LED100問可編輯范本

半導體照明（LED）百題問答上海市光電子行業(yè)協(xié)會二ＯO五年二月TＯC\ｏ＂1-3”\ｈ\z\ｕHYPERＬINＫ＼ｌ”_Ｔｏc13０892634”１、光的本質是什么,物體發(fā)光有哪幾種方式？PAGＥREＦ＿Toｃ13０89263４\ｈ４HYＰＥRＬＩNK\ｌ”_Toｃ13089２635＂2、謂電致發(fā)光?半導體發(fā)光為何屬冷光?PＡGＥREＦ_Tｏc13089２635\h5HＹPERLINK＼l”_Ｔoｃ13０89２6３6"4、簡單介紹一下LＥD的發(fā)展歷史好嗎?PAＧEREＦ_Tｏｃ130８92636\ｈ５ＨＹＰEＲLINＫ＼l＂＿Toc1３０892637"５、請問照明光源的基本種類與主要性能有哪些？PＡGＥＲＥＦ_Ｔoc１30８９2637\ｈ6HＹPERLINK\l”_Tｏc13０8926３8”6、如何描述LＥD的基本特性?ＰAGEREF＿Ｔｏｃ１３0892638\h6ＨYPERLINK\ｌ"_Toｃ13089２639"7、傳統(tǒng)光源相比,LED光源有哪些優(yōu)點?PＡGEREＦ_Toｃ13089２6３9\h8HYPERLINＫ\l"_Tｏc１３0８9264０”９、何謂綠色照明光源?它有哪些特點?PAGEREF_Ｔｏc1308９2６4０\h8_Toｃ130８９２642”12、哪些產業(yè)是LED產業(yè)鏈的構成部分？ＰＡGＥREF_Toｃ13089２642\h1０HYＰERLＩＮK\l"_Toc13089２6４３”１8、當前我國ＬＥD產品與國際先進相比,主要差距在哪里?PAGEREF＿Toc1308９２６43\h10HＹPERLINK\l”＿Toc1３０892644"１９．LED的發(fā)光源是——PN結,是如何制成的？哪些是常用來制造LED的半導體材料?ＰAGEREＦ＿Toc13０89２6４4\ｈ11ＨＹPERLINK\l"_Toc130８9２645”22、當前生產超高亮LＥD的外延方法主要有幾種？什么是ＭＯCVＤ？ＰAGERＥF_Tｏc130892645＼h11HYPERLINK＼l"_Toc1３0892646”2７、請可否能深入淺出地介紹一下LＥＤ芯片的制造流程。ＰAＧEREF_Toc1３08926４6＼h12HYPERLINK＼l”_Toc13０8９2647”29、通過哪些芯片制造過程中的工藝技術措施，可以提高芯片發(fā)光強度與出光效率？ＰAGEＲEF_Tｏｃ130892６47\h１3HＹPＥＲLIＮＫ\ｌ＂_Toc13０８92648”30、LＥＤ的芯片為什么要分成諸如8mil,9mil…13至2２ｍil,40mil等不同的尺寸？尺寸大小對LEＤ光電特性有哪能些影響?ＰＡGERＥF_Tｏｃ130８926４8\ｈ15HＹPERＬINK\l"_Ｔoc130892649"34、請介紹一下“透明電極”芯片的結構與它的特點?PAGEREＦ＿Tｏc130892６4９＼h16HYPERLIＮK\ｌ”_Toc1308９2650"3５、什么是“倒裝裝芯片”(ＦｌｉpChip)?它的結構如何？它有哪些優(yōu)點?ＰAＧEREF＿Toc1３0８９2６５0\ｈ1６HYPERLINK\l＂_Toc130892651"３６、用于半導體照明的芯片技術的發(fā)展主流是什么？ＰＡGＥＲEF＿Toc１308９26５１\ｈ17HYPＥRＬINＫ\l"_Tｏc13０8926５2"37、LEＤ芯片封裝成發(fā)光二極管一般可以分成哪幾種形式？他們在結構上各有什么不同？PＡＧＥRＥF_Toc13０8９26５2\h17HＹPERLＩNK＼l＂_Toc1３0892６53"38、LEＤ芯片封裝成器件一般的制造程是什么？PAＧEＲEF_Tｏｃ13０892653\ｈ1８HYPEＲLＩNK\l"_Ｔoｃ１30８9２６54”39、為什么要將芯片進行封裝?封裝后的器件比裸芯在性能上有什么不同?ＰAＧERＥF_Tｏc130892６54\h１８HＹPEＲLINK\l"＿Ｔoc１３0892655"41、何謂“一次光學設計＂?ＬED封裝中有哪幾種出光透鏡？他們有何特點?PAGERＥF_Ｔoc1308926５5＼h19HYPERＬＩNK＼l＂_Ｔoc13０89２６5６"4２、大功率LＥD的封裝形式目前常見的有哪幾種?他們各自有哪些異同?PAＧＥREF_Tｏｃ130892６５6\h2０HYPERLINK\l”＿Tｏc1３0８92657"46、能否簡單介紹一下芯片粘結工藝中的“合金粘結”工藝?PＡGEREF_Tｏｃ１30８９2657＼h2０HYPERLＩNＫ\l＂_Toc13089265８"4８、白光ＬED是通過哪些方法來實現(xiàn)的?ＰAＧEＲＥF_Ｔoc130892658\ｈ21HＹPERLINＫ\l"_Toｃ１30892659"49.當前制造白光LED的主流方法是什么?１308926５9\ｈ22HYPERLＩNＫ＼l”_Toc130892６6０”50．白光LEＤ當前具有代表性的產品的水平如何?PAＧEREF_Toｃ１308９26６０\ｈ22ＨYPERLINK＼l＂_Toc130８9266１"51．什么是色溫?什么是顯色指數(shù)？PAGERＥF_Toc13０8９2６61\h22HYＰERLIＮK＼ｌ”_Toc１3０892６62”５2．照明領域對白光LＥD的光電性能有哪些基本要求?１3０8９２66２\h２3ＨYPERLINK\l”＿Ｔｏｃ13０892６63”54.LED光源取代傳統(tǒng)光源從目前來看還需克服哪些障礙和基本技術關鍵?PAＧＥREF_Toｃ１３0８９２663＼ｈ23HYPＥRＬINK\l"_Toc１30８92664”55.白光ＬED的光譜與單色光（紅、黃、藍、紫等)的光譜有些什么區(qū)別？PＡGＥREF＿Toc１3089２664\h25HＹPERLINK\ｌ"_Toc１30892665”56.為什么用太陽能電池與白光ＬED組合的照明系統(tǒng)被稱為“真正的綠色照明”系統(tǒng)？ＰＡＧEＲEF_Ｔoc1３0892665\h2６HYＰERLINK\l＂_Toｃ1308９２666”59.什么是LEＤ的內量子效率?不同的發(fā)光波長，假定內量子效率達１０0%，其電-光效率有何不同？PＡＧEREF_Toｃ130８926６6\h26HYＰERＬIＮK\l"_Toｃ13０８92667”60、LＥDPＮ結有源層發(fā)出的光子能否100%逸出到空氣中？PAGEＲEＦ_Toc13０8926６７\h27HYPERLIＮK＼l”_Toc1３089266８＂６2、能否簡述一下提高LEＤ芯片電一光轉換效率的意義何在？PAＧEREF_Ｔoc１30８9２6６8\h2８HYPERＬＩＮK＼l”_Tｏc１30892６６9"6３、衡量LED器件光電轉換優(yōu)劣的參數(shù)主要有哪些?ＰAGEREF_Toc13089２6６９\h29ＨYPERＬINＫ＼l”_Toｃ13０8926７0”64、單個LED的流明效率與用ＬED作光源構成的燈具的流明效率有什么異同?PＡＧＥREＦ＿Ｔoc１30８926７0\h30HYＰＥＲLINK\l＂_Toｃ1３08９2671”6５、什么是人眼對光的視覺函數(shù)?PAＧEＲEF＿Toｃ130892６7１\ｈ3１HYPＥＲLＩNＫ\l＂_Ｔoｃ13089267２"66、人眼對光的視覺函數(shù)這一特點對我們了解LED有什么作用？PAGEＲEF_Ｔoc130892６７２\h3２HYPERＬINＫ＼l＂_Tｏc1３０８92673”67、為什么一個藍光ＬED在涂上特殊的熒光粉構成白光LED后，其輻射光通量會比藍光的高出幾倍基至十幾倍？PＡGERＥF＿Toc13089２６7３\ｈ3２HYPERＬIＮK＼ｌ"_Ｔｏc130892６74"68、ＬEＤ在照明應用中,往往要知道這個ＬＥD的照度是多少,請問照度的定義是什么？知道了這個LEＤ的輻射光通量,能否求出它的照度？ＰＡGEREＦ_Toc130892674\ｈ3３HYＰERLINＫ\l”＿Ｔoc13089267５”７0、請問LEＤ光通量φ與發(fā)光強度即光強是否能相互轉換？＼h3４HYPＥRＬINK\l”_Toｃ130892６７6”71、ＬEＤ的發(fā)光強度Ｉv與照度E之間如何進行換算?PＡGEＲＥF_Toc１30８９2676\h34HＹPＥRLINＫ\l”＿Toc130892677"72、為什么說用積分球來測量ＬED的光通量時，可以認為:在積分球內表面任一點位置上得到的由另一部分反射出的照度,不受點的位置的影響？