【正文】 鎢絲燈和熒光燈的最大潛力商品 。展望將來(lái) ,還期望更進(jìn)一步地提高。 早期的 LED 主要用于做指示燈。它的發(fā)光強(qiáng)度不高 ,一 般小于 1mcd,高的也僅幾個(gè) mcd。另外 ,發(fā)光效率也不高 ,一般小于 ,其功率僅幾十 mW 到上百個(gè)mW(屬于小功率 LED)。本文就從發(fā)光強(qiáng)度提高說(shuō)起。 . 發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu) LED Lamp(led 燈 )主要由支架、銀膠、 晶片 、金線、環(huán)氧樹(shù)脂五種物料所組成。 4 一、支架： 1）、支架的作用：用來(lái)導(dǎo)電和支撐 2）、支架的組成：支架由支架素材經(jīng)過(guò)電鍍而形成，由里到外是素材、銅、鎳、銅、銀這五層所組成。 3）、支架的種類：帶杯支架做聚光型，平頭支架做大角度散光型的 Lamp。 A、 2021 杯 /平頭：此種支架一般做對(duì)角 度、亮度要求不是很高的材料，其Pin 長(zhǎng)比其他支架要短 10mm 左右。 Pin 間距為 B、 2021 杯 /平頭：一般用來(lái)做 φ5以上的 Lamp，外露 pin 長(zhǎng)為 +29mm、27mm。 Pin 間距為 。 C、 2021 杯 /平頭 :用來(lái)做 φ3左右的 Lamp， Pin 長(zhǎng)及間距同 2021 支架。 D、 2021LD/DD：用來(lái)做藍(lán)、白、純綠、紫色的 Lamp，可焊雙線，杯較深。 5 E、 2021：兩極均為平頭型，用來(lái)做閃爍 Lamp，固 IC，焊多條線。 F、 2021：用來(lái)做雙色的 Lamp，杯內(nèi)可固兩顆晶片，三支 pin 腳控制極性。 G、 20218/3009：用來(lái)做三色的 Lamp，杯內(nèi)可固三顆晶片，四支 pin腳。 二、銀膠 銀膠的作用：固定晶片和導(dǎo)電的作用。 銀膠的主要成份：銀粉占 7580%、 EPOXY（環(huán)氧樹(shù)脂）占 1015%、添加劑占 510%。 銀膠的使用：冷藏，使用前需解凍并充分?jǐn)嚢杈鶆?，因銀膠放置長(zhǎng)時(shí)間后，銀粉會(huì)沉淀，如不攪拌均勻?qū)?huì)影響銀膠的使用性能。 三、晶片（ Chip）： 發(fā)光 二極管 和 led 芯片 的結(jié)構(gòu)組成 6 1）、晶片的作用：晶片是 LED Lamp 的主要組成物料，是發(fā)光的 半導(dǎo)體材料 。 2）、晶片的組成：晶片是采用磷化鎵（ GaP）、鎵鋁砷（ GaAlAs）或砷化鎵（ GaAs）、氮化鎵（ GaN）等材料組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有單向?qū)щ娦浴? 3）、晶片的結(jié)構(gòu) : 焊單線正極性（ P/N 結(jié)構(gòu)）晶片，雙線晶片。晶片的尺寸單位： mil 晶片的焊墊一般為金墊或鋁墊。其焊墊形狀有圓形、方形、十字形等。4）晶片的發(fā)光顏色： 晶片的發(fā)光顏色取決于波長(zhǎng)，常見(jiàn)可見(jiàn)光的分類大致為：暗紅色（ 700nm）、深紅色（ 640660nm）、紅色（ 615635nm）、琥珀色（ 600610nm）、黃色（ 580595nm）、黃綠色（ 565575nm）、純綠色（ 500540nm）、藍(lán)色（ 450480nm）、紫色 (380430nm)。 白光和粉紅光是一種光的混合效果。最常見(jiàn)的是由藍(lán)光 +黃色熒光粉和藍(lán)光 +紅色熒光粉混合而成。 5）、晶片的主要技術(shù)參數(shù)： A、晶片的伏安特性圖： B、順向電壓（ VF）：施加在晶片兩端，使晶片正向?qū)ǖ碾妷?。此電壓與晶片本身和測(cè)試電流存在相應(yīng)的關(guān)系。 VF 過(guò)大，會(huì)使晶片被擊穿。 C、順向電流（ IF）：晶片在施加一定電壓后，所產(chǎn)生的正向?qū)娏鳌?IF的大小，與順向電壓的大小有關(guān)。晶片的工作電流在 1020mA 左右。 D、逆向電壓（ VR）：施加在晶片上的反向電壓。 E、逆向電流（ IR）：是指晶片在 施加反向電壓后，所產(chǎn)生的一個(gè)漏電流。此電流越小越好。因?yàn)殡娏鞔罅巳菀自斐删环聪驌舸? F、亮度（ IV）：指 光源 的明亮程度。單位換算： 1cd=1000mcd G、波長(zhǎng)：反映晶片的發(fā)光顏色。不同波長(zhǎng)的晶片其發(fā)光顏色也就不同。單位： nm H、光：是電磁波的一種。波長(zhǎng)在 之電磁波稱為光。 光可分為：波長(zhǎng)大于 稱為電波； 叫紅外光 。380nm760nm 叫可見(jiàn)光 。 10nm380nm 叫紫外光；波長(zhǎng)小于 10nm 的是 X 線光。 7 四、金線： 金線的作用：連接晶片 PAD（焊墊）與支架，并使其能夠?qū)ā? 