1、19LED的发光源是PN结,是如何制成的?哪些是常用来制造LED的半导体材料? 1122、当前生产超高亮LED的外延方法主要有几种?什么是MOCVD?27、请可否能深入浅出地介绍一下LED芯片的制造流程。 1229、通过哪些芯片制造过程中的工艺技术措施,可以提高芯片发光强度与出光效率? 1330、LED的芯片为什么要分成诸如8mil,9mil13至22mil,40mil等不同的尺寸?尺寸大小对LED光电特性有哪能些影响? 1534、请介绍一下“透明电极”芯片的结构与它的特点? 1635、什么是“倒装装芯片”(Flip Chip)?它的结构如何?它有哪些优点?36、用于半导体照明的芯片技术的发展
2、主流是什么? 1737、LED芯片封装成发光二极管一般可以分成哪几种形式?他们在结构上各有什么不同?38、LED芯片封装成器件一般的制造程是什么? 1839、为什么要将芯片进行封装?封装后的器件比裸芯在性能上有什么不同?41、何谓“一次光学设计”?LED封装中有哪几种出光透镜?他们有何特点? 1942、大功率LED的封装形式目前常见的有哪几种?他们各自有哪些异同? 2046、能否简单介绍一下芯片粘结工艺中的“合金粘结”工艺?48、白光LED是通过哪些方法来实现的? 2149当前制造白光LED的主流方法是什么? 2250白光LED当前具有代表性的产品的水平如何?51什么是色温?什么是显色指数?5
3、2照明领域对白光LED的光电性能有哪些基本要求? 2354LED光源取代传统光源从目前来看还需克服哪些障碍和基本技术关键?55白光LED的光谱与单色光(红、黄、蓝、紫等)的光谱有些什么区别? 2556为什么用太阳能电池与白光LED组合的照明系统被称为“真正的绿色照明”系统? 2659什么是LED的内量子效率?不同的发光波长,假定内量子效率达100%,其电-光效率有何不同?60、LED PN结有源层发出的光子能否100%逸出到空气中? 2762、能否简述一下提高LED芯片电一光转换效率的意义何在? 2863、衡量LED器件光电转换优劣的参数主要有哪些? 2964、单个LED的流明效率与用LED作
4、光源构成的灯具的流明效率有什么异同? 3065、什么是人眼对光的视觉函数? 3166、人眼对光的视觉函数这一特点对我们了解LED有什么作用? 3267、为什么一个蓝光LED在涂上特殊的荧光粉构成白光LED后,其辐射光通量会比蓝光的高出几倍基至十几倍?68、LED在照明应用中,往往要知道这个LED的照度是多少,请问照度的定义是什么?知道了这个LED的辐射光通量,能否求出它的照度? 3370、请问LED光通量与发光强度即光强是否能相互转换? 3471、LED的发光强度Iv与照度E之间如何进行换算?72、为什么说用积分球来测量LED的光通量时,可以认为:在积分球内表面任一点位置上得到的由另一部分反射
5、出的照度,不受点的位置的影响? 3573、为什么LED PN结上温度升高会引起它的光电参数退化? 3675、衡量LED长期使用性能退化的主要指标是什么?76、什么是LED的结温,它是如何产生的? 3777、简述结温对LED光输出的影响 3879当结温上升时,LED的发光波长与颜色如何变化? 3980简述什么是热阻?它的定义和单位是什么? 4081LED PN结上最高结温的含义是什么?82试述LED器件的热阻模型,它由哪些部分构成?各有什么特点? 4183为什么说提高光效可降低结温,试述提高光效的主要途径 4284试述热阻在功率LED光源应用中的作用 4385、如何减小LED的热阻值 4486请
6、简单介绍一下目前常用的热阻测试方法: 4587何谓功率型LED,请介绍一下它的发展概况: 4690LED工作时,较好的驱动方法是什么方法? 4791.有哪些常用的恒流驱动LED的方法?请作简单介绍。 4893如何实现LED的调光、调色?请举一简单例子说明。 5094、LED的“寿命”是什么样一种概念?什么是“浴盆”曲线? 5295、LED失效的判据是什么?失效率又如何? 5498、是否可以通过试验来剔除早期失效的LED?99、什么是静电破坏?哪些类型的LED容易受静电破坏导致失效? 55101、从哪些方面着手改进和注意可以提高LED在应用中的可靠性,降低失效率? 56102、LED要进入照明领
7、域还存在哪些问题,还要做哪些工作? 57光是一种能量的形态,它可以从一个物体传播到另一个物体,其中无需任何物质作媒介。通常将这种能量的传递方式谓之辐射,其含义是能量从能源出发沿直线(在同一介质内)向四面八方传播。关于光的本质,早在十七世纪中叶就被牛顿与麦克斯韦分别以“微粒说”、“波动说”进行了详细探讨,并成为当前所公论的光具有“波粒二重性”的理论基础。约100多年前,人们又进一步证实了光是一种电磁波,更严格地说,在极为宽、阔的电磁波谱大家族中。可见光的光波只占有很小的空间,如表1-1所示。其波长范围处在380nm-770nm表1-1:电磁波谱波长区域电磁波谱种类波长范围nmmcmM长波振荡10
