超高亮度LED的进展
LED行业现状及发展趋势
LED行业现状及发展趋势LED（Light Emitting Diode）是一种半导体器件，具有光电转换功能，该技术已广泛应用于照明、显示和通信等领域。
下面将详细介绍LED行业的现状及发展趋势。
首先，我们来分析LED行业的现状。
近年来，随着环保意识的增强和节能要求的提高，LED照明逐渐取代传统照明成为主流。
据统计，2024年全球LED照明市场规模约为300亿美元，预计2024年将达到550亿美元。
在全球范围内，中国成为最大的LED照明生产和出口国，其产业链还涵盖了LED显示屏、LED汽车照明、LED户外照明等领域。
而在国内市场上，LED照明逐渐普及，LED灯具的市场份额不断扩大。
其次，我们来分析LED行业的发展趋势。
LED行业在未来的发展中面临着以下几个趋势：1.功能多元化：除了作为照明光源，LED还具有显示、通信和生物医学等多种功能。
比如，LED显示屏在户外广告、车载显示和电视背光等领域有着广泛应用，而高亮度和无频闪的特点使得LED在室内显示领域具有巨大发展潜力。
此外，LED还可以用于通信领域，如可见光通信技术，通过利用可见光来传输数据，可以实现高速、低成本、无线电干扰的通信方式。
2.高效节能：LED具有高光电转换效率和低功耗的特点，相比传统照明，LED照明的节能效果显著。
随着技术的进一步成熟，未来LED的照明效果和节能效果将进一步提升。
此外，智能照明系统的发展也将推动LED照明的节能效果，通过传感器、智能控制等技术，实现对照明亮度、时间和场景等的智能调节，进一步提高照明效率。
3. 封装技术的演进：LED的封装技术在不断演进，从最早的DIP （Dual in-line package）封装到现在的SMD（Surface Mount Device）封装，再到更小的COB（Chip on board）封装和MCOB（Multi-Chip on board）封装。
随着封装技术的不断改进，LED灯具的尺寸变得更小、散热性能更好，进一步提高了LED的可靠性和可用性。
2023年高亮度LED器件行业市场需求分析
2023年高亮度LED器件行业市场需求分析LED（Light Emitting Diodes）是一种半导体器件，自20世纪60年代开始研究并应用于灯光照明和显示领域。
由于其高效率、低功耗、长寿命、颜色纯度高等优势，LED技术不断得到发展和应用，逐渐替代传统的白炽灯和荧光灯。
高亮度LED器件行业市场需求也因此得到稳步增长。
一、市场规模及发展趋势随着节能环保意识的不断提高以及国家政策的推动，LED照明市场应用越来越广泛。
据市场调研机构LEDinside预测，到2022年全球LED照明市场规模预计将达到约270亿美元，复合年增长率高达6.5%。
国内LED照明市场同样呈现出长期稳步增长的趋势。
据报告统计，2019年我国LED 照明市场规模已达到277亿美元，预计到2023年将超过400亿美元。
同时，随着下游应用领域市场的不断扩大和优化，LED器件不断向着高亮度、高可靠、高颜值、大尺寸、智能化、超薄化、3D化等方向发展。
二、应用领域1. LED照明在LED器件应用领域中，LED照明是最为重要和广泛的一个领域。
随着国家推动节能环保政策和LED技术持续发展，LED照明市场规模和需求不断扩大。
其中，以室内照明和户外照明应用最为突出。
室内照明包含普及的家庭照明和商业照明，如LED 灯泡、LED筒灯、LED吸顶灯、LED吊灯等；户外照明包括路灯、景观照明、广告照明等。
2. 汽车照明汽车照明是另一个待开发的市场。
汽车大灯市场前景广阔，尤其是卤素大灯逐渐被高亮度LED和激光大灯所替代。
同时，在汽车内部的氛围照明、开关灯、车载显示器和空调面板等方面，LED技术也有广泛的应用。
3. 电子显示电子显示也是LED器件市场重要的应用领域。
高亮度LED在电子屏幕背光、面板显示以及汽车PID等方面都有着广泛的应用。
而柔性显示器的大规模应用也会为LED 器件市场带来新的发展空间。
4. 其他应用领域此外，LED技术在生物医学、光电机电等多个细分领域也有重要的应用，如植物生长照明、光电子学等。