金線的純度為 %Au；延伸率為 26%，金線的尺寸有： 、 1.0mil、 等。 五、環(huán)氧樹(shù)脂： 環(huán)氧樹(shù)脂的作用：保護(hù) Lamp 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可稍微改變 Lamp 的發(fā)光顏色，亮度及角度；使 Lamp 成形。 封裝樹(shù)脂包括： A 膠（主劑）、 B 膠（硬化劑）、 DP（擴(kuò)散劑）、 CP（著色劑）四部份組成。其主要成分為環(huán)氧樹(shù)脂（ Epoxy Resin）、酸酐類（酸無(wú)水物 Anhydride）、高光擴(kuò)散性填料（ Light diffusion）及熱安定性染料（ dye） 六、 模條 ： 模條是 Lamp 成形的模具，一般有圓形、方形、塔形等。支架植得深淺是由模條的卡 點(diǎn)高低所決定。模條需存放在干凈及室溫以下的環(huán)境中，否則會(huì)影響產(chǎn)品外觀不良 . 發(fā)光原理 發(fā)光二極管是由 Ⅲ Ⅳ 族化合物，如 GaAs（砷化鎵）、 GaP（磷化鎵）、 GaAsP（磷砷化鎵）等半導(dǎo)體制成的，其核心是 PN 結(jié)。因此它具有一般 PN 結(jié)的IN 特性，即正向?qū)?，反向截止、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由 N 區(qū)注入 P 區(qū)，空穴由 P 區(qū)注入 N 區(qū)。進(jìn)入對(duì)方區(qū)域的少數(shù)載流子（少子）一部分與多數(shù)載流子（多子）復(fù)合而發(fā)光，如圖1 所示。 假設(shè)發(fā)光是在 P 區(qū)中發(fā)生的，那么注入的電子與價(jià)帶空穴 直接復(fù)合而發(fā)光，或者先被發(fā)光中心捕獲后，再與空穴復(fù)合發(fā)光。除了這種發(fā)光復(fù)合外，還有些電子被非發(fā)光中心（這個(gè)中心介于導(dǎo)帶、介帶中間附近）捕獲，而后再與空穴復(fù)合，每次釋放的能量不大，不能形成可見(jiàn)光。發(fā)光的復(fù)合量相對(duì)于非發(fā)光復(fù)合量的比例越大，光量子效率越高。由于復(fù)合是在少子擴(kuò)散區(qū)內(nèi)發(fā)光的，所以光僅在靠近 8 PN 結(jié)面數(shù) μm以內(nèi)產(chǎn)生。 發(fā)光二極管的種類很多，按發(fā)光材料來(lái)區(qū)分有磷化鎵（ GaP）發(fā)光二極管、磷砷化鎵（ GaAsP）發(fā)光二極管、砷鋁鎵（ GaAIAs）發(fā)光二極管等；按發(fā)光顏色來(lái)分有發(fā)紅光、黃光、綠光以及眼 睛看不見(jiàn)的紅外發(fā)光二極管等；若按功率來(lái)區(qū)別可分為小功率（ HG 400 系列）、中功率（ HG50 系列）和大功率（ HG52系列）發(fā)光二極管：另外還有多色、變色發(fā)光二極管等等。 附發(fā)光二極管在電路中的符號(hào)及 LED 發(fā)光原理圖。 . 發(fā)光強(qiáng)度及發(fā)光效率的提高 作為指示燈方面的應(yīng)用 ,有幾個(gè) mcd的發(fā)光強(qiáng)度也可以了 ,但由 LED組成的數(shù)碼管或字符管則顯得亮度不足 ,若要用于戶外作信號(hào)或標(biāo)志顯示 ,則其亮度太低 ,不能滿足使用的要求。所以 LED 的主要發(fā)展方向是提高發(fā)光強(qiáng)度 (也就是一般所指的提高亮度 )。 隨著半導(dǎo)體材料及半導(dǎo)體工藝技術(shù)、設(shè)備的發(fā)展 ,LED 的亮度不斷提高 ,開(kāi)發(fā)出高亮度及超高亮度 LED,并且不斷創(chuàng)造新記錄。 筆者用現(xiàn)有的 LED 資料 ,以中 5 標(biāo)準(zhǔn)封裝、發(fā)紅光、視角差不多的 LED 為例 ,以不同的生產(chǎn)年份的發(fā)光強(qiáng)度來(lái)說(shuō)明 LED 發(fā)光強(qiáng)度提高的情況 ,近 30 年 LED 的 9 發(fā)光強(qiáng)度提高了 8000 倍左右。 1969～ 1987 年 LED 的發(fā)光強(qiáng)度是很低的 ,發(fā)展很慢 ,但 1994～ 2021 年 LED 的亮度有很大的發(fā)展。表 1 中列出的并非發(fā)光強(qiáng)度最高的。例如 ,在 GaAs 的襯低上采用 AIlnGaP 工藝技術(shù)制成的Φ 紅光 LED,在小視角 4176。、 50mA 工作電流時(shí) ,其典型發(fā)光強(qiáng)度為 20210mcd。 LED 另一個(gè)重要性能指標(biāo)是發(fā)光效率η ,用 1m/W 來(lái)表達(dá)。 這 30 多年來(lái) ,LED 的發(fā)光效率提高了 250 倍以上。 19701990 年 LED 發(fā)光效率提高較慢 ,19902021