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1、Led 知 識,目 錄,一、LED簡介 二、LED發展趨勢三、LED芯片介紹四、LED封裝簡介五、LED基礎知識,LED簡介,1、LED的定義 2、LED的特點3、發光原理,什麽是LED,LED 是取自 Light Emitting Diode 三個字的 縮寫，中文譯爲“發光二極管”，顧名思義發光二極管是一種可以將電能轉化爲 光能的電子器件具有二極管的特性。,LED光源的特點,電 壓：LED使用低壓電源，單顆電壓在1.9-4V之間，比使用高壓電源更安全的電源。 效 能：光效高，目前實驗室最高光效已達到 161 lm/w（cree）,是目前光效最高的照明産品。 抗震性：LED是固態光源，由于它的
2、特殊性，具有其他光源産品不能比擬的抗震性。 穩定性：10萬小時，光衰爲初始的70% 響應時間：LED燈的響應時間爲納秒級，是目前所有光源中響應時間最快的産品。 環 保：無金屬汞等對身體有害物質。 顔 色：LED的帶快相當窄，所發光顔色純，無雜色光，覆蓋整過可見光的全部波段，且可由RGB組合成任何想要可見光。,LED色彩豐富,由于LED帶寬比較窄，顔色純度高，因此LED的色彩比其他光源的色彩豐富得多。據有關專家計算，LED的色彩比其他光源豐富30%,因此，它能够更準確的反應物體的真實性，當然也更受消費者的青睞！,LED發光原理,發光二極管的核心部分是由p型半導體和n型半導體組成的晶片，在p型半導
3、體和n型半導體之間有一個過渡層，稱爲p-n結。在某些半導體材料的PN結中，注 入的少數載流子與多數載流子複合時會把多餘的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉換爲光能。PN結加反向電壓，少數載流子難以注入，故不發光。,LED發展趨勢,1、 LED光源的發展趨勢2、 LED産業政策和機遇3、公司在産業鏈中的位置,LED光源的發展趨勢,LED光源技術市場前景：LED理論上每瓦的發光效率高達370 LM/W,在目前芯片結構不做任何改變的情况下良好的工藝讓LED每瓦到達150LM沒有任何問題，當達到這種亮度的時候，所有的照明領域基本上都可以替代了。預計在未來13年內LED光源將達到每瓦300流明的光
4、效率。目前美國實驗室的LED已達到了每瓦161流明的光效率，總光通量爲 175 LM。,LED應用曆,推動LED産業的國家政策,刺激LED産業發展國家政策 1、2008年，財政部、國家發改委聯合發布高效照明産品推廣財政補貼資金管理暫行辦法，將重點支持高效照明産品替代在用的白熾燈和其他低效照明産品，主要包括普通照明用自鎮流熒光燈、三基色雙端直管熒光燈(T8、T5型)和金屬鹵化物燈、高壓鈉燈等電光源産品，半導體(LED)照明産品，以及必要的配套鎮流器。國家采取間接補貼方式進行推廣，即統一招標確定高效照明産品推廣企業及協議供貨價格，財政補貼資金補給中標企業，再由中標企業按中標協議供貨價格减去財政補貼
5、資金後的價格銷售給終端用戶。暫行辦法規定，大宗用戶中央財政按中標協議供貨價格的30%給予補貼；城鄉居民用戶中央財政按中標協議供貨價格的50%給予補貼。 2、國務院出臺4萬億元規模的經濟刺激計劃將惠及諸多行業領域。4萬億投資的具體構成主要包括，近一半投資將用于鐵路、公路、機場和城鄉電網建設，總額1.8萬億元；用于地震重灾區的恢復重建投資1萬億元；用于農村民生工程和農村基礎設施3700億元；生態環境3500億元，保障性安居工程2800億元，自主創新結構調整1600億元，醫療衛生和文化教育事業400億元。預計4萬億經濟刺激每年將拉動經濟增長約1個百分點。,LED産業前景,LED産業市場規模三年有望翻
