簡介

發(fā)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(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管。在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光，氮化鎵二極管發(fā)藍(lán)光。因化學(xué)性質(zhì)又分有機(jī)發(fā)光二極管OLED和無機(jī)發(fā)光二極管LED。

LED最初用于儀器儀表的指示性照明，隨后擴(kuò)展到交通信號(hào)燈。再到景觀照明、車用照明和手機(jī)鍵盤及背光源。后來發(fā)展出微型發(fā)光二極管(micro-LED)的新技術(shù)，其將原本發(fā)光二極管的尺寸大幅縮小，用可獨(dú)立發(fā)光的紅、藍(lán)、綠微型發(fā)光二極管成陣列排列形成顯示陣列用于顯示技術(shù)領(lǐng)域。微型發(fā)光二極管具有自發(fā)光顯示特性，比自發(fā)光顯示的有機(jī)發(fā)光二極管(Organic Light Emitting DiodeOLED)效率高、壽命較長、材料不易受到環(huán)境影響而相對穩(wěn)定。

工作原理

發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。發(fā)光二極管的反向擊穿電壓大于5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時(shí)必須串聯(lián)限流電阻以控制通過二極管的電流。

發(fā)光二極管的核心部分是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的晶片，在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過渡層，稱為PN結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(shí)（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽極流向陰極時(shí)，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。

傳統(tǒng)發(fā)光二極管所使用的無機(jī)半導(dǎo)體物料和所它們發(fā)光的顏色

LED材料

材料化學(xué)式

顏色

鋁砷化鎵 砷化鎵 砷化鎵磷化物磷化銦鎵 鋁磷化鎵（摻雜氧化鋅）

AlGaAs GaAsP AlGaInP GaP:ZnO

紅色及紅外線

鋁磷化鎵 銦氮化鎵/氮化鎵 磷化鎵 磷化銦鎵鋁 鋁磷化鎵

InGaN/GaN GaP AlGaInP AlGaP

綠色

磷化鋁銦 鎵砷化鎵 磷化物 磷化銦鎵鋁 磷化鎵

GaAsPAlGaInP AlGaInP GaP

高亮度的橘紅色，橙色，黃色，綠色

磷砷化鎵

GaAsP

紅色，橘紅色，黃色

磷化鎵 硒化鋅 銦氮化鎵 碳化硅

GaP ZnSe InGaN SiC

紅色，黃色，綠色

氮化鎵

GaN

綠色，翠綠色，藍(lán)色

銦氮化鎵

InGaN

近紫外線，藍(lán)綠色，藍(lán)色

碳化硅(用作襯底)

SiC

藍(lán)色

硅(用作襯底)

Si

藍(lán)色

藍(lán)寶石(用作襯底)

Al2O3

藍(lán)色

硒化鋅

ZnSe

藍(lán)色

鉆石

C

紫外線

氮化鋁,氮化鋁鎵

AlN AlGaN

波長為遠(yuǎn)至近的紫外線

LED燈特點(diǎn)

LED燈就是發(fā)光二極管，是采用固體半導(dǎo)體芯片為發(fā)光材料，與傳統(tǒng)燈具相比，LED燈節(jié)能、環(huán)保、顯色性與響應(yīng)速度好。  

（一）節(jié)能是LED燈最突出的特點(diǎn)

在能耗方面，LED燈的能耗是白熾燈的十分之一，是節(jié)能燈的四分之一。這是LED燈的一個(gè)最大的特點(diǎn)。現(xiàn)在的人們都崇尚節(jié)能環(huán)保，也正是因?yàn)楣?jié)能的這個(gè)特點(diǎn)，使得LED燈的應(yīng)用范圍十分廣泛，使得LED燈十分的受歡迎。

（二）可以在高速開關(guān)狀態(tài)工作

我們平時(shí)走在馬路上，會(huì)發(fā)現(xiàn)每一個(gè)LED組成的屏幕或者畫面都是變化莫測的。這說明LED燈是可以進(jìn)行高速開關(guān)工作的。但是，對于我們平時(shí)使用的白熾燈，則達(dá)不到這樣的工作狀態(tài)。在平時(shí)生活的時(shí)候，如果開關(guān)的次數(shù)過多，將直接導(dǎo) 致白熾燈燈絲斷裂。這個(gè)也是LED燈受歡迎的重要原因。

（三）環(huán)保

LED燈內(nèi)部不含有任何的汞等重金屬材料，但是熒光燈中含有，這就體現(xiàn)了LED燈環(huán)保的特點(diǎn)?，F(xiàn)在的人都十分重視環(huán)保，所以，會(huì)有更多的人愿意選擇環(huán)保的LED燈。

（四）響應(yīng)速度快

LED燈還有一個(gè)突出的特點(diǎn)，就是反應(yīng)的速度比較快。只要一接通電源，LED燈馬上就會(huì)亮起來。對比我們平時(shí)使用的節(jié)能燈，其反應(yīng)速度更快，在打開傳統(tǒng)燈泡時(shí)，往往需要很長的時(shí)間才能照亮房間，在燈泡徹底的發(fā)熱之后，才能亮起來。

