發(fā)光二極管綜述

1、發(fā)光二極管綜述電子發(fā)光書管的發(fā)展發(fā)光二極管顯示年，主要是亜旦單色和16級:第一階段為1和簡單圖片，主0年到1995發(fā)光二極管的定義發(fā)光二極管是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能；常簡寫為LED（light-emittingdiode）。由鎮(zhèn)（Ga）與打申（AS）、磷（P）的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管。在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能；發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦浴．?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，

2、在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。磷申化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。其工作原理圖如下：空穴電流流過結(jié)合部金融證券、銀行、郵局等公共場所，作為公共信息顯示工具。第二階段是1995年到1999年，出現(xiàn)了64級、256級灰度的雙基色視頻屏。視頻控制技術(shù)、圖像處理技術(shù)、光纖通信技術(shù)等的應(yīng)用將發(fā)光二極管顯示屏提升到了一個新的臺階。發(fā)光二極管顯示屏控制專用大規(guī)模集成電路芯片也在

3、此時由國內(nèi)企業(yè)開發(fā)出來并得以應(yīng)用。第三階段從1999年開始，紅、純綠、純藍(lán)發(fā)光二極管管大量涌入中國，同時國內(nèi)企業(yè)進(jìn)行了深入的研發(fā)工作，使用紅、綠、藍(lán)三原色發(fā)光二極管生產(chǎn)的全彩色顯示屏被廣泛應(yīng)用，大量進(jìn)入體育場館、會展中心、廣場等公共場所，從而將國內(nèi)的大屏幕帶入全彩時代。隨著發(fā)光二極管原材料市場的迅猛發(fā)展，表面貼裝器件從2001年面世，主要用在室內(nèi)全彩屏，并且以其亮度高、色彩鮮艷、溫度低的特性，可隨意調(diào)整的點(diǎn)間距，被不同價位需求者所接受，在短短兩年多時間內(nèi)，產(chǎn)品銷售額已超過3億元，表面貼裝全彩色發(fā)光二極管顯示屏應(yīng)用市場進(jìn)入新世紀(jì)。為了適應(yīng)2008年奧運(yùn)會的“瘦身”計劃，利亞德開發(fā)了表面貼裝雙基色

4、顯示屏，大量用于訓(xùn)練館和比賽計時計分系統(tǒng)。在奧運(yùn)場館全彩屏方面，為緊縮投資，全彩屏大部分采用可拆卸方式，奧運(yùn)期間可作為實(shí)況轉(zhuǎn)播工具，賽事結(jié)束后可用于租賃，作為演出、國家政策發(fā)布等公共場合應(yīng)用工具，通過這種方式可盡快收回成本。就市場而言，中國加入WTO、北京申奧成功等，成為發(fā)光二極管顯示屏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新契機(jī)。國內(nèi)發(fā)光二極管顯示屏市場保持持續(xù)增長，目前在國內(nèi)市場上，國產(chǎn)發(fā)光二極管顯示屏的市場占有率近95%。國際上發(fā)光二極管顯示屏的市場容量預(yù)計以每年30%的速度在增長。發(fā)光二極管的特性參數(shù)IF值通常為20mA被設(shè)為一個測試條件和常亮?xí)r的一個標(biāo)準(zhǔn)電流，設(shè)定不同的值用以測試二極管的各項(xiàng)性能參數(shù)，具體見特性

5、曲線圖。IF特性：以正常的壽命討論，通常標(biāo)準(zhǔn)IF值設(shè)為2030mA，瞬間（20ms）可增至100mA。2.IF增大時LAMP的顏色、亮度、VF特性及工作溫度均會受到影響，它是正常工作時的一個先決條件，IF值增大：壽命縮短、VF值增大、波長偏低、溫度上升、亮度增大、角度不變，與相關(guān)參數(shù)間的關(guān)系見曲線圖；1.VR（LAMP的反向崩潰電壓）由于LAMP是二極管具有單向?qū)щ娞匦?，反向通電時反向電流為0，而反向電壓高到一定程度時會把二極管擊穿，剛好能把二極管擊穿的電壓稱為反向崩潰電壓，可以用“VR”來表示。VR特性：1.VR是衡量P/N結(jié)反向耐壓特性，當(dāng)然VR赿高赿好；VR值較低在電路中使用時經(jīng)常會有反

