LED应用技术-课件 学习单元1、2 LED基础知识、LED制作与封装

LED应用技术1全国高职高专院校规划教材·精品与示范系列2学习单元1LED基础知识1.1LED的发展与产业分布1.2光与色的基本特性1.3LED的发光原理、性能及应用

1.1LED的发展与产业分布2.LED的产业分布3.LED产业技术发展1LED的发展历程提纲4.LED应用及发展趋势LED是继白炽灯、荧光灯和高强度放电灯之后的第四代新光源。光源自然光人造光源传统型电光源热致发光型放电发光型光致发光型电致发光型1.LED的发展历程LED的发展主要经历了以下三个阶段：指示应用阶段信号显示阶段全彩照明阶段—1879爱迪生发明电灯

—1969第一盏LED灯(红色)

—1976绿色LED灯

—1993蓝色LED灯

—1999白色LED灯

—2000LED应用于室内照明

—LED将是继爱迪生发明电灯泡以来重新将开始巨大的光革命。

—21世纪开始的现在，通过在自然，人类和科学之间奇妙的相遇而开发的LED，将成为光世界的创新，对人类必不可少的绿色技术光革命。

LED灯泡目前现状LED照明灯主要还是以大功率白光LED单灯为主，大颗粒每瓦大于等于100流明，小颗粒每瓦大于等于110流明。

LED太阳能路灯，LED投光灯，LED吊顶灯，LED日光灯都已经可以批量生产了。例如10瓦的LED日光灯就可以替换40瓦的普通日光灯或者节能灯。

LED的发展历程72.LED的产业分布3.LED产业及技术发展1）.LED外延片及芯片产业随着高亮度LED尤其是照明用w级白光LED的发展，对LED用外延片和芯片制备与加工的技术要求越来越高，技术难度也越来越大。照明级LED竞争的焦点就是GaN基外延生长和芯片制造，这方面的技术水平以日本和美国为最高，欧盟和中国台湾地区次之。3.LED产业及技术发展2）.LED封装产业封装产业的发展与LED芯片的制造是紧密相关的，世界上最好的封装企业基本上都有自己的外延、芯片生产，并凭借对高品质芯片的垄断来占据LED高端市场。封装产业具有劳动密集型的特点，技术含量相对较低，是投资较少及收效较快的领域；与市场紧密结合的特点，是其相对快速成长的关键。目前，LED封装企业主要集中在中国台湾地区、马来西亚、韩国、日本以及中国大陆等地。类型外型及特征封装结构点光源(指示灯)圆形、矩形、多边形、椭圆形、凸形、双头形、阻塞形、子弹形、圆柱形、三角形、碗形、蜂窝形等，外形尺寸有φ3mm、φ5mm、φ7mm、φ9mm、φ10mm等多种规格环氧树脂全包封，金属(陶瓷)底座树脂包封，表面贴装封装面光源(状态指示)发光面积大，可见距离远，视角宽，有圆形、梯形、三角形、平形、正方形、长方形等，可拼接成发光阵列、线条和图形双列(单列)直插封装、表面贴装封装发光显示器数码管、字符管、米字管、矩阵管、电平显示器、多位数字显示器、光柱显示器、智能点阵显示器等，可显示字符和图标的复杂组合表面贴装、反射罩式、单片集成式，单条7段提高到14段或16段阵列功率型LED单管芯与荧光物质组合产生白光，多种不同色光管芯封装的色光混合构成白光单芯片功率型封装，多芯片封装LED主要的产品类型及封装结构

