

工藝

芯片檢驗

鏡檢：材(cai)料表面是否有(you)機械損傷及(ji)麻(ma)點麻(ma)坑lockhill芯片尺寸及(ji)電極大小是否符合工(gong)藝要求電極圖案是否完整。

LED擴片

由于(yu)LED芯(xin)片(pian)(pian)(pian)在劃片(pian)(pian)(pian)后依然排列緊密間距很小（約(yue)0.1mm），不利于(yu)后工序(xu)的(de)操作(zuo)。采用擴片(pian)(pian)(pian)機(ji)對黏(nian)結芯(xin)片(pian)(pian)(pian)的(de)膜進行擴張，使(shi)LED芯(xin)片(pian)(pian)(pian)的(de)間距拉伸到約(yue)0.6mm。也可以采用手工擴張，但很容易造成芯(xin)片(pian)(pian)(pian)掉(diao)落(luo)浪費等不良(liang)問題。

LED點膠

在LED支架的(de)相(xiang)應位置點上銀膠(jiao)或絕(jue)緣膠(jiao)。對于GaAs、SiC導電(dian)襯底(di)，具有背面電(dian)極(ji)的(de)紅光(guang)、黃(huang)光(guang)、黃(huang)綠芯(xin)片，采(cai)用銀膠(jiao)。對于藍(lan)寶石絕(jue)緣襯底(di)的(de)藍(lan)光(guang)、綠光(guang)LED芯(xin)片，采(cai)用絕(jue)緣膠(jiao)來固定(ding)芯(xin)片。

工藝(yi)難點在于點膠量的(de)(de)控制，在膠體高(gao)度(du)、點膠位置均有詳細的(de)(de)工藝(yi)要求(qiu)。由(you)于銀膠和絕緣膠在貯(zhu)存和使(shi)用(yong)均有嚴格的(de)(de)要求(qiu)，提醒：銀膠的(de)(de)醒料(liao)、攪(jiao)拌、使(shi)用(yong)時間都是工藝(yi)上(shang)必須注意的(de)(de)事(shi)項。

LED備膠

和點(dian)膠(jiao)相反(fan)，備(bei)(bei)膠(jiao)是(shi)用備(bei)(bei)膠(jiao)機先把銀膠(jiao)涂在LED背(bei)面電極上，然后把背(bei)部(bu)帶銀膠(jiao)的(de)LED安裝(zhuang)在LED支架上。備(bei)(bei)膠(jiao)的(de)效率遠高(gao)于點(dian)膠(jiao)，但不是(shi)所有產品均(jun)適(shi)用備(bei)(bei)膠(jiao)工藝。

LED手工刺片

將擴張后(hou)LED芯(xin)片(pian)(pian)（備(bei)膠(jiao)或未(wei)備(bei)膠(jiao)）安置在刺片(pian)(pian)臺的夾具(ju)上，LED支架(jia)放在夾具(ju)底下，在顯微鏡下用針將LED芯(xin)片(pian)(pian)一(yi)個一(yi)個刺到相應(ying)的位置上。手工刺片(pian)(pian)和(he)自動(dong)裝架(jia)相比有(you)一(yi)個好處(chu)，便于隨(sui)時(shi)更(geng)換(huan)不同的芯(xin)片(pian)(pian)，適用于需要安裝多種芯(xin)片(pian)(pian)的產品。

LED自動裝架

自動(dong)裝(zhuang)架(jia)其實是(shi)結合了(le)沾(zhan)膠(jiao)(jiao)（點(dian)膠(jiao)(jiao)）和(he)安裝(zhuang)芯(xin)(xin)片兩大步驟，先在LED支架(jia)上(shang)(shang)點(dian)上(shang)(shang)銀膠(jiao)(jiao)（絕緣膠(jiao)(jiao)），然后用真空吸(xi)(xi)嘴(zui)將LED芯(xin)(xin)片吸(xi)(xi)起移(yi)動(dong)位置(zhi)(zhi)，再安置(zhi)(zhi)在相應的(de)(de)支架(jia)位置(zhi)(zhi)上(shang)(shang)。自動(dong)裝(zhuang)架(jia)在工藝(yi)上(shang)(shang)主要要熟(shu)悉設備操作編(bian)程，同時對(dui)設備的(de)(de)沾(zhan)膠(jiao)(jiao)及(ji)安裝(zhuang)精度進行調整(zheng)。在吸(xi)(xi)嘴(zui)的(de)(de)選用上(shang)(shang)盡量選用膠(jiao)(jiao)木吸(xi)(xi)嘴(zui)，防止(zhi)對(dui)LED芯(xin)(xin)片表(biao)(biao)面的(de)(de)損傷(shang)，特別是(shi)藍、綠色芯(xin)(xin)片必須用膠(jiao)(jiao)木的(de)(de)。因為鋼(gang)嘴(zui)會劃傷(shang)芯(xin)(xin)片表(biao)(biao)面的(de)(de)電流擴(kuo)散(san)層。