（五）相較于其他的光源，LED燈更“干凈”

所謂的“干凈”不是指的燈表面以及內(nèi)部的干凈，而是這個(gè)燈是屬于冷光源的，不會(huì)產(chǎn)生太多的熱量，不會(huì)吸引那些喜光喜熱的昆蟲。特別是在夏天，農(nóng)村的蟲子會(huì)特別的多。

有的蟲子天性喜熱，白熾燈和節(jié)能燈在使用一段時(shí)間之后都會(huì)產(chǎn)生熱量，這個(gè)熱量正好是蟲子喜歡的，就容易吸引蟲子過來。這無疑會(huì)對燈表面帶來很多的污染物，而且，蟲子的排泄物還會(huì)使得室內(nèi)變得很臟。但是，LED燈是冷光源，不會(huì)吸引蟲子過來的，這樣，就不會(huì)產(chǎn)生蟲子的排泄物。所以說，LED燈更加的 “干凈”。

半導(dǎo)體發(fā)光二極管的應(yīng)用范圍廣，功耗小，使用壽命長，低碳環(huán)保。我國半導(dǎo)體發(fā)光二極管的應(yīng)用非常廣泛，居民家庭中的很多照明設(shè)備都使用了半導(dǎo)體發(fā)光二極管，大部分路燈也使用了半導(dǎo)體發(fā)光二極管路燈作為照明光源，部分道路的照明燈具還結(jié)合了太陽能技術(shù)，可節(jié)省大量電能。感光二極管根據(jù)材質(zhì)的不同，可以分成砷鋁化鎵感光二極管、磷砷化鋁感光二極管、磷化鎵感光二極管和砷化鋁感光二極管等。

相關(guān)參數(shù)

LED的光學(xué)參數(shù)中重要的幾個(gè)方面就是：光通量、發(fā)光效率、發(fā)光強(qiáng)度、光強(qiáng)分布、波長。

發(fā)光效率和光通量

發(fā)光效率就是光通量與電功率之比，單位一般為lm/W。發(fā)光效率代表了光源的節(jié)能特性，這是衡量現(xiàn)代光源性能的一個(gè)重要指標(biāo)。

發(fā)光強(qiáng)度和光強(qiáng)分布

LED發(fā)光強(qiáng)度是表征它在某個(gè)方向上的發(fā)光強(qiáng)弱，由于LED在不同的空間角度光強(qiáng)相差很多，隨之而來我們研究了LED的光強(qiáng)分布特性。這個(gè)參數(shù)實(shí)際意義很大，直接影響到LED顯示裝置的最小觀察角度。比如體育場館的LED大型彩色顯示屏，如果選用的LED單管分布范圍很窄，那么面對顯示屏處于較大角度的觀眾將看到失真的圖像。而且交通標(biāo)志燈也要求較大范圍的人能識(shí)別。

波長

對于LED的光譜特性我們主要看它的單色性是否優(yōu)良，而且要注意到紅、黃、藍(lán)、綠、白色LED等主要的顏色是否純正。因?yàn)樵谠S多場合下，比如交通信號(hào)燈對顏色就要求比較嚴(yán)格，不過據(jù)觀察我國的一些LED信號(hào)燈中綠色發(fā)藍(lán)，紅色的為深紅，從這個(gè)現(xiàn)象來看我們對LED的光譜特性進(jìn)行專門研究是非常必要而且很有意義的。

主要分類

發(fā)光二極管還可分為普通單色發(fā)光二極管、高亮度發(fā)光二極管、超高亮度發(fā)光二極管、變色發(fā)光二極管、閃爍發(fā)光二極管、電壓控制型發(fā)光二極管、紅外發(fā)光二極管和負(fù)阻發(fā)光二極管等。

LED的控制模式有恒流和恒壓兩種，有多種調(diào)光方式，比如模擬調(diào)光和PWM調(diào)光，大多數(shù)的LED都采用的是恒流控制，這樣可以保持LED電流的穩(wěn)定，不易受VF的變化，可以延長LED燈具的使用壽命。

單色發(fā)光二極管

普通單色發(fā)光二極管

普通單色發(fā)光二極管具有體積小、工作電壓低、工作電流小、發(fā)光均勻穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，可用各種直流、交流、脈沖等電源驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮。它屬于電流控制型半導(dǎo)體器件，使用時(shí)需串接合適的限流電阻。

普通單色發(fā)光二極管的發(fā)光顏色與發(fā)光的波長有關(guān)，而發(fā)光的波長又取決于制造發(fā)光二極管所用的半導(dǎo)體材料。紅色發(fā)光二極管的波長一般為650～700nm，琥珀色發(fā)光二極管的波長一般為630～650nm ，橙色發(fā)光二極管的波長一般為610～630nm左右，黃色發(fā)光二極管的波長一般為585nm左右，綠色發(fā)光二極管的波長一般為555～570nm。