ＰAＧERＥF_Ｔｏｃ1308９2677\h35HYPERLINＫ＼l"_Tｏc1３0892678”73、為什么LEＤPN結上溫度升高會引起它的光電參數(shù)退化？PＡＧＥRＥＦ_Toc13０8926７８＼h36ＨYＰEＲLINK＼l”_Tｏc１30８９2６7９"75、衡量LEＤ長期使用性能退化的主要指標是什么?PAGEREＦ_Toc13089267９\h３6ＨYPEＲLIＮK＼l"_Toc130892６8０＂7６、什么是ＬＥD的結溫，它是如何產生的?ＰAGEREF_Tｏc1３0892６80\h37HYPERLINＫ\ｌ”_Toc130８９２６81”７7、簡述結溫對LEＤ光輸出的影響PＡGEＲEF_Toc130892681\h38HYPERLIＮK＼l＂_Toc130892682"7９.當結溫上升時，LED的發(fā)光波長與顏色如何變化？PAGERＥF_Toc130892682\h39ＨYPＥRＬINK\l”_Toc13０8926８３"80．簡述什么是熱阻？它的定義和單位是什么?PAGERＥF＿Ｔoc130８９26８３\h4083．為什么說提高光效可降低結溫，試述提高光效的主要途徑PAGERＥＦ_Tｏｃ1３０8９268６\ｈ４2８４.試述熱阻在功率LEＤ光源應用中的作用PＡGＥREF_Toc13089２687＼h43ＨYPＥRLIＮK＼l"_Tｏc1３08９26８8”8５、如何減?。蹋臘的熱阻值ＰAＧEＲEF＿Toc13０８９2６8８\ｈ4４ＨYPEＲＬIＮK＼l”_Toc１308９2６89"86.請簡單介紹一下目前常用的熱阻測試方法:PAGERＥF_Toｃ1308926８９＼h４5ＨＹPＥRLＩＮK\l"_Tｏc13０8９２690"87．何謂功率型LED,請介紹一下它的發(fā)展概況:PAGEREF_Tｏc13089２690＼h4６HＹPERＬIＮK\ｌ"_Toｃ1３０8９2691＂90.LED工作時,較好的驅動方法是什么方法?PAＧEREF＿Tｏc1３０８９2691\ｈ4７HYPEＲLINK\ｌ＂_Toc130892６92"91．有哪些常用的恒流驅動LED的方法?請作簡單介紹。ＰAGＥREＦ_Toc130８9269２\h4８HＹPＥＲLINK\l"_Toｃ１30８92693＂93.如何實現(xiàn)LＥD的調光、調色?請舉一簡單例子說明。PAGEREF_Ｔoc130８9269３\ｈ50HYPERLINK\l”_Ｔoc130８9269４”94、ＬEＤ的“壽命"是什么樣一種概念?什么是“浴盆”曲線?ＰAGEＲEＦ_Tｏc130８92６94\h５2ＨYPERLIＮK\l”＿Toc130892695”95、ＬED失效的判據(jù)是什么？失效率又如何?PAGEREＦ_Toｃ1３08９2695\ｈ５4HYPERLINK\ｌ"_Ｔoc130892６96”98、是否可以通過試驗來剔除早期失效的LEＤ？ＰAGEREF＿Toc１3０892696\ｈ54HYＰEＲLINＫ\l"_Tｏc1３08９269７＂9９、什么是靜電破壞？哪些類型的LED容易受靜電破壞導致失效?PAＧEREF_Ｔｏc１308９２697＼h5５10１、從哪些方面著手改進和注意可以提高LEＤ在應用中的可靠性，降低失效率？PＡGEREF＿Toc１3089２698\h56ＨYPERＬIＮＫ＼l”_Toc130892699＂102、LED要進入照明領域還存在哪些問題，還要做哪些工作？PAGEＲＥF＿Ｔoc１30８9２699＼ｈ571、光的本質是什么，物體發(fā)光有哪幾種方式?光是一種能量的形態(tài)，它可以從一個物體傳播到另一個物體,其中無需任何物質作媒介。通常將這種能量的傳遞方式謂之輻射,其含義是能量從能源出發(fā)沿直線（在同一介質內）向四面八方傳播。關于光的本質，早在十七世紀中葉就被牛頓與麥克斯韋分別以“微粒說”、“波動說”進行了詳細探討,并成為當前所公論的光具有“波粒二重性”的理論基礎。約100多年前,人們又進一步證實了光是一種電磁波,更嚴格地說，在極為寬、闊的電磁波譜大家族中。可見光的光波只占有很小的空間，如表1—1所示.其波長范圍處在380nm-770nｍ表1-1:電磁波譜波長區(qū)域電磁波譜種類波長范圍nmμmcｍM長波振蕩>105無線電波１-10５微波10—１-102紅外線0。7７—１0３可見光380—7７0紫外線10—３９0Ｘ射線１0—3—50r射線1０—5—10—1宇宙射線<10－5*ｌｍ=102cm=1０6μｍ＝10之間，包含了人眼可辯別的紫、靛、藍、綠、橙、紅七種顏色,它的長波方向是波長范圍在微米量級至幾十千米的紅外線、微波及無線電波區(qū)域；它的短波端是紫外線、x射線、r射線,其中r射線的波長已小到可與原子直徑相比擬。物體的發(fā)光方式通常可分成二類,即熱光與冷光。所謂熱光又稱之謂熱輻射,是指物質在高溫下發(fā)出的熱．在熱輻射的過程中，特內部的能量并不改變,通過加熱使輻射得以進行下去,低溫時輻射紅外光、高溫時變成白光．眾所周知,當鎢絲在真空式惰性氣氛中加熱至很高的溫度,即會發(fā)出灼眼的白光.其實,太陽光就是一種最為常見的白光,三棱鏡可將太陽光分解成上述的七種顏色，實驗已證明,只要采用其中的藍、綠、紅三種顏色,即可合成自然界中所有色彩,包括白色的光，我們通常將藍、綠、紅三種顏色稱之為三原色。冷光是從某種能源在較低溫度時所發(fā)出的光。發(fā)冷光時，某個原子的一個電子受外力作用從基態(tài)激發(fā)到較高的能態(tài)．由于這種狀態(tài)是不穩(wěn)定的，該電子通常以光的形式將能量釋放出來，回到基態(tài)。由于這種發(fā)光過程不伴隨物體的加熱，因此將這種形式的光稱之為冷光。按物質的種類與激發(fā)的方式不同，冷光可分為各種生物發(fā)光、化學發(fā)光、光致發(fā)光、陰極射線發(fā)光、場致發(fā)光、電致發(fā)光等多種類別。螢火蟲、熒光粉、日光燈、EL發(fā)光、LＥD發(fā)光等均是一些典型的冷光光源。２、何謂電致發(fā)光？半導體發(fā)光為何屬冷光?所謂電致發(fā)光是一種直接電能轉換成光能的過程。這種發(fā)光不存在尤如白熾燈那樣先將電能轉變成熱能,繼而使物體溫度升高而發(fā)光的現(xiàn)象,故將這種光稱之為冷光。通常有二種電致發(fā)光現(xiàn)象，EL屏是利用固體在電場作用下的發(fā)光現(xiàn)象所制成的光源，熒光材料在電場作用下，導帶中的電子被加速到足夠高的能量并撞擊發(fā)光中心，使發(fā)光中心激發(fā)或電離，激活的發(fā)光中心回到基態(tài)或與電子復合而發(fā)光,熒光材料(ZｎＳ）中不同的激活劑決定了發(fā)光的顏色。第二類電致發(fā)光又稱之為注入式場致發(fā)光,ＬED與ＬD就屬于這類發(fā)光過程．電致發(fā)光實際上也是一種能量的變換與轉移的過程。電場的作用使系統(tǒng)受到激發(fā),將電子由低能態(tài)躍遷到高能態(tài),當他們從高能態(tài)回到低能態(tài)時,根據(jù)能量守衡原理,多余的能量將以光的形式釋放出來，這就是電致激發(fā)發(fā)光。發(fā)光波長取決于電子的能量差：△E=hν=h·c/λ＝１．2４λ(2－１)其中△E=E１—Ｅ2，E是發(fā)射光子所具有的能量，以電子伏特為單位。λ為光子波長，以毫微米為單位．由式(2-1)可知,激發(fā)電子的能量差△E越高，所發(fā)出的電子波長就越短,顏色發(fā)生藍移,所之,激發(fā)電子能量差變小，所發(fā)光子的波長就會紅移。４、簡單介紹一下LED的發(fā)展歷史好嗎？半導體P—N結發(fā)光現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),可追溯到上世紀二十年代.法國科學家O.W。Loｓsow在研究SiC檢波器時，首先觀察到了這種發(fā)光現(xiàn)象。由于當時在材料制備、器件工藝技術上的限制,這一重要發(fā)現(xiàn)沒有被迅速利用。直至四十年后,隨著Ⅲ—Ⅴ族材料與器件工藝的進步,人們終于研制成功了具有實用價值的發(fā)射紅光的GａＡｓP發(fā)光二級管,并被GE公司大量生產用作儀器表指示。此后，由于ＧaAs、Gap等材料研究與器件工藝的進一步發(fā)展，除深紅色的LＥＤ外,包括橙、黃、黃綠等各種色光的ＬED器件也大量涌現(xiàn)于市場。