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1、Led 知 识目 录一、LED简介 二、LED发展趋势三、LED芯片介绍四、LED封装简介五、LED基础知识一、LED简介 二、LED发展趋势三、LED芯片介绍四、LED封装简介五、LED基础知识LED简介1、LED的定义 2、LED的特点3、发光原理1、LED的定义 2、LED的特点3、发光原理 什么是LEDLED LED 是取自 Light Emitting Diode 三个字的 缩写，中文译为 “发光二极管”，顾名思义发光 二极管是一种可以将电能转化为 光能的电子器件具有二极管的特 性。LED光源的特点 LED光源的特点 电 压：LED使用低压电源，单颗电压在1.9-4V之间，比使用高压
2、电源更安全的电源。 效 能：光效高，目前实验室最高光效已达到 161 lm/w（cree）,是目前光效最高的照明产品。 抗震性：LED是固态光源，由于它的特殊性，具有其他光源产品不能比拟的抗震性。 稳定性：10万小时，光衰为初始的70% 响应时间：LED灯的响应时间为纳秒级，是目前所有光源中响应时间最快的产品。 环 保：无金属汞等对身体有害物质。 颜 色：LED的带快相当窄，所发光颜色纯，无杂色光，覆盖整过可见光的全部波段，且可由RGB组合成任何想要可见光。LED色彩丰富由于LED带宽比较窄， 颜色纯度高，因此LED 的色彩比其他光源的色 彩丰富得多。据有关专家计算， LED的色彩比其他光源
3、丰富30%,因此，它能够 更准确的反应物体的真 实性，当然也更受消费 者的青睐！LED发光原理发光二极管的核心部分是由p 型半导体和n型半导体组成的晶片， 在p型半导体和n型半导体之间有 一个过渡层，称为p-n结。在某些 半导体材料的PN结中，注 入的少 数载流子与多数载流子复合时会 把多余的能量以光的形式释放出 来，从而把电能直接转换为光能。 PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。LED发展趋势1、 1、 LED光源的发展趋势2、 2、 LED产业政策和机遇3、公司在产业链中的位置3、公司在产业链中的位置 LED光源的发展趋势LED光源技术市场前景：LED光源技术市场前景：LED理
4、论上每瓦的发光效率高达370 LM/W,在目前芯片结构不做 任何改变的情况下良好的工艺让LED每瓦到达150LM没有任何问题， 当达到这种亮度的时候，所有的照明领域基本上都可以替代了。预 计在未来13年内LED光源将达到每瓦300流明的光效率。目前美国 实验室的LED已达到了每瓦161流明的光效率，总光通量为 175 LM。LED应用历推动LED产业的国家政策 刺激LED产业发展国家政策 1、2008年，财政部、国家发改委联合发布高效照明产品推广财政补贴 资金管理暂行办法，将重点支持高效照明产品替代在用的白炽灯和其他低 效照明产品，主要包括普通照明用自镇流荧光灯、三基色双端直管荧光灯(T8、
5、T5型)和金属卤化物灯、高压钠灯等电光源产品，半导体(LED)照明产品，以 及必要的配套镇流器。国家采取间接补贴方式进行推广，即统一招标确定高 效照明产品推广企业及协议供货价格，财政补贴资金补给中标企业，再由中 标企业按中标协议供货价格减去财政补贴资金后的价格销售给终端用户。 暂行办法规定，大宗用户中央财政按中标协议供货价格的30%给予补贴； 城乡居民用户中央财政按中标协议供货价格的50%给予补贴。 2、国务院出台4万亿元规模的经济刺激计划将惠及诸多行业领域。4万亿 投资的具体构成主要包括，近一半投资将用于铁路、公路、机场和城乡电网 建设，总额1.8万亿元；用于地震重灾区的恢复重建投资1万亿元
