交通信号灯作业

1目录摘要.................................................................................................................................................21前言..............................................................................................................................................32国内外研发进展..........................................................................................................................33我国LED封装业的现状与未来.................................................................................................43.2LED封装产能....................................................................................................................53.3LED封装生产及测试设备................................................................................................53.5LED封装应用方向............................................................................................................63.6LED封装业人才状况........................................................................................................64ＬＥＤ技术原理..........................................................................................................................64.1光谱特性............................................................................................................................74.2散热技术..........................................................................................................................84.3取光技术...................................................................................................................95技术路线...................................................................................................................................10结束语...........................................................................................................................................112氮化镓基半导体照明ＬＥＤ及其封装与未来摘要文章分析了照明用半导体ＬＥＤ的外延、芯片及封装等相关技术，介绍了在光谱特性、散热性能、出光技术等方面的探索，提出了一些具体的解决方案，并对ＬＥＤ的产业化生产进行了讨论。中国是LED封装大国，据估计全世界80%数量的LED器件封装集中在中国，分布在各类美资、台资、港资、内资封装企业。在过去的五年里，外资LED封装企业不断内迁大陆，内资封装企业不断成长发展，技术不断成熟和创新。在中低端LED器件封装领域，中国LED封装企业的市场占有率较高，在高端LED器件封装领域，部分中国企业有较大突破。随着工艺技术的不断成熟和品牌信誉的积累，中国LED封装企业必将在中国这个LED应用大国里扮演重要和主导的角色。关键词：半导体照明封装氮化镓氮化镓是一种宽禁带半导体材料，在室温下其直接带隙宽度为3.39eV，具有热导率高、耐高温、耐酸碱、高硬度等特性，是第三代半导体的代表。这些特性使氮化镓基材料广泛地被用于蓝、绿、紫外发光二极管和激光器，以及高温大功率器件。发光二极管是直接把电能转换成光的半导体器件，同传统的光源相比具有寿命长、可靠性高、低能耗等特点。本文研究了氮化镓的外延生长、LED芯片的制造工艺，获得的主要结果如下：1、用透明的ITO薄膜代替半透明的Ni/Au金属薄膜作为LED的电流扩展层，制备了氮化镓基发光二极管，并研究了它的电学性能和光学性能。在相同的驱动电流下，ITO/LED...氮化镓是一种宽禁带半导体材料，在室温下其直接带隙宽度为3.39eV，具有热导率高、耐高温、耐酸碱、高硬度等特性，是第三代半导体的代表。