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半導體照明技術

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杜銘源 >《電子電路制作》

2012.04.26

半導體照明技術

一、基礎知識篇

1．光的本質是什么，物體發光有哪幾種方式？
2．何謂電致發光？半導體發光為何屬冷光？
3．照明光源的發展經歷了哪幾個階段？
4．LED的工作原理與基本結構是什么？
5．LED光源有哪些優勢？
6．在主要性能方面，目前白光LED與傳統光源相比有哪些優缺點？
7．什么是色溫？什么是顯色指數？
8．通用照明對白光LED的光電性能有哪些基本要求？
9．什么是人眼對光的視覺敏感曲線？
10．人眼對光的視覺敏感曲線對我們了解LED照明有什么作用？
11．LED的發展經歷了哪幾個階段？
12．何謂LED的伏安特性？LED的電功率是如何計算的？
13．LED的基本特性是什么？
14．何謂LED的電―光轉換？如何表述光電轉換效率？
15．LED單色光（紅、黃、藍、綠等）的光譜與白光的光譜有什么區別？
16．在通用照明領域，LED取代傳統光源從目前來看還需克服哪些障礙？
17．LED取代傳統光源還有哪些需要攻克的課題，當前國際上LED發展的趨勢如何？
18．何謂綠色照明光源？它有哪些特點？
19．為什么說21世紀照明產業將迎來自愛迪生發明白熾燈以來的又一次產業革命？
20．哪些產業是LED產業鏈的構成部分？
21．LED上游產業是指哪些產業？
22．LED中游產業是指哪些產業？
23．LED下游產業是指哪些產業？
24．LED產業的發展，可以帶動哪些相關產業的產品升級換代和技術創新？
25．用半導體光源取代傳統光源對我國這樣一個照明光源生產與出口大國的重要意義何在？
26．當前我國LED產品與國際先進水平相比，主要差距在哪里？
27．我國發展半導體照明產業的優勢何在？政府主管部門出臺了哪些推進這一產業發展的重要舉措？

二、外延芯片篇

28．LED的發光有源層――PN結是如何制成的？哪些是常用來制造LED的半導體材料？
29．什么是LED的內量子效率？不同的發光波長，假定內量子效率達100％，其電―光效率有何不同？
30．LED PN結有源層發出的光子能否100％逸出到空氣中？
31．有哪些生長LED有源層的外延方法？它們各自有什么特點？
32．哪些材料可以用做生長外延層的襯底材料？它們各自有哪些優缺點？
33．當前，生產超高亮LED的外延方法主要有幾種？什么是MOCVD？
34．當前，用做半導體照明光源的高效LED的外延層結構有何創新和發展？它們的結構如何？
35．當前的GaAs、GaP、GaAlAs、GaInAlP以及InGaN等均是無機半導體材料，除此之外，還有哪些無機材料可以制造發光二極管？目前研發的進展如何？
36．簡述有機半導體發光二極管發展歷程，0LED等能否進入照明領域？
37．國內LED外延產業的狀況與發展趨勢如何？
38．LED芯片的制造流程是怎樣的？
39．LED芯片制造工序中，哪些工序對其光電性能有較重要的影響？
40．芯片制造過程中通過哪些工藝技術措施可以提高芯片發光強度與出光效率？
41．LED芯片為什么要分成諸如8mil，9mil…13～22mil，40mil等不同的尺寸？尺寸大小對LED光電特性有哪些影響？
42．LED大功率芯片一般指多大面積的芯片？為什么？大功率芯片的版圖設計有哪些特殊考慮？
43．制造GaN外延材料的芯片工藝和加工設備與GaP、GaAs、InGaAlP相比有哪些不同的要求？為什么？
44．什么是“激光剝離技術”？它在LED芯片制造中起什么作用？它主要用在哪類芯片制造中？
45．“透明電極”芯片的結構與它的特點是什么？
46．什么是“倒裝芯片（Flip-Chip）”？它的結構如何？它有哪些優點？
47．用于半導體照明的芯片技術的發展主流是什么？