LED燒結

燒結的目的是使銀膠(jiao)(jiao)(jiao)固化，燒結要求對溫度(du)進行(xing)監控，防(fang)止批次性不良。銀膠(jiao)(jiao)(jiao)燒結的溫度(du)一般(ban)控制在(zai)150℃，燒結時(shi)間2小時(shi)。根據實際情況可(ke)以(yi)調整到170℃，1小時(shi)。絕緣膠(jiao)(jiao)(jiao)一般(ban)150℃，1小時(shi)。

銀膠燒結烘(hong)箱(xiang)的必須(xu)按工藝要求隔2小時（或1小時）打(da)開更換燒結的產(chan)品，中間(jian)不(bu)(bu)得(de)隨意打(da)開。燒結烘(hong)箱(xiang)不(bu)(bu)得(de)再其他用途(tu)，防止(zhi)污染。

LED壓焊

壓焊(han)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是將電極引到LED芯片上，完(wan)成產品(pin)內(nei)外引線的(de)(de)連接工作。

LED的(de)(de)壓(ya)焊工藝有(you)金(jin)絲球焊和鋁(lv)絲壓(ya)焊兩種。鋁(lv)絲壓(ya)焊的(de)(de)過(guo)程為(wei)先(xian)在LED芯片(pian)電(dian)極上壓(ya)上第一點，再(zai)將(jiang)鋁(lv)絲拉(la)到相應的(de)(de)支架上方，壓(ya)上第二點后扯斷鋁(lv)絲。金(jin)絲球焊過(guo)程則在壓(ya)第一點前先(xian)燒個球，其余(yu)過(guo)程類似。

壓焊是LED封(feng)裝技(ji)術中的關鍵環節，工藝上(shang)主要需(xu)要監(jian)控的是壓焊金絲（鋁絲）拱絲形(xing)狀(zhuang)，焊點形(xing)狀(zhuang)，拉(la)力(li)。

LED封膠

LED的(de)封(feng)裝主(zhu)要(yao)有(you)點(dian)膠、灌(guan)封(feng)、模(mo)壓三種。基本上(shang)工(gong)藝控(kong)制的(de)難點(dian)是氣(qi)泡、多缺(que)料(liao)、黑(hei)點(dian)。設計上(shang)主(zhu)要(yao)是對材料(liao)的(de)選型，選用(yong)結(jie)合良好的(de)環(huan)氧和(he)支架。（一般的(de)LED無(wu)法通過氣(qi)密性(xing)試驗）。

LED點(dian)膠 TOP-LED和(he)Side-LED適用點(dian)膠封裝。手動點(dian)膠封裝對(dui)操作水平要求很高（特別是白光LED），主要難點(dian)是對(dui)點(dian)膠量(liang)的控制(zhi)，因為環氧(yang)在使(shi)用過程中會變稠。白光LED的點(dian)膠還存在熒(ying)光粉沉淀(dian)導致出光色差的問題。

LED灌(guan)膠封(feng)(feng)裝 Lamp-LED的封(feng)(feng)裝采(cai)用灌(guan)封(feng)(feng)的形式。灌(guan)封(feng)(feng)的過程是先在LED成型模(mo)腔內注入液(ye)態環(huan)氧，然后(hou)插入壓焊好的LED支架，放入烘(hong)箱讓環(huan)氧固化后(hou)，將LED從模(mo)腔中(zhong)脫(tuo)出(chu)即成型。

