LED制造技术与应用

目 录

第1章 认识LED 1

1．1 LED的基本概念 2

1．1．1 LED的基本结构与发光原理 2

1．1．2 LED的特点 4

1．2 LED芯片制作的工艺流程 5

1．2．1 LED衬底材料的选用 6

1．2．2 制作LED外延片 10

1．2．3 LED对外延片的技术要求 13

1．2．4 检验外延片 14

1．2．5 制作LED的PN结电极 14

1．2．6 LED的I-V特性与I-P特性 15

1．3 LED芯片的类型 16

1．3．1 根据LED的发光颜色进行分类 18

1．3．2 根据LED的功率进行分类 19

1．4 LED芯片的发展趋势 20

1．5 大功率LED芯片 20

1．5．1 大功率LED芯片的分类 20

1．5．2 大功率LED芯片的测试分档 24

1．5．3 大功率LED芯片制造技术的发展趋势 25

1．6 有机发光半导体 26

1．6．1 有机发光二极管发展经历 26

1．6．2 OLED基本结构 26

1．6．3 OLED的驱动方式 27

1．6．4 中国OLED产业的发展情况 28

第2章 LED封装 29

2．1 引脚式封装 30

2．1．1 工艺流程及设备 31

2．1．2 管理机制和生产环境 31

2．1．3 一次光学设计 34

2．2 平面发光器件的封装 37

2．2．1 反射罩式数码管制作 38

2．2．2 常见的数码管 40

2．2．3 单色和双色点阵 43

2．3 SMD的封装 44

2．3．1 SMD封装的工艺 44

2．3．2 测试LED与选择PCB 45

2．4 食人鱼LED的封装 46

2．4．1 食人鱼LED的封装工艺 46

2．4．2 食人鱼LED的应用 47

2．5 大功率LED的封装 48

2．5．1 V型电极大功率LED芯片的封装 48

2．5．2 L型电极大功率LED芯片的封装 49

2．5．3 L型电极LED芯片的倒装封装 50

2．5．4 集成LED的封装 52

2．5．5 大功率LED封装的注意事项 53

2．5．6 大功率LED手工封装工艺 55

2．5．7 大功率LED自动化封装及设备 57

2．5．8 封装成品后大功率LED的基本结构 58

2．5．9 多颗LED芯片集成大功率LED光源模块 59

2．5．10 大功率LED由RGB三色芯片混合成白光 62

2．5．11 大功率LED封装制作的注意问题 64

2．6 本章小结 65

第3章 白光LED的制作 67

3．1 制作白光LED 68

3．1．1 制作白光LED的几种方法 68

3．1．2 涂覆YAG荧光粉的工艺流程和制作方法 69

3．1．3 大功率白光LED的制作 73

3．2 白光LED的可靠性及使用寿命 75

3．2．1 影响白光LED寿命的主要因素 76

3．2．2 工艺流程对白光LED寿命的影响 76

3．2．3 引起白光LED快速衰减的主要原因 77

3．3 荧光粉 80

3．3．1 YAG荧光粉 80

3．3．2 RGB荧光粉 81

3．3．3 各种荧光粉的应用与发展 81

3．4 RGB三基色合成白光LED的制作 82

3．4．1 基本原理 83

3．4．2 注意事项 83

3．5 本章小结 85

第4章 LED的技术指标和测量方法 87

4．1 LED的电学指标 88

4．1．1 LED的电流-电压特性 88

4．1．2 LED的电学指标 89

4．1．3 LED的极限参数 89

4．1．4 LED的其他电学参数 90

4．2 LED的光学指标 90

4．2．1 光的颜色的三种表示法 90

4．2．2 与光辐射强度有关的指标 95

4．3 电光转换效率 98

4．3．1 辐射过程的能量损失 98

4．3．2 封装时的能量损失 99

4．3．3 激发过程的能量损失 99

4．4 LED的热学指标 99

4．4．1 热阻 99

4．4．2 LED的储存环境温度与工作温度 101

4．4．3 其他相关指标 102

4．5 本章小结 102

第5章 与LED应用有关的技术问题 105

5．1 LED的驱动方式 106

5．1．1 LED的恒定电流源驱动 106

5．1．2 LED的恒定电压源驱动 107

5．1．3 综合控制驱动 108

5．2 LED的太阳能驱动 110

5．2．1 太阳能电池 111

5．2．2 太阳能电池供电 111

5．3 LED的散热技术 112

5．3．1 LED的散热问题 112

5．3．2 LED的散热技术 113

5．4 LED的二次光学设计 115

5．4．1 LED光学设计的基本光学元件 115

5．4．2 LED系统的光学设计 119

5．5 LED的防静电控制 121

