LED 是“Light Emitting Diode”的縮寫，中文譯為“發(fā)光二極管”，是一種可以將電能轉(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體器件，它利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，當(dāng)兩端加上正向電壓，半導(dǎo)體中的載流子發(fā)生復(fù)合引起光子發(fā)射而產(chǎn)生光。 芯片是 LED 的核心部分，不同材料的芯片可以發(fā)出紅、橙、黃、綠、藍(lán)、紫色等不同顏色的光。

LED芯片及結(jié)構(gòu)示意圖

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　　LED 是第四代照明光源，具有發(fā)光效率高、光線質(zhì)量好、能耗低、響應(yīng)時(shí)間短、壽命長。適用性強(qiáng)、可靠耐用、安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。（1）光效率高：光譜幾乎全部集中于可見光頻率，效率可以達(dá)到 80%-90%。而光效差不多的白熾燈可見光效率僅為10%-20%。LED 電能轉(zhuǎn)化為光能轉(zhuǎn)換率接近 90%，而目前通常的室內(nèi)照明燈具的平均電光轉(zhuǎn)換率大約 20%，有 80%的電能因轉(zhuǎn)化為熱能而浪費(fèi)掉。（2）光線質(zhì)量好：由于光譜中沒有紫外線和紅外線，故沒有熱量和輻射，屬于典型的綠色照明光源。（3）能耗小：小功率 LED 一般在 0.05W左右，在同樣亮度下耗電量僅為普通白熾燈的 1/10。（4）響應(yīng)時(shí)間短：白熾燈的響應(yīng)時(shí)間為毫秒級(jí)，LED 燈的響應(yīng)時(shí)間為納秒級(jí)。（5）壽命長：光通量衰減到 70%的標(biāo)準(zhǔn)壽命是 10 萬小時(shí)，一個(gè)半導(dǎo)體燈正常情況下可以使用 50 年。（6）適用性強(qiáng)：每個(gè)單元 LED小片是 3-5mm 的正方形，可以制備成各種形狀的器件，且適合于易變的環(huán)境。（7）可靠耐用：沒有鎢絲、玻殼等容易損壞的部件，非正常報(bào)廢率很小，維護(hù)費(fèi)用極為低廉。（8）安全：單位工作電壓大致在 3V 左右，工作電流在 20mA 左右。（9）綠色環(huán)保：廢棄物可回收，沒有污染。

LED與前幾代燈源比較

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　　LED 行業(yè)上游為外延片和是芯片制備，中游為封裝領(lǐng)域，下游主要是LED 應(yīng)用領(lǐng)域，包括顯示、照明、背光等。其中，上游技術(shù)門檻較高，主要由國外大廠商主導(dǎo)，如首爾半導(dǎo)體、日亞化學(xué)等；而中下游技術(shù)含量則相對(duì)較低，國內(nèi)廠商主要集中在該領(lǐng)域。

LED 行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈

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　　1、上游領(lǐng)域 ：外延片和芯片制備

　　LED芯片的制備的第一步要在襯底上制作氮化鎵（GaN）基的外延片，這個(gè)過程主要是。在金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積外延爐中完成的。常用的襯底主要有藍(lán)寶石、碳化硅和硅襯底，還有 GaAs、AlN、ZnO 等材料。MOCVD 是利用氣相反應(yīng)物（前驅(qū)物）及Ⅲ族的有機(jī)金屬和Ⅴ族的NH3 在襯底表面進(jìn)行反應(yīng)，將所需的產(chǎn)物沉積在襯底表面。通過控制溫度、壓力、反應(yīng)物濃度和種類比例，從而控制鍍膜成分、晶相等品質(zhì)。MOCVD 外延爐是制作LED 外延片最常用的設(shè)備。

　　接下來是對(duì)LED PN結(jié)的兩個(gè)電極進(jìn)行加工，電極加工是制作 LED 芯片的關(guān)鍵工序，包括清洗、蒸鍍、黃光、化學(xué)蝕刻、熔合、研磨；然后對(duì)LED毛片進(jìn)行劃片、測試和分選，最后可以得到所需的 LED芯片。

各式LED制作流程

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　　2、中游領(lǐng)域：芯片封裝

　　LED封裝的主要目的是實(shí)現(xiàn) LED芯片和外界電路的電氣互連與機(jī)械接觸，保護(hù) LED 免受機(jī)械、熱、潮濕等外部沖擊，實(shí)現(xiàn)光學(xué)方面的要求，提高出光效率，滿足芯片散熱要求，提高其使用性能和可靠性。

　　LED封裝包括十一個(gè)步驟：擴(kuò)晶；背膠；將備好銀漿的擴(kuò)晶環(huán)放入刺晶架中，由操作員在顯微鏡下將 LED 晶片用刺晶筆刺在 PCB 印刷線路板上；將刺好晶的 PCB 印刷線路板放入熱循環(huán)烘箱中恒溫靜置一段時(shí)間，待銀漿固化后取出；粘芯片；烘干；綁定(打線)；前測；點(diǎn)膠；固化；后測。

LED器件封裝形式分類

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　　3、下游應(yīng)用 ：顯示、照明、背光等

　　隨著技術(shù)創(chuàng)新以及成本下降，LED 下游應(yīng)用加速拓展， 照明已成為 LED 最大的下游應(yīng)用市場。在顯示屏和背光源領(lǐng)域，進(jìn)一步提升的空間已較小。另外，LED 在紅外和紫外光區(qū)也具備廣闊的應(yīng)用前景。其中紅外LED主要用于安防監(jiān)測和傳感器，安防監(jiān)測紅外LED在汽車電子領(lǐng)域可用于夜視系統(tǒng)。

LED應(yīng)用領(lǐng)域分類

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