6、；用于农村 民生工程和农村基础设施3700亿元；生态环境3500亿元，保障性安居工程 2800亿元，自主创新结构调整1600亿元，医疗卫生和文化教育事业400亿元。 预计4万亿经济刺激每年将拉动经济增长约1个百分点。 LED产业前景LED产业市场规模三年有望翻一番产业市场规模三年有望翻一番 在全球能源短缺、环保要求不断提高的情况下，已结束的 2008年北京奥运会和即将到来的2010年上海世博会都不约而同 地以绿色节能为主题，这给中国LED照明产业的发展带来了巨 大的历史机遇。据国内有关机构预测，在奥运、世博的强力带动下，中国 LED照明市场规模将从2007年的48.5亿元快速增长至2010年的
7、 98.1亿元，不久前结束的北京奥运会上，LED照明技术在奥运 历史上首次大规模使用并获得成功。据官方统计，北京奥运会 总共包括36个比赛场馆，其照明产品需求就达5亿元左右，这还 不包括奥运村、奥运花园等其他公共照明设施市场。 实例“水立方”LED照明除了比 用常规照明至少节 能60%以外，还拥有 长寿命、易集成、 快响应、利环保、 光分布易于控制、 色彩丰富等优势。 以“水立方”为例， 仅使用LED灯的“水 立方”景观照明工 程，预计全年可比 传统的荧光灯节电 74.5万千瓦时，节 能达70%以上。实例“梦幻长卷”和“梦幻五环”相信奥运会开 幕式的“梦幻长 卷”和“梦幻五 环”大家还记忆 犹
8、新，它被展现 在一个4564平方 米的巨大LED大屏 幕上，这是迄今 为止世界上最大 的单体全彩色大 屏幕，升入空中 的“梦幻五环”， 则是由4.5万颗 LED灯编排而成的。梦幻五环梦幻长卷LED照明产业商机2009年年LED照明产 业的商机照明产 业的商机1、国务院出 台4万亿元规模的 经济刺激计划中， 有1.8万亿元用于 铁路、公路、机场 和城乡电网建设、 1万亿元用于地震 重灾区的恢复重建， 这无疑给中国LED 照明产业带来巨大 的商机。2、 2、即将到来 上海世博会将给中 国LED照明产业的 发展带来了巨大的 历史机遇。 北川重建规划上海世博会LED产业链衬 底（、蓝宝石、金属；）外
9、延（发光材料）（芯片）光源（封装）灯具（应用）工程（应用）史福特所在位置史福特所在位置史福特所在位置史福特所在位置史福特所在位置史福特所在位置LED芯片介绍1、 1、 LED芯片分类介绍2、 不同结构2、 不同结构LED芯片的性能简介3、垂直结构LED芯片的制成3、垂直结构LED芯片的制成Led芯片的结构LED芯片有两种基本结构，水平结构（Lateral）和垂直结构 （Vertical）。横向结构LED芯片的两个电极在LED芯片的同一侧， 电流在n-和p-类型限制层中横向流动不等的距离。垂直结构的LED 芯片的两个电极分别在LED外延层的两侧，由于图形化电极和全部 的p-类型限制层作为第二电极
10、，使得电流几乎全部垂直流过LED外 延层，极少横向流动的电流，可以改善平面结构的电流分布问题， 提高发光效率，也可以解决P极的遮光问题，提升LED的发光面积。 制造垂直结构LED芯片技术主要有三种方法： 一、采用碳化硅基板生长GaN薄膜，优点是在相同操作电流条件下，光衰少、寿命长，不足处是硅基板会吸光。 二、利用芯片黏合及剥离技术制造。优点是光衰少、寿命长，不足处是须对LED表面进行处理以提高发光效率。 三、是采用异质基板如硅基板成长氮化镓LED磊晶层，优点是散热好、易加工。 目前主流Led结构剖析两种芯片发光形式水平型结构Led出光路线垂直型芯片性能介绍由于当前芯片主要是垂直型的和水平型的两
11、种。垂直型产品以CREE芯片为代表特点主要是：光效高：最高可达 161 lmw，节能；电压低：蓝光在2.93.3V；热阻小：芯片本身的热阻小于 1 C/W;亮度高：由于采用垂直结构，电流垂直流动，电流密度均匀，耐冲击型强；同一尺寸芯片，发光面宽，亮度高。光型好：85%以上光从正面发出，易封装，好配光；唯一的缺点就是：不方便集成封装。若要集成封装，芯片需做特殊处理。我公司全部采用垂直结构的芯片。水平型芯片性能介绍水平型产品以普瑞芯片为代表，芯片的主要特点是：光效一般：最高在 100 lmw左右；电压高：蓝光在3.44V；热阻高：使用蓝宝石衬底导热性差。芯片本身的热阻在 46 C/W;亮度一般：由