LED模壓封裝將壓焊好的(de)LED支架放入(ru)模具中(zhong)，將上下兩副(fu)模具用(yong)(yong)液(ye)壓機(ji)合模并抽真(zhen)空，將固態環氧放入(ru)注膠(jiao)(jiao)道的(de)入(ru)口加熱用(yong)(yong)液(ye)壓頂桿壓入(ru)模具膠(jiao)(jiao)道中(zhong)，環氧順著膠(jiao)(jiao)道進入(ru)各個LED成(cheng)型槽中(zhong)并固化。

LED固(gu)化(hua)與(yu)后固(gu)化(hua)

固(gu)(gu)化(hua)(hua)是指(zhi)封裝環氧(yang)的(de)固(gu)(gu)化(hua)(hua)，一(yi)(yi)般環氧(yang)固(gu)(gu)化(hua)(hua)條(tiao)件在135℃，1小時(shi)。模(mo)壓封裝一(yi)(yi)般在150℃，4分鐘(zhong)。后(hou)固(gu)(gu)化(hua)(hua)是為了讓環氧(yang)充分固(gu)(gu)化(hua)(hua)，同時(shi)對LED進行熱老化(hua)(hua)。后(hou)固(gu)(gu)化(hua)(hua)對于提高環氧(yang)與支(zhi)架（PCB）的(de)粘接(jie)強度非常重(zhong)要。一(yi)(yi)般條(tiao)件為120℃，4小時(shi)。

LED切筋和劃片

由(you)于(yu)LED在生產中是(shi)(shi)連在一起(qi)的(de)（不(bu)是(shi)(shi)單個），Lamp封裝LED采用(yong)切(qie)筋切(qie)斷LED支(zhi)架的(de)連筋。SMD-LED則是(shi)(shi)在一片(pian)PCB板(ban)上，需要(yao)劃片(pian)機來完成分離工作。

LED測試

測試LED的光電參數、檢驗外形尺寸，同時根據(ju)客戶要(yao)求(qiu)對LED產品進行分選。

應用

20世紀90年代LED技(ji)術的(de)長足(zu)進步,不僅(jin)是發光(guang)效率(lv)超過了(le)白熾燈(deng)，光(guang)強達到(dao)(dao)了(le)燭光(guang)級，而且顏色(se)也從紅(hong)色(se)到(dao)(dao)藍色(se)覆蓋(gai)了(le)整個可見(jian)光(guang)譜范圍。這種(zhong)從指(zhi)示(shi)燈(deng)水平到(dao)(dao)超過通用(yong)(yong)光(guang)源(yuan)水平的(de)技(ji)術革命導致各種(zhong)新的(de)應用(yong)(yong)，諸如汽車信(xin)號燈(deng)、交通信(xin)號燈(deng)、室外全色(se)大(da)型顯(xian)示(shi)屏(ping)以(yi)及特殊的(de)照明光(guang)源(yuan)。

隨著發光(guang)(guang)二極管高(gao)亮度(du)化和(he)多色(se)化的(de)進展,應用(yong)(yong)領(ling)域也不斷擴展.從下(xia)邊較(jiao)低(di)(di)光(guang)(guang)通(tong)量的(de)指示(shi)燈(deng)(deng)到顯(xian)示(shi)屏，再從室(shi)外顯(xian)示(shi)屏到中等光(guang)(guang)通(tong)量功(gong)率信(xin)號(hao)燈(deng)(deng)和(he)特殊照(zhao)明(ming)的(de)白光(guang)(guang)光(guang)(guang)源(yuan)，最后發展到右(you)上角(jiao)的(de)高(gao)光(guang)(guang)通(tong)量通(tong)用(yong)(yong)照(zhao)明(ming)光(guang)(guang)源(yuan)。2000年是時間(jian)的(de)分界(jie)線，在2000年已(yi)解(jie)決所有顏色(se)的(de)信(xin)號(hao)顯(xian)示(shi)問(wen)(wen)題(ti)和(he)燈(deng)(deng)飾問(wen)(wen)題(ti)，并已(yi)開始(shi)低(di)(di)、中光(guang)(guang)通(tong)量的(de)特殊照(zhao)明(ming)應用(yong)(yong)，而(er)作為(wei)通(tong)用(yong)(yong)照(zhao)明(ming)的(de)高(gao)光(guang)(guang)通(tong)量白光(guang)(guang)照(zhao)明(ming)應用(yong)(yong)，似乎還有待(dai)時日，需將光(guang)(guang)通(tong)量進一(yi)步大幅度(du)提高(gao)方能(neng)實現。當(dang)然，這也是個過(guo)程，會隨亮度(du)提高(gao)和(he)價格(ge)下(xia)降而(er)逐步實現。