高亮度單色發(fā)光二極管

高亮度單色發(fā)光二極管和超高亮度單色發(fā)光二極管使用的半導(dǎo)體材料與普通單色發(fā)光二極管不同，所以發(fā)光的強(qiáng)度也不同。通常，高亮度單色發(fā)光二極管使用砷鋁化鎵（GaAlAs）等材料，超高亮度單色發(fā)光二極管使用磷銦砷化鎵（GaAsInP）等材料，而普通單色發(fā)光二極管使用磷化鎵（GaP）或磷砷化鎵（GaAsP）等材料。

變色發(fā)光二極管

變色發(fā)光二極管是能變換發(fā)光顏色的發(fā)光二極管。變色發(fā)光二極管發(fā)光顏色種類可分為雙色發(fā)光二極管、三色發(fā)光二極管和多色（有紅、藍(lán)、綠、白四種顏色）發(fā)光二極管。

變色發(fā)光二極管按引腳數(shù)量可分為二端變色發(fā)光二極管、三端變色發(fā)光二極管、四端變色發(fā)光二極管和六端變色發(fā)光二極管。

閃爍發(fā)光二極管

閃爍發(fā)光二極管（BTS）是一種由CMOS集成電路和發(fā)光二極管組成的特殊發(fā)光器件，可用于報(bào)警指示及欠壓、超壓指示。

閃爍發(fā)光二極管在使用時(shí)，無須外接其它元件，只要在其引腳兩端加上適當(dāng)?shù)闹绷鞴ぷ麟妷海?V）即可閃爍發(fā)光。

紅外發(fā)光二極管

紅外發(fā)光二極管也稱紅外線發(fā)射二極管，它是可以將電能直接轉(zhuǎn)換成紅外光（不可見光）并能輻射出去的發(fā)光器件，主要應(yīng)用于各種光控及遙控發(fā)射電路中。

紅外發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)、原理與普通發(fā)光二極管相近，只是使用的半導(dǎo)體材料不同。紅外發(fā)光二極管通常使用砷化鎵（GaAs）、砷鋁化鎵（GaAlAs）等材料，采用全透明或淺藍(lán)色、黑色的樹脂封裝。

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

紫外發(fā)光二極管

基于半導(dǎo)體材料的紫外發(fā)光二極管(UV LED)具有節(jié)能、環(huán)保和壽命長等優(yōu)點(diǎn)，在殺菌消毒、醫(yī)療和生化檢測等領(lǐng)域有重大的應(yīng)用價(jià)值。近年來，半導(dǎo)體紫外光電材料和器件在全球引起越來越多的關(guān)注，成為研發(fā)熱點(diǎn)。 2018年12月9一12日，由中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所主辦的第三屆“國際紫外材料與器件研討會(huì)” (IWUMD一2018)在云南昆明召開，來自十二個(gè)國家的270余位代表出席了會(huì)議。本次會(huì)議匯聚了國內(nèi)外在紫外發(fā)光二極管材料和器件相關(guān)領(lǐng)域的多位頂尖專家的最新研發(fā)成果報(bào)告。

紫外發(fā)光二極管是氮化物技術(shù)發(fā)展和第三代半導(dǎo)體材料技術(shù)發(fā)展的主要趨勢，擁有廣闊的應(yīng)用前景。中國科技部為了加快第三代半導(dǎo)體固態(tài)紫外光源的發(fā)展，爭施了“第三代半導(dǎo)體固態(tài)紫外光源材料及器件關(guān)鍵技術(shù)”重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專項(xiàng)（2016YFB0400800）。國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的支持和國際紫外材料與器件研討會(huì)的舉辦，將為加快實(shí)現(xiàn)我國第三代半導(dǎo)體紫外光源的市場化應(yīng)用，帶動(dòng)我國紫外半導(dǎo)體發(fā)光二極管材料和器件技術(shù)創(chuàng)親及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展發(fā)揮積極的作用。

有機(jī)發(fā)光二極管

1987年，柯達(dá)公司鄧青云等成功制備了低電壓、高亮度的有機(jī)發(fā)光二極管（OLED），第一次向世界展示了OLED在商業(yè)上的應(yīng)用前景‘“。1995年，Kido在science雜志上發(fā)表了白光有機(jī)發(fā)光二極管（wOLED）的文章， 雖然效率不高，但揭開了OLED照明研究的序幕。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，OLED的效率和穩(wěn)定性早已滿足小尺寸顯示器的要求，受到眾多高端儀器儀表、手機(jī)和移動(dòng)終端公司的青睞，大尺寸技術(shù)也日漸完善。

OLED材料的發(fā)展是OLED產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的基礎(chǔ)。最早的OLED發(fā)光材料是熒光材料，但熒光材料由于自旋阻禁，其理論內(nèi)量子效率上限僅能達(dá)到25%。1998年，Ma以及Forrest和Thompson等先后報(bào)道了磷光材料在OLED材料中的應(yīng)用，從而為突破自旋統(tǒng)計(jì)規(guī)律、100%地利用所有激子的能量開辟了道路。但是磷光材料也存在一定的問題，由于含有貴金屬，價(jià)格很高而且藍(lán)光材料的穩(wěn)定性長期停滯不前。