4.LED应用及发展趋势全彩特殊应用白色特种光源室外光源室内方向性室内普通光源冷白光源LED暖白光源LEDLED是21世纪最有市场前景的光源LED最具应用前景的领域1.大屏幕2.背光照明（手机、LCD）3.普通照明（路灯、室内）大屏幕背光照明超高亮度LED热点应用大、中、小屏幕显示器 各种广告牌、体育记分牌、金融和交通指示牌等，分为全色、三色、单色显示屏，2002年中国市场超过20亿元，几乎全部采用中国国产显示屏。汽车用灯汽车内部的仪表板、音响指示灯、开关的背光源、阅读灯和外部的剎车灯、尾灯、侧灯、头灯等均在逐步采用LED显示。据报道，2001年全世界超高亮度LED在汽车上的用量占26%的份额，一部汽车可用LED(或管子)200只到300只，中国汽车工业正处于大发展时期，是推广超高亮度LED的极好时机背光源主要是液晶LCD显示器上用的背光源，有白色和其他各种顏色，现阶段手机背光源用量非常大，一年要用35亿只LED。据报道，全世界2001年超高亮度LED在背光源上的用量占30%的份额。目前中国手机生產量很大，而且大部分LED背光源还是进口的，对於中国LED產品来说，这也是个极好的市场机会。交通信号灯主要用超高亮度红、绿、黄色LED，因为采用LED信号灯既节能，可靠性又高，交通信号灯正在逐步更新换代，而且推广的速度很快，市场需求量很大，是个很好的市场机会。景观照明、装饰灯及各种专用显示器市场用量很大，估计每年用量为几十亿只。

白光照明已开始从小功率白光LED灯用起，如安全照明灯、显微镜灯、白光背光源、手电筒、特种白光照明等，并逐步向白光照明迈进。超高亮度及白光LED应用北京2008年奥运会相关照明显示工程中LED的项目，这是个推动LED照明业发展的极好机会。另外，只有加快在超高亮度及白光LED这个领域的推广应用，才能给该领域的发展打下坚实的基础，才能加快发展的速度，为早日实现白光照明產业化提供保证。注:超高亮度LED主要指AlGaInp的红、橙、黄色LED，GaN基蓝、绿、紫和紫外光LED经济安全节能环保1.2光与的基本特性2.光的视觉性质3.颜色的特性及光色混合1光的基本知识提纲4.光色的心理感觉5.光色的对比与表色系统光的基本知识1）光的基本概念什么叫做光？牛顿微粒说：光电效应和光子说，成功的从实验和理论上证明光具有粒子性。惠更斯的波动说：光的干涉、衍射和光的电磁说，成功地从实验和理论上证明光具有波动性。光的波粒二象性：大量光子显示出光的波动性，少量光子显示出光的粒子性；光在传播过程显示光的波动性，光与物质相互作用时，显示出光的粒子性。可见光既具有波动性又具有粒子性。即光具有波粒二象性。什么叫做颜色？“光线并没有颜色。……只是某种能激起这样或那样颜色感觉的本领或倾向”，“在光线里面它们不过是把这样或那样的运动传播到感觉中枢中去，而感觉中枢则以颜色形式再现这些运动的许多感觉”。

---《光学；或关于光的反射、折射、弯曲和颜色的论文》牛顿（1721）简而言之，光线没有颜色，它只是某种功率分布，而颜色则是人对这种功率分布的心理响应。什么是发光？当某种物质受到诸如光的照射、外加电场或者电子束轰击等激发后，只要该物质不因此而发生化学变化，它总要回复到原来的平衡状态。在这个过程中，一部分多余的能量会通过光或热的形式释放出来。如果这部分能量是以可见光或近可见光的电磁波形式发射出来的，就称为发光。

1光的基本知识

2）光致发光的机理激活离子A在基质晶格中的发光行为(EX－激发；EM－发射(辐射回到基态)；HEAT－非辐射回到基态)激活离子A的能级示意(A*－激发态；A－基态；R－辐射回到基态；NR－非辐射回到基态)

光的基本知识3）光的基本度量单位A．光通量φdφe（λ）/dλ为辐射通量的光谱分布；V（λ）为光谱光（视）效率；Km为辐射的光谱光（视）效能的最大值B．发光强度（光强）光源在给定方向的单位立体角内发出的光通量定义为光源在该方向上的发光强度，以I表，单位为坎德拉(cd).C．光照度E在被照物体表面上，单位面积内所接收到的光通量称为光照度