LED顯示屏

自20世(shi)紀80年(nian)代(dai)中期，就(jiu)有單色(se)和多色(se)顯(xian)示(shi)屏(ping)(ping)問世(shi)，起初(chu)是文字(zi)屏(ping)(ping)或動畫(hua)屏(ping)(ping)。90年(nian)代(dai)初(chu)，電子計(ji)算(suan)機技術(shu)和集成(cheng)電路(lu)技術(shu)的(de)發展，使得LED顯(xian)示(shi)屏(ping)(ping)的(de)視(shi)頻技術(shu)得以實現(xian)，電視(shi)圖(tu)像直接(jie)上屏(ping)(ping)，特別是90年(nian)代(dai)中期，藍色(se)和綠色(se)超高亮度LED研制成(cheng)功并迅速(su)投(tou)產，使室外屏(ping)(ping)的(de)應(ying)用大(da)大(da)擴展，面積在100—300m不等。

LED顯示(shi)屏(ping)在體育場(chang)(chang)(chang)館、廣(guang)場(chang)(chang)(chang)、會場(chang)(chang)(chang)甚至街道、商場(chang)(chang)(chang)都已廣(guang)泛應用，美國時(shi)代廣(guang)場(chang)(chang)(chang)上的納斯達克全(quan)彩(cai)屏(ping)最為聞名，該屏(ping)面積(ji)為120英尺(chi)(chi)×90英尺(chi)(chi)，相當于1005m，由1900萬(wan)只超高亮藍、綠、紅色LED制成(cheng)。此外，在證券行情屏(ping)、銀行匯率屏(ping)、利率屏(ping)等(deng)方面應用也占較大(da)比例，近期在高速公路、高架道路的信息屏(ping)方面也有(you)較大(da)的發(fa)展。發(fa)光二極(ji)管在這(zhe)一領域的應用已成(cheng)規模(mo)，形成(cheng)新興產業，且可期望有(you)較穩(wen)定的增(zeng)長。

交通信號燈

航標(biao)燈采用LED作光(guang)(guang)(guang)源(yuan)已有多年(nian)，目前的工(gong)作是(shi)改進和完善(shan)。道路交通信(xin)號(hao)(hao)燈近幾年(nian)來取(qu)得了(le)長(chang)足的進步，技(ji)術發展(zhan)較快，應用發展(zhan)迅猛，中國每年(nian)有四(si)萬套(tao)左右的訂單，而(er)美國加(jia)州在(zai)一年(nian)內就用LED交通信(xin)號(hao)(hao)燈更換了(le)五萬套(tao)傳統光(guang)(guang)(guang)源(yuan)的信(xin)號(hao)(hao)燈，根據使用效果(guo)看，壽(shou)命長(chang)、省電(dian)和免維護效果(guo)是(shi)明顯的。采用LED的發光(guang)(guang)(guang)峰(feng)值波長(chang)是(shi)紅色(se)630nm，黃色(se)590nm，綠色(se)505nm。應該注意的問題是(shi)驅動電(dian)流不應過大(da)，否則夏天陽光(guang)(guang)(guang)下的高溫條件(jian)將會影響LED的壽(shou)命。

最近(jin)，應用(yong)于(yu)飛機(ji)場(chang)作為標(biao)燈(deng)、投光燈(deng)和全(quan)向燈(deng)的LED機(ji)場(chang)專(zhuan)用(yong)信號(hao)(hao)燈(deng)也已(yi)獲成功并投入使用(yong)，多方(fang)反映效果很好。它具有(you)自主知識(shi)產權，獲準兩(liang)項專(zhuan)利，可靠性好、節(jie)省用(yong)電、免維護、可推廣應用(yong)到各種機(ji)場(chang)、替代已(yi)沿用(yong)幾十年的舊信號(hao)(hao)燈(deng)，不僅亮度高，而且由于(yu)LED光色純(chun)度好，特別鮮明，易于(yu)信號(hao)(hao)識(shi)別。