5．5．1 静电的概念 121

5．5．2 静电的产生 121

5．5．3 带电电位与体电阻率 123

5．5．4 生产环境 124

5．5．5 器件失效的原因 124

5．5．6 防静电措施 125

5．6 合理选用LED器件 127

5．7 本章小结 128

第6章 LED的应用 131

6．1 大功率LED在路灯照明中的应用 132

6．1．1 城市路灯照明 132

6．1．2 太阳能照明 133

6．1．3 风光互补功率LED智能化路灯 133

6．2 LED显示屏 135

6．2．1 LED显示屏的大量应用 135

6．2．2 LED显示屏的制造技术 136

6．3 LED应用于汽车照明 138

6．3．1 车用LED的特点 138

6．3．2 车用LED的供电电源 138

6．3．3 车用LED实例――汽车维修灯 139

6．4 LED在交通信号灯方面的应用 140

6．4．1 LED交通信号灯的器件设计 140

6．4．2 LED交通信号灯的技术标准 141

6．4．3 用做铁路信号灯的LED 142

6．5 LED用做背光源 142

6．5．1 背光源 142

6．5．2 背光源的技术指标 143

6．5．3 未来发展 144

6．6 LED在城市亮化工程和夜景工程中的应用 144

6．6．1 城市亮化工程的关键问题 144

6．6．2 城市亮化工程中的各种照明 145

6．6．3 LED用于城市景观工程的优势 148

6．7 LED应用于玩具 148

6．8 LED应用于仪器仪表 149

6．9 LED应用于特种照明 150

6．10 LED与家庭照明 153

6．11 本章小结 154

第7章 大功率LED的驱动电路 155

7．1 大功率LED的几个参数及其相互关系 156

7．1．1 正向电压与正向电流的关系 156

7．1．2 光通量和正向电流的关系 156

7．1．3 光通量与温度的关系 157

7．1．4 温度与使用寿命的关系 158

7．1．5 温度与相对色温的关系 158

7．1．6 热阻与使用寿命的关系 158

7．2 大功率白光LED驱动电路 159

7．2．1 大功率白光LED驱动电路的要求 159

7．2．2 大功率LED的驱动电路 160

7．2．3 典型的应用电路 163

7．3 大功率LED与驱动电路的配合 166

7．3．1 驱动器要适合LED的工作特性 166

7．3．2 大功率LED驱动器要可靠 166

7．3．3 大功率LED驱动器要高功率因素 167

7．3．4 大功率LED驱动器要高效率 168

7．3．5 大功率LED驱动器要长寿命 168

7．4 本章小结 168

第8章 大功率LED的应用 169

8．1 太阳能LED照明灯 170

8．1．1 太阳能电池 170

8．1．2 DC/DC转换模块 171

8．1．3 蓄电池 172

8．1．4 控制器 172

8．2 LED隧道灯 174

8．2．1 隧道灯照明的基本要求 175

8．2．2 对LED隧道灯的要求 175

8．3 LED路灯 176

8．3．1 LED路灯的基本要求 176

8．3．2 LED路灯的几种做法 176

8．4 大功率LED在室内照明的应用 177

8．4．1 大功率LED在室内照明的优势 178

8．4．2 室内大功率LED照明灯具设计要点 178

8．5 传统灯具与大功率LED灯具性能的比较 181

8．5．1 白光LED的效能 181

8．5．2 各种光源的热量分布 181

8．5．3 LED光源寿命与传统光源寿命的比较 183

8．6 LED景观灯 183

8．7 LED航标灯 184

8．8 LED矿灯 185

8．9 LED应用于液晶电视背光源 186

8．10 LED应用于航天技术 188

8．11 本章小结 189

附录A 提高LED芯片出光效率的几种方法 190

附录B LED光柱的种类及制作要求 196

附录C 使用红色荧光粉研制高效低光衰LED 200

附录E 重视LED测试方法和标准的研究 204

附录F 在LED光电测量中应注意的几个问题 205

参考文献 207

《LED制造技术与应用（第3版）》主要介绍LED的制作技术与应用，从介绍LED的基本概念和相关技术入手，介绍了LED的基础知识，它涉及多个学科，如半导体光学、热学、化学和力学等，是多个学科的综合；对LED芯片的制作、LED器件的封装及使用LED器件时必须注意的技术问题进行了详细的介绍，同时还列举了LED在各行业、各部门中的应用，特别是对于LED应用的驱动问题、散热问题、二次光学设计问题和防静电问题等提出了具体的解决方法；在此基础上又深入地讨论了在不同应用中如何合理选用LED器件以及大功率LED的驱动与应用。