关于LED研制及产业化方面新进展

      一、引言

      中国电子科技集团公司第十三研究所（简称十三所）是国内最早开展超高亮度LED研制的单位，曾于1996年率先在国内引进了第一台生产型（2400型）MOCVD设备，成立了河北汇能公司光电部，于1998年率先在国内建立了InGaAlP超高亮度LED生产线，建立了河北立德电子有限公司。多年来一直承担国家863计划课题，率先实现了InGaAlP超高亮度LED外延片和芯片的产业化，于2000年完成了InGaAlP超高亮度LED芯片的产品设计定型鉴定，并完成了863“超高亮度LED外延片和芯片的产业化基地”的建设。2001年十三所按照信息产业部的指示,又将超高亮度LED“863”产业化成果转移至福建厦门三安电子有限公司，承担了国内投资规模最大（5亿人民币）超高亮度LED生产厂家的筹建包括立项、厂房设计、技术培训、设备选型等。十三所所多年来在推动我国超高亮度LED产业化方面作了许多工作。

       二、红外功率LED产品的更新换代系列化

     十三所在半导体功率型红外LED的研制方面取得了许多科研成果。包括用于坦克夜视仪取代白炽灯的GaAs功率型红外LED;可在直流1A、脉冲24A下工作的InP功率型红外LED，专用于硅单晶少数载流子寿命测试仪，取代了真空光源。最近又用MOCVD外延生长技术研制出具有谐振腔结构的功率型红外LED，成功的用于军用瞄准系统，完成了产品的更新换代。同时红外LED产品已成系列包括F004型、F005型、F006型、761型，峰值波长从900nm至1100nm,输出光功率从10mW至180mW,光束角从38∘到170∘,可应用于红外测距、红外夜视、红外通讯、光点自动控制、光电耦合等。

        三、单芯片可见光功率LED的光效达到新水平

十三所研制的1W单芯片功率LED已完成产品设计定型。设计和制作了具有自主知识产权的用于功率型LED单芯片封装的陶瓷金属化管壳，并开展了封装专题研究包括：对各种结构的大尺寸LED功率型芯片的电流分布和热分布的比较；不同合金焊料和导电银浆粘结功率芯片对热阻的影响；不同灌封胶对可靠性的影响；共晶焊接和玻璃微透镜制作的工艺研究。采用自行设计和制作的管壳封装的F002型白光功率LED光源，如图所示，流明效率一般在30Lm/W以上，最高达到38.6Lm/W；光通量均在43Lm以上，最高达到51Lm,色温为3000-8000K,显色指数可达到80以上,热阻一般低于20W/℃.可用于特种照明如矿灯、阅读灯、应急灯、手电筒等。

       四、多芯片集成的功率LED的产业化

       由十三所控股的河北立德公司以独特的理念和思想，借鉴多领域的技术成果，成功解决了芯片集成，管壳设计、制造，封装等多项技术难题，研制了具有完全自主知识产权的多芯片集成的LED功率光源，并建成了一条年产10万只（300KW）功率光源的生产线。目前具有单色，多基色，白色等各种颜色，各种工作电压，各种功率的集成LED光源，最大集成功率已达到12W(彩色)，6W(白色)，该公司的光源设计技术和制造技术已接近国际先进水平，产品也批量供应国内市场并开始出口到海外(包括日本，欧洲和台湾等先进国家和地区)。 河北立德公司以推动 功率LED光源在强视觉信号显示和照明领域的应用为目的，积极开展应用推广工作。目前已在照明产品的设计和工程应用方面开展了LED铁路信号灯、道路交通信号灯、特殊照明灯具等产品。公司独立和与著名跨国公司合作（ODM）完成了国内多项半导体照明工程，收到了很好的社会经济效益。该公司现已全面掌握半导体照明工程所需的效果设计、光源设计制造、灯具设计制造、照明控制系统设计制造和安装等关键技术。具有从芯片级开始设计应用系统的能力。

      五、结语 十三所正在为我国的半导体照明事业致力于：

      1．配合相关部门，制定对功率LED封装产品质量检验的行业标准和企业标准，开展对功率LED产品的商检和评价工作（因为十三所是全国半导体标准委员会主任单位,IEC/TC47的归口单位和国际标准化工作网秘书单位;还是国家半导体器件质量监督检验中心）；

       2．加强在功率LED封装材料和封装管壳、配件、模具等方面的研发，在低温和高温共烧陶瓷（LTCC和HTCC）管壳方面形成具有自主知识产权的专利；

      3．开展功率LED可靠性及环境试验的研究，积累数据，提高其可靠性水平；

      4．在功率LED封装结构和封装工艺等方面进行创新，形成具有专利保护的产品，提高产品的竞争能力；

      5．开展功率LED的生产技术研究，提高自动化生产能力，使其尽快实现产业化，达到国际先进水平；中国电子科技集团公司（CETC）将对十三所投资建立半导体照明产业基地，进一步完善超亮度LED的上中下游产业链，扩大产能，提高产品性能水平，十三所正在为打造国内先进的半导体照明产业基地、赶超国际先进水平而努力。