6、向脈沖電流經(jīng)過，容易擊穿變壞；VR又通常被設(shè)定一定的安全值來測試反向電流（IF值），一般設(shè)為5V；紅、黃、黃綠等四元晶片反向電壓可做到2040V，藍(lán)、純綠、紫色等晶片反向電壓只能做到5V以上。2.IR（反向加電壓時流過的電流）IR特性：二極管的反向電流為0，但加上反向電壓時如果用較精密的電流表測量還是有很小的電流，只不過它不會影響電源或電路所以經(jīng)常忽略不記，認(rèn)為是0。1.IR是反映二極管的反向特性，IR值太大說明P/N結(jié)特性不好，快被擊穿；IR值太小或?yàn)?說明二極管的反向很好；2.通常IR值較大時VR值相對會小，IR值較小時VR值相對會大；3.IR的大小與晶片本身和封裝制程均有關(guān)系，制程主要體

7、現(xiàn)在銀膠過多或側(cè)面沾膠，雙線材料焊線時焊偏，靜電亦會造成反向擊穿，使IR增大。3.IV（LAMP的光照強(qiáng)度，一般稱為LAMP的亮度）指LAMP有流過電流時的光強(qiáng)，單位一般用毫燭光（mcd）來衡量，由于一批晶片做出的LAMP光強(qiáng)均不相同，封裝廠商會將其按不同的等級分類，分為低、中、高等多個等級，而LAMP的價格也與其亮度大小有關(guān)系。同一亮度LAMP順向電流赿大，亮度赿高。亮度還跟角度有關(guān)系，同樣物料角度赿大亮度赿，角度赿小，亮度赿高，所以要求亮度的同時要考慮到角度的大小。4.W/D（主波長，單位是nm，納米）LAMP正常工作時的顏色特性，顏色特性具體見LAMP介紹中的顏色分類，通常用W/D來衡量

8、顏色的變化特性，在電流和溫度不同的情況下主波長測試值均不相同的，封裝廠商會按相同的條件將W/D按不同的等級分類。e（半功視角，單位是“度”發(fā)光管LAMP發(fā)光強(qiáng)度為一半時所對應(yīng)的角度。角度的大小與晶片體積的乳順向電圧與順狗粵逐大小、支架碗杯的角度、杯深、模粒的球面直徑、卡點(diǎn)等有關(guān)系。角度赿大照出的光圈赿大，反之赿小。LAMP的特性參數(shù)關(guān)系曲線如右：乩反向電屋與反向幀10-tepsityfrcPPap貳網(wǎng)山p苗53VfWVtF曲33.沁簡頤與潼悵fHUECrim4IF佔(zhàn)vrrvi4毗血直狐向電海勻佝電庇1.液向電瀟與亮度C.I.E光譜圖X、Y是指在世界標(biāo)準(zhǔn)光譜圖(C.I.E)中對應(yīng)的值，它可以衡量

9、顏色的屬性(顏色的種類和摻雜特性)。如標(biāo)準(zhǔn)白光的X、Y對應(yīng)值為：0.33，藍(lán)色對應(yīng)的X為0.2,Y為0CIE光譜圖如圖：C1E1931CHROMATICITYDIAGRAM輕1Mlf#發(fā)光二極管性能指標(biāo)是整個發(fā)光二極管的核心部分，只有了解它的性能指標(biāo),才能深度的了解發(fā)光二極管大致可分為以下幾方面的內(nèi)容:發(fā)光二極管的顏色:發(fā)光二極管的顏色是一個很重要的一項(xiàng)指標(biāo)，是每一個發(fā)光二極管相關(guān)燈具產(chǎn)品必須標(biāo)明，目前發(fā)光二極管的顏色主要有紅色，綠色，藍(lán)色，青色，黃色，白色，暖白，琥珀色等其它的顏色，因?yàn)轭伾煌?，相關(guān)的參數(shù)也有很大的變化。發(fā)光二極管的電流:發(fā)光二極管的正向極限(IF)電流多在20MA，而且發(fā)