LED照明技术的最新研究成果
LED照明技术的最新研究成果近年来，随着科技的不断发展和人们生活水平的提高，LED照明技术已经成为了替代传统照明技术的主力军之一。
LED照明具有高效能、低功耗、长寿命、绿色环保等特点，受到了越来越广泛的关注和研究。
本文将从LED照明技术的原理、发展、应用以及未来展望等方面进行探讨，介绍LED照明技术的最新研究成果。
一、LED照明技术的原理和发展LED全称发光二极管，是一种半导体发光器件，利用半导体材料发光原理，将电能转化成光能的一种芯片，其制作原理和半导体制作类似。
LED芯片是由半导体材料组成的，当LED两端加上正负电压时，电子与空穴在PN结的内部复合时，会产生能量差，这部分能量会以光的形式散发出来，从而达到LED发光的目的。
早在1962年，第一颗红光LED问世，然而由于其颜色单一、亮度低、质量不稳定，一度未能得到广泛应用。
直到1994年，日本明星电气公司成功研制出了大功率蓝光LED，使得LED照明技术进入了一个全新的发展阶段。
此后，LED照明技术不断突破束缚，不断升级技术，推陈出新。
目前，LED照明技术已经广泛应用于家居、商业、道路、遗产、舞台以及机械设备等领域，为人们生产生活带来了极大的便利。
二、LED照明技术的应用场景1、LED室内照明LED照明技术在室内照明中的应用越来越广泛，其优越的性能和独特的设计使得LED灯具变得非常小巧、美观、时尚。
目前，LED照明已经不仅仅局限于一般家居照明，各种功能性、实用性灯具也越来越多。
例如，儿童房里的星空灯、医院等场所的照明灯、家庭厨房和门廊里的人体感应照明灯等等，这些只是表明LED照明灯具的应用已经越来越普及。
2、LED商业照明随着LED照明灯具性能的不断提升，其在商业照明领域中得到了广泛的应用。
无论是超市大堂、商场广场、珠宝店、橱窗展示等场所，LED照明都可以使得整体照明环境变得更为高效、更为节能、更为个性化。
3、LED道路照明LED照明在道路照明方面也优势很大，其亮度高、能效高、寿命长的优势，使得LED照明灯具在较高安全要求和环保要求的道路照明建设中得到了广泛的应用。
LED灯的市场现状及前景分析
LED灯的市场现状及前景分析随着节能环保意识的增强以及技术的发展，LED（Light Emitting Diode）灯在照明行业中的应用得到了快速推广和普及。
虽然目前市场上还存在着一些问题和挑战，但是整体而言，LED灯的市场前景是非常广阔的。
市场现状：目前，全球LED灯市场正处于快速增长的阶段。
根据市场研究机构的预测，全球LED照明市场的规模将在未来几年内继续扩大，预计到2024年将达到480亿美元，年复合增长率超过12%。
市场增长的主要驱动因素包括政府机构对能源消耗的限制和减少以及技术的不断创新和进步。
然而，虽然市场潜力巨大，但是目前仍面临一些挑战。
首先，与传统照明产品相比，LED灯的价格较高，这限制了一部分消费者的购买意愿。
其次，LED灯的光线质量需要进一步改进，以满足更高的照明需求。
此外，一些不合格的LED产品造成了市场的混乱，并对整个行业的声誉造成了负面影响。
市场前景：尽管存在一些挑战，但是LED灯的市场前景依旧是非常乐观的。
首先，能源消耗和环境保护的需求将继续推动LED照明市场的增长。
随着人们环保意识的增强，政府和企业越来越重视减少能源消耗和减少温室气体排放。
而LED灯由于其高效节能的特点，使得照明行业成为了应对气候变化的关键领域。
因此，全球范围内对于LED照明市场的需求将持续增长。
其次，技术的不断创新和进步将推动行业的发展。
目前，LED技术还存在一些问题，如光线质量、散热等方面的不足之处。
但是，随着科技和工艺的进步，这些问题将逐渐得到解决。
未来LED灯将更加亮度高、寿命长、尺寸小、颜色丰富等，满足更多照明需求。
第三，市场竞争将逐渐趋于激烈，这将推动产品质量的提高和价格的下降。
随着市场规模的扩大，越来越多的企业进入LED照明行业，形成激烈的竞争态势。
这将迫使企业加大研发投入，提高产品质量，降低价格，以增强自身的竞争力。
这对于消费者来说将是一件好事，他们可以享受到更优质、更具性价比的LED产品。
LED显示屏发展历程30年回顾.