汽車用燈

超高(gao)亮(liang)LED可(ke)以做成汽(qi)車(che)的(de)剎車(che)燈(deng)(deng)(deng)、尾燈(deng)(deng)(deng)和(he)方向燈(deng)(deng)(deng)，也可(ke)用(yong)于儀表照明(ming)和(he)車(che)內照明(ming)，它(ta)在(zai)耐(nai)震(zhen)動、省電及長壽(shou)命(ming)方面比(bi)白熾(chi)燈(deng)(deng)(deng)有明(ming)顯(xian)的(de)優勢。用(yong)作剎車(che)燈(deng)(deng)(deng)，它(ta)的(de)響應時(shi)間為60ns，比(bi)白熾(chi)燈(deng)(deng)(deng)的(de)140ms要短許多，在(zai)典(dian)型的(de)高(gao)速(su)公路(lu)上行駛，會增(zeng)加4—6m的(de)安全距離(li)。

液晶屏背光源

LED作(zuo)(zuo)為(wei)液(ye)晶顯示(shi)的(de)背(bei)光源(yuan)(yuan)，它不(bu)僅(jin)可(ke)作(zuo)(zuo)為(wei)綠色(se)(se)、紅色(se)(se)、藍色(se)(se)、白色(se)(se)，還可(ke)以(yi)作(zuo)(zuo)為(wei)變色(se)(se)背(bei)光源(yuan)(yuan)，已有(you)許多產品進(jin)入生產及(ji)應用階(jie)段。最近，手機上液(ye)晶顯示(shi)屏(ping)(ping)用LED制作(zuo)(zuo)背(bei)光源(yuan)(yuan)，提升了產品的(de)檔(dang)次，效果很好。采用8個(ge)藍色(se)(se)、24個(ge)綠色(se)(se)、32個(ge)紅色(se)(se)LuxeonLED制成的(de)15英(ying)寸（1英(ying)寸≈2.5厘(li)米）液(ye)晶屏(ping)(ping)的(de)背(bei)光源(yuan)(yuan)，可(ke)達到120W，2500 lm，亮(liang)度(du)18000nits（尼特(te)，cd/m2）。22液(ye)晶屏(ping)(ping)背(bei)光源(yuan)(yuan)也已制成，僅(jin)為(wei)6mm厚，不(bu)但混色(se)(se)效果好，顯色(se)(se)指數也達到80以(yi)上。大(da)型(xing)背(bei)光源(yuan)(yuan)雖(sui)處于(yu)開發階(jie)段，但潛(qian)力(li)很大(da)。

燈飾

由于發(fa)光二(er)極管亮度的提高和(he)價格的下(xia)降，再加上長壽命、節電，驅動和(he)控(kong)制較霓虹燈簡(jian)易，不僅(jin)能閃爍，還(huan)能變色(se)，所以用(yong)超高亮度LED做成(cheng)的單(dan)色(se)、多色(se)乃至變色(se)的發(fa)光柱配(pei)以其他形(xing)狀的各色(se)發(fa)光單(dan)元，裝(zhuang)飾高大建(jian)筑物、橋梁、街道(dao)及廣場(chang)等(deng)景觀工程(cheng)效果(guo)很好，呈現一(yi)派色(se)彩繽紛、星光閃爍及流光異彩的景象。已(yi)有不少單(dan)位生(sheng)產LED光柱達萬米以上，彩燈幾萬個(ge)，正逐步推(tui)廣，估計會逐步擴大單(dan)獨形(xing)成(cheng)一(yi)種產業。

照明光源

作為(wei)照明(ming)光(guang)源(yuan)(yuan)的LED光(guang)源(yuan)(yuan)應是白光(guang)，作為(wei)軍用的白光(guang)LED照明(ming)燈(deng)(deng)具(ju)，已有(you)一些品(pin)種投入批量生產(chan)。由(you)于(yu)LED光(guang)源(yuan)(yuan)無紅外輻(fu)射，便于(yu)隱蔽(bi)，再加上它還具(ju)有(you)耐(nai)振(zhen)動、適合于(yu)蓄(xu)電(dian)池供(gong)電(dian)、結構固體化及攜帶方(fang)便等(deng)優點，將在特殊照明(ming)光(guang)源(yuan)(yuan)方(fang)面會有(you)較(jiao)大發展(zhan)(zhan)。作為(wei)民間使用的草(cao)坪燈(deng)(deng)、埋地(di)燈(deng)(deng)已有(you)規模生產(chan)，也有(you)用作顯微(wei)鏡(jing)視場照明(ming)、手(shou)電(dian)、外科醫(yi)生的頭燈(deng)(deng)、博物(wu)館或畫(hua)展(zhan)(zhan)的照明(ming)以及閱讀(du)臺燈(deng)(deng)。