6、一番 在全球能源短缺、環保要求不斷提高的情况下，已結束的2008年北京奧運會和即將到來的2010年上海世博會都不約而同地以綠色節能爲主題，這給中國LED照明産業的發展帶來了巨大的歷史機遇。據國內有關機構預測，在奧運、世博的强力帶動下，中國LED照明市場規模將從2007年的48.5億元快速增長至2010年的98.1億元，不久前結束的北京奧運會上，LED照明技術在奧運歷史上首次大規模使用幷獲得成功。據官方統計，北京奧運會總共包括36個比賽場館，其照明産品需求就達5億元左右，這還不包括奧運村、奧運花園等其他公共照明設施市場。,實例“水立方”,LED照明除了比用常規照明至少節能60%以外，還擁有長壽命
7、、易集成、快響應、利環保、光分布易于控制、色彩豐富等優勢。以“水立方”爲例，僅使用LED燈的“水立方”景觀照明工程，預計全年可比傳統的熒光燈節電74.5萬千瓦時，節能達70%以上。,實例“夢幻長卷”和“夢幻五環”,相信奧運會開幕式的“夢幻長卷”和“夢幻五環”大家還記憶猶新，它被展現在一個4564平方米的巨大LED大屏幕上，這是迄今爲止世界上最大的單體全彩色大屏幕，升入空中的“夢幻五環”，則是由4.5萬顆LED燈編排而成的。,夢幻五環,夢幻長卷,LED照明産業商機,2009年LED照明産業的商機1、國務院出臺4萬億元規模的經濟刺激計劃中，有1.8萬億元用于鐵路、公路、機場和城鄉電網建設、 1萬億
8、元用于地震重灾區的恢復重建，這無疑給中國LED照明産業帶來巨大的商機。2、即將到來上海世博會將給中國LED照明産業的發展帶來了巨大的歷史機遇。,北川重建規劃,上海世博會,LED産業鏈,史福特所在位置,史福特所在位置,史福特所在位置,LED芯片介紹,1、 LED芯片分類介紹2、 不同結構LED芯片的性能簡介3、垂直結構LED芯片的製成,Led芯片的結構,LED芯片有兩種基本結構，水平結構（Lateral）和垂直結構（Vertical）。橫向結構LED芯片的兩個電極在LED芯片的同一側，電流在n-和p-類型限制層中橫向流動不等的距離。垂直結構的LED芯片的兩個電極分別在LED外延層的兩側，由于圖形
9、化電極和全部的p-類型限制層作爲第二電極，使得電流幾乎全部垂直流過LED外延層，極少橫向流動的電流，可以改善平面結構的電流分布問題，提高發光效率，也可以解决P極的遮光問題，提升LED的發光面積。 製造垂直結構LED芯片技術主要有三種方法： 一、采用碳化矽基板生長GaN薄膜，優點是在相同操作電流條件下，光衰少、壽命長，不足處是矽基板會吸光。 二、利用芯片粘合及剝離技術製造。優點是光衰少、壽命長，不足處是須對LED表面進行處理以提高發光效率。 三、是采用异質基板如矽基板成長氮化鎵LED磊晶層，優點是散熱好、易加工。,目前主流Led結構剖析,兩種芯片發光形式,水平型結構Led出光路綫,垂直型芯片性能
10、介紹,由于當前芯片主要是垂直型的和水平型的兩種。垂直型産品以CREE芯片爲代表特點主要是：光效高：最高可達 161 lmw，節能；電壓低：藍光在2.93.3V；熱阻小：芯片本身的熱阻小于 1 C/W;亮度高：由于采用垂直結構，電流垂直流動，電流密度均勻，耐衝擊型强；同一尺寸芯片，發光面寬，亮度高。光型好：85%以上光從正面發出，易封裝，好配光；唯一的缺點就是：不方便集成封裝。若要集成封裝，芯片需做特殊處理。我公司全部采用垂直結構的芯片。,水平型芯片性能介紹,水平型産品以普瑞芯片爲代表，芯片的主要特點是：光效一般：最高在 100 lmw左右；電壓高：藍光在3.44V；熱阻高：使用藍寶石襯底導熱性
11、差。芯片本身的熱阻在 46 C/W;亮度一般：由于采用水平結構，電流橫向動，電流密度不均，容易局部燒壞；爲彌補這一缺陷，在芯片的上表面做ITO.ITO將以减少出光爲代價。同一尺寸芯片，發光面窄，亮度低。光利用率低：65%左右的光從正面發出，35%的光從側面發出，靠反射來達到出光，利用率低。唯一的優點就是：便于集成封裝。不過，它也是缺點，由于沒解决好散熱，所以集成封裝只有加速它的衰减，不可取。,垂直芯片剖析,垂直芯片的製成,垂直LED製造的方法,製造垂直結構LED芯片有兩種基本方法：一、剝離生長襯底；二、不剝離生長襯底 。其中生長在砷化鎵生長襯底上的垂直結構GaP基LED芯片有兩種結構：一、不剝