LED 显示屏发展历程 30年回顾1970年代最早的 GaP 、 GaAsP 同质结红、黄、绿色低发光效率的 LED 已开始应用于指示灯、数字和文字显示。
从此 LED 开始进入多种应用领域,包括宇航、飞机、汽车、工业应用、通信、消费类产品等,遍及国民经济各部门和千家万户。
到 1996年 LED 在全世界的销售额已达到几十亿美元。
尽管多年以来 LED 一直受到颜色和发光效率的限制, 但由于 GaP 和 GaAsP LED具有长寿命、高可靠性 , 工作电流小、可与 TTL 、 CMOS 数字电路兼容等许多优点因而却一直受到使用者的青眯。
最近十年, 高亮度化、全色化一直是 LED 材料和器件工艺技术研究的前沿课题。
超高亮度 (UHB是指发光强度达到或超过 100mcd 的 LED ,又称坎德拉 (cd 级 LED 。
高亮度 A1GaInP 和 InGaN LED的研制进展十分迅速,现已达到常规材料GaA1As 、 GaAsP 、 GaP 不可能达到的性能水平。
1991年日本东芝公司和美国HP 公司研制成 InGaA1P 620nm 橙色超高亮度 LED , 1992年 InGaA1p590nm 黄色超高亮度 LED 实用化。
同年,东芝公司研制 InGaA1P 573nm 黄绿色超高亮度 LED ,法向光强达 2cd 。
1994年日本日亚公司研制成 InGaN 450nm 蓝 (绿色超高亮度LED 。
至此,彩色显示所需的三基色红、绿、蓝以及橙、黄多种颜色的 LED 都达到了坎德拉级的发光强度,实现了超高亮度化、全色化, 使发光管的户外全色显示成为现实。
我国发展 LED 起步于七十年代, 产业出现于八十年代。
全国约有 100多家企业, 95%的厂家都从事后道封装生产,所需管芯几乎全部从国外进口。
通过几个“五年计划”的技术改造、技术攻关、引进国外先进设备和部分关键技术, 使我国LED 的生产技术已向前跨进了一步。
光电显示技术研究和发展趋势
光电显示技术研究和发展趋势光电显示技术是将电子技术、光学技术以及材料科学相互结合的产物，它在现代工业生产和日常生活中得到广泛应用。
随着科技的不断发展，光电显示技术也不断升级和改进，未来有着光明的发展前景。
本文将从多个方面探讨光电显示技术的研究和发展趋势。
一、LED光电显示技术的发展趋势LED是常见的一种光电显示技术，它具有高亮度、低功耗、长寿命等优势。
随着技术的进步，LED的亮度和光效不断提高。
未来，人们将更多地应用高亮度、高效率的LED光电显示产品。
同时，人们还将通过合理控制LED的亮度、颜色等参数，开发出更多样化、智能化的光电显示产品。
二、液晶光电显示技术的发展趋势液晶是目前光电显示技术中最为成熟、应用最为广泛的技术之一。
未来，液晶技术还将不断升级，发展出更高分辨率、更高对比度、更快刷新频率的液晶显示产品。
此外，液晶技术还将与VR、AR等新兴技术相结合，开发出更具有沉浸感、真实感的光电显示产品。
三、OLED光电显示技术的发展趋势OLED是目前最热门的一种光电显示技术，它具有低功耗、高分辨率、色彩鲜艳等优势。
未来，OLED将逐渐替代传统的液晶技术，成为主流的光电显示技术。
同时，人们还将开发出更具有可折叠性、可卷曲性、透明性等新型OLED光电显示产品。
四、激光光电显示技术的发展趋势激光光电显示技术是一种新型的光电显示技术，它具有高亮度、高对比度、高分辨率等优点。
未来，随着激光技术的进一步发展，激光光电显示技术将有望应用于HUD、AR、VR等领域，成为一种重要的光电显示技术。
五、量子点光电显示技术的发展趋势量子点光电显示技术是一种新型的光电显示技术，它具有色彩鲜艳、颜色饱和度高、色域广等优势。