溫室補光

光(guang)是植(zhi)物(wu)(wu)生長和發(fa)育最重要的(de)環境因(yin)素之一(yi)，對(dui)植(zhi)物(wu)(wu)的(de)生長發(fa)育、形(xing)態建成、光(guang)合作用、物(wu)(wu)質(zhi)代謝(xie)及基(ji)因(yin)表達均有調控作用，因(yin)此溫(wen)室補光(guang)是實現植(zhi)物(wu)(wu)優質(zhi)高產的(de)重要途(tu)徑(jing)。近年來，發(fa)光(guang)二極(ji)管在植(zhi)物(wu)(wu)工(gong)廠中的(de)應(ying)用越來越廣泛(fan)，LED光(guang)源的(de)波寬窄、能(neng)耗低、體積小、效率高、耐衰老、熱耗低的(de)優點，使其成為了(le)眾(zhong)多光(guang)質(zhi)研(yan)究人員使用的(de)新光(guang)源。為止，大(da)量(liang)應(ying)用LED光(guang)源研(yan)究光(guang)環境對(dui)植(zhi)物(wu)(wu)宏觀的(de)形(xing)態、產量(liang)、品質(zhi)的(de)影(ying)響，以及對(dui)細(xi)胞顯微結(jie)構、植(zhi)物(wu)(wu)分化、次生代謝(xie)物(wu)(wu)質(zhi)的(de)影(ying)響的(de)研(yan)究層(ceng)出不窮。

發光二極管封裝件的散熱

在(zai)半導(dao)體照明裝置(zhi)中(zhong)，通(tong)常(chang)采(cai)用高功率(lv)高亮度(du)的發(fa)(fa)光二極管（LED）作為光源，當在(zai)發(fa)(fa)光二極管中(zhong)通(tong)以電流(liu)時，電子(zi)與空穴會直接復合，從而釋放能量發(fa)(fa)光，其(qi)具有(you)(you)功耗(hao)小、使用壽(shou)命長(chang)等優點(dian)，在(zai)照明領域(yu)應(ying)用廣泛。然(ran)而，目前的光電轉換效率(lv)較低(di)，有(you)(you)很大(da)(da)(da)比重轉化為熱能，故LED芯片上的功率(lv)密度(du)很大(da)(da)(da)。大(da)(da)(da)的功率(lv)密度(du)對器件(jian)的散(san)熱也提出了高的要(yao)求(qiu)，發(fa)(fa)光二極管中(zhong)封裝件(jian)散(san)熱問(wen)題已(yi)成為影響其(qi)產業化發(fa)(fa)展的重大(da)(da)(da)問(wen)題。

散熱冷卻方式

LED 的散熱(re)機構一般有這(zhe)幾種形(xing)式：

1．利用(yong)熱(re)(re)傳導金屬或(huo)散熱(re)(re)鰭片與LED封(feng)裝件(jian)貼合散熱(re)(re)。

2．加(jia)裝風扇強制散熱(re)。

3．在(zai)封裝件中(zhong)設置流(liu)通液(ye)體散熱(re)。

4．熱(re)管在封裝件中的結合，利用(yong)熱(re)管內工作介質相變時(shi)可吸收或散發熱(re)能。

原理與特點

熱(re)(re)(re)管(guan)散熱(re)(re)(re)利用物質相變的(de)原理，具(ju)有可吸(xi)收或散發(fa)高(gao)熱(re)(re)(re)能的(de)特性(xing)，這使得熱(re)(re)(re)管(guan)成(cheng)為具(ju)備極(ji)高(gao)的(de)熱(re)(re)(re)傳導效率的(de)設備，熱(re)(re)(re)管(guan)冷(leng)卻主要是利用工(gong)(gong)作流(liu)(liu)體在真(zhen)空中(zhong)的(de)蒸(zheng)發(fa)與冷(leng)凝(ning)(ning)來傳遞熱(re)(re)(re)量，當熱(re)(re)(re)管(guan)的(de)一(yi)(yi)端受熱(re)(re)(re)時，毛(mao)細芯中(zhong)的(de)工(gong)(gong)作液體蒸(zheng)發(fa)汽(qi)化，蒸(zheng)汽(qi)在壓差(cha)之(zhi)下流(liu)(liu)向另(ling)一(yi)(yi)端放出熱(re)(re)(re)量并凝(ning)(ning)結成(cheng)液體，液體再沿(yan)多(duo)孔材(cai)料依靠毛(mao)細管(guan)作用流(liu)(liu)回蒸(zheng)發(fa)端，熱(re)(re)(re)量得以沿(yan)熱(re)(re)(re)管(guan)迅速傳遞。