12、離導電砷化鎵生長襯底：在導電砷化鎵生長襯底上層迭導電DBR反射層，生長 GaP 基LED外延層在導電DBR反射層上。 二、剝離砷化鎵生長襯底：層迭反射層在GaP基LED外延層上，鍵合導電支持襯底，剝離砷化鎵襯底。導電支持襯底包括，砷化鎵襯底，磷化鎵襯底，矽襯底，金屬及合金等。,LED封裝,1、LED封裝圖工藝2、白光LED製造方法3、白光LED色區的劃分4、 LED與傳統燈具的對比,LED封裝；,白光LED的實現方法,白光LED的實現方法,一、配色，白平衡白色是紅綠藍三色按亮度比例混合而成，當光綫中綠色的亮度爲69%，紅色的亮度爲21，藍色的亮度爲10時，混色後人眼感覺到的是純白色。但LED紅
13、綠藍三色的色品坐標因工藝過程等原因無法達到全色譜的效果，而控制原色包括有偏差的原色的 亮度得到白色光，稱爲配色。 二、 LED采用熒光粉實現白光主要有三種方法，但它們幷沒有完全成熟，由此嚴重地影響白光LED在照明領域的應用。,白光LED的實現方法,第一種方法是：在藍色LED芯片上塗敷能被藍光激發的黃色熒光粉，芯片發出的藍光與熒光粉發出的黃光互補形成白光。該技術被日本Nichia公司壟斷，而且這種方案的一個原理性的缺點就是該熒光體中Ce3離子的發射光譜不具連續光譜特性，顯色性較差， 難以滿足低色溫照明的要求。同時發光效率還不够高，需要通過開發新型的高效熒光粉來改善。第二種方法是：在藍色LED芯片
14、上塗敷綠色和紅色熒光粉，通過芯片發出的藍光與熒光粉發出的綠光和紅光複合得到白光。該類産品雖顯色性較好，但所用熒光粉的轉換效率較低，尤其是紅色熒光粉的效率需要較大幅度的提高，因此推廣也較慢。,白光LED的實現方法,第三種方法：在紫光或紫外光LED芯片上塗敷三基色或多種顔色的熒光粉，利用該芯片發射的長波紫外光（370nm380nm）或紫光（380nm410nm）來激發熒光粉，從而實現白光發射。該種LED的顯色性更好，但存在與第二種方法類似的問題，且目前轉換效率較高的紅色和綠色熒光粉多爲硫化物體系。這類熒光粉發光穩定性差、光衰較大，故還沒批量使用。其他方法：在特殊的場合，白光LED還有其他幾種封裝方
15、法。這裏簡單的介紹一下： 第一種：將紅、藍、綠三芯片封裝在一起，按照一定的比例對其光色進行控制，混出白光。 第二種：實現方法是用紅、藍、綠、黃四芯片混出白光。,白光LED色區的劃分,藍色芯片加黃色熒光粉所製成白光LED，是目前白光LED製造的主流，由于制程的缺陷，白光LED存在色差在所難免。如何劃分LED的顔色才是最佳的呢，下面我來簡單的介紹一下。市場上通常所說的3500K、4000K、6500k等等多少色溫的說法其實不是很科學的，因爲從CIE圖中我們可以看出，同一色溫在圖中不是對應唯一的點，它跟色坐標是一對多的關係。爲了解决這一問題，行業中通常將自己生産的LED對其色坐標進行歸納總結，最終將
16、其肉眼看起來差別不明顯的LED歸到一起，這樣分選出來的LED在CIE中就對應了一個小小區域，這就是色區。用色區來劃分LED産品，是整過行業通用的方法，請看下圖：,白光LED色區的劃分,White Binning Information,白光LED色區劃分坐標,YA 8000 0.282968 0.283772 0.307553 0.310778 0.311163 0.293192 0.289922 0.270316 VM 5300 0.328636 0.368952 0.348147 0.385629 0.346904 0.371742 0.328823 0.356917 ,Y0 8000 0.274238 0.300667 0.303051 0.332708 0.307553 0.310778 0.282968 0.283772 WQ 6000 0.318606 0.310201 0.329393 0.320211 0.329544 0.310495 0.319597 0.301303 ,
