LED,即发光二极管(light emitting diode),自1955年由美国无线电公司的Rubin Braunseein发现以来,其独特的发光原理便吸引了众多关注。在电子与空穴的加压作用下, 电子会从能量较高的空穴跃迁至能量较低的空穴,释放的多余能量则以光的形式展现。
这一能量跃迁过程,使得LED具备体积小、耗能低、寿命长、亮度高、热量低、环保且耐用等特点。正因如此,LED在多个领域找到了广泛的应用,如显示屏、交通讯号显示、照明光源以及汽车工业等。
LED可以按照其发光颜色进行分类,包括红色、橙色、绿色(进一步细分为黄绿、标准绿和纯绿)、蓝光等。这些不同单色光的实现,需要使用不同的发光材料。 白光LED是由多种单色光混合而成的,其种类繁多,应用广泛。如今,它已成为家用电器、笔记本电脑指示灯、汽车防雾灯以及室内照明等众多照明设备中的不可或缺的元素。
普通亮度LED与高亮度LED是两种主要的分类方式。其中,单颗LED光源功率达到或超过0.35W的,被称为大功率LED。LED的分类不仅限于亮度,还包括多种其他方式。例如,可以根据发光管出光面的特征进行分类;或者按照发光二极管的结构来区分;此外,还可以根据芯片材料以及LED的功能进行详尽的划分。
03LED生产工艺
LED的生产工艺涵盖了从原材料准备到成品出厂的多个环节。这些环节包括但不限于:芯片制备、封装工艺、焊接与测试等。每个环节都至关重要, 共同构成了LED生产的完整链条。
图2展示了LED的工艺结构,它主要由衬底、磊晶和芯片三个部分组成。完成制备的LED元件(即芯片)需要经过封装工艺,然后才能被安装到各种应用中。
在LED的工艺结构中,衬底是不可或缺的一部分。它为磊晶工艺提供了必要的生长基础,并对LED的性能和稳定性产生重要影响。 衬底为LED提供生长基础,影响发光效率和寿命;磊晶工艺是制造LED的关键。磊晶工艺有三种主要方式:液相磊晶(LPE)、分子束磊晶(MBE)和有机金属气相磊晶(MOCVD)。
芯片制造涉及多道光刻与刻蚀工序,封装工艺则保护外部免受损伤并管理光和热。在LED芯片制造的前段工艺中,涉及到了多个光刻和刻蚀的步骤。而光刻的全过程,则如图6所示。
封装工艺的分类主要包括以下几类:塑料封装、金属封装、玻璃封装等。各有其优缺点,并对其性能产生重要影响。
将封装好的LED应用于实际项目中,才能真正展现其优势。因此,LED的应用技术开发显得尤为重要。在LED的应用过程中,设计与散热控制至关重要。首先, 应用设计是关键。应用者需要组建合格的设计团队,或者寻求专业人士的协助。设计时,必须充分考虑材料的散热性能,因为热量控制直接影响LED的发光效率、强度、光谱特性以及工作稳定性和使用寿命。其次,驱动电路的设计也至关重要。电路必须满足各种输入输出电流电压的需求,同时提升其智能性和可靠性,以确保LED的稳定工作。
近年来,随着LED应用技术的不断创新,我们看到了绚丽多彩的LED灯光效果。通过LED的应用,我们的世界变得更加美丽和节能。