D．光出射度M对于有一定表面积的发光体，在不同位置上的发光程度可能不同，因此需要用光出射度来表征。E．亮度L光的出射度只表示单位面积上发出光通量的多少，没有考虑光辐射的方向，不能表征发光面在不同方向上的光学特性。F．发光效率（光效）η发光效率（简称光效）是指一个光源所发出的光通量φ参与光源消耗的电功率P1之比。

2.光的视觉性质光色的舒适性：人眼对日光、篝火、油灯和蜡烛的长期适应，形成了对这几种光色的特殊偏好。很低照度：火焰（篝火、蜡烛、油灯）偏低或中照度：黎明和黄昏的光色较高照度：中午阳光或高色温天空光色总之，不同照度下的光色舒适度反应了人类长期对自然光和火焰的适应结果。光源对物体的显色能力称为显色性，是通过与同色温的标准光源下物体外观颜色的比较。

3.颜色的基本特性及光色混合颜色相加的计算在已知两种颜色的色度坐标x1，y1和亮度Y情况下，通过计算可得出这两种颜色相加（混合）而产生的第三种颜色的色度坐标和亮度。已知颜色C1和颜色C2的三刺激值为X1，Y1，Z1和X2，Y2，Z2，则混合后的颜色的三刺激值为X(1+2)=X1+X2,Y(1+2)=Y1+Y2,Z(1+2)=Z1+Z2已知颜色1（0.2，0.6）亮度18nt，颜色2（0.3，0.1）亮度8nt，计算两者的混合色的色度坐标和亮度。4.光色的心理感觉及环境影响色彩对人们的一种刺激和象征，在主观上一种反应与行为。色彩与人的感觉（外界的刺激）和人的知觉联系在一起。

环境对颜色的影响CIE1960均匀色度标尺图在CIE色度图上，每一个点都代表某一确定的颜色。这个颜色的位置是由一定数量的红、绿、蓝三原色的相加混合来确定的。5.光色的对比并置与表色系统每一种颜色在色度图上虽然是一个点，但对视觉来说，当这种颜色的坐标位置变化很小时，人眼仍认为它是原来的颜色，而感觉不到它的变化，可见，每一种颜色虽然在色度图上占一个点的位置，而对视觉来说，它实际上是一个范围，这个范围内的变化在视觉上是等效的。我们把这个人眼感觉不出的颜色变化范围叫做颜色的宽容量。莱特和彼特研究人眼对光谱不同部位的辨别能力。说明：光谱轨迹上波长不是等距的，线段的相对长度并不代表波长范围的绝对值大小。图中线段代表恰可查觉察的3倍。人眼对颜色的恰可分辨范围图CIE1960均匀色度标尺图为了克服CIE1931色度图的上述缺点，必须创立一种新的色度图，在这个图上，每一颜色的宽容量最好都近似圆形，而且大小一致。为此目的，1960年CIE根据麦克亚当的工作制定了CIE1960均匀色度标尺图（CIE1960UniformChromaticity-ScaleDiagram），简称CIE1960UCS图。CIE1960UCS图1.3LED的发光原理、性能及应用2.LED的发光原理3.LED的特性参数与性能1LED的基本结构与导电性提纲4.LED的分类与器件形式5.白光LED种类实现方法结构6.超高亮度LED与LED照明应用1.LED的基本结构与导电性1）LED基本结构2.LED的发光原理LED的实质性结构是半导体PN结，核心部分由P型半导体和N型半导体组成的晶片。在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。其发光过程可以用PN结的能带结构来做解释。半导体能级图