未来，量子点技术将逐渐取代传统的液晶技术，成为主流的光电显示技术。
同时，人们还将通过量子点技术，探索出更多样化、更高级别的光电显示产品。
六、智能化光电显示技术的发展趋势随着人工智能技术的不断发展，智能化光电显示技术已成为一种重要的发展方向。
超高亮度LED的发展和应用
产技术 已向前跨进了一步。北京 、 长春、 昌、 南 上海 、
山 东、 北等 地 的一 些 厂 家 ， 已具 有 Ｇａ ｓ和 Ｇ Ｐ 河 现 Ａ ａ 单 晶、 延片 、 外 芯片 的批 量生产 能力 。 由南 昌 ７６厂 ４
代， 最早的 Ｇ Ｐ Ｇ Ａ Ｐ同质桔红、 绿色低发光效 ａ、 ａｓ 黄、
率 的 Ｌ Ｄ 已开 始 应 用于 指 示 灯 、 字和 文 字 显 示 。 Ｅ 数 从此 ， Ｅ 开 始 进 入 多 种 应 用 领 域 ， 括 宇 航 、 ＬＤ 包 飞
机、 汽车、 工业应用、 通信、 消费类产品等， 遍及 国民 经济各个部 门和千家万户。到 １９ ９６年， Ｅ Ｌ Ｄ在全
Ｇａ ｓ 、 ａ Ｅ Ａ Ｐ Ｇ ＰＬ Ｄ大 ｌ倍 。超 高 亮 度 ＩＧ Ａ１ Ｅ Ｏ ｎ ａ ＰＬ Ｄ 提 供 的颜 色 与 Ｇ Ａｓ 、 ａ Ｅ 相 同， 括 绿 黄 色 ａ ＰＧ Ｌ Ｄ Ｐ 包 （６ｎ 、 绿 黄 色 （７ ｎ 、 色 （８ ｎ 、 黄 ５０ ｍ） 浅 ５０ ｍ） 黄 ５ ５ｍ） 浅 （９ｒ ） ５ ０ｍ 、橙 色 （ ０ ｎ ） ｉ ６ ５ｍ 、浅 红 （ ２ ｎ 、深 红 ６ ５ ｍ） （４ ｎ ＩＧ ＡＰ Ｌ Ｄ 吸 收 衬 底 （ ） 流 明效 率 ６０ ｍ）ｎ ａ Ｉ Ｅ Ａｓ 的
维普资讯
第 ３期
卢有祥 ： 超高亮度 Ｌ Ｄ的发展和应用 Ｅ
７
为 １ｌ ｗ， 明衬底 （ Ｓ 为 ２ ｌ ｗ， ５ ０ ｍ ０ｎ 透 Ｔ ） ０ｍ／ 在 ９ ｎ 一
６ ６ ｍ 的波长 范 围 内比 Ｇ Ａｓ 、 Ｐ Ｌ Ｄ的流 明效 ２ｎ ａ Ｐ Ｇａ Ｅ 率要 高 １ － ２ ０倍－ ０倍 ； ５ ０ ｍ～ ５ ０ ｍ 的 波 长 范 在 ６ｎ ７ｎ
led国内外发展现状与发展趋势
led国内外发展现状与发展趋势在过去几年中，LED（发光二极管）的发展取得了显著的进展。
LED技术的出现和快速普及，使得传统照明方式面临了巨大的挑战。
由于其高效、低耗能以及长寿命的特点，LED被广泛应用于室内和室外照明、显示屏、汽车照明等领域。
在国内市场上，LED产业取得了长足的发展。
中国成为全球最大的LED生产基地，不仅在LED芯片和封装领域取得了巨大突破，还在LED照明领域取得了重要进展。
国内企业投入大量资金进行技术研发和产业布局，不断提升产品性能和品质，LED产业的发展水平不断提升。
同时，国内市场对于LED的需求也在不断增长。
尤其是政府对于能源节约和环境保护的重视，进一步推动了LED在照明领域的应用。
LED照明产品逐渐替代传统白炽灯和荧光灯，成为主流选择。
根据相关数据，中国LED照明市场规模已经超过百亿美元，并呈现出持续增长的趋势。
在国际市场上，LED技术的发展同样引起了广泛关注。
许多发达国家和地区也纷纷加大对于LED产业的投资和支持力度。
欧洲、美国等地的市场需求不断增长，成为全球LED产业发展的重要驱动力。
随着技术的不断创新和成熟，LED产业未来将呈现出更多的发展趋势。
首先，LED产品的性能将不断提升，包括亮度、色域、色温等方面的改进。
其次，LED产业的应用领域将不断扩大，尤其是在智能照明、汽车照明、户外显示屏等领域具有巨大潜力。