出于多種原因,Gaｐ、ＧaAsP等ＬＥD器件的發(fā)光效率很低,光強通常在１0mｃd以下,只能用作室內顯示之用。雖然AlGａAs材料進入間接躍進型區(qū)域,發(fā)光效率迅速下降。跟隨著半導體材料及器件工藝的進步，特別是MOCVD等外延工藝的日益成熟,至上世紀九十年代初,日本日亞化學公司（Ｎichｉa)與美國的克雷（Cree)公司通過MＯCVD技術分別在藍寶石與ＳiC襯底上生長成功了具有器件結構的ＧaN基LED外延片，并制造了亮度很高的藍、綠及紫光LEＤ器件。超高亮度LED器件的出現(xiàn)，為ＬED應用領域的拓展開辟了極為絢麗的前景.首先是亮度提高使LED器件的應用于從室內走向室外。即使在很強的陽光下，這類ｃd級的LED管仍能熠熠發(fā)亮，色彩斑斕。目前已大量應用于室外大屏幕顯示、汽車狀態(tài)指示、交通信號燈、LCD背光與通用照明領域。超高亮ＬEＤ的第二個特征是發(fā)光波長的擴展,ＩｎGaAｌＰ器件的出現(xiàn)使發(fā)光波段向短波擴展到5７０nm的黃綠光區(qū)域,而ＧａＮ基器件更使發(fā)光波長短擴至綠、藍、紫波段。如此,LEＤ器件不但使世界變得多彩，更有意義的是使固態(tài)白色照明光源的制造成為可能。與常規(guī)光源相比，ＬED器件是冷光源,具有很長的壽命與很小的功耗。其次，LＥＤ器件還具有體積小,堅固耐用，工作電壓低,響應快,便于與計算機相聯(lián)等優(yōu)點。統(tǒng)計表明,在二十世紀的最后五年內，高亮ＬEＤ產品的應用市場一直保持著40%以上的增長率。隨著世界經(jīng)濟的復蘇以及白色照明光源項目的啟動，相信LEＤ的生產與應用會迎來一個更大的高潮。5、請問照明光源的基本種類與主要性能有哪些?照明光源種類當代照明光源可分成白熾燈,氣體放電燈、固態(tài)光源三大類.其詳細分類如表5-1所示主要光源的技術指標（表5—1）光源種類光效(lm/w）顯色指數(shù)(Ra）色溫(K）平均壽命（G)白熾燈1５１00２８00１000鹵鎢燈２５10030002０００—50０0普通熒光燈707０全系列１００００三基色熒光燈93８0—９８全系列12000緊奏型熒光燈6085全系列8000高壓汞燈504５3300-4３0０6０００金屬鹵燈物燈75—95６5-９23０00/４500／5600６0０0-200００高壓鈉燈１０0—12023/60/8519５0／2200／25０0240０0低壓鈉燈２０085175028０00高頻無極燈５０—7０８5３000—40０04000０－800０0固體白燈２０755000—１0000１００0006、如何描述LＥD的基本特性？ＬＥＤ作為一個電致發(fā)光的Ｐ-N結器件,其特性可通該P-N結的電學參數(shù),以及作為一個發(fā)光器件的光學參數(shù)來進行描述.伏安特性是描述一個Ｐ－N結器件的重要參數(shù),它是P-N結性能,P—N結制作工藝優(yōu)劣的重要標識。所謂伏安特性，即是流過P-N結的電流隨電壓變化的特性，在示波器上能十分形象地展示這種變化。一根完整的伏安曲線包括正向特性與反向特性。通常,反向特性曲線變化較為陡峭,當電壓超過某個閾值時，電流會出現(xiàn)指數(shù)式上升。通常可用反向擊穿電壓,反向電流和正向電壓三個參數(shù)來進行伏安特性曲線的描述.正向電壓VF是指額定正向電流下器件二端的電壓降，這個什既與材料的禁帶寬度有關，同時也標識了P—N結的體電阻與歐姆接觸電阻的高低。ＶＦ的大小一定程度上反映了電極制作的優(yōu)劣.相對于20毫安的正向電流,紅黃光類ＬＥD的VF值約為2伏,而ＧaN基蘭綠光類LＥD器件的VＦ值通常大于3伏。反向漏電流IR是指給定的反向電壓下流過器件的反向電流值,這個值的大小十分敏感于器件的質量．通常在5伏的反向電壓下,反向漏電流應不大于是10微安，ＩＲ過大表明結特性較差。反向擊穿電壓是指當反向電壓大于某一值時，反向漏電電流會急劇增大,反映了器件反向耐壓的特性。對一個具體器件而言,漏電流大小的標準有所不同，在較為嚴格的情況下,要求在規(guī)定電壓下,反向漏電流不大于10微安。除了電學特性，還需采用一系列的光學參數(shù)來描述LEＤ器件的性能,其中較為重要的參數(shù)為器件的峰值波長與光強。可見光屬電磁波范疇,通?？梢杂貌ㄩL來表達人眼所能感受到的?？梢姽獾妮椛淠芰?一般可見光的波長范圍在3８0nm-76０ｎm之間,波長越長，其相應的光子能量就越低，光的顏色也顯得越紅,當光子的波長變短時，光將逐漸由紅轉黃，進而變綠變蘭,直至變成紫色。對于一個LＥＤ器件,其所發(fā)的光會在峰值λP處有所展開，其波長半寬度通常為10—30nm,半寬度越越小,說明LＥD器件的材料越純,性能越均勻,晶體的完整性也越好。光強是衡量LＥD性能優(yōu)劣的另一個重要參數(shù),通常用字母Iv來表示．光強的定義是，光在給定方向上，單位立體角內發(fā)了1流明的光為1燭光，其單位用坎德拉（cd)表示。其關系可用公式（6－1）表征：Iv=dφ／dΩ(6-1)式中φ的單位為流明,Iv的單位即是cd，dΩ是單位立體角，單位為度。一個超亮ＬED芯片的法向光強一般在30—120mcd之間，封裝成器件后,其法向光強通常要大于1cd。光通量是判別ＬED發(fā)光效率的一個更為客觀的參量,它表示單位時間內電發(fā)光體發(fā)出的光能的大小,單位為流明(lm）。通常白熾燈與熒光燈的光效分別為15lm/ｗ與6０l(fā)m/w，燈泡的功率越大，光通量越大．對于一個性能較高的LED器件，光效為20ｌm／ｗ，實驗室水平也有達到100lm/w的.為使LED器件更快地用于照明，必須進一步提高LED器件的發(fā)光效率,估計１０年后,LＥD的光效可達200lｍ/w。屆時，人類將會迎來一個固態(tài)光源全面替代傳統(tǒng)光源的新時代。7、傳統(tǒng)光源相比,LED光源有哪些優(yōu)點?LEＤ作為一個發(fā)光器件,之所以備受人們關注,是有其較其他發(fā)光器件優(yōu)越的方面,歸納起來ＬED有下列一些優(yōu)點:工作壽命長：LEＤ作為一種導體固體發(fā)光器件,較之其他發(fā)光器具有更長的工作壽命。其亮度半衰期通常可達到十萬小時。如用LED替代傳統(tǒng)的汽車用燈,那么它的壽命將遠大于汽車本體的壽命，具有終身不用修理與更換的特點。耗電低:LＥD是一種低壓工作器件,因此在同等亮度下,耗電最小，可大量降低能耗.相反,隨著今后工藝和材料的發(fā)展,將具有更高的發(fā)光效率。人們作過計算,假如日本的照明燈具全部用LED替代,則可減少二座大型電廠,從而對環(huán)境保護十分有利．響應時間快：ＬEＤ一般可在幾十毫秒（ｎｓ)內響應，因此是一種告訴器件，這也是其他光源望塵莫及的。采用LED制作汽車的高位剎車燈在高速狀態(tài)下,大提高了汽車的安全性體積小，重量輕、耐抗擊：這是半導體固體器件的固有特點。彩LED可制作各類清晰精致的顯示器件。易于調光、調色、可控性大:LＥＤ作為一種發(fā)光器件,可以通過流過電流的變化控制亮度,也可通過不同波長ＬＥD的配置實現(xiàn)色彩的變化與調節(jié).因此用LＥD組成的光源或顯示屏，易于通過電子控制來達到各種應用的需要，與IＣ電腦在兼容性無比毫困難。另外,LED光源的應用原則上不受窨的限制,可塑性極強,可以任意延伸,實現(xiàn)積木式拼裝。目前大屏幕的彩色顯示屏非LＥD莫屬。（6)用LED制作的光源不存在諸如水銀、鉛等環(huán)境污染物,不會污染環(huán)境。因此人們將LED光源稱為“綠色”光源是受之無愧的。９、何謂綠色照明光源？它有哪些特點?所謂綠色照明光源就是指通過科學的照明設計，具有效率高、壽命長、安全和性能穩(wěn)定的照明電器產品(包括電光源、燈用電器附件、燈具配線器材、以及調光控制器和控光器件)。通過綠色照明光源的使用，改善與提高人們工作、學習、生活的條件和質量，從而創(chuàng)造一個高效、舒適、安全、經(jīng)濟、有益的環(huán)境,并充分體現(xiàn)現(xiàn)代文明的照明環(huán)境。１991年1月,美國環(huán)保局(EＰＡ)首先提出實施“綠色照明(Gｒeeｎlighｔｉng）"和推出“綠色照明工程(Ｇreenｌｉgｈｔingpｒｏgrａm)"的概念,并很快得到聯(lián)合國的支持和許多發(fā)達國家的重視,并積極采取相應的政策和技術措施,推進綠色照明工程的實施和發(fā)展。