2009年，日本九州大學(xué)的Adachi教授首次將熱活化延遲熒光（TADF）材料引入OLED。此類材料具有極低的單三線態(tài)能隙，可通過三線態(tài)激子的反向系間竄越（RISC）實(shí)現(xiàn)100%的理論內(nèi) 量子效率。材料體系和器件結(jié)構(gòu)的日漸完善，使得OLED在顯示領(lǐng)域嶄露頭角。另一方面，WOLED具有發(fā)光效率高、光譜可調(diào)、藍(lán)光成分少和面光源等一系列優(yōu) 勢，作為低色溫、無藍(lán)害的高效光源，有望成為未來健康照明的新趨勢。

生產(chǎn)

材料

LED五大原物料分別是指：晶片，支架，銀膠，金線，環(huán)氧樹脂

晶片

晶片的構(gòu)成：由金墊，P極，N極，PN結(jié)，背金層構(gòu)成（雙pad晶片無背金層）。晶片是由P層半導(dǎo)體元素，N層半導(dǎo)體元素靠電子移動(dòng)而重新排列組合成的PN結(jié)合體。也正是這種變化使晶片能夠處于一個(gè)相對穩(wěn)定的狀態(tài)。在晶片被一定的電壓施加正向電極時(shí)，正向P區(qū)的空穴則會(huì)源源不斷的游向N區(qū)，N區(qū)的電子則會(huì)相對于孔穴向P區(qū)運(yùn)動(dòng)。在電子，空穴相對移動(dòng)的同時(shí)，電子空穴互相結(jié)對，激發(fā)出光子，產(chǎn)生光能。

主要分類，表面發(fā)光型： 光線大部分從晶片表面發(fā)出。五面發(fā)光型： 表面，側(cè)面都有較多的光線射出按發(fā)光顏色分，紅，橙，黃，黃綠，純綠，標(biāo)準(zhǔn)綠，藍(lán)綠， 藍(lán)。

支架

支架的結(jié)構(gòu)1層是鐵，2層鍍銅（導(dǎo)電性好，散熱快），3層鍍鎳（防氧化），4層鍍銀（反光性好，易焊線）

銀膠（因種類較多，我們以H20E為例）

也叫白膠，乳白色，導(dǎo)通粘合作用（烘烤溫度為：100°C/1.5H）銀粉（導(dǎo)電，散熱，固定晶片） 環(huán)氧樹脂（固化銀粉） 稀釋劑（易于攪拌）。儲(chǔ)藏條件：銀膠的制造商一般將銀膠以-40 °C 儲(chǔ)藏，應(yīng)用單位一般將銀膠以-5 °C 儲(chǔ)藏。單劑為25 °C/1年（干燥，通風(fēng)的地方），混合劑25 °C/72小時(shí)（但在上線作業(yè)時(shí)因其他的因素“溫濕度、通風(fēng)的條件”，為保證產(chǎn)品的質(zhì)量一般的混合劑使用時(shí)間為4小時(shí)）

烘烤條件：150 °C/1.5H

攪拌條件：順一個(gè)方向均勻攪拌15分鐘

金線（以φ1.0mil為例）

LED所用到的金線有φ1.0mil、 φ1.2mil，金線的材質(zhì)，LED用金線的材質(zhì)一般含金量為99.9%，金線的用途

利用其含金量高材質(zhì)較軟、易變形且導(dǎo)電性好、散熱性好的特性，讓晶片與支架間形成一閉合電路。（換算關(guān)系：1 mil = 0.0254mm , 1 in = 25.4mm ）

環(huán)氧樹脂（以EP400為例）

組成：A、B兩組劑份:

A膠：是主劑，由環(huán)氧樹脂 消泡劑 耐熱劑 稀釋劑

B劑：是固化劑，由酸酣 離模劑 促進(jìn)劑

使用條件：

混合比：A/B=100/100（重量比）

混合粘度：500-700CPS/30 °C

膠化時(shí)間：120 °C*12分鐘或110 °C*18分鐘

可使用條件：室溫25 °C約6小時(shí)。一般根據(jù)產(chǎn)線的生產(chǎn)需要，我們將它的使用條件定為2小時(shí)。

硬化條件：初期硬化110 °C—140 °C 25—40分鐘

后期硬化100 °C*6—10小時(shí)（可以視實(shí)際需要做機(jī)動(dòng)性調(diào)整）

工藝

芯片檢驗(yàn)

鏡檢：材料表面是否有機(jī)械損傷及麻點(diǎn)麻坑lockhill芯片尺寸及電極大小是否符合工藝要求電極圖案是否完整。

LED擴(kuò)片

由于LED芯片在劃片后依然排列緊密間距很?。s0.1mm），不利于后工序的操作。采用擴(kuò)片機(jī)對黏結(jié)芯片的膜進(jìn)行擴(kuò)張，使LED芯片的間距拉伸到約0.6mm。也可以采用手工擴(kuò)張，但很容易造成芯片掉落浪費(fèi)等不良問題。