三、封裝篇

48．提高LED芯片光子逸出率的途徑有哪些？為什么說通過封裝設計和封裝材料改進可以提高LED光子逸出效率？
49．簡述提高LED芯片電―光轉換效率的重要意義。
50．衡量LED器件電―光轉換優劣的參數主要有哪些？
51．LED芯片封裝成發光二極管一般可以分成哪幾種形式？它們在結構上各有什么不同？
52．何謂功率型LED？請介紹一下它的發展概況。
53．LED芯片封裝成器件一般的制造流程是什么？
54．為什么要將芯片進行封裝？封裝后的器件比裸芯在性能上有什么不同？
55．大面積功率LED芯片與常規小功率芯片相比對封裝材料與工藝有什么特殊要求？
56．何謂“一次光學設計”？LED封裝中有哪幾種出光透鏡？它們有何特點？
57．大功率LED的封裝形式目前常見的有哪幾種？它們有哪些異同？
58．對于LED封裝的環境條件要求是什么？有人說：車間的潔凈度、防靜電措施等對LED封裝無所謂，這種說法對嗎？
59．我國似乎正在成為LED封裝產業的龐大基地之一，如此迅速發展會不會帶來負面效應？
60．目前國內不少封裝企業普遍存在的不足是什么？進一步發展中，應當注意哪些方面的問題？
61．芯片固晶工藝中的“合金固晶”工藝是什么？
62．當前國內LED企業對產品可靠性工作還有哪些可以改進和提高的方面？
63．白光LED是通過哪些方法來實現的？
64．當前，制造白光LED的主流方法是什么？
65．白光LED當前具有代表性的產品的水平如何？

四、應用篇

66．單個LED的流明效率與用LED作光源構成的燈具的流明效率有什么異同？
67．為什么一只藍光LED在涂上特殊的熒光粉構成白光LED后，其輻射光通量會比藍光高出幾倍甚至十幾倍？
68．照度的定義是什么？知道某個LED的輻射光通量，能否求出它的照度？
69．當用發光角為60°的LED作數碼相機閃光燈的白光光源時，要求在照射距離0.5m的照射面上照度為101x，試問這個LED的光通量應為多少？
70．請問LED的光通量Ф與發光強度即光強是否能相互轉換？
71．LED的發光強度Iv與照度E之間如何進行換算？
72．為什么說用積分球來測量LED的光通量時，可以認為：在積分球內表面任一點位置上得到的由另一部分反射出的照度，不受點的位置的影響？
73．為什么LED PN結上溫度升高會引起它的光電參數退化？
74．LED的哪些參數與PN結溫度相關？它們是何種關系？
75．衡量LED長期使用性能退化的主要指標是什么？
76．什么是LED的結溫，它是如何產生的？
77．簡述結溫對LED光輸出的影響。
78．LED的正向電壓與結溫之間存在什么關系？
79．當結溫上升時，LED的發光波長與顏色如何變化？
80．簡述什么是熱阻？它的定義和單位是什么？
81．LED PN結上最高結溫的含義是什么？
82．試述LED器件的熱阻模型，它由哪些部分構成？各有什么特點？
83．為什么說提高光效可降低結溫？提高LED光效的主要途徑哪些？
84．試述熱阻在功率LED光源應用中的作用。
85．如何減小LED的熱阻值？
86．請簡單介紹一下目前常用的熱阻測試方法。
87．芯片局部過熱的原因是什么，對LED的可靠使用有何隱患，如何測量芯片表面的溫度分布？
88．請介紹一下LED的光電參數中哪些參數與電流IF相關？
89．LED工作時，較好的驅動方法是什么？
90．有哪些常用的恒流驅動LED的方法？請作簡單介紹。
91．能否推薦一些專用于LED的IC驅動芯片？
92．如何實現LED的調光、調色？請舉一簡單例子說明。
93．LED的“壽命”是什么樣一種概念？什么是“浴盆”曲線？
94．LED失效的判斷標準是什么？什么是失效率？
95．平均無故障時間的含義是什么？可靠度又如何理解？
96．LED器件的失效模型如何建立？
97．是否可以通過試驗來剔除早期失效的LED？
98．什么是靜電破壞？哪些類型的LED容易受靜電破壞導致失效？
99．LED與LED應用部件或系統的可靠性是否一樣？應當如何正確理解？
100．從哪些方面著手改進，可以提高LED在應用中的可靠性，降低失效率？
101．為什么用太陽能電池與白光LED組合的照明系統被稱為是“真正的綠色照明”系統？
102．LED要進入照明領域還存在哪些問題，還要做哪些工作？

附錄：LED相關專利100例

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