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1、XX 学 院本科毕业设计（论文）题 目 白光LED的发光机理及制造难点研究 电子信息工程 院（系） 电子信息工程 专业 学 号 学生姓名 指导教师 起讫日期 2010.02-2010.06 设计地点 电子信息工程学院 12目 录目 录1摘 要2Abstract3第一章 简述白光LED发展史4第二章 白光LED的发光机理52.1白光LED的技术概况52.2 LED发光原理52.2.1 LED发光机理52.2.2白光LED发光原理62.3白光LED的发光效率82.4衬底材料92.4.1 LED的衬底材料的选择92.5工艺112.6大功率白光LED散热技术112.7白光LED技术研究12第三章 白光
2、LED综述123.1白光LED的特点123.2白光LED的优点133.3白光LED的展望13总 结15致 谢16参考文献17摘 要所谓白光是多种颜色是多种颜色混合而成的光，以人类眼睛所能见的白光形式至少需要两种光混合，如二波长光（蓝色光+黄色光）或三波长光（蓝色光+绿色光+红色光），目前已商品化的产品仅有二波长蓝光单芯片加上YAG黄色荧光粉，在未来较被看好的是三波长光，以无机紫外光芯片加R、G、B三颜色荧光粉。用上述两种模式符合的白光都需要蓝光，所以摄取蓝光已成为制造白光LED的关键技术，即当前各大LED制造公司追逐的“蓝光技术”。此外有机单层三波长型白光LED也有成本低、制造容易的优点。预计
3、三波长白光在未来的应用中取代荧光灯、紧凑型节能荧光灯及LCD背光源等市场，对白光LED的市场成长有很大帮助。本文对白光LED的发光原理进行了研究，包括对发光效率，材料，工艺，封装，成本等。对于白光LED的优点进行论述，包括如发光效率，使用寿命，显色性，体积，使用方便，可靠性等。最后，对白光LED的发展前景和未来的发展做了描述。关键字：白光LED 材料 封装AbstractThe so-called multi-color white is a mixture of light colors to the human eye can see at least two kinds of white
4、 light mixed forms, such as the two wavelengths of light (blue light + yellow light) or three wavelength light (blue light + green light + red light), the commercialization of products currently only two single-wavelength blue-chip with the yellow YAG phosphor, more favored in the future is three wa
5、velengths of light, in order to increase inorganic UV chips R, G, B three color phosphors. Using these two models need to meet the white light blue, so uptake of Blu-ray has become the key manufacturing white LED technology, which currently pursued by major LED manufacturer, Blu-ray technology. In a
6、ddition, the organic layer three-wavelength type white light LED has low cost and easy to manufacture advantages. Expected three-wavelength white light applications in the future to replace fluorescent lamps, compact fluorescent lamps and LCD backlight and other markets, on the white LED market grow
7、th of great help. In this paper, white LED light-emitting principle of the study, including light-emitting efficiency, materials, process, package and cost. The white paper discusses the advantages of LED, including such luminous efficiency, lifetime, color rendering, volume, ease of use and reliabi
8、lity. Finally, the white LEDs development prospects and future development was described.Key words ：white LED materials package第一章 简述白光LED发展史1998年白光LED的开发成功，使得LED应用从单纯的标识显示功能向照明功能迈出了实质性的一步。LED光源与传统光源相比较，具有如下优点:超长寿命，可达几万小时，传统光源一般为几千小时;结构坚固，没有钨丝、玻壳等容易损坏的部件，具有极高的抗震性能;响应速度快;易实现调光和智能控制;耐开关冲击，适用于频繁开关场合;高效