这些特性使氮化镓基材料广泛地被用于蓝、绿、紫外发光二极管和激光器，以及高温大功率器件。发光二极管是直接把电能转换成光的半导体器件，同传统的光源相比具有寿命长、可靠性高、低能耗等特点。本文研究了氮化镓的外延生长、LED芯片的制造工艺，获得的主要结果如下：1、用透明的ITO薄膜代替半透明的Ni/Au3金属薄膜作为LED的电流扩展层，制备了氮化镓基发光二极管，并研究了它的电学性能和光学性能。在相同的驱动电流下，ITO/LED具有更高的光输出功率。同时，ITO/LED保持了很好的可靠性。经过1000小时的30毫安的驱动电流的老化，ITO/LED的光输出功率仍然在初始功率的80﹪以上。2、应用ICP干法刻蚀和自然光刻技术，粗化氮化镓基LED芯片的透明导电薄膜ITO。实验结果表明，粗化的ITO表面极大地改善了氮化镓基LED芯片的出光效率。在20mA的直流驱动下，ITO表面粗化过的LED与传统的LED相比，发光强度提高了70﹪。3、在氮化镓基LED芯片的外延生长时，在P型氮化镓层中间生长一夹杂层，使其P型氮化镓薄膜的表面自然粗化。实验结果表明，P型氮化镓表面自然粗化过的LED芯片的出光效率提高了60﹪。典型的20mA时的电压值仅仅比传统的LED高了0.15V。1前言发光二极管（Ｌｉｇｈｔ－ＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ，ＬＥＤ）是可以直接将电能转化为可见光和辐射能的发光器件，具有工作电压低、耗电量小、响应时间短、光色纯、结构牢固、抗冲击、耐振动、性能稳定可靠、重量轻、体积小等一系列特性。近年来，LED发展突飞猛进。其中基于氮化镓氮化镓材料的高亮度功率型半导体照明是化合物半导体乃至整个光电子和半导体产业界的研发热点，发展前景极其广阔。与传统照明技术相比，这种新型光源具有高效节能、长寿命、小体积、易维护、环保、安全、耐候性好等优势，被公认为是极具发展前途的照明光源。随着北京市各项奥运工程的深入开展，新一代城市景观照明灯、大屏幕全彩显示屏、户内外公共场所信息指示牌等众多应用将进一步加大对高亮度半导体照明光源的需求量，LED在民用照明领域内的应用也将进一步得到推广。2国内外研发进展在高亮度及功率型ＬＥＤ研发方面居于国际先进水平的公司主要分布在美国、日本、欧洲和韩国，代表性的公司有：美国的Ｌｕｍｉｌｅｄｓ，Ｃｒｅｅ，4Ａｇｉｌｅｎｔ公司，日本的Ｎｉｃｈｉａ，ＴｏｙｏTａＧｏｓｅｉ公司，欧洲的Ｏｓｒａｍ，Ｐｈｉｌｉｐｓ公司等。这些跨国大公司多有原创性的专利，引领技术潮流，占领绝大多数的市场份额。台湾的一些光电企业，如ＡＥＴ，Ａｒｉｍａ，Ｅｐｉｓｔａｒ，Ｅｐｉｔｅｃｈ等也起步较早，在下游工艺和封装以及上游材料外延方面具备了若干自主知识产权，也占有一定的市场份额。最近１~２年内，韩国ＬＧ，Ｉｎｎｏｔｅｃｈ，Ｓａｍｓｕｎｇ，Ｅｐｉｐｌｕｓ，Ｅｐｉｖａｌｌｅｙ等公司的相关技术优势更加突出。我国在功率型ＬＥＤ芯片，特别是氮化镓基高亮度蓝绿色、紫色管芯芯片及半导体白光照明灯具方面的研究正在迅速发展。代表性的企业主要有：方大国科、华光、蓝宝、路美、Ｐｏｄｉｕｍ、厦门三安、上海蓝光等。在传统的蓝绿色ＬＥＤ市场中，此种ＬＥＤ在我国特别是珠江三角洲地区有大量的封装厂和产品销售，但是芯片大多由台湾和韩国进口。由于该类低价芯片一般为功率水平较低的低档产品（７０ｍＷ电功率输入下，蓝绿光的发光功率为１~３ｍＷ），在车载仪表显示、高品质大屏幕应用等方面不具有竞争力。在各种ＬＥＤ照明领域，其产业链正处于初步发展的阶段。世界各国、各地区的生产厂商均在加大研发力度。而我国在该领域则刚刚起步，面向半导体照明的大功率管芯产品几乎还是空白。3我国LED封装业的现状与未来3.1LED封装产品LED封装产品大致分为直插式（LAMP）、贴片式（SMD）、大功率（HI-POWER）三大类，三大类产品中有不同尺寸、不同形状、不同颜色等各类产品。我国的LED封装产品经过十多年的发展，已形成门类齐全的各类封装型号，与国外的封装产品型号基本同步，在国内基本能找到各类进口产品的替代产品。在今后的几年里，我国的LED封装产品种类将更加齐全，与国外产品保持同步。53.2LED封装产能中国已逐渐成为世界LED封装器件的制造中心，其中包括台资、港资、美资等企业在中国的制造基地。据估算，中国的封装产能（含外资在大陆的工厂）占全世界封装产能的60%，并且随着LED产业的聚集度在中国的增加，此比例还在上升。大陆LED封装企业的封装产能扩充较快，随着更多资本进入大陆封装产业，LED封装产能将会快速扩张。3.3LED封装生产及测试设备LED封装主要生产设备有自动固晶机、自动焊线机、自动封胶机、自动分光分色机、自动点胶机、自动贴带机等；LED主要测试设备有IS标准仪、光电综合测试仪、TG点测试仪、积分球流明测试仪、荧光粉测试仪、冷热冲击箱、高温高湿箱等。五年前，LED主要封装设备是欧洲、台湾厂商的天下，国产设备多为半自动设备，现在，除自动焊线机外，国产全自动设备已能批量供应，不过精度和速度有待进一步提高。LED的主要测试设备，除IS标准仪外，其它设备已基本实现国产化。就硬件水平来说，中国规模以上的LED封装企业是世界上最先进的。当然，一些更高层次的测试分析设备还有待进一步配备。中国在封装设备硬件上，由于购买了最新型和最先进的封装设备，拥有后发优势，具备先进封装技术和工艺发展的基础。3.4LED芯片LED封装器件的性能在50%程度上取决于芯片，50%取决于封装工艺和辅助材料。目前中国大陆的LED芯片企业约有十家左右，起步较晚，规模不够大，最大的LED芯片企业年产值约3个亿人民币，每家平均产能在1至2个亿。国内中小尺寸芯片（指15mil以下）已能基本满足国内封装企业的需求，大尺寸（指功6率型瓦级芯片）还需进口，主要来自美国、台湾企业。国产品牌的中小尺寸芯片性能与国外品牌差距较小，具有良好的性价比，能满足绝大部分LED应用企业的需求。国产大尺寸瓦级芯片还需努力，以满足未来照明市场的巨大需求。随着资本市场对上游芯片企业的介