LED发光的颜色由半导体的种类决定，不同种类的半导体具有不同的禁带宽度Eg。电子、空穴复合释放的能量由禁带宽度Eg决定。要产生可见光（波长在380nm紫光～780nm红光），半导体材料的Eg应在3.26eV～1.63eV之间，比红光波长长的光为红外光。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光等各种颜色的LED。3.LED的特性参数与性能1）LED电学特性A.正向电流IF、最大正向电流IFmB．正向电压VFC．反向漏电流IRD．最大反向电压VRmE．允许功耗Pm2）LED光学特性A．LED的光波长（λ）B．光通量（F）C．发光强度（I）D．LED光照度（E）E．发光亮度（L）1）按发光颜色分类按发光管发光颜色分，可分成红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿和纯绿）、蓝光等。另外，有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。4.LED的分类与常见器件形式2）按出光面特征分类按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。圆形灯按直径分为φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。3）按发光强度角分类1.高指向性。一般为尖头环氧封装，或是带金属反射腔封装，且不加散射剂。半值角为5°～20°或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或与光检出器联用以组成自动检测系统。2.标准型。通常作指示灯用，其半值角为20°～45°。3.散射型。这是视角较大的指示灯，半值角为45°～90°或更大，散射剂的量较大。4）按发光二极管的结构分类按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。5.白光LED的种类、实现方法与结构芯片数激发源发光材料发光原理蓝光LED

InGaN（铟氮化稼）/YAG

InGaN的蓝光与YAG的黄光混合成白光蓝光LED

InGaN荧光粉InGaN的蓝光激发红、绿、蓝三基色荧光粉发出白光

1蓝光LED

ZnSe（硒化锌）由薄膜层发出的蓝光和在基板上激发出的黄光混合成白光紫外光LED

InGaN／荧光粉InGaN的紫外光激发红、绿、蓝三基色荧光粉发出白光

2蓝光LED黄绿LED

InGaN.GaP将具有补色关系的两种芯片封装在一起制成白光LED

3蓝光LED绿光LED红光LEDInGaN.AlInGaP将发三原色的三种芯片封装在一起制成白光LED多个多种光色的LEDInGaN.GaP.AlInGaP将遍布可见光区的多种光芯片封装在一起制成白光LED蓝光LED+不同色光荧光粉紫外光或紫光（300~400nm）LED+RGB荧光粉利用三基色原理将RGB三种超高亮度LED混合生成白光白光LED的实现方法白光LED的两种基本方式多层膜器件的结构大功率超高亮度LED的结构白光LED的结构发展方向目前指标研发目标提高光效率

151m/W

lOOlm/WGaN无机UV-LED短波激发光源的研发

460nm

254nm外部能量转换效率的研发

10%

40%高荧光材料能量转换效率的研发

60%

90%降低成本

21m／美元

2000lm/美元降低无机LED晶体的成本

1个／美元

5个／美元白光LED的发展方向

(a)酒吧幻彩幕墙灯（b）LED灯带6.超高亮度LED与LED照明应用白色LED照明灯地砖灯礼品灯手电筒

(a)笔记本显示器背光源(b)电视机LED背光源63学习单元2LED的制造与封装2.1LED的衬底材料2.2LED的外延工艺2.3LED的芯片技术2.4LED的封装技术2.5白光LED技术2.6LED的散热技术2.1LED的衬底材料

2.LED衬底材料的种类

1LED衬底材料的选择要求

提纲1.LED衬底材料的选择要求

1)．衬底与外延膜的结构匹配：外延材料与衬底材料的晶体结构相同或相近、晶格常数失配小、结晶性能好、缺陷密度低；

2)．衬底与外延膜的热膨胀系数匹配：热膨胀系数的匹配非常重要，外延膜与衬底材料在热膨胀系数上相差过大不仅可能使外延膜质量下降，还会在器件工作过程中，由于发热而造成器件的损坏；