10、光二極管的光衰電流不能大于IF/3，大約15MA和18MA。發(fā)光二極管的發(fā)光強(qiáng)度僅在一定范圍內(nèi)與IF成正比，當(dāng)IF20MA時,亮度的增強(qiáng)已經(jīng)無法用內(nèi)眼分出來。因此發(fā)光二極管的工作電流一般選在17-19MA左右比較合理。前面所針對是普通小功率發(fā)光二極管(0.04-0.08W)之間的發(fā)光二極管而言，但有些發(fā)光二極管除外(有些在40MA左右的額定值)。除著技術(shù)的不斷發(fā)展，大功率的發(fā)光二極管也不斷出現(xiàn)如0.5W發(fā)光二極管(IF=150MA)，1W發(fā)光二極管(IF=350MA)，3W發(fā)光二極管(IF=750MA)還有其它更多的規(guī)格。發(fā)光二極管的電壓:我們通常所說的是發(fā)光二極管的正向電壓，就是說發(fā)光二極管

11、的正極接電源正極，負(fù)極接電源負(fù)極。電壓與顏色有關(guān)系，紅、黃、黃綠的電壓是1.8-2.4v之間。白、藍(lán)、翠綠的電壓是3.0-3.6v之間，可能同樣一批發(fā)光二極管的電壓會有一些差異，要根據(jù)廠家提供的為準(zhǔn)。在外界溫度升高時，VF將下降。發(fā)光二極管的反向電壓VRm:所允許加的最大反向電壓。超過此值，發(fā)光二極管可能被擊穿損壞。發(fā)光二極管的色溫:以絕對溫度K來表示，即將一標(biāo)準(zhǔn)黑體加熱，溫度升高到一定程度時顏色開始由深紅-淺紅-橙黃-白-藍(lán)，逐漸改變，某光源與黑體的顏色相同時，我們將黑體當(dāng)時的絕對溫度稱為該光源之色溫。因相關(guān)色溫度事實(shí)上是以黑體輻射接近光源光色時，對該光源光色表現(xiàn)的評價值，并非一種精確的顏色

12、對比，故具相同色溫值的二光源，可能在光色外觀上仍有些許差異。僅馮色溫?zé)o法了解光源對物體的顯色能力，或在該光源下物體顏色的再現(xiàn)如何。不同光源環(huán)境的相關(guān)色溫度。發(fā)光二極管的應(yīng)用與研發(fā)今天，LED技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了一個全新的LED產(chǎn)業(yè)，無數(shù)LED技術(shù)應(yīng)用在汽車、消費(fèi)電子產(chǎn)品、普通照明、標(biāo)志和交通燈、移動和便攜式計算機(jī)以及傳感器和通信等系統(tǒng)中。LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展非常類似于計算機(jī)芯片產(chǎn)業(yè)，其效率和光輸出呈指數(shù)增長，自20世紀(jì)60年代起大約每36個月翻一番。為了更好地理解LED技術(shù)的生態(tài)系統(tǒng),可以把LED產(chǎn)業(yè)分為4個不同的區(qū)域。第一區(qū)域是制造LED器件本身，包括制造晶圓、LED芯片、LED封裝等。這一部分是整

13、個LED產(chǎn)業(yè)的基石，因而競爭非常激烈。這一區(qū)域包括了幾乎所有的頂級LED廠商，如克里（Cree）、日亞（Nichia）、歐司朗（Osram）、飛利浦（Philips）、豐田合成（ToyodaGosei）、首爾半導(dǎo)體公司（SeoulSemiconductor）和其他一些公司。第二區(qū)域是制造對LED器件至關(guān)重要的外圍材料和元件，如熒光粉、封裝材料、驅(qū)動器、控制器和熱管理組件等。這一區(qū)域中的公司包括一些在第一區(qū)域的公司，但也包括一些只提供外圍材料和元件的其他公司。第三區(qū)域的公司通常只為其他LED公司提供設(shè)備和工具，從測試和測量設(shè)備到晶圓和芯片的制造設(shè)備。這些公司往往不涉及LED產(chǎn)業(yè)的其他區(qū)域。在第四