LED點(diǎn)膠

在LED支架的相應(yīng)位置點(diǎn)上銀膠或絕緣膠。對于GaAs、SiC導(dǎo)電襯底，具有背面電極的紅光、黃光、黃綠芯片，采用銀膠。對于藍(lán)寶石絕緣襯底的藍(lán)光、綠光LED芯片，采用絕緣膠來固定芯片。

工藝難點(diǎn)在于點(diǎn)膠量的控制，在膠體高度、點(diǎn)膠位置均有詳細(xì)的工藝要求。由于銀膠和絕緣膠在貯存和使用均有嚴(yán)格的要求，提醒：銀膠的醒料、攪拌、使用時(shí)間都是工藝上必須注意的事項(xiàng)。

LED備膠

和點(diǎn)膠相反，備膠是用備膠機(jī)先把銀膠涂在LED背面電極上，然后把背部帶銀膠的LED安裝在LED支架上。備膠的效率遠(yuǎn)高于點(diǎn)膠，但不是所有產(chǎn)品均適用備膠工藝。

LED手工刺片

將擴(kuò)張后LED芯片（備膠或未備膠）安置在刺片臺(tái)的夾具上，LED支架放在夾具底下，在顯微鏡下用針將LED芯片一個(gè)一個(gè)刺到相應(yīng)的位置上。手工刺片和自動(dòng)裝架相比有一個(gè)好處，便于隨時(shí)更換不同的芯片，適用于需要安裝多種芯片的產(chǎn)品。

LED自動(dòng)裝架

自動(dòng)裝架其實(shí)是結(jié)合了沾膠（點(diǎn)膠）和安裝芯片兩大步驟，先在LED支架上點(diǎn)上銀膠（絕緣膠），然后用真空吸嘴將LED芯片吸起移動(dòng)位置，再安置在相應(yīng)的支架位置上。自動(dòng)裝架在工藝上主要要熟悉設(shè)備操作編程，同時(shí)對設(shè)備的沾膠及安裝精度進(jìn)行調(diào)整。在吸嘴的選用上盡量選用膠木吸嘴，防止對LED芯片表面的損傷，特別是藍(lán)、綠色芯片必須用膠木的。因?yàn)殇撟鞎?huì)劃傷芯片表面的電流擴(kuò)散層。

LED燒結(jié)

燒結(jié)的目的是使銀膠固化，燒結(jié)要求對溫度進(jìn)行監(jiān)控，防止批次性不良。銀膠燒結(jié)的溫度一般控制在150℃，燒結(jié)時(shí)間2小時(shí)。根據(jù)實(shí)際情況可以調(diào)整到170℃，1小時(shí)。絕緣膠一般150℃，1小時(shí)。

銀膠燒結(jié)烘箱的必須按工藝要求隔2小時(shí)（或1小時(shí)）打開更換燒結(jié)的產(chǎn)品，中間不得隨意打開。燒結(jié)烘箱不得再其他用途，防止污染。

LED壓焊

壓焊的目的是將電極引到LED芯片上，完成產(chǎn)品內(nèi)外引線的連接工作。

LED的壓焊工藝有金絲球焊和鋁絲壓焊兩種。鋁絲壓焊的過程為先在LED芯片電極上壓上第一點(diǎn)，再將鋁絲拉到相應(yīng)的支架上方，壓上第二點(diǎn)后扯斷鋁絲。金絲球焊過程則在壓第一點(diǎn)前先燒個(gè)球，其余過程類似。

壓焊是LED封裝技術(shù)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，工藝上主要需要監(jiān)控的是壓焊金絲（鋁絲）拱絲形狀，焊點(diǎn)形狀，拉力。

LED封膠

LED的封裝主要有點(diǎn)膠、灌封、模壓三種?；旧瞎に嚳刂频碾y點(diǎn)是氣泡、多缺料、黑點(diǎn)。設(shè)計(jì)上主要是對材料的選型，選用結(jié)合良好的環(huán)氧和支架。（一般的LED無法通過氣密性試驗(yàn)）。

LED點(diǎn)膠 TOP-LED和Side-LED適用點(diǎn)膠封裝。手動(dòng)點(diǎn)膠封裝對操作水平要求很高（特別是白光LED），主要難點(diǎn)是對點(diǎn)膠量的控制，因?yàn)榄h(huán)氧在使用過程中會(huì)變稠。白光LED的點(diǎn)膠還存在熒光粉沉淀導(dǎo)致出光色差的問題。

LED灌膠封裝 Lamp-LED的封裝采用灌封的形式。灌封的過程是先在LED成型模腔內(nèi)注入液態(tài)環(huán)氧，然后插入壓焊好的LED支架，放入烘箱讓環(huán)氧固化后，將LED從模腔中脫出即成型。