鈣鈦礦發光二極管

傳統(tong)無機LED技術相(xiang)對(dui)成(cheng)(cheng)熟且(qie)發(fa)光(guang)(guang)效(xiao)率(lv)高，在照(zhao)明領域(yu)應用廣(guang)泛，但外延生長(chang)等制(zhi)備(bei)工藝限制(zhi)了其難用于(yu)大面(mian)積(ji)(ji)和柔性器(qi)件制(zhi)備(bei)。有(you)機或量子(zi)點(dian)LED具有(you)易于(yu)大面(mian)積(ji)(ji)成(cheng)(cheng)膜、可柔性化(hua)(hua)等優勢，但是高亮度(du)下(xia)的(de)低效(xiao)率(lv)和短壽命問題還亟待解決。金屬(shu)鹵(lu)化(hua)(hua)物鈣鈦礦型材料兼(jian)具無機和有(you)機材料的(de)諸(zhu)多優點(dian)”。如(ru)可溶液法大面(mian)積(ji)(ji)制(zhi)備(bei)、帶隙可調(diao)、載(zai)流子(zi)遷移率(lv)高、熒光(guang)(guang)效(xiao)率(lv)高等。因此，基于(yu)鈣鈦礦材料的(de)LED相(xiang)較于(yu)傳統(tong)發(fa)光(guang)(guang)二(er)極(ji)管具有(you)諸(zhu)多優勢，尤其是可低成(cheng)(cheng)本、大面(mian)積(ji)(ji)制(zhi)備(bei)高亮度(du)、高效(xiao)率(lv)發(fa)光(guang)(guang)器(qi)件，對(dui)顯示與照(zhao)明均具有(you)重要意(yi)義。

鈣鈦(tai)礦發(fa)(fa)光(guang)(guang)二極(ji)管發(fa)(fa)展(zhan)迅速，自2014年劍橋大學報道首(shou)篇(pian)外量子(zi)效率（EQE）為(wei)0.76%的(de)三維鈣鈦(tai)礦發(fa)(fa)光(guang)(guang)器件以(yi)來，經過短短五(wu)年的(de)發(fa)(fa)展(zhan)，近紅外、紅光(guang)(guang)和綠光(guang)(guang)鈣鈦(tai)礦發(fa)(fa)光(guang)(guang)器件的(de)外量子(zi)效率均已突(tu)破20%。值(zhi)得一提的(de)是中國科(ke)學家(jia)在(zai)鈣鈦(tai)礦發(fa)(fa)光(guang)(guang)領域里的(de)多個方向(xiang)開創了全(quan)新的(de)研究方法。

2015年(nian)(nian)(nian)，南京(jing)工(gong)業(ye)大(da)學(xue)與(yu)浙江大(da)學(xue)團隊合作報(bao)道(dao)了外量(liang)子效(xiao)率(lv)為3.5%的(de)鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)發光二極管(guan)，為當時的(de)最高(gao)紀(ji)錄，也是國內(nei)在此領域的(de)首(shou)篇(pian)論(lun)文(wen)。隨后，北(bei)京(jing)理工(gong)大(da)學(xue)和(he)南京(jing)理工(gong)大(da)學(xue)相繼(ji)報(bao)道(dao)了基于(yu)量(liang)子點的(de)鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)LED。2016年(nian)(nian)(nian)，南京(jing)工(gong)業(ye)大(da)學(xue)采(cai)用具有(you)多量(liang)子阱(jing)結(jie)構的(de)鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)實現(xian)了外量(liang)子效(xiao)率(lv)突破10%的(de)近紅(hong)外鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)LED，相關成果于(yu)2016年(nian)(nian)(nian)發表于(yu)《Nature Photonics》。采(cai)用類似方(fang)法(fa)，中(zhong)國科學(xue)院半導體研(yan)究(jiu)所(suo)將(jiang)綠光鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)LED的(de)外量(liang)子效(xiao)率(lv)提(ti)高(gao)到14.36%。2018年(nian)(nian)(nian)，南京(jing)工(gong)業(ye)大(da)學(xue)首(shou)次(ci)將(jiang)近紅(hong)外鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)LED外量(liang)子效(xiao)率(lv)提(ti)升至20.7%，性能媲美已(yi)產業(ye)化(hua)的(de)有(you)機和(he)量(liang)子LED。同年(nian)(nian)(nian)，華僑大(da)學(xue)”州將(jiang)綠光鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)LED的(de)EQE提(ti)升至20.3%。

