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        发光二极管(LED)是由三五族化合物半导体为材料制成的光电元件,其核心是PN结。正向电压下,电子由N区注入P区,空穴由P区注入N区,进入对方的区域的部分少数载流子与多数载流子复合而发光。形成PN结的材料性质(禁带宽度)决定了发出光的波长,对于可见光来说,即决定了光的颜色。


        LED的主要特点有:体积小、耗电量低、使用寿命长、高亮度低热量、环保耐用等特点。在适当的电流和电压下工作,LED的使用寿命可长达10万小时。


        LED的分类和应用


        根据所发出的光的类型,LED可分为可见光LED和不可见光LED两种。


        可见光LED包括红、橙、黄、绿、蓝、紫光LED。其中红光LED材料以GaP(二元系)、AlGaAs(三元系)和AlGaInP(四元系)为主;蓝/白光LED材料以GaN为主。


        LED的应用非常广泛,主要包括:


        1、LED显示屏:室内外广告牌、体育计分牌、信息显示屏等;


        2、信号指示灯:全国各大、中城市的市内交通信号灯、高速公路、铁路和机场信号灯,电子设备功能指示;


        3、光色照明:室外景观照明和室内装饰照明;


        4、专用普通照明:便携式照明(手电筒、头灯)、低照度照明(廊灯、门牌灯、庭用灯)、阅读照明(飞机、火车、汽车的阅读灯)、显微镜灯、照相机闪光灯、台灯、路灯;


        5、安全照明:矿灯、防爆灯、应急灯、安全指标灯;


        6、背光源:液晶显示器、液晶电视背光源。


        7、汽车用灯:包括车内照明和车外照明,车内包括仪表板、电装产品指示灯(开关、音响等)、开关背光源、阅读灯以及外部刹车灯、尾灯、侧灯及头灯等。


        8、其它应用:消费用,如儿童闪光鞋、圣诞树LED灯等。


        LED产业链


        LED产业链从上游到下游行业的进入门槛逐步降低。上游为单晶片及其外延,中游为LED芯片加工,下游为封装测试以及应用。其中,上游和中游技术含量较高,资本投入密度大,为国际竞争最激烈、经营风险最大领域。在LED产业链中,LED外延片与芯片约占行业70%利润,LED封装约占10~20%,而LED应用大概也占10~20%。


        单晶片为制造LED的基底,也称作衬底,多采用蓝宝石、碳化硅、GaAs、GaP为材料。外延片为在单晶上生长多层不同厚度的单晶薄膜,如AlGaAs、AlGaInP、GaInN等,用以实现不同颜色或波长的LED。常见的外延方法有液相外延法(LPE)、气相外延法(VPE)以及金属有机化学汽相沉积(MOCVD)等,其中VPE和LPE技术都已相当成熟,可用来生长一般亮度LED。而生长高亮度LED必须采用MOCVD方法。目前全球MOVCD的主要制造厂家为德国的AIXTRON公司和美国VEECO公司,前者约占60%~70%的国际市场份额,后者占据30%~40%。日本厂家生产的设备基本限于日本国内销售。


        中游主要是芯片设计和加工。中游厂商根据LED的性能需求进行器件结构和工艺设计,通过外延片扩散、然后金属镀膜,再进行光刻、热处理、形成金属电极,接着将基板磨薄抛光后进行切割。


        下游包括LED芯片的封装测试和应用。LED封装是指将外引线连接到LED芯片的电极上,形成LED器件,封装起着?;ED芯片和提高光取出效率的作用。LED封装技术是从半导体分立器件的封装技术基础上发展而来。目前LED产品的封装类型主要有Lamp型、插入式(ThroughHole)、表面安装型(SMD)、直接粘接式(DirectBonding)等。其中SMD型LED体积比其它传统型LED小,因此SMD型主要用于手机屏幕背光源及手机按键,受手机需求影响较大。
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