14、區(qū)域的是系統(tǒng)集成公司，他們制造以LED為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，諸如液晶電視、手機(jī)、手提電腦、交通燈、燈具、加裝燈泡、汽車燈組件、傳感器、通信系統(tǒng)以及醫(yī)療設(shè)備等。這一區(qū)域的公司可以蔓延到幾乎所有需要光源的行業(yè)，并且公司數(shù)目還在不斷增長。在這部分領(lǐng)先的公司包括通用電氣、西門子、飛利浦和霍尼韋爾（Honeywell）等。另外，一些液晶電視制造商，例如臺灣的奇美和友達(dá)光電公司近年來也加入了第一區(qū)域，而成了LED器件的制造商。然而，即使經(jīng)歷了巨大的增長和發(fā)展，LED產(chǎn)業(yè)遠(yuǎn)未成熟。新的技術(shù)和應(yīng)用以及新的投資，都使LED產(chǎn)業(yè)保持著快節(jié)奏的發(fā)展。目前，LED技術(shù)的研發(fā)大部分集中在高功率LED、高能源轉(zhuǎn)換效率、新材料（如

15、硅襯底）LED顯示技術(shù)、有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）技術(shù)和納米技術(shù)（如量子點(diǎn)LED）上?？梢灶A(yù)見，一些在這些領(lǐng)域獲得領(lǐng)先地位的公司將在LED行業(yè)的競爭中占有極為有利的位置。顯然，知識產(chǎn)權(quán)（IP）在LED產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新和競爭中發(fā)揮了重要的作用。許多國家、地區(qū)和公司都鼓勵在主要市場中獲得專利，保護(hù)與LED相關(guān)的知識產(chǎn)權(quán)。例如，在國家、地區(qū)方面，過去5年總計6714項(xiàng)與LED技術(shù)相關(guān)的、已頒布的美國專利中，美國以2422項(xiàng)專利處于領(lǐng)先地位，其次是日本1090項(xiàng)、臺灣972項(xiàng)、韓國700項(xiàng)、德國279項(xiàng)、中國114項(xiàng)、荷蘭65項(xiàng)、加拿大61項(xiàng)、法國51項(xiàng)和英國47項(xiàng)。以時間作為參考坐標(biāo)，2000年至2010

16、年間，每年頒布的美國專利數(shù)在不斷增加。2000年至2010年的具體數(shù)量分別為：505、610、636、803、875、896、1237、1277、1362、1496和1342。由于目前離2010年結(jié)束還有4個月，因而2010年的數(shù)量應(yīng)該更高。這些數(shù)據(jù)顯示了專利申請的趨勢仍是向上發(fā)展，將來在LED產(chǎn)業(yè)中有更多的創(chuàng)新。將LED行業(yè)的優(yōu)秀企業(yè)作為分析目標(biāo)，可以看到，三星（Samsung）以536項(xiàng)美國專利而名列首位，其次是飛利浦286項(xiàng)、伊斯特曼柯達(dá)（EastmanKodak）209項(xiàng)、日亞152項(xiàng)、歐司朗140項(xiàng)、施樂（Xerox）117項(xiàng)、晶電（Epistar）115項(xiàng)、國際商用機(jī)器公司（IBM

17、）112項(xiàng)、克里110項(xiàng)、羅門哈斯（Rohm）92項(xiàng)、鴻海（HonHai）92項(xiàng)、豐田合成78項(xiàng)、沖電氣（Oki）57項(xiàng)、通用電氣53項(xiàng)、建興（Liteon）45項(xiàng)和首爾半導(dǎo)體32項(xiàng)。這些公司近來很多專利交叉授權(quán)的交易進(jìn)一步表明了擁有在LED技術(shù)領(lǐng)域的優(yōu)質(zhì)專利的重要性。就市場而言，中國加入WT0、北京申奧成功等，成為LED顯示屏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新契機(jī)。國內(nèi)LED顯示屏市場保持持續(xù)增長，目前在國內(nèi)市場上，國產(chǎn)LED顯示屏的市場占有率近95%。國際上LED顯示屏的市場容量預(yù)計以每年30%的速度在增長。LED顯示屏的主要制造廠商集中在日本、北美等地，我國LED制造廠商出口的份額在其中微不足道。據(jù)不完全統(tǒng)計，世界上目前至少有150家廠商生產(chǎn)全彩屏，其中產(chǎn)品齊全，規(guī)模較大的公司約有30家左右。目前，經(jīng)過中國政府對LED產(chǎn)業(yè)化的積極推動，國內(nèi)LED顯示屏的生產(chǎn)技術(shù)基本與世界同步，國內(nèi)知名品牌有：奧力興（