LED工艺技术介绍

为了制造发光的P-n结型晶体，采用了Ⅲ—Ⅴ和Ⅱ—Ⅳ层的半导体材料，该材料是由培育层、窗口、内反射器等组合。晶体为零级水平的产品，“封装”的晶体、开关触点、反射器、热拆卸装置、密封件等称为发光等或一级水平产品。

    在简化的模式中，光发生在晶体内向P-n结过渡时，此过程的效能称为内量子效率。它由材料的质量（杂质、缺陷等）所决定，而且还由结构和生产层决定。材料系统的特性决定于波长（颜色），但是，并非产生在晶体内的光全部发射到外部，这取决于晶体的光学特性（折射系数、内部吸收、几何尺寸）。从晶体及其周围的晶体组发出的光称为出射效率。总效率是内部量子效率与出射效率的乘积。

    1995年前，LED工艺技术的定位在于信号装置中的应用，其主要参数为亮度。1995年后，不但对光效，还对光通量给予更大的关注。因此，有必要对LED的这些参数与光源类似的参数进行比较。首先LED发出的光与传统光源不同的是有很强的方向性。为了得到对照值，传统光源需要辅助光学器材，从而说明了有附加损耗。与传统照明系统效率有关的有效光通量为灯光通量的50%--75%。其次，LED的多数参数与5㎜直径的装置有关。LED通常在晶体内的尺寸约为0。1㎜，并按20mA计算。

    光效为15lm/w的5㎜的LED的光通量约为1lm。对于这样的电流和光通量不需要太严格的热条件。对于照明来说，通常需要几百到几千个5㎜的LED来代替常用的光源。因此，LED灯具应是一个集合的装置，它包含有大量的单个LED，该LED具有适当的电气、绝热和机械参数，达到二级水平产品。当采用标准的5㎜LED时，二级水平产品的尺寸变得极大，而且与费用无关。因此，为使照明中采用LED，所需的工艺技术与标准5㎜辐射器有本质区别。

    为使二级水平产品的尺寸和价格保持在可接受的框架内，照明中的二极管的数量必须减少，而单个LED发出的光应增长10—100倍。为了实现此目标，需要增大晶体的尺寸和输出电流值。这样强大的LED在1997年首次由HP公司推出。从本质上看，LED与传统光源的基本区别是：LED（二级水平）具有光强分布曲线的性能和具有在常用灯具中灯与光学器件组合情况下的光通量。

    二、 LED工艺技术与白光

    LED发出似是而非的单色光，在带颜色光照明装置中，与多数传统光源相比较，由于其较高的动力效能，认为颜色光是较好的。但在用LED代替传统光源前，必须确定白光LED应达到的必要效率水平和质量。由于辐射蓝—绿光谱成份的GaN的LED空前进展，白光的灯具有远大的前景。有两种办法可以实现白光LED：

    一种是将单独辐射红、绿、蓝色光的LED混合（称为RGB）；另一种是将带荧光粉辐射的GaN蓝色辐射组合，它可使蓝色光部分变为长波辐射，并与剩余的蓝色光结合而发出白色光。无论是第一种或是第二种方法均可获得含有二种颜色成份的白色光；具有三种颜色成份的可得到高质量颜色（Ra为80—90），为此，利用荧光粉的工艺技术使用二种不同的成份，还有中间的方案。

    RGB法理论上较为有效，但需要辅助光学器件，从而导致效率降低和系统价格的提高。带荧光粉的问题简单，它与荧光粉效率有关，它可变成一种RGB系列。但是，这两种工艺技术间的主要区别在于，RGB法可以“混合颜色”，此时的荧光粉是有稳定性能。与荧光粉不同，RGB法在照明领域开辟了新的可能性。从白光LED光效增长前景来看，LED采用荧光粉，在接近2005年可达到良好的结果，光效为50lm/w，可以预测，白光LED可用于今天使用灯泡和卤钨灯的场所。