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LED工藝技術

    作者：宏拓新軟件
    發布日期：2008-06-12         
閱讀：75     
 
 
 在最近幾年，LED的技術取得重大進展，并因其價格和結構方面的廣闊發展空間，使得它能夠向傳統的光源發起挑戰，因此也成為照明行業的一個熱點。鑒于LED工藝技術與傳統的制燈工藝技術顯著不同，因此本刊根據國內外的有關雜志中節選了有關LED工藝技術的評論，供有關同行參考。

一、 LED工藝技術的基本介紹
為了制造發光的P-n結型晶體，采用了Ⅲ—Ⅴ和Ⅱ—Ⅳ層的半導體材料，該材料是由培育層、窗口、內反射器等組合。晶體為零級水平的產品，“封裝”的晶體、開關觸點、反射器、熱拆卸裝置、密封件等稱為發光等或一級水平產品。

在簡化的模式中，光發生在晶體內向P-n結過渡時，此過程的效能稱為內量子效率。它由材料的質量（雜質、缺陷等）所決定，而且還由結構和生產層決定。材料系統的特性決定于波長（顏色），但是，并非產生在晶體內的光全部發射到外部，這取決于晶體的光學特性（折射系數、內部吸收、幾何尺寸）。從晶體及其周圍的晶體組發出的光稱為出射效率。總效率是內部量子效率與出射效率的乘積。

1995年前，LED工藝技術的定位在于信號裝置中的應用，其主要參數為亮度。1995年后，不但對光效，還對光通量給予更大的關注。因此，有必要對LED的這些參數與光源類似的參數進行比較。首先LED發出的光與傳統光源不同的是有很強的方向性。為了得到對照值，傳統光源需要輔助光學器材，從而說明了有附加損耗。與傳統照明系統效率有關的有效光通量為燈光通量的50%--75%。其次，LED的多數參數與5㎜直徑的裝置有關。LED通常在晶體內的尺寸約為0。1㎜，并按20mA計算。

光效為15lm/w的5㎜的LED的光通量約為1lm。對于這樣的電流和光通量不需要太嚴格的熱條件。對于照明來說，通常需要幾百到幾千個5㎜的LED來代替常用的光源。因此，LED燈具應是一個集合的裝置，它包含有大量的單個LED，該LED具有適當的電氣、絕熱和機械參數，達到二級水平產品。當采用標準的5㎜LED時，二級水平產品的尺寸變得極大，而且與費用無關。因此，為使照明中采用LED，所需的工藝技術與標準5㎜輻射器有本質區別。

為使二級水平產品的尺寸和價格保持在可接受的框架內，照明中的二極管的數量必須減少，而單個LED發出的光應增長10—100倍。為了實現此目標，需要增大晶體的尺寸和輸出電流值。這樣強大的LED在1997年首次由HP公司推出。從本質上看，LED與傳統光源的基本區別是：LED（二級水平）具有光強分布曲線的性能和具有在常用燈具中燈與光學器件組合情況下的光通量。

二、 LED工藝技術與白光
LED發出似是而非的單色光，在帶顏色光照明裝置中，與多數傳統光源相比較，由于其較高的動力效能，認為顏色光是較好的。但在用LED代替傳統光源前，必須確定白光LED應達到的必要效率水平和質量。由于輻射藍—綠光譜成份的GaN的LED空前進展，白光的燈具有遠大的前景。有兩種辦法可以實現白光LED：

一種是將單獨輻射紅、綠、藍色光的LED混合（稱為RGB）；另一種是將帶熒光粉輻射的GaN藍色輻射組合，它可使藍色光部分變為長波輻射，并與剩余的藍色光結合而發出白色光。無論是第一種或是第二種方法均可獲得含有二種顏色成份的白色光；具有三種顏色成份的可得到高質量顏色（Ra為80—90），為此，利用熒光粉的工藝技術使用二種不同的成份，還有中間的方案。

RGB法理論上較為有效，但需要輔助光學器件，從而導致效率降低和系統價格的提高。帶熒光粉的問題簡單，它與熒光粉效率有關，它可變成一種RGB系列。但是，這兩種工藝技術間的主要區別在于，RGB法可以“混合顏色”，此時的熒光粉是有穩定性能。與熒光粉不同，RGB法在照明領域開辟了新的可能性。從白光LED光效增長前景來看，LED采用熒光粉，在接近2005年可達到良好的結果，光效為50lm/w，可以預測，白光LED可用于今天使用燈泡和鹵鎢燈的場所。
 

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