這兩項國內成果(guo)被(bei)《Nature》邀請的(de)(de)領(ling)域專家評述(shu)為“突(tu)破性(xing)(xing)成果(guo)”， “是鈣鈦礦(kuang)材料(liao)在發光二極管中應用(yong)的(de)(de)里程碑式跨越”， “使鈣鈦礦(kuang)LED技(ji)術突(tu)破性(xing)(xing)能障礙，將推動(dong)鈣鈦礦(kuang)LED的(de)(de)產業化發展(zhan)”。總(zong)體來說(shuo)，目前中國在鈣鈦礦(kuang)LED研究方(fang)面處(chu)于世界領(ling)先地位，特別是在高亮度、高穩定性(xing)(xing)鈣鈦礦(kuang)發光器件方(fang)面，已(yi)經取得具有自主(zhu)知識產權(quan)。有世界影響力的(de)(de)創(chuang)新成果(guo)。

盡管鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)LED的(de)(de)研(yan)究(jiu)已經取得了(le)很大(da)(da)的(de)(de)進展(zhan)(zhan)，但其發展(zhan)(zhan)仍(reng)然(ran)面(mian)(mian)臨著諸(zhu)多(duo)挑戰。首先，鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)LED的(de)(de)穩定性(xing)問題需要解決。目前通過材(cai)料(liao)設計、器件結構及(ji)(ji)界面(mian)(mian)優化(hua)(hua)等方法已大(da)(da)大(da)(da)提升了(le)鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)LED的(de)(de)穩定性(xing)，但尚未達到產業化(hua)(hua)的(de)(de)要求。其次(ci)，鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)材(cai)料(liao)中鉛(qian)元素(su)的(de)(de)毒性(xing)可(ke)能是其產業化(hua)(hua)道路上的(de)(de)一(yi)個障礙。研(yan)究(jiu)發現許多(duo)元素(su)（如錫、銅、鍺(zang)及(ji)(ji)銀等）在(zai)鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)材(cai)料(liao)中可(ke)以(yi)替(ti)代鉛(qian)元素(su)，但目前利用這些元素(su)制(zhi)備(bei)的(de)(de)器件性(xing)能還(huan)不(bu)及(ji)(ji)鉛(qian)基鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)LED。此外，大(da)(da)面(mian)(mian)積模塊化(hua)(hua)制(zhi)備(bei)鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)LED仍(reng)處(chu)于萌芽期，如何發展(zhan)(zhan)制(zhi)備(bei)工藝來(lai)進行可(ke)控大(da)(da)面(mian)(mian)積生(sheng)產還(huan)需要解決。

總之，鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)發光(guang)材料與器件(jian)具有(you)誘人的(de)(de)(de)發展前(qian)景，未(wei)來(lai)隨著對材料理解的(de)(de)(de)深入及工(gong)藝技術(shu)的(de)(de)(de)進步(bu)，有(you)望進一(yi) 步(bu)提高(gao)器件(jian)的(de)(de)(de)效率和(he)穩(wen)定(ding)性，推進其(qi)產業化進程。在不遠的(de)(de)(de)將(jiang)來(lai)，鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)LED將(jiang)會以其(qi)優異(yi)的(de)(de)(de)性能和(he)低廉的(de)(de)(de)成(cheng)本成(cheng)為(wei)新一(yi)代顯示與照明(ming)的(de)(de)(de)有(you)力(li)競爭者，在未(wei)來(lai)照明(ming)與顯示產業中占(zhan)有(you)重要(yao)地位。

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