此外，智能化和可持续发展也将成为未来LED产业的重点发展方向。
人工智能、物联网等技术的快速发展，将为LED产品带来更多的智能化功能和应用场景。
同时，减少能耗、提高能效也将成为LED产业的重要目标，以满足人们对于绿色环保的追求。
总而言之，LED作为一项颠覆性的技术，已经在国内外市场取得了显著的进展。
未来，LED产业将继续保持快速发展的态势，并且在技术创新、应用领域和可持续发展方面迎来更大的突破和机遇。
超高亮度10W白光LED
值 ）发光效率可达 ７ ～ ０ｍ／ ， ， ０ ９ １ Ｗ 这是 目前发光亮度最 大的 １ Ｗ ０
大功 率 白光 Ｌ Ｄ。 Ｅ
～
主 要特性 曲线
Ｗ７ ４ ０的相对光谱功率分布与波长特 性如 图 ４所示。图 ２Ｃ
特 性 说 明 此 白光 Ｌ Ｄ 的 光谱 大 部 分与 人 眼 的 响应 是 一致 的 。 Ｅ 该 白光 Ｌ Ｄ 的正 向 电压 Ｖ 与 平 均正 向 电流 ｌ Ｅ 的特 性 （ 型 典
ｎ Ｔ — ｝ 一
主要性能 参数 （ ａ ２ ℃ ） Ｔ＝５
Ｗ ７ ４ ０在 ２ ０ ｍＡ工 作 电流 下 的主 要 参 数 ：光 通 量 的典 ２Ｃ ８０
型值 为 ７ ０ｍ ， 大值 ９ ０ｍ； １ ０ ｍＡ 时 的 光 通 量 典 型 值 为 ０１ 最 ０１ 在 ４０
’。
特点及 应用领 域
封装尺寸小 ； 出功率可达 １Ｗ ； 输 无铅及符合 Ｒ Ｈ ０ ｏ Ｓ的要求。
Ｗ ７ ４ ０的应 用 领域 ： ２Ｃ 汽车 内外 照 明灯 、 汽车 信 号 灯 、 车前 汽
Ｗ７ ４ ０的主要特 点 ． ２Ｃ 超高亮度输 出； 热阻 ： 低 贴片式封装 、 中黑线是 白光 Ｌ Ｄ的光谱特性 ， Ｅ 图中绿线是人眼的响应曲线。此
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LED技术的当前现状及前景
LED技术的当前现状及前景（一）平板显示技术LED产品的用途可以分为:LAMP LED、SMD LED 、Display LED 其中的Display LED关乎国计民生。
在2011年发布的《国家“十二五”科学和技术发展规划》七大战略性新兴产业中，这一技术被列入了新一代信息技术产业之首的重要位置。
平板显示产业不仅自身是一个超千亿的产业，而且从技术上集成了微电子技术、光电子技术、材料技术、制造装备技术、半导体工程技术等多项技术，从行业上跨越化工、材料、半导体等多个领域，它的升级可以拉动多个产业集群的发展。
在国务院发展战略新兴产业正确的方针指引和国家资金政策的大力支持下，以京东方、深圳华星、昆山龙腾、上海天马、南京熊猫为代表的中国TFT-LCD液晶平板显示产业快速崛起，在短短3年间已经排除了欧美的渗入，形成了韩国、日本、中国台湾、中国大陆的“三国四地”产业竞争格局。
最近，一个世界产业格局的新动向引起业界的普遍关注。
日韩企业近期纷纷将技术布局和产业布局向OLED转移，这是否预示着OLED技术将会迅速替代TFT-LCD技术？全球平板显示产业的技术转型期是否真的即将到来？中国平板显示产业又该如何应对？韩国三星公司日前宣布拆分平板显示器LCD业务，并将于4月1日成立新的单独子公司，这一消息立刻引起行业的广泛关注。
而在此之前，日本索尼2011年12月撤出了与三星合资的LCD企业。
随后，日本夏普也宣布在今年一季度将削减一半LCD生产量。
与此同时，三星将业务重点转向OLED面板生产。
除此之外，LGD、友达、奇美等面板巨头均将目标直指新型显示技术的研发。
对此，业内人士众说纷坛。
业内专家分析，三星拆分LCD业务有其自身独特原因，主要是因为其TFT-LCD面板获利性不佳，在2011年各财季均为亏损。