1993年１1月我國國家經(jīng)貿委開始啟動中國綠色照明工程事半功倍于1９9６年正式列入國家計劃。節(jié)能與環(huán)保是我國經(jīng)濟發(fā)展的二項基本要素。據(jù)最新統(tǒng)計,我國照明年用電達２0０0億度,占總發(fā)電量的12%,約為2個半三峽滿負荷的發(fā)電量.如能用高效固態(tài)白光光源替代部分目前的通用電光源，特別是白熾燈,就可節(jié)省下一半約100０0億度的電量。另外有資料顯示，直接燃燒一噸煤將向空中排放上百公斤的SO2、NＯ2、粉塵與CO2，將會大面積破壞大氣與氣候環(huán)境，采用固態(tài)光源替代通用照明光源后,就可使我國減小數(shù)億噸級的大氣污染，有效地保護地球的生態(tài)環(huán)境。１０、為什么說2１世紀將迎來照明產業(yè)自愛迪生發(fā)明白熾燈以來又一次產業(yè)革命?目前市場上流行的照明器材,無論是白熾燈還是熒光燈,或是氣體放電燈，均為真空或充氣狀態(tài)的玻殼制品。而固態(tài)白光是一種純固體的白色發(fā)光源，這種光源由半導體材料制成，又稱之為半導體白光器件，或是ＬＥD發(fā)光器件。高亮LＥD的出現(xiàn)特別是GaN基藍綠色LＥD的崛起使LED的用途發(fā)生了革命性的變革——從指示燈轉向了照明。上世紀末的白色LED的發(fā)明,使用權人類的照明產業(yè)進入了一個嶄新的時期。由于人類照明革命的巨大市場與對人類生存及發(fā)展的無限意義,可以毫不夸張地認為，即將發(fā)生的照明革命,其意義與深遠影響絕不來于上二個世紀發(fā)生的二次技術革命(蒸汽機時代與微電子時代)。二十一世紀讓我們進入了一個固體照明的新時代．科學家預言，二十一世紀將是微電子和光電子協(xié)同作戰(zhàn)，共同發(fā)揮作用的時代。微電子和光電子是信息技術賴于迅猛發(fā)展的二個輪子,缺一不可。而固態(tài)照明正是二十一世紀科技進步的最新成果。半導體照明的早日實現(xiàn)將使用權長達12０多年的從愛迪生發(fā)明白熾燈開始的傳統(tǒng)照明時代劃上圓滿的句號。這不但是人類照明歷年與照明技術的巨大革命，更會對人類生活的改善帶來革命性的推動作用，是對人類進步過程的一個巨大貢獻。由于ＬＥD在照明方面的發(fā)展?jié)摿?一些先進國家與地區(qū)對LED的發(fā)展制定了國家級的發(fā)展計劃。日本從１998年開始實施“21世紀光計劃”，預計２0１0年白光LED的發(fā)光效率達到1２0lm/w,到2020年希望能取代50％的白熾燈及全部熒光燈.美國也投入5億美元巨資,啟動“下一代照明光源計劃”，旨在未來4０0億美元的照明光源市場的競爭中能領先于日本,歐洲與韓國,打算到2０20年使用LEＤ的發(fā)光效率達到2０0lｍ/w，遠遠超過目前各類傳統(tǒng)照明光源的效率。預測到2０10年,美國將有5５%的白熾燈和熒光燈被半導體燈所替代，每年可節(jié)電35０億美元。此外,韓國、西歐、臺灣與中國大陸都在緊鑼密鼓啟動各自的“半導體照明計劃”。如同晶體管替代電子管一樣,半導體燈替代傳統(tǒng)照明光源的浪潮，必將洶涌澎湃,勢如破竹，成為二十一世紀的大勢所趨，無可陰擋．面對半導體照明市場的巨大誘惑，世界三大照明工業(yè)巨頭,通用電氣、飛利浦、歐司朗等大公司紛紛與半導體公司合作成立半導體照明企業(yè),一場搶占半導體照明新興產業(yè)制高點的爭奪戰(zhàn)已經(jīng)在全球打響。1２、哪些產業(yè)是LEＤ產業(yè)鏈的構成部分？ＬED產業(yè)鏈大致可以分為五個部分。一、原材料。二、LED上游產業(yè),主要包括外延材料和芯片制造。三、LED中游產業(yè),主要包括各種LED器件和封裝。四、LED下游產業(yè)，主要包括各種LED的應用產品產業(yè)。五、測試儀器和生產設備。關于ＬED上游、中游和下游產業(yè),下面將有詳細介紹這里重點介紹原材料產業(yè)和測試儀器和生產設備產業(yè)。LED發(fā)光材料和器件的原材料包括襯底材料砷化鎵單晶、氮化鋁單晶等。它們大部分是ＩＩI—V族化合物半導體單晶,生產工藝比較成熟，已有開啟即用的拋光征供貨.其他原材料還有金屬高純鎵,高純金屬有機物源如三甲基鎵、三乙基鎵、三甲基煙、三甲基鋁等,高純氣體氨、氮氫等。原材料的純度一般都要在6N以上．封裝材料有環(huán)氧樹脂、AＢＳ、PＣ、PPD等。外延材料的測試儀器主要有ｘ射線雙晶衍射儀,熒光譜儀、盧瑟福背散射溝道譜儀等。芯片、器件測試儀器主要有LED光電特性測試儀,光譜分析儀等,主要測試參數(shù)為正反向電壓、電流特性、法向光強、光強角分布、光通量、峰值波長、主波長、色光標、顯色指數(shù)等.生產設備則有MOCVＤ設備、液相外延爐、鍍膜機、光刻機、劃片機、全自動固晶機、金絲球焊機、硅鋁絲超聲壓焊機、灌膠機、真空烘箱、芯片計數(shù)儀、芯片檢測儀、倒膜機、光色電全自動分選機等.１8、當前我國LＥD產品與國際先進相比,主要差距在哪里？當前我國ＬED產業(yè)與國際先進相比，差距主要反映在產品水平較低和研發(fā)能力不足上。從產品水平方面看越到上游，水平差距越大。如LEＤ屏幕技術,與國外先進水平差距不大，道路交通信號燈技術水平與國外先進水平略有差距,差距最大的是外延方面，主要反映在光學性能上,還反映在均勻性和成品率上，如InGaAｌＰ外延片制成的芯片，國外最高已達２0０~300ｍｃd／２0mA,而國內僅10０~200。ＩｎGaN藍光和綠光數(shù)據(jù)也相差近一倍。至于在新產品的研發(fā)能力上，差距顯得更大些,目前我們外延產品的結構,還全是仿照他人的，應積極開展創(chuàng)新型研發(fā)工作,做出具有我們自主知識產權的東西來。在大功率ＬED芯片的研發(fā)上，發(fā)光效率也大致相當于先進水平的一半,如白光在日本日立和美國Ｌumilｅd公司已有5０l(fā)m／w的產品，而我們研發(fā)的最高水平僅為25。7lm/ｗ，發(fā)光效率只有19。3ｌm/ｗ。大功率LED用國外芯片能封出3０l(fā)m／w器件。低檔和中檔的各種形狀的LEＤ我國現(xiàn)在都能生產．在LED大屏幕產品水平上還有一定差距,而在應用產品的開發(fā)上，如液晶背光源,汽車燈方面也有一定差距。誠然經(jīng)過努力，我們也有一些開發(fā)產品具備了國際上的先進水平.如硅襯底上外延ＩnGaＮ，已取得30mcｄ/20mA的芯片成果.而在道路交通信號燈和航標燈方面也達到了與國際先進相當?shù)漠a品水平,并取得了較好的市場業(yè)績。值得高興的是，近二年，特別是國家半導體照明工程啟動以來，產品水平和開發(fā)水平提高的速度明顯加快,出現(xiàn)上、中、下游全面啟動的好現(xiàn)象，按這樣的發(fā)展趨勢，逐步趕上國際先進水平是指日可待的．1９.ＬED的發(fā)光源是——ＰＮ結，是如何制成的？哪些是常用來制造LＥD的半導體材料？發(fā)光二極管的實質性結構是半導體PN結。在PN結上加正向電壓時注入少數(shù)載流子,少數(shù)載流子的復合發(fā)光就是發(fā)光二極管的工作機理。PN結就是指在一單晶中,具有相鄰的Ｐ區(qū)和Ｎ區(qū)的結構,它通常是在一種導電類型的晶體上以擴散、離子注入或生長的方法產生另一種導電類型的薄層來制得的。如曾用離子注入法制成碳化硅藍色ＬED,用擴散法制成GaAs、ＧaAs0。6０P0．４0/ＧaＡs０。35P0。65:Ｎ/GaP、ＧａAs0.１5Ｐ０。85：Ｎ/ＧａP、GaP:ＺｎO/GａP的紅外、紅光、橙光、黃光、紅光LED,而GaＡｌAs、InGａＮ、InＧａAlP超高亮度LＥD都是由生長結制成，效率較高的ＧaＡs、GaＰ：ZnＯ/GａP和GaP：N/GaＰLEDＰN結也是用生長結制成的.生長結一般較擴散法和離子注入法是過補償制成PN結，無用雜質過多且造成晶體質量下降，缺陷增多，使用權非輻射復合增加，導致發(fā)光效率下降。常用來制造LＥD的半導體材料主要有砷化鎵、磷化鎵、鎵鋁砷、磷砷化鎵、銦鎵氮、銦鎵鋁磷等ＩII-Ｖ族化合物半導體材料,其他還有IV族化合物半導體碳化硅、II-VＩ族化合物硒化鋅等.22、當前生產超高亮ＬＥＤ的外延方法主要有幾種?什么是MOCVD?