LED工艺技术

### LED工艺技术详解 #### 一、LED基础知识 **LED**，全称为 **Light Emitting Diode**（发光二极管），是一种能够将电能转换为光能的半导体器件。当给LED施加一定的正向电流时，它就会发射特定波长的光线。 **基本结构**：LED的主要组成部分包括芯片、金线、管体、透镜、热沉以及电极引线。其中： - **芯片**：LED的核心部件，决定了LED的基本光电特性。 - **金线**：用于连接芯片与外部电路。 - **管体**：保护内部结构不受外界环境的影响。 - **透镜**：用于改善光线的分布和方向。 - **热沉**：帮助散热，确保LED的工作温度在正常范围内。 - **电极引线**：用于固定LED并提供电接触。 **基本类型**： 1. **按安装方式**：分为直插式和表面贴装（平面式）两种。 - **直插式**：如LED灯、食人鱼LED等。 - **平面式**：适用于自动化生产线，便于大规模生产。 2. **按功率大小**：分为小功率LED（额定工作电流小于100mA）和大功率LED（额定工作电流大于等于100mA）。 3. **按发光颜色**：包括单色、双色、全彩和白光LED。白光LED又分为暖白光、正白光和冷白光三种。 4. **按芯片组合数量**：分为单芯LED和多芯LED。 **发光原理**： - LED的核心是芯片，其结构由P型半导体、N型半导体及位于两者之间的PN结组成。 - 当电流通过芯片时，N型区的电子与P型区的空穴在PN结处相遇并复合，产生光和热。 - 半导体材料的特性决定了LED的发光波长和效率。 **白光生成原理**： - **蓝光芯片+黄色荧光粉**：最常见的方式之一。 - **RGB三基色芯片混色**：通过混合红绿蓝三种颜色的光来产生白色光。 - **UV芯片+RGB荧光粉**：通过紫外线激发不同颜色的荧光粉产生白光。 #### 二、LED的优点 - **节能**：相较于传统照明设备，LED的能耗更低。 - **环保**：不含汞等有害物质，废弃后处理更简单。 - **寿命长**：正常工作条件下，使用寿命可达5万小时以上。 - **响应快**：开启和关闭速度非常快。 - **安全**：工作电压低，发热少。 - **灵活**：可根据需要设计成各种形状和尺寸。 #### 三、LED发展历程 - **1962年**：GE、Monsanto、IBM联合开发出GaAsP红光LED。 - **1968年**：GaAsP器件效率达到1lm/W，可发出红、橙、黄光。 - **1971年**：GaP绿色LED问世。 - **80年代早期**：AlGaAs LED的出现进一步推动了技术进步。 - **1990年**：HP公司研发出AlInGaP LED。 - **1994年**：日本科学家发明了GaN蓝光LED。 - **90年代后期**：通过蓝光激发YAG荧光粉产生的白光LED问世。 #### 四、LED产业与产品 **产业链**： - **上游**：晶体生长、衬底制造、外延生长。 - **中游**：芯片制造、芯片分选。 - **下游**：LED封装、LED应用。 **外延生长**： - **终端产品**：外延片（Epi-wafer）。 - **生产流程**：涉及晶体生长、衬底制备等多个步骤。 - **主要设备**：MOCVD（金属有机化合物化学气相淀积）、气体纯化设备、外延片检测仪器等。 **封装发展**： - 最初的LED封装形式较为简单。 - 随着技术的进步，出现了直插式LED、食人鱼LED等多种形式。 - 功率型LED封装技术的发展，使得LED在通用照明领域得到广泛应用。 LED不仅是一种重要的照明工具，而且随着技术的不断进步，其应用范围也在不断扩大，成为了当今世界不可或缺的一部分。