3)．衬底与外延膜的化学稳定性匹配：衬底材料要有好的化学稳定性，在外延生长的温度和气氛中不易分解和腐蚀，不能因为与外延膜的化学反应使外延膜质量下降；

4)．材料制备的难易程度及成本的高低：考虑到产业化发展的需要，衬底材料的制备要求简洁，成本不宜很高。衬底尺寸一般不小于2英寸。

2.LED衬底材料的种类蓝宝石硅碳化硅蓝宝石蓝宝石衬底蓝宝石衬底有许多的优点：首先，蓝宝石衬底的生产技术成熟、器件质量较好；其次，蓝宝石的稳定性很好，能够运用在高温生长过程中；最后，蓝宝石的机械强度高，易于处理和清洗。因此，大多数工艺一般都以蓝宝石作为衬底。

硅衬底

目前有部分LED芯片采用硅衬底。硅衬底的芯片电极可采用两种接触方式，分别是L接触和V接触。通过这两种接触方式，LED芯片内部的电流可以是横向流动的，也可以是纵向流动的。由于电流可以纵向流动，因此增大了LED的发光面积，从而提高了LED的出光效率。因为硅是热的良导体，所以器件的导热性能可以明显改善，从而延长了器件的寿命。

碳化硅衬底

碳化硅衬底（美国的CREE公司专门采用SiC材料作为衬底）的LED芯片电极是L型电极，电流是纵向流动的。采用这种衬底制作的器件的导电和导热性能都非常好，有利于做成面积较大的大功率器件。三种衬底性能比较三种衬底性能比较2.2LED外延工艺技术2.几种主要的外延材料

3.LED芯片的外延技术及外延设备

1LED对外延材料的基本要求提纲4.外延技术和设备的发展趋势721.LED对外延材料的基本要求

方大集团于2001年9月在国内第一个生产出GaN基LED外延片对LED芯片外延材料的基本要求及选择考虑通常有以下几点：1.要求有合适的带隙宽度Eg2.可获得高电导率的P型和N型晶体，以制备优良的PN结3.可获得完整性好的优良晶体4.发光复合概率大2.几种主要的外延材料

1）AlInGaP外延材料2）GaN外延材料3）AlInGaN外延材料4）AIGaAs外延材料5）其他新型外延材料3LED芯片的外延技术及外延设备1）VPE设备VPE设备工作原理2）MOCVD设备MOCVD设备MOCVD设备工作原理外延片在光电产业中扮演了一个十分重要的角色，而MOCVD外延炉是制作外延片的不可缺少的设备。有些专家经常用一个国家或地区有多少台MOCVD外延炉来街量这个国家或地区光电行业的发展规模，这巳充分说明了MOCVD外延炉的重要性。根据生长的需要，MOCVD外延炉一次可以制出11片或15片外延片，有时也可以制出24片外延片。

4.外延技术和设备的发展趋势

1)外延技术的发展趋势

A选择性外延生长或侧向外延生长技术B悬空外延技术C多量子阱型芯片技术D“光子再循环”技术E研发短波长紫外(UV)LED外延材料F氮化氢汽相外延(HVPE)技术

2)外延设备的发展趋势

A大型化，以提高生产能力B专用化C低成本化D多工艺、多技术集成化E对紫外LED专用MOCVD设备的需求将急剧增加2.3LED的芯片技术2.提高光引出效率的芯片技术

3.电极及电流扩展技术

1优化芯片发光层能带结构

提纲1优化芯片发光层能带结构1）双异质结双异质结能带图2）量子阱结构量子阱结构能带图高亮度LED所采用的发光层结构及其外量子效率

材料颜色峰值波长发光层结构外量子效率ALGaAs红650DH8％AlInGaP红红橙橙650636610607DH-TSMQW-TSTIP-MQW-TSDH-TS16％32％30％16％AlInGaN琥珀黄黄绿绿绿绿蓝紫外90585570525570520460405DH-TSDHDH-TSSQW-TSDH-TSSQW-TSSQW-TSMQW-TS10％5％2％6.3％2％11.6％15％28％2.提高光引出效率的芯片技术传统LED的结构