LED模壓封裝 將壓焊好的LED支架放入模具中，將上下兩副模具用液壓機(jī)合模并抽真空，將固態(tài)環(huán)氧放入注膠道的入口加熱用液壓頂桿壓入模具膠道中，環(huán)氧順著膠道進(jìn)入各個(gè)LED成型槽中并固化。

LED固化與后固化

固化是指封裝環(huán)氧的固化，一般環(huán)氧固化條件在135℃，1小時(shí)。模壓封裝一般在150℃，4分鐘。后固化是為了讓環(huán)氧充分固化，同時(shí)對LED進(jìn)行熱老化。后固化對于提高環(huán)氧與支架（PCB）的粘接強(qiáng)度非常重要。一般條件為120℃，4小時(shí)。

LED切筋和劃片

由于LED在生產(chǎn)中是連在一起的（不是單個(gè)），Lamp封裝LED采用切筋切斷LED支架的連筋。SMD-LED則是在一片PCB板上，需要?jiǎng)澠瑱C(jī)來完成分離工作。

LED測試

測試LED的光電參數(shù)、檢驗(yàn)外形尺寸，同時(shí)根據(jù)客戶要求對LED產(chǎn)品進(jìn)行分選。

應(yīng)用

20世紀(jì)90年代LED技術(shù)的長足進(jìn)步,不僅是發(fā)光效率超過了白熾燈，光強(qiáng)達(dá)到了燭光級(jí)，而且顏色也從紅色到藍(lán)色覆蓋了整個(gè)可見光譜范圍。這種從指示燈水平到超過通用光源水平的技術(shù)革命導(dǎo)致各種新的應(yīng)用，諸如汽車信號(hào)燈、交通信號(hào)燈、室外全色大型顯示屏以及特殊的照明光源。

隨著發(fā)光二極管高亮度化和多色化的進(jìn)展,應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)展.從下邊較低光通量的指示燈到顯示屏，再從室外顯示屏到中等光通量功率信號(hào)燈和特殊照明的白光光源，最后發(fā)展到右上角的高光通量通用照明光源。2000年是時(shí)間的分界線，在2000年已解決所有顏色的信號(hào)顯示問題和燈飾問題，并已開始低、中光通量的特殊照明應(yīng)用，而作為通用照明的高光通量白光照明應(yīng)用，似乎還有待時(shí)日，需將光通量進(jìn)一步大幅度提高方能實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，這也是個(gè)過程，會(huì)隨亮度提高和價(jià)格下降而逐步實(shí)現(xiàn)。

LED顯示屏

自20世紀(jì)80年代中期，就有單色和多色顯示屏問世，起初是文字屏或動(dòng)畫屏。90年代初，電子計(jì)算機(jī)技術(shù)和集成電路技術(shù)的發(fā)展，使得LED顯示屏的視頻技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)，電視圖像直接上屏，特別是90年代中期，藍(lán)色和綠色超高亮度LED研制成功并迅速投產(chǎn)，使室外屏的應(yīng)用大大擴(kuò)展，面積在100—300m不等。

LED顯示屏在體育場館、廣場、會(huì)場甚至街道、商場都已廣泛應(yīng)用，美國時(shí)代廣場上的納斯達(dá)克全彩屏最為聞名，該屏面積為120英尺×90英尺，相當(dāng)于1005m，由1900萬只超高亮藍(lán)、綠、紅色LED制成。此外，在證券行情屏、銀行匯率屏、利率屏等方面應(yīng)用也占較大比例，近期在高速公路、高架道路的信息屏方面也有較大的發(fā)展。發(fā)光二極管在這一領(lǐng)域的應(yīng)用已成規(guī)模，形成新興產(chǎn)業(yè)，且可期望有較穩(wěn)定的增長。

交通信號(hào)燈

航標(biāo)燈采用LED作光源已有多年，目前的工作是改進(jìn)和完善。道路交通信號(hào)燈近幾年來取得了長足的進(jìn)步，技術(shù)發(fā)展較快，應(yīng)用發(fā)展迅猛，中國每年有四萬套左右的訂單，而美國加州在一年內(nèi)就用LED交通信號(hào)燈更換了五萬套傳統(tǒng)光源的信號(hào)燈，根據(jù)使用效果看，壽命長、省電和免維護(hù)效果是明顯的。采用LED的發(fā)光峰值波長是紅色630nm，黃色590nm，綠色505nm。應(yīng)該注意的問題是驅(qū)動(dòng)電流不應(yīng)過大，否則夏天陽光下的高溫條件將會(huì)影響LED的壽命。

最近，應(yīng)用于飛機(jī)場作為標(biāo)燈、投光燈和全向燈的LED機(jī)場專用信號(hào)燈也已獲成功并投入使用，多方反映效果很好。它具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，獲準(zhǔn)兩項(xiàng)專利，可靠性好、節(jié)省用電、免維護(hù)、可推廣應(yīng)用到各種機(jī)場、替代已沿用幾十年的舊信號(hào)燈，不僅亮度高，而且由于LED光色純度好，特別鮮明，易于信號(hào)識(shí)別。

