LED产业技术及研究进展.pdf

第 28 卷 第 2 期 上海第二工业大学学报 Vol.28 No.2 2011 年 6 月 JOURNAL OF SHANGHAI SECOND POLYTECHNIC UNIVERSITY Jun. 2011 文章编号: 1001-4543(2011)02-0085-18 LED 产业技术及研究进展产业技术及研究进展 产业技术及研究进展产业技术及研究进展 刘红超 （上海得倍电子技术有限公司，上海 201203 ） 摘 要：在介绍 LED （发光二极管）工作原理及特性的基础上，围绕着如何提高光取出效率，增强散热等 LED 产 业中的议题，介绍了 LED 产业链中衬底材料、外延生长、芯片制造、封装、荧光粉，以及驱动电源等方面的产业 技术及研究进展 。 关键词：LED ；衬底；外延；芯片；荧光粉；封装；电源驱动；光效 中图分类号：TN312.8 文献标志码：A 0 引言 1907 年，Round[1]年报道在 SiC 上发现了 LED 。而后，经过大量科技人员不懈的研究和探索，尤其是 中村修二在蓝光 LED 上的杰出工作[2,3] ，目前，LED 已经越来越深入到我们的日常生活中：交通信号灯、广 告牌大屏幕、五光十色的楼宇装饰、各大城市亮化工程……无不在大量地使用着 LED ，北京奥运会、上海 世博会、广州亚运会等更是 LED 的综合展示舞台。单是上海世博会园区内使用的 LED ，就超过了 14 亿颗。 如今，作为节能环保的第 4 代光源，LED 越来越受到各国政府 的青睐与支持。 LED 光源得到迅速的推广，主要是因其七大独特的优点。 1) 能效高：LED 芯片自身发光效率已经达到 180 lm/W。加州大学中村小组设定的目标是 2013 年达到 230 lm/W ，其理论效率则可以达 260 lm/W 。而现在钨丝灯泡的发光效率只有 15 lm/W，荧光灯则一般在 70 lm/W 至 110 lm/W 之间 。 2) 环保无毒 ：目前广泛使用的荧光灯含有汞蒸汽 。这不仅在制造环节中给生产线工人造成人身伤害， 更为严重的是使用者如果处置不当也会中毒，对环境尤其是地下水更是造成 了不可逆转的污染。而 LED 是 全固态形式，没有不可控污染。 3) 寿命长：LED 理论寿命可以达到 100 000 小时，而一般钨丝灯泡只有 1 000 小时，荧光灯也不超过 5 000 小时。显然，推广使用 LED 不但可节约大量的材料，而且也可大幅度地降低维修成本。 4)可靠性高：LED 是基于半导体 PN 结发光的固体发光器件，不像钨丝灯泡或荧光灯那样需要真空或者 玻璃密封，在使用过程中不易损坏。 5) 体积小：LED 芯片的面积一般只有几或几十平方毫米 。体积小使得光源可以放置在任意地方，而不 像体积庞大的传统钨丝灯、荧光灯及各种气体发光灯，对环境等有着较为严苛的要求 。 6) 可控性：在生产过程中，不但可以通过调整外延片组分适当地调整单芯片 LED 的颜色，而且也可通 过控制驱动电流来调节 LED 灯具的亮度、颜色 。 ，人们可以依照环境或 自身的要求任意地设定 LED 灯 具的亮度、颜色 。 7) 冷发光：LED 发出的光不含红外辐射，而全部为指向性可用光 。这使得 LED 的可用光效率较传统光 源高 。 正是 由于存在 以上这些特点 ，使得 LED 越来越受到人们的重视 。在石化能源越来越枯竭的时代，LED 巨大的节能效应，更是受到各国政府以及 国际组织的推崇。研究表明，目