加上三星与Sony合资的S-LCD公司面临变局，Sony已经于2012年初出售所有S-LCD股权给三星电子，三星将面临LCD面板出海口的问题。
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超高亮度L ED的进展梁春广 张万生(电子工业部第十三研究所)[摘要] 较为详细地叙述了超高亮度发光二极管(L ED)的进展。
从1990年日本东芝公司和美国H P公司研制成InGaA lP620nm橙色超高亮度L ED起,到1994年日本日亚公司研制成GaN450nm蓝色超高亮度L ED,至此,彩色显示所需的三基色红、绿、蓝以及橙、黄多种颜色的L ED都达到了坎德拉级的发光强度,从而拓展了可见光L ED应用领域。
目前主要是降低成本,实现产业化。
关键词:U HBL ED 蓝色L ED L ED应用1 可见光L ED发展的主要趋势可见光L ED的发展趋势主要是实现全色,提高亮度,改进封装,显示大型化,材料外延生长技术实现产业化。
金属有机化合物气相淀积(M OCVD)法的晶体生长工艺已成为当代开发、生产新型L ED,实现全色化、高亮化的关键技术。
111 全色化在实用化的可见光L ED中缺少蓝色,不久前还是实现全色化的一大难题,因为要实现全色(包括白色)显示,必须要有红、绿、蓝三基色,因而蓝色L ED的发展一直受全色显示所驱动。
多年来,日、美等国都在极力研究开发蓝色L ED。
1994年日本日亚公司首先开发成功。
蓝色L ED主要应用于全色显示屏,现在能够销售蓝色L ED的厂商只有日本日亚公司和美国C ree公司二家,但至今仍未形成大批量生产。
改善蓝色L ED的晶体材料质量,提高发光效率,降低成本仍是今后发展的主要目标。
蓝色L ED刚问世时售价高达50美元 只,随着生产技术的不断改进,目前低亮度的蓝色L ED价格已降至1美元 只以下,今后价格将继续下跌。
预计到2000年蓝色L ED的亮度将和红色、橙色、黄色、绿色L ED不相上下,而且售价只有10美分 只。
112 高亮化目前全球L ED的产值中高亮度产品约为30%。
至2000年,全球L ED的总产值可突破38146亿美元,其中高亮度产品,每年都会有30%的增长,至于中低亮度的产品增长率不会超过5%。
再者超高亮度(法向光强超过1000m cd者)之红、橙、黄、绿、蓝色L ED产品已进入市场,使其在户外广告板、超大型屏幕、交通指示灯、汽车尾灯、刹车灯、方向灯等方面的应用在扩大。
113 大型化与液晶显示器相比,由于L ED可以以并联的方式联结在一起,不受尺寸大小的限制,而且L ED本身可发光,对于一些需配备大尺寸的产品而言,L ED的大型化便成为希望所在。
目前显示屏的最大尺寸为10×15m2。
114 封装小型化封装小型化主要是指适合于表面安装的L ED品种正在增加,表面安装L ED为带盘式封装,卷盘尺寸为11718mm,可容纳2000只L ED管芯,大部分尺寸为219×113mm2。
最新的表面安装L ED产品将采用专有的“模制内部连接装置”技术,使用高效反射外壳,既保证亮度,又适合于回流焊接。
表面安装L ED已成为封装小型化的主流和方向。
115 生产型M OCVD外延生长工艺设备的高产化M OCVD设备已是研究和生产新型L ED的关键设备,目前新型L ED的外延生长的方法主要有M OCVD和M B E两种,M OCVD仍是今后发展的主流。
一台精良的生产型M OCVD 设备集气体动力学、流体力学、自动化控制、CAD于一体。
