在最近幾年，LED 的技術(shù)取得重大進(jìn)展，并因其價(jià)格和結(jié)構(gòu)方面的廣闊發(fā)展空間，使得它能夠向傳統(tǒng)的光源發(fā)起挑戰(zhàn)，因此也成為照明行業(yè)的一個(gè)熱點(diǎn)。鑒于 LED 工藝技術(shù)與傳統(tǒng)的制燈工藝技術(shù)顯著不同，因此本刊根據(jù)國(guó)內(nèi)外的有關(guān)雜志中節(jié)選了有關(guān) LED 工藝技術(shù)的評(píng)論，供有關(guān)同行參考。

一、 LED 工藝技術(shù)的基本介紹

為了制造發(fā)光的 P-n 結(jié)型晶體，采用了Ⅲ—Ⅴ和Ⅱ—Ⅳ層的半導(dǎo)體材料，該材料是由培育層、窗口、內(nèi)反射器等組合。晶體為零級(jí)水平的產(chǎn)品，“封裝”的晶體、開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)、反射器、熱拆卸裝置、密封件等稱(chēng)為發(fā)光等或一級(jí)水平產(chǎn)品。

在簡(jiǎn)化的模式中，光發(fā)生在晶體內(nèi)向 P-n結(jié)過(guò)渡時(shí)，此過(guò)程的效能稱(chēng)為內(nèi)量子效率。它由材料的質(zhì)量（雜質(zhì)、缺陷等）所決定，而且還由結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)層決定。材料系統(tǒng)的特性決定于波長(zhǎng)（顏色），但是，并非產(chǎn)生在晶體內(nèi)的光全部發(fā)射到外部，這取決于晶體的光學(xué)特性（折射系數(shù)、內(nèi)部吸收、幾何尺寸）。從晶體及其周?chē)木w組發(fā)出的光稱(chēng)為出射效率?？傂适莾?nèi)部量子效率與出射效率的乘積。

1995 年前，LED 工藝技術(shù)的定位在于信號(hào)裝置中的應(yīng)用，其主要參數(shù)為亮度。1995 年后，不但對(duì)光效，還對(duì)光通量給予更大的關(guān)注。因此，有必要對(duì) LED 的這些參數(shù)與光源類(lèi)似的參數(shù)進(jìn)行比較。首先 LED 發(fā)出的光與傳統(tǒng)光源不同的是有很強(qiáng)的方向性。為了得到對(duì)照值，傳統(tǒng)光源需要輔助光學(xué)器材，從而說(shuō)明了有附加損耗。與傳統(tǒng)照明系統(tǒng)效率有關(guān)的有效光通量為燈光通量的50%--75%。其次，LED 的多數(shù)參數(shù)與 5 ㎜直徑的裝置有關(guān)。LED 通常在晶體內(nèi)的尺寸約為 0。1 ㎜，并按 20mA 計(jì)算。

光效為15lm/w 的5 ㎜的 LED 的光通量約為 1lm。對(duì)于這樣的電流和光通量不需要太嚴(yán)格的熱條件。對(duì)于照明來(lái)說(shuō)，通常需要幾百到幾千個(gè) 5 ㎜的 LED 來(lái)代替常用的光源。因此，LED 燈具應(yīng)是一個(gè)集合的裝置，它包含有大量的單個(gè) LED，該 LED 具有適當(dāng)?shù)碾姎?、絕熱和機(jī)械參數(shù)，達(dá)到二級(jí)水平產(chǎn)品。當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)的 5 ㎜LED 時(shí)，二級(jí)水平產(chǎn)品的尺寸變得極大，而且與費(fèi)用無(wú)關(guān)。因此，為使照明中采用 LED，所需的工藝技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn) 5 ㎜輻射器有本質(zhì)區(qū)別。

為使二級(jí)水平產(chǎn)品的尺寸和價(jià)格保持在可接受的框架內(nèi)，照明中的二極管的數(shù)量必須減少，而單個(gè) LED 發(fā)出的光應(yīng)增長(zhǎng) 10—100 倍。為了實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)，需要增大晶體的尺寸和輸出電流值。這樣強(qiáng)大的 LED 在1997 年首次由 HP 公司推出。從本質(zhì)上看，LED 與傳統(tǒng)光源的基本區(qū)別是：LED（二級(jí)水平）具有光強(qiáng)分布曲線的性能和具有在常用燈具中燈與光學(xué)器件組合情況下的光通量。

二、 LED 工藝技術(shù)與白光

LED 發(fā)出似是而非的單色光，在帶顏色光照明裝置中，與多數(shù)傳統(tǒng)光源相比較，由于其較高的動(dòng)力效能，認(rèn)為顏色光是較好的。但在用 LED 代替?zhèn)鹘y(tǒng)光源前，必須確定白光 LED應(yīng)達(dá)到的必要效率水平和質(zhì)量。由于輻射藍(lán)—綠光譜成份的 GaN的 LED 空前進(jìn)展，白光的燈具有遠(yuǎn)大的前景。有兩種辦法可以實(shí)現(xiàn)白光 LED：

一種是將單獨(dú)輻射紅、綠、藍(lán)色光的 LED混合（稱(chēng)為 RGB）；另一種是將帶熒光粉輻射的 GaN 藍(lán)色輻射組合，它可使藍(lán)色光部分變?yōu)殚L(zhǎng)波輻射，并與剩余的藍(lán)色光結(jié)合而發(fā)出白色光。無(wú)論是第一種或是第二種方法均可獲得含有二種顏色成份的白色光；具有三種顏色成份的可得到高質(zhì)量顏色（Ra 為80—90），為此，利用熒光粉的工藝技術(shù)使用二種不同的成份，還有中間的方案。

RGB 法理論上較為有效，但需要輔助光學(xué)器件，從而導(dǎo)致效率降低和系統(tǒng)價(jià)格的提高。帶熒光粉的問(wèn)題簡(jiǎn)單，它與熒光粉效率有關(guān)，它可變成一種 RGB 系列。但是，這兩種工藝技術(shù)間的主要區(qū)別在于，RGB 法可以“混合顏色”，此時(shí)的熒光粉是有穩(wěn)定性能。與熒光粉不同，RGB 法在照明領(lǐng)域開(kāi)辟了新的可能性。從白光 LED 光效增長(zhǎng)前景來(lái)看，LED 采用熒光粉，在接近 2005年可達(dá)到良好的結(jié)果，光效為 50lm/w，可以預(yù)測(cè)，白光 LED可用于今天使用燈泡和鹵鎢燈的場(chǎng)所。