當前生產超高亮LＥＤ的外延方法主要有兩種，即液相外延生產ＡlGaＡsLEＤ和金屬有機物化學氣相淀積(MOＣVD)生產AｌGaAｓ、AlGaInP和InGaNＬＥＤ。其中尤以ＭOＣVＤ方法為主。一九六八年,Maneseviｌ等人用三甲基鎵（TMG）做鎵源AsH３做As源,H2作載氣在絕緣襯底（Al2Ｏ３、MgAlＯ4等)上首次成功地氣相淀積了GaＡs外延層，創(chuàng)立了金屬有機物化學氣相淀積技術.后來的研究表明這是一種具有高可靠性、控制厚度、組成慘雜濃度精度高，垂直性好、靈活性大、非常適合于進行III-V族化合物半導體及其溶體的外延生長，也可應用于II－VＩ族等，是一種可以實現(xiàn)像硅外延那樣大規(guī)模生產的工藝,具有廣闊發(fā)展前途，目前是生產ＡｌGａInP紅色和黃色LED和IｎＧaN藍色、綠色和白色LED的可工業(yè)化方法。由于MOCVD的晶體生長反應是在熱分解中進行的,所以又叫熱分解法。通常用IＩＩ族烷基化合物(Aｌ、Gａ、In等的甲基或乙基化合物)作為III族源,用V族氫化物（ＮH3、PH3、AｓH3等作為V族源。由III族烷基化合物在室溫附近是蒸氣壓較高的液體，所以用氫氣作載氣鼓泡并使之飽和,再將其與V族氫化物一起通入反應爐中，即在加熱的襯底上進行熱分解，生成化合物晶體淀積在襯底上。先進的MＯＣＶＤ設備應具有一個同時生長多片均勻材料,并能長期保持穩(wěn)定的生長系統(tǒng)。設備的精確過程控制是保證能重復和靈活地進行生產優(yōu)質外延材料的必要條件.所以設備應具有對載氣流量和反應劑壓力的精密控制系統(tǒng)，并配備有快速的氣體轉換開關和壓力平衡裝置。將用合適結構,使用權熱場均勻,并保證具有滿意的結晶質量和表面形貌和外延爐內、片與片、爐與爐之間的均勻性.目前國際上供應MOCVD設備的公司主要有三個,即美國Veeｃo公司、德國的Ａixtron公司和美國的ＴｈomasSwaｎ公司。2７、請可否能深入淺出地介紹一下LＥＤ芯片的制造流程。LED芯片制造主要是為了制造有效可靠的低歐姆接觸電極能滿足可接觸材料之間最小的壓降及提供焊線的壓墊，同時要滿足盡可能多的出光。主要流程如圖27—1外延材料檢驗外延材料檢驗清洗鍍膜光刻合金入庫包裝檢測切割圖２7－1鍍膜工藝一般用真空蒸鍍方法,其主要在1。３３＊1０—4pａ高真空下用電阻加熱或電子束轟擊加熱方法使材料熔化在低氣壓下變成金屬蒸氣沉積在半導體材料表面,一般所用P型的接觸金屬的包括AuBｅ，AuZｎ等，N面的接觸金屬常采用AuGeNi合金,鍍膜工藝中最常出現(xiàn)的問題是鍍膜前的半導體表面清洗，半導體表面的氧化物,油污等雜質清洗不干凈往往造成鍍膜不牢,鍍膜后形成的合金層還需要通過光刻工藝將發(fā)光區(qū)盡可能多露出來，使留下來的合金層能滿足有效可靠的低歐姆接觸電極，及焊線壓墊的要求，正面最常用到的形狀是圓形，對背面來說若材料是透明的也要刻出圓形如圖27-２所示正面電極正面電極背面電極圖27-2光刻工序結束后還要通過合金化過程。合金化通常是在H２或Ｎ２保護下進行。合金化的時間溫度通常是根據(jù)半導體材料特性．合金爐形式等因素決定，通常紅黃ＬEＤ材料中的合金化溫度在350度到550度之間。合金化成功后半導體表面相鄰兩電極間的I—Ｖ曲線通常是成直線關系，當然若是半綠等芯片在電極工藝還要復雜要增加鈍化膜生長,等離子刻蝕工藝等。紅黃LＥD管芯切割方法類似于硅片管芯切割工藝.普通使用的是金剛砂輪刀片.其刀片厚度一般為25uｍ。對于蘭綠芯片工藝來說，由于襯底材料是Aｌ2Ｏ3要先用金剛刀劃過以后掰裂的方法。發(fā)光二極管芯片的檢測的根據(jù)一般包括測試其正向導通電壓，波長，光強,及反向特性等。芯片成品包裝一般包括白膜包裝和藍膜包裝.白膜裝一般是有焊墊的面粘在膜上,芯片間距也較大適合手動。藍膜包裝一般是背面粘在膜上。芯片間距較小適合自動機。2９、通過哪些芯片制造過程中的工藝技術措施,可以提高芯片發(fā)光強度與出光效率?LＥD的亮度主要取決于外延方法和外延質量好壞，在芯片制造過程中采取不同的方法也可提高一些光強即提高外量子效率,但是程度有限。現(xiàn)在使用最方泛的方法是進行表面粗化工藝。粗化的原理是增加發(fā)光面積。該方法適用于黃,綠，普紅,普黃.等GａPa基材的外延片，另外紅外LED也可采用該方法。這種方法一般可以提高30％。另外有一種方法是覆蓋一層增透膜。由于發(fā)光二極管晶體的折射率比較高，當光線射向晶體表面時，在晶體和空氣的交界面上就要產生折射．若假定該晶體的折射率為N1,入射角為θ1,在空氣折射率為N2，折射角為θ2時，如圖２9-1:NN1 空氣N3 空氣折射光θ1 θ1 N2 θ2=90°N2 半導體表面半導體表面介質層折射光θ1212 θ θ2 θ3N2 2N1abcc圖29-1根據(jù)折射定律，可得：NIsｉｎθ1=N２ｓinθ2(2９—1)從式（29—1）知，當θ２=9０°時的θ１稱為入射臨界的半角用θC表示,即θＣ=arcsinN2/N１(29-2)顯然當θ1>=θC時光線全部被反射向晶體內部,如果在LＥD晶體與空氣之間鍍一層中等折射率的介質層可增大臨界角θC。比如ＧaＰ的N1=3．3如果還沒有介質層則臨界角θC=17。7度.覆蓋一層Ｎ2=１．６6的介質層后θC可能增大到了30.3度,光強可提高為2。５倍。目前通過工藝和結構上的改進可以提高芯片的出光效率,歸納起來有如下幾種有效方法：透明襯底技術通常LED的襯底用ＧaAs材料，但ＧaAs是一種吸光材料,LED發(fā)出的光會被它吸收，降低出光效率．為此,在外延成PＮ結后，用腐蝕的方法GaＡｓ襯底去除，然后在高溫條件下將能透光的ＧaP粘貼上去做襯底,使PＮ結射出光通過金屬底板反射出去,提高出光效率。這種方法在制作ＩnGａAlP四元芯片時，在去除ＧaAｓ襯底后先用粘貼方法制作一層金屬鏡面反光層，然后再粘貼基板，這樣使射向襯底的光放射到出光面，使芯片出光效率提高。芯片表面粗化法由于GaN的折射系數(shù)η１=2.3,與空氣折射系數(shù)η1=1相差較大,其余反射臨界角僅為25°，使大部分光不能逸出到空氣中去，出光效率較低.為此，通過改變GaN與空氣的介面的幾何形狀，使全反射臨界角增大,提高出光效率,這就是通過芯片表面粗化的方法來實現(xiàn)。圖2９－２示出芯片出光面示意圖。MQWWMQWW金屬反射層W襯底WW圖29—2襯底NMQWP襯底NMQWP圖29－3Ｆliｐ-chｉp技術。參見第35題。30、LED的芯片為什么要分成諸如8ｍil，９mｉl…１3至２２miｌ，４0ｍｉl等不同的尺寸？尺寸大小對LED光電特性有哪能些影響?LEＤ芯片大小根據(jù)功率可分為小功率芯片中功率芯片和大功率芯片。根據(jù)客戶要求可分為單管級數(shù)碼級,點陳級.以及裝飾照明用。至于芯片的具體尺寸大小是根據(jù)不同芯片生產廠家的實際生產水平而定。沒有具體要求。只要工藝過關芯片小可提高單位產出并降低成本。光電性能并不會發(fā)生根本變化,芯片的使用電流大,他們的單位電流密度基本差不多.如果10mｉl芯片的使用電流是２0mA的話，那么40ｍil芯片理論上使用電流可以提高１6倍即32０mA。但是考慮到散熱是大電流下的主要問題,所以他的發(fā)光效率比小電流低,另一方面由于面積增大，芯片的體電阻會降低，所以正向導通電壓會有所降低．34、請介紹一下“透明電極”芯片的結構與它的特點？所謂透明電極一是要能夠導電,二是要能夠透光。這種材料現(xiàn)在最廣泛應用在液晶生產工藝中,其名稱叫氧化銦錫，英文縮寫ITO,但它不能作為焊墊使用。一般結構如圖34-1。制作時要在芯片外延表面做好歐姆接觸電極，然后在表面覆蓋一層IＴO,再在ＩＴＯ表面鍍一層焊墊。這樣從引線上下來的電流通過ITO層均勻分布到各個歐姆接觸電極上，同時ITO由于折射率處于空氣與外延材料折射率之間,可提高出光角度,光通量也可增加。P層電極P層電極焊墊透明電極（ITO）外延層襯底３５、什么是“倒裝裝芯片”(ＦlｉｐＣhip）?它的結構如何?它有哪些優(yōu)點?普通藍光ＬED芯片結構如圖３5—1:藍光LＥＤ通常采用Ａl２O３用襯底硬度高、熱導率和電導率低，如果采用正裝結構，一方向會帶來防靜電的問題,另一方面，在大電流情況下散熱也會成為最主要的問題。同時由于正面電極朝上,會遮掉一部分光,發(fā)光效率會降低。大功率藍光LED(如圖35—2）通過芯片倒裝技術(FＬIＰCHＩP)可以比傳統(tǒng)的封裝技術得到更多的有效出光.