为保证衬底大面积淀积的均匀性采用了气垫旋转技术,为了精确地控制材料组分和突变界面采用了无任何涡流的层流设计。
目前国际上生产M OCVD的厂家以德国A I X2 TRON和美国E M COR E二家公司最为著名,它们生产的A I X2400型、GS 3200型等系列M OCVD设备成功地用于超高亮度红色、橙色、黄色、绿色、蓝色L ED的批量生产,目前每炉的批量以52英寸计为15或17片。
今后的发展方向是提高每炉的生产批量,实现高产化,以降低生产成本为目标。
2 超高亮度L ED的发展发光管的高亮度化一直是半导体材料和器件的前沿课题之一,超高亮度(U HB)是指发光强度达到或超过1000m cd的L ED,又称坎德拉(cd)级L ED。
提高亮度的方法,一是改进半导体发光材料和结构,其次是改进封装如透镜和反射镜。
表1列出了各种超高亮度L ED所用的材料及器件性能。
表1中列出的超高亮度L ED 发光材料以A lGa InP和GaN为主流。
表1 超高亮度L ED所用的材料及实用化器件的性能材 料有源层衬底DH生长工艺发光波长(nm)颜色外量子效 率(%)发光效率(l m W)法向光强20mAcdA l1-x Ga x A s A lGaA s L PE660红561610In015(Ga1-x A l x)P GaA s L PMOCVD620橙115319610In015(Ga1-x A l x)P GaA s L PMOCVD590黄--314In015(Ga1-x A l x)P GaA s L PMOCVD573绿-418210 In x Ga1-x N GaN TFMOCVD绿-210In x Ga1-x N GaN TFMOCVD450蓝217113110 近几年超高亮度A lGa InP DH L ED的研制进展十分迅速,达到了常规材料GaA l A s、GaA sP、GaP不可能达到的性能水平。
1990年日本东芝公司和美国H P公司先后研制成In2 GaA lP620nm橙色超高亮度L ED,1992年它们又使InGaA lP590nm黄色超高亮度L ED实用化。
同年,东芝公司研制成InGaA lP573nm 绿色超高亮度L ED,法向光强达2cd。
1994年日本日亚公司又研制成InGaN450nm蓝色超高亮度L ED。
至此,彩色显示所需的三基色红、绿、蓝以及橙、黄多种颜色的L ED都达到了坎德拉级的发光强度,实现了超高亮度化,使发光管用于户外显示成为现实。
3 GaN超高亮度蓝色L ED311 GaN超高亮度蓝色L ED在第三代电子材料中崭露头角第三代电子材料主要是指正在研究中的宽带隙(Eg>213eV)化合物半导体材料,包括: Si C、c2BC、GaN、A l N、ZnSe、金刚石等。
它们具有优异的物理特性。
用这种宽带隙材料可在高温、高频、大功率、短波长等方面获得Si、GaA s、InP材料所不能获得的优异性能。
Si C发光器件研究历史较长,技术相对较为成熟,实用化最早。
Si C是一种间接带隙的半导体材料,它通过杂质能级的间接复合而发光,掺入不同的杂质可以改变发光波长,其覆盖范围包括从红到紫各种色光,掺入B杂质可发射红光,掺入A l杂质可发射绿光。
最重要的是同时掺入A l和N或Ga和N可发射蓝光,这是一种施主2受主对辐射复合过程。
1989年日本三洋公司研制出世界第一只实用化的蓝色L ED。
Si C蓝色L ED的进一步发展主要受材料本身的性质所限,提高其发光效率的潜力不大,不能直接拉制出大块晶体,控制晶体结构困难,难以制作热稳定性好的低接触电阻,这些因素都限制了Si C蓝色L ED成本降低和发展。
