LED半导体照明发展应用1

裴小明

作者单位：广州市鸿利光电子有限公司

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关键词：历史机遇，LED，发展历程，照明应用

一、LED半导体照明的机遇

全球性的能源短缺和环境污染在经济高速发展的中国表现得尤为突出，节能和环保是中国实现社会经济可持续发展所急需解决的问题。每年照明电能消耗约占全部电能消耗的12%~15%，作为能源消耗的大户，必须尽快寻找可以替代传统光源的新一代节能环保光源。LED以其较之于传统照明光源所没有的优势，诸如较低的功率需求、较好的驱动特性、较快的响应速度、较高的抗震能力、较长的使用寿命、绿色环保以及不断快速提高的发光效率等，成为目前世界上最有可能替代传统光源的新一代光源。虽然半导体照明事业才刚刚起步，照明用LED还有很多问题要解决，但是，随着化合物半导体技术的迅猛突破和封装技术的不断提高，LED在照明领域的应用开始形成并逐步扩大。现阶段LED的发光效率偏低和光通量成本偏高是制约其大规模进入照明领域的两大瓶颈。目前LED的应用领域主要集中在信号指示、智能显示、汽车灯具、景观照明和特殊照明等。

2003年6月17日，由科技部牵头成立了跨部门、跨地区、跨行业的“国家半导体照明工程协调领导小组”。从协调领导小组成立起，到2005年年底之前的这段时间将是半导体照明工程项目的紧急启动期。从2006年的“十一五”开始，国家将把半导体照明工程作为一个重大工程进行推动。2003年我国人均GDP首次突破获1000美元大关，经济实力得到了进一步的增强，已经初步具备了接受较高光通量成本（初始成本）的光源的能力。在未来的5~10年内，用半导体LED作为光源的固态照明灯，将逐渐取代传统的照明灯而进入每一个角落，半导体LED固态光源替代传统照明光源已是大势所趋。我国的半导体LED产业链经过多年的发展已相对完善，具备了一定的发展基础。同时，我国又是照明灯具产业的大国,只要和业界________________________________________________________________________________________________ 中国广州市花都区汽车城东风大道西侧

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适当协调整合得当，发展半导体LED照明产业是大有可为的。LED半导体照明市场潜力巨大，发展前景被广泛看好。

二、正确认识LED

1、什么是LED？

LED是当一定电流通过时能发出一定颜色光的一种小型半导体器件。LED的核心是芯片，LED的光电特性主要取决于芯片；同时，封装对LED的最终性能也起着至关重要的作用。LED封装就是将芯片与电极引线、管座和透镜等组件通过一定的工艺技术结合在一起，使之成为可直接使用的发光器件的过程。

⑴ LED的发光机理

图1. 能级跃迁—复合模型导带

N型载流子

（电子）

禁带，Eg

能量

价带

P型载流子

（空穴）

z半导体晶体的原子排列决定禁带，确定发光特性：λ=hc/Eg；z杂质掺入形成p型区和n型区；

z在正向偏压下，注入电子与空穴复合；

z复合能量以光（有效复合）或热（无效复合）的形式释放；z整个过程基本上是无害的。

⑵ LED芯片发光的电学模型

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图2. LED发光机理

⑶LED的制造过程

图3.LED的制造过程

⑷ LED的封装形式

常规小功率LED的封装形式主要有：直插式DIP LED、表面贴装式SMD LED、食人鱼Piranha LED和COB集成化封装。功率型LED是未来半导体照明的核心， 目前功率型LED主要有以下封装形式：

① 沿袭小功率DIP LED封装思路的大尺寸环氧树脂封装，如图4、5、6；

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