汽車用燈

超高亮LED可以做成汽車的剎車燈、尾燈和方向燈，也可用于儀表照明和車內(nèi)照明，它在耐震動(dòng)、省電及長壽命方面比白熾燈有明顯的優(yōu)勢。用作剎車燈，它的響應(yīng)時(shí)間為60ns，比白熾燈的140ms要短許多，在典型的高速公路上行駛，會(huì)增加4—6m的安全距離。

液晶屏背光源

LED作為液晶顯示的背光源，它不僅可作為綠色、紅色、藍(lán)色、白色，還可以作為變色背光源，已有許多產(chǎn)品進(jìn)入生產(chǎn)及應(yīng)用階段。最近，手機(jī)上液晶顯示屏用LED制作背光源，提升了產(chǎn)品的檔次，效果很好。采用8個(gè)藍(lán)色、24個(gè)綠色、32個(gè)紅色LuxeonLED制成的15英寸（1英寸≈2.5厘米）液晶屏的背光源，可達(dá)到120W，2500 lm，亮度18000nits（尼特，cd/m2）。22液晶屏背光源也已制成，僅為6mm厚，不但混色效果好，顯色指數(shù)也達(dá)到80以上。大型背光源雖處于開發(fā)階段，但潛力很大。

燈飾

由于發(fā)光二極管亮度的提高和價(jià)格的下降，再加上長壽命、節(jié)電，驅(qū)動(dòng)和控制較霓虹燈簡易，不僅能閃爍，還能變色，所以用超高亮度LED做成的單色、多色乃至變色的發(fā)光柱配以其他形狀的各色發(fā)光單元，裝飾高大建筑物、橋梁、街道及廣場等景觀工程效果很好，呈現(xiàn)一派色彩繽紛、星光閃爍及流光異彩的景象。已有不少單位生產(chǎn)LED光柱達(dá)萬米以上，彩燈幾萬個(gè)，正逐步推廣，估計(jì)會(huì)逐步擴(kuò)大單獨(dú)形成一種產(chǎn)業(yè)。

照明光源

作為照明光源的LED光源應(yīng)是白光，作為軍用的白光LED照明燈具，已有一些品種投入批量生產(chǎn)。由于LED光源無紅外輻射，便于隱蔽，再加上它還具有耐振動(dòng)、適合于蓄電池供電、結(jié)構(gòu)固體化及攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，將在特殊照明光源方面會(huì)有較大發(fā)展。作為民間使用的草坪燈、埋地?zé)粢延幸?guī)模生產(chǎn)，也有用作顯微鏡視場照明、手電、外科醫(yī)生的頭燈、博物館或畫展的照明以及閱讀臺(tái)燈。

溫室補(bǔ)光

光是植物生長和發(fā)育最重要的環(huán)境因素之一， 對植物的生長發(fā)育、形態(tài)建成、光合作用、物質(zhì)代謝及基因表達(dá)均有調(diào)控作用，因此溫室補(bǔ)光是實(shí)現(xiàn)植物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的重要途徑。近年來，發(fā)光二極管在植物工廠中的應(yīng)用越來越廣泛，LED光源的波寬窄、能耗低、體積小、效率高、耐衰老、熱耗低的優(yōu)點(diǎn)，使其成為了眾多光質(zhì)研究人員使用的新光源。為止，大量應(yīng)用LED光源研究光環(huán)境對植物宏觀的形態(tài)、產(chǎn)量、品質(zhì)的影響，以及對細(xì)胞顯微結(jié)構(gòu)、植物分化、次生代謝物質(zhì)的影響的研究層出不窮。

發(fā)光二極管封裝件的散熱

在半導(dǎo)體照明裝置中，通常采用高功率高亮度的發(fā)光二極管（LED）作為光源，當(dāng)在發(fā)光二極管中通以電流時(shí)，電 子與空穴會(huì)直接復(fù)合，從而釋放能量發(fā)光，其具有功耗小、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，在照明領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。然而，目前的光電轉(zhuǎn)換效率較低，有很大比重轉(zhuǎn)化為熱能，故LED芯片上的功率密度很大。大的功率密度對器件的散熱也提出了高的要求，發(fā)光二極管中封裝件散熱問題已成為影響其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重大問題。

散熱冷卻方式

LED 的散熱機(jī)構(gòu)一般有這幾種形式：

1．利用熱傳導(dǎo)金屬或散熱鰭片與LED封裝件貼合散熱。

2．加裝風(fēng)扇強(qiáng)制散熱。

3．在封裝件中設(shè)置流通液體散熱。

4．熱管在封裝件中的結(jié)合，利用熱管內(nèi)工作介質(zhì)相變時(shí)可吸收或散發(fā)熱能。

原理與特點(diǎn)

熱管散熱利用物質(zhì)相變的原理，具有可吸收或散發(fā)高熱能的特性，這使得熱管成為具備極高的熱傳導(dǎo)效率的設(shè)備， 熱管冷卻主要是利用工作流體在真空中的蒸發(fā)與冷凝來傳遞熱量，當(dāng)熱管的一端受熱時(shí)，毛細(xì)芯中的工作液體蒸發(fā)汽化，蒸汽在壓差之下流向另一端放出熱量并凝結(jié)成液體，液體再沿多孔材料依靠毛細(xì)管作用流回蒸發(fā)端，熱量得以沿?zé)峁苎杆賯鬟f。