現(xiàn)在主流的倒裝結構做法是:首先制備出具有適合共晶焊接電極的大尺寸藍光LED芯片。同時制備出比藍光LED芯片略大的硅襯底，并在上制作出共晶焊的金導電層及引出導線層(超聲金絲球焊點）.然后,利用共晶焊接設備將大功率藍色ＬED芯片與硅襯底焊接在一起。這種結構的特點是外延層直接與硅襯底接觸,硅襯底的熱阻又遠遠低于藍寶石襯底，所以散熱的問題很好地解決了。由于倒裝后藍寶石襯底朝上，成為出光面,藍寶石是透明的，因此出光問題也得到解決.如果在外延表面作一層金屬反光層，那么有源層向下發(fā)的光通過金屬鏡面反射向上,通過Ａl２Ｏ3襯底向外發(fā)射,提高了出光效率．３6、用于半導體照明的芯片技術的發(fā)展主流是什么？隨著半導體ＬＥD技術地發(fā)展，其在照明領域的應用也越來越多,特別是白光ＬED的出現(xiàn),更是成為半導體照明的特點。但是關鍵的芯片、封裝技術還有待提高，在芯片方面要朝大功率、高光效和降低熱阻方面發(fā)展。提高功率意味著芯片的使用電流加大,最直接的解決方法是加大芯片尺寸，現(xiàn)在普遍出現(xiàn)的大功率芯片都在１mm×1mm左右,使用電流在350ｍA。由于使用電流的加大，散熱問題成為了突出問題,現(xiàn)在通過芯片倒裝的方法基本在350mA。由于使用電流的加大，散熱問題成為了突出問題,現(xiàn)在通過芯片倒裝的方法基本解決了這一問題。隨著LED技術的發(fā)展,其在照明領域的應用會面臨一個前所未有的機遇和挑戰(zhàn)。３７、LED芯片封裝成發(fā)光二極管一般可以分成哪幾種形式?他們在結構上各有什么不同?LEＤ芯片的封裝形式很多,針對不同使用要求和不同的光電特性要求，有各種不同的封裝形式,歸納起來有如下幾種常見的形式:軟封裝—-芯片直接粘結在特定的PCＢ印制板上,通過焊接線連接成特定的字符或陳列形式，并將ＬED芯片和焊線用透明樹脂保護,組裝在特定的外殼中。這種欽封裝常用于數(shù)碼顯示、字符顯示或點陳顯示的產品中。引腳式封裝——常見的有將LED芯片固定在20０0系列引線框架上,焊好電極引線后，用環(huán)氧樹脂包封成一定的透明形狀,成為單個LED器件.這種引腳或封裝按外型尺寸的不同可以分成φ3、φ5直徑的封裝。這類封裝的特點是控制芯片到出光面的距離，可以獲得各種不同的出光角度：15°、30°、45°、60°、9０°、1２0°等，也可以獲得側發(fā)光的要求，比較易于自動化生產。微型封裝即貼片封裝－-將LＥＤ芯片粘結在微小型的引線框架上，焊好電極引線后，經(jīng)注塑成型,出光面一般用環(huán)氧樹脂包封雙列直插式封裝-—用類似IC封裝的銅質引線框架固定芯片，并焊接電極引線后用透明環(huán)氧包封，常見的有各種不同底腔的“食人魚"式封裝和超級食人魚式封裝,這種封裝芯片熱散失較好，熱阻低，LED的輸入功率可達０。1W~０.5W大于引腳式器件,但成本較高.(5）功率型封裝-—功率LED的封裝形式也很多，它的特點是粘結芯片的底腔較大，且具有鏡面反射能力,導熱系數(shù)要高，并且有足夠低的熱阻，以使芯片中的熱量被快速地引到器件外,使芯片與環(huán)境溫度保持較低的溫差。具體見42題。38、LＥＤ芯片封裝成器件一般的制造程是什么？LED芯片的封裝流程視不同封裝結構略有不同，但原則上為如圖38—1所示的通常使用的封裝流程圖芯片擴張芯片擴張固晶焊線灌膠分光二切測試一切39、為什么要將芯片進行封裝？封裝后的器件比裸芯在性能上有什么不同？通過封裝保護芯片不受氣氛侵害和震動、沖擊性損害由于LED芯片無法直接使用,必須固定在支架等便于使用的裝置中,因此芯片與支架必須通過“打線”引出加注電流的導線,即引線。這些連線很細,直徑僅0．1mｍ以下的金或鋁線不能耐受沖擊,另外芯片表面必須不受水、氣等物質侵蝕,同樣要加以固封保護。這就要用透明率極高的材料加以灌封。一般常用透明環(huán)氧樹脂或透明硅膠類材料將芯片保護起來．(2)我們知道,如果芯片與空氣直接做界面,由于芯片材料與空氣的光折射系數(shù)相差較大，導致芯片內發(fā)出的光大部分被反射回芯片,不能逸出到空氣中去。以GaAs材料與空氣為例，在界面處,芯片的全反射臨界角θc約為1４°，僅４-12%的光子能逸出到空氣中,如果用折射系數(shù)為1。5的環(huán)氧樹脂與芯片做截面,則其θc約為2２．6°，則提高了光的逸出率,再用球型環(huán)氧樹脂與空氣作為界面,則其內部的光子幾乎絕大部分可以逸出到空氣中，僅不到4%的被反射，因此，通過選擇封裝材料的折射系數(shù)與芯片作界面進行封裝,可以提高LED的出光效率。(３）增大芯片上熱量散失的能力芯片通過引線支架,可以將芯片由于施加功率引起溫度升高的熱量導出到空氣中去,也就是可以提高芯片PＮ結上施加的電功率，提高芯片使用的可靠性,改善因結溫升高而引起的光電參數(shù)的退化．(４)方便ＬED的組裝與使用．由于LED封裝的形式較多,對于不同的使用場合和安裝上的要求,可以選擇最有利于組裝和散熱的封裝,這就使LED器件的應用范圍得以拓展。41、何謂“一次光學設計”?LEＤ封裝中有哪幾種出光透鏡?他們有何特點？在ＬED封裝過程中,一個很重要的方面是如何達到高的出光效率和符合不同出光要求的發(fā)光配光要求?這就是LEＤ“一次光學"設計要解決的問題。ＬED裸芯片是無法直接使用的,必須加以封裝。與其他半導體器件不同，它要通過封裝將芯片發(fā)出的光盡可能多地取出來，不僅如此還要達到不同的出光角度,配光要求。由于這比較專業(yè),這里僅舉例加以簡單說明。n1n2θc有源層空氣環(huán)氧樹脂θ2圖41-1圖41－1示出芯片與某一材料的光線傳達輸路徑的示意圖。其中n1是ＬＥD芯片,例如IｎGaN,其折射系數(shù)為２.3,環(huán)氧樹脂，其折射系數(shù)為1.5,顯然這種平面結構,芯片射出的光會發(fā)生全反射系數(shù)為1。５，顯然這種平面結構，芯片射出的光會發(fā)生全反射到芯片內部的臨界角θｃ=aｒcSｉn（1。５/2.３)≈n1n2θc有源層空氣環(huán)氧樹脂θ2圖41-1或從透鏡四邊側面射出(側發(fā)光）等不同的配光方式,這就是所謂LED封裝中的一次光學設計。４２、大功率LＥD的封裝形式目前常見的有哪幾種?他們各自有哪些異同？常見的功率LED的封裝結構如圖4２-１所示,在這種封裝結構中將ＬED功率芯片用合金法“燒結”在銅質碗腔內加以固定，引線經(jīng)焊接將LEＤ正負電極與覆銅墻鐵壁鋁基板上的焊點連結起來,再用透明硅膠(白光則用熒光粉）覆蓋芯片和引線,最后將根據(jù)要求的出光角度的透鏡安裝在鋁基板上,構成一個功率ＬＥD器件。鋁熱沉的厚度與面積視LＥＤ功率大小的確定,可以有各種不同的尺寸和形式。由于用ＰC樹脂作透鏡，可以根據(jù)發(fā)光的要求的不同,設計出聚光型,發(fā)散型，側光型等透鏡。集成多芯片封裝——這種封裝形式就是將多個LED芯片組裝在同一個基板上,根據(jù)使用要求用印刷技術使各個芯片連接成一定的串/并結構,可以用多個使每個芯片出光角度為一定的小透鏡,組成一個大尺寸的出光面,圖42—2示出這種結構的實樣示意圖。隨著ＬEＤ應用的拓展和封裝技術的提高,各種性能好，成本低，便于大生產的封裝方式會層出不窮，越來越多。4６、能否簡單介紹一下芯片粘結工藝中的“合金粘結"工藝？在功率LED芯片封裝過程中,芯片與支架底腔的固晶,為了降低粘結層的熱阻,可以采用“合金粘結”的方法。這種方法是將ＬED芯片與支架底腔間放置一種合金材料，通過加溫加壓的方法使之共熔粘合固化，是芯片牢固地定位在支架(或熱沉)上。合金粘結的關鍵是找到芯片襯底蒸鍍得金屬材料(例如AuBe）與支架碗腔放置芯片處的金屬鍍層(例如金和鉛錫等)放置的合金材料在某一溫度(稱之共晶溫度)從而使這三者共溶固化。一般這一共晶溫度可以從合金材料的相圖上尋找到，為說明方便，我們舉一個鉛錫合金（PｂSn)為例對合金工藝作一介紹．圖46—1圖46－1示出ＰbSｎ的相圖。由圖知：X軸是Pｂ和Sｎ的配比百分率.Y軸則是溫度。顯然，（Ａ)點是鉛的熔點３２7℃，(E)點是Sn的熔點２３２℃，曲線(（A)（C）（E）)為表示Pb和Sｎ在不同配比時的熔點曲線,其上部是溶化區(qū)，即液態(tài)區(qū),因此稱這條曲線為Pb-Sn液相曲線,同樣,曲線(A）(B)（C)(D）(Ｅ）為PbＳn的固相曲線,即其下部為固體。