1）在芯片与电极之间加入厚窗口层芯片与电极之间加入厚窗口层2）剥离与透明衬底技术A在外延表面沉积键合金属层(例如lOOnm的Pd)，再在键合衬底(如Si衬底)表面积一层1000nm的铟；B将外延片低温键合到衬底上；C用KrF脉冲准分子激光器照射蓝宝石衬底底面，再加热到约40℃，使蓝宝石与GaN层脱离。3)双反射(DR)和分布式布拉格反射(DBR)结构

DBRLED的结构DRLED的结构

4)倒装芯片(Flip-chip)技术传统蓝宝石衬底GaN基LED芯片的结构

倒装芯片结构

5)表面粗糙化纹理结构

芯片表面纹理结构

纹理表面的取光模式

6)微芯片阵列7)异形芯片技术不同光引出结构的异形芯片技术

3.电极及电流扩展技术

电极是LED的重要部件。为降低器件的光损耗，提高光效，电极的设计必须满足3个方面的要求：一是要求尽可能低的接触电阻，二是要求电流能分散到芯片截面积上尽可能大的区域，三是要求电极对光遮挡的损耗最小。高亮度HBLED的电极图形

新型高效率LED与传统LED的结构比较

LED芯片电流的扩展2.4LED的封装技术

2.功率型LED封装技术1LED的封装形式与结构

提纲1LED的封装形式与结构Lamp-LED早期出现的是直插LED，它的封装采用灌封的形式。1）Lamp-LED封装2）SMD封装表面贴装技术(SMT)应用于LED生产始于20世纪80年代，表面贴装是LED一种重要的封装形式。表面贴装LED与其他表面贴装器件(SMD)一样，适合于自动化大规模生产，并且适应电子整机产品轻薄短小的发展要求。

封装形式外形尺寸最小间距最佳观察距离（m）说明

PLCC-2

3.2X3.0

lO

17单芯片有利于散热

PLCC-4

3.2X2.8

5

8.5双色和三色组合封装

0603

1.7X0.9

5

8.5向0402发展

0805

2.1x1.35

6

11.2

1206

3.1X1.7

8

13.6侧光型、高亮度型表面贴装LED的有关尺寸

3)多芯片集成封装目前大尺寸芯片还存在散热和发光均匀性及发光效率下降等问题。由于小芯片工艺相对成熟，将多个小尺寸芯片高密度地集成在一起封装而成的功率型LED，可以获得较高的光通量。

2.功率型LED封装技术功率型LED功率型LED封装技术功率LED的热学计算热传导理论其中Δt为温度差，P为流过介质热量，λ为热导系数，Α为热导面积，δ为介质厚度LED芯片芯片粘接剂热沉电路基板温度计算一颗1mm*1mm*0.1mm的LED芯片，热功率为1W，通过硅胶与封装基板连接，硅胶层厚度20um，热导率1W/K*m，求硅胶上下面温度差。相同的芯片，通过银胶与封装基板连接，银胶层厚度20um，热导率6W/K*m，计算该上下面温度差。封装基板目前常见的大功率LED封装基板有PCB、MCPCM金属覆铜板、Al2O3陶瓷和AlN陶瓷。类型热导率W/mk膨胀系数ppm/K耐热性能

PCB0~315300℃/120s金属覆铜板1~522288℃/30s陶瓷基板氧化铝~207500℃氮化铝~1805500℃各类封装基板比较2.5白光LED技术2人造白光的合成