鈣鈦礦發(fā)光二極管

傳統(tǒng)無機(jī)LED技術(shù)相對成熟且發(fā)光效率高，在照明領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但外延生長等制備工藝限制了其難用于大面積和柔性器件制備。有機(jī)或量子點(diǎn)LED具有易于大面積成膜、可柔性化等優(yōu)勢，但是高亮度下的低效率和短壽命問題還亟待解決。金屬鹵化物鈣鈦礦型材料兼具無機(jī)和有機(jī)材料的諸多優(yōu)點(diǎn)”。如可溶液法大面積制備、帶隙可調(diào)、載流子遷移率高、熒光效率高等。因此，基于鈣鈦礦材料的LED相較于傳統(tǒng)發(fā)光二極管具有諸多優(yōu)勢，尤其是可低成本、大面積制備高亮度、高效率發(fā)光器件，對顯示與照明均具有重要意義。

鈣鈦礦發(fā)光二極管發(fā)展迅速，自2014年劍橋大學(xué)報(bào)道首篇外量子效率（EQE）為0.76%的三維鈣鈦礦發(fā)光器 件以來，經(jīng)過短短五年的發(fā)展，近紅外、紅光和綠光鈣鈦礦發(fā)光器件的外量子效率均已突破20%。值得一提的是中國科學(xué)家在鈣鈦礦發(fā)光領(lǐng)域里的多個(gè)方向開創(chuàng)了全新的研究方法。

2015年，南京工業(yè)大學(xué)與浙江大學(xué)團(tuán)隊(duì)合作報(bào)道了外量子效率為3.5%的鈣鈦礦發(fā)光二極管，為當(dāng)時(shí)的最高紀(jì)錄，也是國內(nèi)在此領(lǐng)域的首篇論文。隨后，北京理工大學(xué)和南京理工大學(xué)相繼報(bào)道了基于量子點(diǎn)的鈣鈦礦LED。2016年，南京工業(yè)大學(xué)采用具有多量子阱結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦實(shí)現(xiàn)了外量子效率突破10%的近紅外鈣鈦礦LED， 相關(guān)成果于2016年發(fā)表于《Nature Photonics》。采用類似方法，中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所將綠光鈣鈦礦LED的外量子效率提高到14.36%。2018年，南京工業(yè)大學(xué)首次將近紅外鈣鈦礦LED外量子效率提升至20.7%，性能媲美已產(chǎn) 業(yè)化的有機(jī)和量子LED。同年，華僑大學(xué)”州將綠光鈣鈦礦LED的EQE提升至20.3%。

這兩項(xiàng)國內(nèi)成果被《Nature》 邀請的領(lǐng)域?qū)＜以u述為“突破性成果”， “是鈣鈦礦材料在發(fā)光二極管中應(yīng)用的里程碑式跨越”， “使鈣鈦礦LED技術(shù)突破性能障礙，將推動(dòng)鈣鈦礦LED的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展”?？傮w來說，目前中國在鈣鈦礦LED研究方面處于世界領(lǐng)先地位，特別是在高亮度、高穩(wěn)定性鈣鈦礦發(fā)光器件方面，已經(jīng)取得具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。有世界影響力的創(chuàng)新成果。

盡管鈣鈦礦LED的研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，但其發(fā)展仍然面臨著諸多挑戰(zhàn)。首先，鈣鈦礦LED的穩(wěn)定性問題需要解決。目前通過材料設(shè)計(jì)、器件結(jié)構(gòu)及界面優(yōu)化等方法已大大提升了鈣鈦礦LED的穩(wěn)定性，但尚未達(dá)到產(chǎn)業(yè)化的要求。其次，鈣鈦礦材料中鉛元素的毒性可能是其產(chǎn)業(yè)化道路上的一個(gè)障礙。研究發(fā)現(xiàn)許多元素（如錫、銅、 鍺及銀等）在鈣鈦礦材料中可以替代鉛元素，但目前利用這些元素制備的器件性能還不及鉛基鈣鈦礦LED。此外， 大面積模塊化制備鈣鈦礦LED仍處于萌芽期，如何發(fā)展制備工藝來進(jìn)行可控大面積生產(chǎn)還需要解決。

總之，鈣鈦礦發(fā)光材料與器件具有誘人的發(fā)展前景， 未來隨著對材料理解的深入及工藝技術(shù)的進(jìn)步，有望進(jìn)一 步提高器件的效率和穩(wěn)定性，推進(jìn)其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。在不遠(yuǎn)的將來，鈣鈦礦LED將會(huì)以其優(yōu)異的性能和低廉的成本成為新一代顯示與照明的有力競爭者，在未來照明與顯示產(chǎn)業(yè)中占有重要地位。