這二條曲線之向的陰影區(qū)域為ＰbSn非液非固的塑性區(qū),稱為可塑區(qū).僅(C）點處于液相與固相的交點，周邊無可塑區(qū)，這一點的溫度１83℃,稱為共晶溫度。假設芯片襯底有一個Ｓｎ層，支架底腔有一層Ｐb層（或為錫層）中間放一ＰbSｎ薄層（如0。1mm由于合金材料導熱系數(shù)較之銀膠等高一個數(shù)量級,因此可以大幅度降低這一層面的熱阻,有利于將芯片內的熱量導出到芯片外，增大ＬED功率容量。48、白光LED是通過哪些方法來實現(xiàn)的？目前LＥＤ實現(xiàn)白光的方法主要有三種:通過ＬEＤ紅、藍、黃的三基色多芯片組合發(fā)光合成白光；優(yōu)點:效率高、色溫可控、顯色性較好。缺點：三基色光衰不同導致色溫不穩(wěn)定、控制電路較復雜、成本較高。藍光LED芯片激發(fā)黃色熒光粉，由ＬED藍光和熒光粉發(fā)出的黃綠光合成白光，為改變顯色性能還可在其中加少量紅色熒光粉或同時加適量綠色、紅色熒光粉;優(yōu)點：效率高、制備簡單、溫度穩(wěn)定性較好、顯色性較好．缺點:一致性差、色溫、角度變化．近紫外光ＬED芯片激發(fā)熒光粉發(fā)出三基色合成白光。優(yōu)點：顯色性好、制備簡單。缺點：目前LED芯片效率較低、有紫外光泄漏問題、熒光粉溫度穩(wěn)定性問題有待解決．49．當前制造白光LEＤ的主流方法是什么？基于三基色原理,目前LEＤ實現(xiàn)白光的方法主要有多種,其中技術相對簡單的主流方法是在GａN基藍光LEＤ芯片上涂一層黃色熒光粉，一部分藍光激發(fā)熒光粉產生黃綠光,與直接透過熒光粉的藍光混合產生白光，目前已實現(xiàn)批量生產。50.白光LＥＤ當前具有代表性的產品的水平如何?白光LED當前具有代表性的產品是美國Lumileｄs公司生產的功率LED光源，這種光源稱之為“LuxｅonEｍittｅr”，它是Luxeｏn系列產品基本形式（1瓦)，現(xiàn)將在其網(wǎng)站上公布的性能水平歸納于下表:表5０—1工作電流IF＝350mA結溫TＪ=25ＬｕxeｏｎEｍiｔtｅr型號顏色色溫（K）光通量典型值фV(lm）正向電壓典型值VＦ（Ｖ)光束空間分布類型LXHL—BＷ０2白色55002５3。４２蝙蝠翼型LXHL—BW0３暖白色３3０0203。42蝙蝠翼型ＬＸHL－P0１白色５５00253.42朗伯型LＸＨＬ-DW0１白色55002２３。42側射型51.什么是色溫？什么是顯色指數(shù)?⑴色溫是用來表示光源顏色的量，當光源發(fā)射的顏色與黑體在某一溫度下輻射的顏色相同時,黑體的溫度(TC）稱為該光源的顏色溫度或叫色溫。為了求得光源的色溫,需先求得它的色度坐標，然后在色度坐標圖上由CIE1960UＣS推薦的ISO色溫線求取色溫。對于相對光譜功率分布偏離黑體相對光譜功率分布較遠的光源,用色度坐標與其靠近的黑體溫度來表示該光源的相關色溫,在色溫線上求取相關色溫.⑵光源的顯色指數(shù)是光源顯色性的定量描述，表示符號為Ra.光源對物體顏色呈現(xiàn)的程度稱為顯色性,也就是顏色逼真的程度，顯色性高的光源對物體再顯較好，我們所看到的顏色也較接近自然原色;顯色性低的光源對顏色的再現(xiàn)性差,我們看到的顏色偏差也較大。國際照明委員會CIE把太陽的顯色指數(shù)定為Rａ＝100,各類光源的顯色指數(shù)各不相同。顯色性是照明設計上非常重要的參數(shù),直接影響被照物品燈光下顏色真實的效果。５２．照明領域對白光ＬＥD的光電性能有哪些基本要求？照明領域對白光ＬED的光電性能的基本要求一般以瓦級單芯片封裝的白光功率LＥD來表示:⑴發(fā)光效率：≥２0lm/W(Ip=350mA)⑵發(fā)光通量：=發(fā)光效率×正向電壓×3５0mA⑶色溫：3０００-8000K⑷顯色指數(shù):7０-85⑸熱阻:≤2０℃⑹壽命:１-5萬小時5３.能否從照明光源的基本性能上列表比較一下白熾燈、熒光燈與白光ＬED的優(yōu)劣？表５3-1白熾燈、熒光燈與目前白光LED基本性能的優(yōu)劣比較名稱白熾燈熒光燈白光LEＤ光效（lm/W)１5７0—10030顯色指數(shù)（Ra)10０70－9８70-８５色溫(Ｋ)2800系列化4000-8000平均壽命（h）10001000０50000價格（美元/lm）０。0０30。002３。6耗電成本(美元／ｌm?h）0.7０。20。４照明面發(fā)熱量高中低量產技術成熟成熟待改進存在問題⑴低效率高耗電⑵維護頻⑶燈炮易碎⑴廢棄汞蒸汽破壞環(huán)保⑵燈管易碎⑴光效待提高⑵散熱技術尚待改進54.LEＤ光源取代傳統(tǒng)光源從目前來看還需克服哪些障礙和基本技術關鍵？需克服哪些障礙和基本技術關鍵主要有以下幾個方面:⑴發(fā)光效率障礙LED發(fā)出的光由于具有單色性,不需外加彩膜(濾光片),而白熾燈加彩膜后其有效發(fā)光效率僅為白熾燈原來光效的1/10,所以ＬＥD在交通燈、建筑裝飾、汽車警燈等應用領域,由于其效率高、節(jié)省電能被廣泛使用，正在逐步取代帶彩色膜的白熾燈。然而照明光源多為白光,目前白光LED用于局部照明,節(jié)能效果有限。只有白光ＬED的發(fā)光效率遠高于熒光燈達到150-２00ｌｍ／Ｗ才會有明顯的節(jié)能效果,因此LED光源取代傳統(tǒng)光源的最大障礙是其發(fā)光效率。⑵價格障礙價格是LED光源取代傳統(tǒng)光源需克服的另一障礙.目前LED光源的價格每流明高于0.1美元，是白熾燈價格的1０0多倍。美國Lｕmilｅds公司提出，在未來的幾年內爭取降至0．01—0。０2美元/ｌm,即約折合人民幣0。１元／ｌｍ,1支相當６0W白熾燈的LED光源仍需支付60元人民幣，計入性能價格比,雖然會被特殊應用所接受，但LED作為普通光源進入家庭，這樣的價格還是一大障礙。⑶功率LED制作技術功率ＬED是實現(xiàn)白光照明取代傳統(tǒng)照明光源的關鍵器件,其基本的關鍵技術包括:提高外延片內量子效率優(yōu)化外延片結構,改進外延生長工藝條件,使藍光、紫光、紫外光外延片的內量子效率能夠接近理論值９5%。提高大尺寸芯片的外量子效率為了獲得較大光能量需要采用大尺寸的功率型芯片，通過設計新型芯片結構和采用新工藝（如芯片倒裝結構、ITＯ電極、表面粗化工藝、表面紋理結構、晶片鍵合工藝等）,使藍光、紫光、紫外光芯片的外量子效率達到50%以上。提高封裝的取光效率優(yōu)化和改進封裝的光學、熱學和可靠性設計和工藝(如反射杯、透鏡、散熱通路、共晶焊接、柔性膠灌封等),使封裝的取光效率能夠與芯片的外量子效率接近。⑷熒光粉的制作和涂敷技術高性能熒光粉的制造技術熒光粉是ＬＥD實現(xiàn)白光照明的關鍵材料，需要盡快研制出效率高、顯色性好、性能穩(wěn)定的熒光粉。藍光激發(fā)的黃色熒光粉目前雖能滿足白光LＥＤ產品的要求，但還需提高效率、降低粒度，制備出球形的熒光粉;在“藍光+綠色熒光粉+紅色熒光粉”的結構中，紅色熒光粉的效率需要有較大的提高；在“紫外和紫外LED+三基色熒光粉”的結構中,三種熒光粉都需要有較大的提高,其中紅色熒光粉目前效率最低,還有待于找到一種效率足夠高的材料.熒光粉的涂敷工藝技術熒光粉的涂敷工藝通常是將熒光粉用膠按一定比例調和成熒光膠,再用點膠機將其涂到LED芯片上,通過優(yōu)化工藝參數(shù)如熒光粉與膠的配比、熒光粉激發(fā)波長與ＬED芯片峰值波長的匹配、熒光膠的流動性及涂敷厚度等,使白光LＥD的色溫、顯色指數(shù)、流明效率等參數(shù)受控，作出符合應用要求和一致性好的白光ＬEＤ產品。55.白光LＥD的光譜與單色光（紅、黃、藍、紫等）的光譜有些什么區(qū)別?單色光的光譜為單一波峰,特性是以峰值波長(或主波長)及光譜半寬度來表示的，而白光LＥD的光譜由多種(紅、綠、藍）單色光譜合成,其光譜曲線顯現(xiàn)出多個不同幅度的波峰,其特性是以色度圖中色坐標的色溫來表示,這就是二者的區(qū)別，如圖５5－1和圖5５—２所示。56.為什么用太陽能電池與白光ＬED組合的照明系統(tǒng)被稱為“真正的綠色照明”系統(tǒng)?所謂“綠色照明系統(tǒng)”就是使用高效率、長壽命、高可靠無害物質污染環(huán)境的照明光源和再生能源的照明系統(tǒng)。因為:⑴白光LＥD具有體積小、重量輕、工作電壓低、長壽命、高可靠等優(yōu)點,而且它將比普通光源效率更高、更省電,并且它不含有汞、鉛等對環(huán)境有害物質。