8、5无线电波1105微波10-1102红外线0.77103可见光380770紫外线10390X射线10-350 r射线10-510-1宇宙射线10-5*lm=102cm=106m=109nm之间,包含了人眼可辩别的紫、靛、蓝、绿、橙、红七种颜色,它的长波方向是波长范围在微米量级至几十千米的红外线、微波及无线电波区域;它的短波端是紫外线、x射线、r射线,其中r射线的波长已小到可与原子直径相比拟。物体的发光方式通常可分成二类,即热光与冷光。所谓热光又称之谓热辐射,是指物质在高温下发出的热。在热辐射的过程中,特内部的能量并不改变,通过加热使辐射得以进行下去,低温时辐射红外光、高温时变成白光。众所周知,
9、当钨丝在真空式惰性气氛中加热至很高的温度,即会发出灼眼的白光。其实,太阳光就是一种最为常见的白光,三棱镜可将太阳光分解成上述的七种颜色,实验已证明,只要采用其中的蓝、绿、红三种颜色,即可合成自然界中所有色彩,包括白色的光,我们通常将蓝、绿、红三种颜色称之为三原色。 冷光是从某种能源在较低温度时所发出的光。发冷光时,某个原子的一个电子受外力作用从基态激发到较高的能态。由于这种状态是不稳定的,该电子通常以光的形式将能量释放出来,回到基态。由于这种发光过程不伴随物体的加热,因此将这种形式的光称之为冷光。按物质的种类与激发的方式不同,冷光可分为各种生物发光、化学发光、光致发光、阴极射线发光、场致发光、
10、电致发光等多种类别。萤火虫、荧光粉、日光灯、EL发光、LED发光等均是一些典型的冷光光源。2、何谓电致发光?所谓电致发光是一种直接电能转换成光能的过程。这种发光不存在尤如白炽灯那样先将电能转变成热能,继而使物体温度升高而发光的现象,故将这种光称之为冷光。通常有二种电致发光现象,EL屏是利用固体在电场作用下的发光现象所制成的光源,荧光材料在电场作用下,导带中的电子被加速到足够高的能量并撞击发光中心,使发光中心激发或电离,激活的发光中心回到基态或与电子复合而发光,荧光材料(ZnS)中不同的激活剂决定了发光的颜色。第二类电致发光又称之为注入式场致发光,LED与LD就属于这类发光过程。电致发光实际上也
11、是一种能量的变换与转移的过程。电场的作用使系统受到激发,将电子由低能态跃迁到高能态,当他们从高能态回到低能态时,根据能量守衡原理,多余的能量将以光的形式释放出来,这就是电致激发发光。发光波长取决于电子的能量差: E=h=hc/=1.24 (2-1) 其中E= E1 E2 ,E是发射光子所具有的能量,以电子伏特为单位。为光子波长,以毫微米为单位。由式(2-1)可知,激发电子的能量差E越高,所发出的电子波长就越短,颜色发生蓝移,所之,激发电子能量差变小,所发光子的波长就会红移。半导体P-N结发光现象的发现,可追溯到上世纪二十年代。法国科学家O.W.Lossow在研究SiC检波器时,首先观察到了这种
12、发光现象。由于当时在材料制备、器件工艺技术上的限制,这一重要发现没有被迅速利用。直至四十年后,随着-族材料与器件工艺的进步,人们终于研制成功了具有实用价值的发射红光的GaAsP发光二级管,并被GE公司大量生产用作仪器表指示。此后,由于GaAs、Gap等材料研究与器件工艺的进一步发展,除深红色的LED外,包括橙、黄、黄绿等各种色光的LED器件也大量涌现于市场。出于多种原因,Gap、GaAsP等LED器件的发光效率很低,光强通常在10mcd以下,只能用作室内显示之用。虽然AlGaAs材料进入间接跃进型区域,发光效率迅速下降。跟随着半导体材料及器件工艺的进步,特别是MOCVD等外延工艺的日益成熟,至
13、上世纪九十年代初,日本日亚化学公司(Nichia)与美国的克雷(Cree)公司通过MOCVD技术分别在蓝宝石与SiC衬底上生长成功了具有器件结构的GaN基LED外延片,并制造了亮度很高的蓝、绿及紫光LED器件。超高亮度LED器件的出现,为LED应用领域的拓展开辟了极为绚丽的前景。首先是亮度提高使LED器件的应用于从室内走向室外。即使在很强的阳光下,这类cd级的LED管仍能熠熠发亮,色彩斑斓。目前已大量应用于室外大屏幕显示、汽车状态指示、交通信号灯、LCD背光与通用照明领域。超高亮LED的第二个特征是发光波长的扩展,InGaAlP器件的出现使发光波段向短波扩展到570nm的黄绿光区域,而GaN基
14、器件更使发光波长短扩至绿、蓝、紫波段。如此,LED器件不但使世界变得多彩,更有意义的是使固态白色照明光源的制造成为可能。与常规光源相比,LED器件是冷光源,具有很长的寿命与很小的功耗。其次,LED器件还具有体积小,坚固耐用,工作电压低,响应快,便于与计算机相联等优点。统计表明,在二十世纪的最后五年内,高亮LED产品的应用市场一直保持着40%以上的增长率。随着世界经济的复苏以及白色照明光源项目的启动,相信LED的生产与应用会迎来一个更大的高潮。1) 照明光源种类当代照明光源可分成白炽灯,气体放电灯、固态光源三大类。其详细分类如表5-1所示2) 主要光源的技术指标(表5-1)光源种类光效(lm/w)显色指数(Ra)色温(K)平均寿命(G)白炽灯1510028001000卤
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