3白光LED的实现方法

1可见光光谱与白光LED的关系

提纲4白光LED存在的问题及对策5荧光材料6白光LED的特性

1可见光光谱与白光LED的关系

2人造白光的合成白光的合成3白光LED的实现方法1）荧光粉转换(PC)LED

蓝光InGaNLED的结构

InGaN/YAG白光LED的结构

InGaN/YAG白光LED制作工艺流程20mA、250C时的白光LED的光谱

白光LED和其他可见光LED的色坐标蓝光LED芯片配合YAG荧光粉获得白光LED的方法的优点是：结构简单，成本较低，制作工艺相对简单，而且YAG荧光粉在荧光灯中应用了许多年，工艺比较成熟。该实现方法的缺点主要有：（1）因蓝光LED的效率还不够高，致使白光LED的光效较低。（2）用短波长的蓝光激发YAG荧光粉产生长波长的黄光，存在能量损耗。（3）荧光粉与封装材料随着时间老化，导致色温漂移和寿命的缩短。（4）难以实现低色温（白光偏向暖色），显色指数一般较低(70～80)。（5）光色随电流变化，易出现月晕现象。（6）功率型白光LED还存在空间色度均匀性等问题。2)三基色荧光粉转换(PC)LED三基色PCLED能在较高发光效率的前提下，有效地提升LED的显色性。三基色光源的最佳组合波长为450nm、540nm和610nm，这一组合可以通过部分被吸收的AlInGaN芯片的蓝光和适当的绿光和橙黄光两种荧光粉来实现。

LED的发光频与电流关系

两种白光LED的注入电流与色度的依存关系

3）多芯片(MC)白光LED（三基色RGB合成）

除了利用蓝光LED配合红色、绿色荧光粉产生白光外，也可以将RGB三基色LED芯片封装在一起来产生白光，还可以利用红、绿、蓝、黄橙四色LED来产生白光，构成多芯片白光LED。其中，三芯片RGB三基色合成白光技术最具有代表性。RGB三基色LED的发光光谱

4白光LED存在的问题及对策

芯片封装系统

效率·大电流下的效率·光提取效率·正向电压·探索能提高光提取效率的封装材料和提高效率的封装结构·白光技术·荧光粉效率·光学结构和二次光学元件的设计与使用·高效电源变换与驱动技术

寿命·减少缺陷·稳定的封装材料·荧光粉的进展·芯片的散热技术·混色的反馈控制·稳定可靠

价格·改善衬底质量·大规模化外延生长·功率型和功率型密度下的散热技术·工业化简单易行的白光产生技术·廉价的驱动电路1）散热问题A加速器件老化，缩短使用寿命，严重时会导致芯片烧毁。B使蓝光LED的波长发生红移，并对白光的色度和色温等产生重要影响。如果波长偏移过多，偏离了荧光粉的吸收峰，将导致荧光粉量子效率降低，影响出光效率。C温度对荧光粉的辐射特性也有很大影响，随温度的上升，荧光粉量子效率降低，出光减少，辐射波长也会发生改变，致使白光LED的色温、色度发生变化。

2）发光效率还不是足够高目前白光LED的发光效率的实验室水平早已超过lOOlm/W

芯片的内量子效率已经接近10%的极限

可采用覆芯片化封装方式，并整合芯片表面的加工工艺

3）高质量荧光粉的开发及其涂敷工艺控制对荧光粉的基本要求是：A能被与其相配的蓝光或紫外芯片有效激发。B具有较高的量子效率。C化学性能稳定，光衰小。4)显色性和空间色度均匀性控制5)芯片光电参数的配合6)建立照明用功率型白光LED的测试标准7)根据应用要求生产的器件光色度参数的控制8)光学系统与灯具9)生产成本控制10)白光LED照明系统驱动与补偿电路的开发5荧光材料荧光材料红光芯片蓝光芯片绿光芯片紫光或紫外光晶粒硅酸金属盐或稀土激活的（卤）硅酸盐

l

13

4

17金属氧化物或稀土激活的氧化物

1

8

0

8磷酸金属盐或稀土激活的（卤）磷酸盐

1

6

O

14铝酸金属盐或稀土激活的铝酸盐

1

13

2

21锰铁铬激活的钛酸盐、铝酸盐或硅酸盐

1

2

0

6硼酸金属盐或稀土激活的硼酸盐

1

5

l

4铜铝金银锰铁铬激活的硫化物

O

4

O

9氧氮化物或稀土激活的氧氮化物或氮化物

O

1

O

3稀土激活的钒酸盐

0

3

O

3稀土激活的硫代镓（铝）酸盐

1

9

4

5稀土激活的硫化物

1