⑵太陽能是最典型的“綠色”能源之一，它是人類取之不盡、用之不竭的清潔能源。根據(jù)半導體光生伏特效應制成的太陽能電池即光生伏特電池,由這種太陽能電池組件與儲能裝置、控制裝置配套構成太陽能供電系統(tǒng).它具有不消耗常規(guī)能源、壽命長、維護簡單、使用方便、無污染等優(yōu)點。白天陽光照射到太陽能電池板組件上產生電流,經(jīng)由充電控制器流入蓄電池,夜間充電器自動切斷充電,接通蓄電池提供電能給白光ＬED使其發(fā)光實現(xiàn)照明。因此用太陽能電池與白光ＬＥD組合的照明系統(tǒng)屬于“真正的綠色照明”系統(tǒng)．５7.何謂ＬEＤ的伏安特性？LEＤ的電功率是如何計算的?LEＤ是一個由半導體無機材料構成的單極性PＮ結二極管,它是半導體PN結二極管中的一種，因此其電壓—電流之間的相互作用關系,一般稱為伏特(電壓V)和安培（電流A)特性(簡稱V—I特性）與普通二極管類同，它們均遵循PN結整流方程，即有下式近似表示的關系：IF=IＦ(0）eqＶF／ＫT(5７—１)式中：IＦ(0)為反向飽和電流(又稱起始電流)q為電子電荷量K為玻爾茲曼常數(shù)T為絕對溫度（5７-１)式可看出,IF與VF呈指數(shù)關系,這是LＥＤ的正向Ｖ—I關系,即施加在LEDPN結上的電壓是正向電壓即Ｎ型端加負電壓,P型端加正電壓.當在LＥDPN結上施加反向電壓VB時，在ＶＢ較低時,流過ＬＥDＰN結的電流很微弱，幾乎為零，這時流過PN的電流IF(0)稱為反向飽和電流．但當ＶB增加到一定值時，流過LEDPＮ結的電流會急劇增加,產生所謂的齊納電流或雪崩電流,此時即使微小的△VＢ將會導致PN結電流無限制增加直至燒毀LED的PN結。我們稱這個電壓為ＬED的擊穿電壓．圖57—1是LED電壓—電流即伏安特性的示意圖。在第一象限的曲線正向特性區(qū),在第Ⅲ象限的曲線為反向特性區(qū)。在LEＤ的正向特性區(qū),V—Ｉ曲線的斜率稱為LED的跨導,即式（57-1）對VF的求導：59．什么是LEＤ的內量子效率?不同的發(fā)光波長,假定內量子效率達100％，其電-光效率有何不同？從理論上講,當我們在LED的PN結上施加正向電壓時,PN結會有電流流過。如前所述,電子和空穴在PN結過渡層中復合會產生光子,然而并不是每一對電子-空穴對復合的載流子都會產生光子，由于LED的PN結作為雜質半導體，存在著因材料品質缺陷，位錯等因素,以及工藝上的種種缺陷，會產生雜質電離、本征激發(fā)散射和晶格散射等問題，使電子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時會與晶格電子或離子交換能量而產生無輻射躍遷，也就是不產生光子，這部分能量不轉換成光能而轉換成熱能損耗在PN結內,于是就有一個復合載流子轉換成光子的轉換效率問題存在?？梢杂?59-1）表示這一轉換效率，并用符號ηint表示。ηｉnt=(復合載流子產生的光子數(shù)/復合載流子總數(shù)）×1０0％（59—1)當我們無法支計數(shù)式(59－1）中的復合載流子總數(shù)和產生的光子總數(shù)。一般是通過測量LＥD輸出的光功率來評價這一效率,這個效率ηiｎｔ就稱為內量子效率.當然,提高內量子效率要從LＥD的制造材料，PN結外延生長工藝以及LＥD發(fā)光層的出光方式上加以研究才可能提高LEＤ的ηｉnt.這方面經(jīng)過科技界的不懈努力,已有顯著提高,從早期的百分之幾已提高到百分之幾十，有了很長足的進步，雖然如此,我們還有提高ηiｎt的較大空間.假設LEDPＮ結中每個復合載流子都能產生一個光子,是不是可以說，LEＤ的電-光轉換效率就達到100％?回答是否定的。從半導體理論可以知道,對于不同的材料和外延生長工藝的不同，所制成的LED的發(fā)光波長是不同的。假定,這些不同發(fā)光波長的LED其內量子效率均達到100%,但由于一個電子從Ｎ層運動到PN結有源層和一個空穴從P型層運動到PN結有源層，產生復合載流子所需的能量Ｅ與不同波長的LED的能帶位置相關而不都一樣。而不同波長的光子的能量Ｅ(λ）也是不同的，電能到光能的變換有必然的損耗,我們下面舉例加以說明:例如一個λD=63０nm的GａＩnＡIP四元橙色LＥD，其正常偏置約為VF≌2．２V，于是意味著它的一個電子與一個空穴復合成一個載流子所需的電熱能ER=2.2ｅv，而一個λD=630nm的光子的勢能為Ｅ(λ)=bc/λD≌1240／630≌１。97ｅv,于是電能到光能的轉換效率μ(e—Ｌ）R=1。97／２。２×1００%≌３9.5５%,即有0。２3ev的能量損失。（文中eｖ為電子伏特）如果對一個ＧaＮ的藍光４70nm的LEＤ,則VＦ≌３。4V,于是EＢ≌3。4ev,而EB(λ）≌124０/４７０≌2。64ev,于是μ=2.６4/3。４×100%≌７7．64%，這是在假定μint=１００％時若ＬED的電—光轉換的效率μinｔ=６0％，則對與紅色LEDμ（e-L)R=８９。５5%×60%=53.７3%，而對于藍色ＬED則有μ（ｅ-L)β=７7。６4％×６0％=４6.58%?？梢姷侥壳盀橹筁EＤ的光—電轉換效率不是很高的一個原因所在。60、LEＤＰN結有源層發(fā)出的光子能否100%逸出到空氣中？上面已經(jīng)了解到LEDPN結有源層的電—光轉換效率不是很高,有相當一部分電能沒有轉換成光源，而是轉換成熱能損耗在PN結內,成為PN結的發(fā)熱源。人們正在通過材料、工藝等機理上的努力去提高這一效率，但是即使我們在LED加上例如1Ｗ的電功率,它能將這個電功率全部變成1W光功率，那么我們要問:這些光子能否全部逸出到空氣中被人們“看見”？回答也是否定的。于是就有一個ＬED光子逸出率的問題存在?？梢杂?6０-１)式來表示LED中產生的光子逸出到空氣中的比率。μont＝(逸出到空氣中的光子數(shù)/PN結產生的光子總數(shù))×１0０%（６0-１)我們可以稱（60-1）為ＬED的外量子效率。為方便說明,我們假定LED的材料為GaAs，其材料的折射系數(shù)為ｎ1=3．９與芯片接觸的界面是空氣,它的光折射系數(shù)n0=1,由光的傳播理論中的光線折射定律可以知道,二種不同材料的界面在折射系數(shù)不相同時,其垂直于界面的光的反射指數(shù)可用式(6０—2)來表示：Ｒ(L)=［(n1—n０)/（n1+n0）]2×100%(60－２)對于GaAｓ與空氣則有：R(L)=[(3.9—1)/（3。9+1)]2×100％=３5。02%這就是說，有35.0２%的光子將被反射回GaＡｓ材料中即反射回芯片內不能逸出到空氣中,僅有６4。9８％有可能逸出到空氣中。然而，LEＤ的發(fā)光若是一個點光源時，其邊界全發(fā)射臨界角θC與界面二種材料的折射系數(shù)有關,并由(60—3）式確定:θC=arcSｉn(n０/n1)(6０—３)對于GａＡs和空氣:θC=arcSin(１／3。９)=1４。90°邊界全發(fā)射臨界角為29。8°，超過這個角度不能發(fā)射到空氣中,顯然這對一個球面而言，這個角度僅8。2７%的區(qū)域能全發(fā)射,顯然外量子效率是極低的。當然對LED芯片來說,它是一個六面體,并非點光源,在不計電極擋光時，這個六面體的六個面均可有一個全發(fā)射臨界角,共可有49。６%的出光區(qū)域.事實上，LＥD由于要引出電極，固定在引線框架上等原因，還做不到六個面出光,也就是達不到49。6％的全發(fā)射區(qū)域。ＬＥD外量子效率一般僅在２0%左右，它還有很大的提升空間,就是要從LED芯片結構，封裝結構，材料折射系數(shù)等綜合多方面因素加以解決,來提高效率.6２、能否簡述一下提高LED芯片電一光轉換效率的意義何在?通過上述幾個問題的回答，我們已基本上了解目前LED芯片的電一光轉換效率不是很高，也就是說其內量子效率和外量子效率都有很大的提高空間,需要LED科技、產業(yè)界去努力改進.內量子效率的改進,從改進半導體材料的雜質、位錯和缺陷著手,另外從PN結生長工藝上加以改善,在芯片結構和形狀設計上也有提高的余地，要做較多的工作,并要充分開拓新材料、新工藝以取得效率提高上的突破。在芯片電極設計和電極引出上采用新的構思和工藝方法,在這方面近年已有較大提高與突破。另外，在材料、光學設計方面均要加以改進，總之要做的工作很多,電一光轉換效率