9、节能，现有光效己超过白炽灯，理论光效可达200lm/ W;不含汞、铅等有害物质，没有污染，绿色环保。与白炽灯相比，LED在效率、节能、灯具设计等方面都有足够的优势。就结构特性而言，由于LED体积小，可以为一般照明系统提供更大的设计自由度。从光度和色度性能考虑，目前单颗LED的光通量仍有限，但是一般照明场合，可能要求不同色温的白光，且对显色性要求也不甚相同。LED在不同发展阶段的性能，在目前阶段，应充分发挥半导体照明的优势，根据选择合适的应用领域，针对LED的特殊结构和光型，通过合理的光学设计，可使目前价格的半导体照明也能有用武之地。开发相应合理的光源系统。满足不同场的照明需求，美国能源部曾预测
10、，2010年前后，美国将有55%的白炽灯和荧光灯被LED替代，每年节电价值可达350亿美元，可能形成一个500-1000亿美元的大产业。2007年欧盟春季首脑会议已经达成协议，两年内(2009年以前)欧洲各国将逐步用节能荧光灯取代能耗高的老式白炽灯泡，从2009年规定日期开始，禁止生产白炽灯泡，以减少温室气体排放。我国政府对发展白光LED高度重视。“九五”和“十五”均列入科技部“863”，“973”计划，投入大量经费资助。其中由北京大学、中科院物理所和北京有色院联合承担“十五”白光LED“863”项目。2003年6月17日，国家科技部正式启动了“国家半导体照明工程”计划，将半导体照明技术的发展
11、和应用提高到战略高度。我国白光LED发展主要受到蓝光芯片设计制造能力的制约。在技术研发水平上，国内的蓝光芯片指标已达到国外中档产品水平，个别研发机构的技术水平己达世界先进水平。LED封装技术与国外差距较小，在国际市场上已占有相当大的份额，有可能取得关键技术的突破，形成自主知识产权。另外，位于产业链下游的芯片封装与照明应用产业，既是高新技术产业，又是劳动密集型产业，我国具有廉价劳动力的优势，有能力承接国际半导体照明产业的转移。所用关键材料、高效荧光粉有很好基础和条件。据此，不少业内人士认为，中国有可能成为世界上最大的LED生产基地之一。我国台湾InGaN蓝光芯片开发厂商很多己崛起成为世界蓝光芯片
12、主要供应商，占世界总产量的四分之一;无论质和量都在大陆之上，但质量逊于日美。我国一些LED产业基础较好的省份，也针对半导体光源推出了自己的科技攻关项目。2005年3月，广州LED工业研发基地正式成立。基地设立研发中心和生产中心，研发中心设在华师大石牌校区内，面积3800平方米，生产中心设在坑口电子(数码)基地，面积3500平方米。首期投资1.2亿人民币，其中香港健隆集团公司投资9000万元，华南师范大学投资1000万元，广州市科技局科技资金支持2000万元。此项目通过政府引导，企业为主，产学研相结合，为LED产业发展建立了一套灵活高效的机制。LED与荧光灯相比，具有结构紧凑、体积小、平面化、重
13、量轻、方向性好、响应快、无辐射、耐各种恶劣条件等优点，并能消除荧光灯中的汞等有害物体所造成的环境污染问题。但是，在一般照明领域，LED与荧光灯相比，无论从成本还是效率方面，还有待提高，相关产品还有一个成熟过程。考虑到尺寸、复杂度以及成本上的优势，近来白光LED成为小型便携终端的理想光源。白光LED只需相当低的直流电压(3V至4V)，而CCFL则需要极高的交流电压，要占用较大的线路板面积。此外，符合RoHS要求，具有更低工作电压，在设计和安全方面提供另一优势，LED背光系统还提高碰撞和振动的耐用性。而且LED背光响应速度快、色彩饱和度(NTSC)高达130%及动态影像显示效果佳，被认为是未来大尺
14、寸LCD面板中取代CCFL传统背光源、最具增长潜力的背光源，已吸引全球主要LED与面板厂商积极开展LED背光源的应用研究。其良好的色彩表现特性，还可应用于面向印刷业务的显示器和内窥镜监视器等医疗用途。LED芯片的表面面积小，工作时电流密度大，照明往往要求多个LED组合而成，LED密集度大，发热密度高。结温上升导致光输出减少，芯片加快蜕化，缩短器件寿命。发光二极管随结温的上升向长波方向漂移(橙红色和琥珀色的LED色漂移的视觉效应更显著)。如果要考虑到实际应用中对色漂移的不良影响，热设计也要对最高结温进行限制。由于LED芯片输入功率的不断提高，对这些功率型LED的封装技术提出了更高的要求，散热问题
15、因为牵扯到光、电、色等一系列的问题，成了必须考虑的突出问题。第二章 白光LED的发光机理2.1白光LED的技术概况LED是Light Emitting Diode的缩写，中文译为“发光二极管”。顾名思义，这是一种会发光的半导体器件，且具有二极管的电子特性。LED属于半导体光电器件，除了具有发光特性之外，它完全具备半导体整流二极管的特性。自从出现发光二极管LED 以来，人们一直在努力追求实现固体光源，随着LED制造工艺的不断进步和新型材料（氮化物晶体和荧光粉）的开发及应用，使发白色光的LED固体光源性能不断完善并进入实用阶段。白光LED的出现，使LED应用领域跨足至高效率照明光源市场。2.2 LED发光原理2.2.1 LED发光机理LED又称为发光二极管，由-族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、Ga