12、于采用水平结构，电流横向动，电流密度不均，容易局部烧坏；为弥补这一缺陷，在芯片的上表面做ITO.ITO将以减少出光为代价。同一尺寸芯片，发光面窄，亮度低。光利用率低：65%左右的光从正面发出，35%的光从侧面发出，靠反射来达到出光，利用率低。唯一的优点就是：便于集成封装。不过，它也是缺点，由于没解决好散热，所以集成封装只有加速它的衰减，不可取。垂直芯片剖析垂直芯片的制成垂直LED制造的方法 制造垂直结构LED芯片有两种基本方法：一、剥离生长衬底；二、不剥离生长衬底 。其中生长在砷化镓生长衬底上的垂直结构GaP基LED芯片有两种 结构：一、不剥离导电砷化镓生长衬底：在导电砷化镓生长衬底上层迭导电
13、DBR反射层，生长 GaP 基LED外延层在导电DBR反射层上。 二、剥离砷化镓生长衬底：层迭反射层在GaP基LED外延层上，键合导电支持衬底，剥离砷化镓衬底。导电支持衬底包括，砷化镓衬底，磷化镓衬底，硅衬底，金属及合金等。 LED封装1、LED封装图工艺2、白光LED制造方法3、白光LED色区的划分4、 LED与传统灯具的对比 1、LED封装图工艺2、白光LED制造方法3、白光LED色区的划分4、 LED与传统灯具的对比 LED封装；白光LED的实现方法白光LED的实现方法 白光LED的实现方法白光LED的实现方法 一、配色，白平衡白色是红绿蓝三色按亮度比例混合而成，当光线中绿色的亮度 为6
14、9%，红色的亮度为21，蓝色的亮度为10时，混色后人眼感 觉到的是纯白色。但LED红绿蓝三色的色品坐标因工艺过程等原因 无法达到全色谱的效果，而控制原色包括有偏差的原色的 亮度得到 白色光，称为配色。 二、二、 LED采用荧光粉实现白光主要有三种方法，但它们并没有完 全成熟，由此严重地影响白光LED在照明领域的应用。白光LED的实现方法白光LED的实现方法第一种方法是第一种方法是：在蓝色LED芯片上涂敷能被蓝光激发的黄色荧光粉， 芯片发出的蓝光与荧光粉发出的黄光互补形成白光。该技术被日本 Nichia公司垄断，而且这种方案的一个原理性的缺点就是该荧光体 中Ce3离子的发射光谱不具连续光谱特性，
15、显色性较差， 难以满 足低色温照明的要求。同时发光效率还不够高，需要通过开发新型 的高效荧光粉来改善。第二种方法是第二种方法是：在蓝色LED芯片上涂敷绿色和红色荧光粉，通过芯片 发出的蓝光与荧光粉发出的绿光和红光复合得到白光。该类产品虽 显色性较好，但所用荧光粉的转换效率较低，尤其是红色荧光粉的 效率需要较大幅度的提高，因此推广也较慢。 白光LED的实现方法白光LED的实现方法 第三种方法第三种方法：在紫光或紫外光LED芯片上涂敷三基色或多种颜色的荧 光粉，利用该芯片发射的长波紫外光（370nm380nm）或紫光 （380nm410nm）来激发荧光粉，从而实现白光发射。该种LED的显 色性更好
16、，但存在与第二种方法类似的问题，且目前转换效率较高 的红色和绿色荧光粉多为硫化物体系。这类荧光粉发光稳定性差、 光衰较大，故还没批量使用。其他方法：其他方法：在特殊的场合，白光LED还有其他几种封装方法。这里简单的 介绍一下： 第一种第一种：将红、蓝、绿三芯片封装在一起，按照一定的比例对其光 色进行控制，混出白光。 第二种第二种：实现方法是用红、蓝、绿、黄四芯片混出白光。白光LED色区的划分白光LED色区的划分蓝色芯片加黄色荧光粉所制成白光LED，是目前白光LED制 造的主流，由于制程的缺陷，白光LED存在色差在所难免。如 何划分LED的颜色才是最佳的呢，下面我来简单的介绍一下。市场上通常所说的3500K、4000K、6500k等等多少色温的 说法其实不是很科学的，因为从CIE图中我们可以看出，同一 色温在图中不是对应唯一的点，它跟色坐标是一对多的关系。 为了解决这一问题，行业中通常将自