近几年,随着本体材料生长技术的进展和外延生长技术(M OCVD)达到成熟地步,超高亮度GaN蓝色L ED在第三代电子材料的发展中已崭露头角,取得了突破性进展,继Si C蓝色L ED实用化之后,已经实用化、商品化,正在向产业化的方向迈进。
312 超高亮度GaN基蓝色L ED1991年日本日亚公司研制成同质结GaN 蓝色L ED,峰值波长为430nm,光谱半宽为55nm,其光输出为市售Si C L ED的10倍,外量子效率约为0118%。
这种蓝色L ED的结构是:在(0001)蓝宝石衬底上先生长25Λm的GaN 过渡层,生长018Λm硅掺杂的n2GaN,再生长4Λm镁掺杂的GaN,并以电子束轰击处理,使之转变为8×1018 c m的P型GaN。
1994年日亚公司又研制出InGaN A lGaN双质结(DH)高亮度蓝色L ED并投入生产。
质结的包层采用A l0115Ga0185N,有源层为InGaN,In的克分子含量可从0106提高到0119,并采用Si和Zn共掺杂,形成施主2受主2(D2A)对,来增强蓝光发射。
P型GaN为欧姆接触层,为改善其质量,生长之后在700℃的N气氛下进行热处理。
制作芯片时,首先局部腐蚀掉顶部的P型GaN层,直到露出N型GaN为止。
然后分别将N i A u 和T i A l蒸发到N型GaN和P型GaN上形成接触电极。
最后将片子切成矩形管芯,装到引线框架上进行封装。
这种InGaN A lGaN DH 高亮度蓝色L ED的峰值波长为450nm,光谱半宽为70nm,外量子效率高达514%,正向电压一般为316V,最大为4V。
反向电压5V时的反向电流为5ΛA。
20mA下的光输出功率3mW,视角15°时的法向光强为215cd,这样的蓝色L ED发光强度目前是最大的。
4 可见光L ED应用领域及市场的拓展随着超高亮度A lGa InP L ED和蓝色In2 GaN L ED的实用化,使可见光L ED的应用领域由室内拓展到室外,由单色显示发展为彩色显示,信息显示的密度在不断提高,信息显示的距离在逐步由近及远。
有机聚合物L ED目前正处于应用基础研究阶段,虽未实用化,但作为图像显示却展现着美好的前景。
近年用A lGa InP材料和InGaN材料制造的超高亮度L ED,颜色包括红、橙、黄、绿、蓝,目前其发光效率均已超过白炽灯,正向荧光灯接近。
发光亮度已高于1000m cd,可满足室外全天候全色显示的需要,用L ED彩色大屏幕可以表现天空和海洋,可以实现三维动画。
新一代红、绿、蓝超高亮度L ED前所未有的性能,不仅拓展了原有的应用领域,而且将拥有一个潜力巨大的市场。
411 全色动态信息平板显示L ED全色动态信息平板显示可广泛用于体育场馆、车站、机场、商业、工业和其它行业的大型和超大型全色显示屏。
我国第一个采用蓝色L ED的室外全色动态显示屏由天津数据系统公司研制,已用于河北唐山市体育馆。
据美国权威部门预测,光电平板显示占整个光电子市场需求的37%。
目前蓝色L ED是实现全色平板显示的关键器件,到本世纪末,全色平板显示产业对蓝色L ED的全球市场需求每年约为200亿美元。
据国内最大的平板显示器生产厂家南京洛普实业有限公司(大屏幕显示国内市场占有率50%,目前国内仅广告业机场车站需要的大型显示屏成交额每年就达数亿元人民币。
而且这个市场发展很快,成交额每年均以四倍左右的速度增长,预计这一趋势还将继续下去。
这一高速增长的市场对超高亮度L ED需求量是巨大的,1994年全国大屏幕显示完成的面积达3000m2以上,以每平方米需3万只超高亮度L ED计算,共需9千万只以上。