光譜

　　表示相對(duì)于光的波長(zhǎng)，光的強(qiáng)度的分布。LED的光譜一般為單色LED，例如藍(lán)色LED以波長(zhǎng)470nm時(shí)為峰值呈山峰分布，以峰值波長(zhǎng)較短的紫外領(lǐng)域和峰值波長(zhǎng)較長(zhǎng)的綠色領(lǐng)域?yàn)楣獾膹?qiáng)度的測(cè)定極限。而白熾燈的光譜，其發(fā)光強(qiáng)度廣泛分布于400nm多的藍(lán)色領(lǐng)域至700nm多的近紅外領(lǐng)域，在紫外領(lǐng)域和紅外領(lǐng)域也能觀測(cè)到發(fā)光強(qiáng)度。熒光燈方面，組合使用的熒光體的發(fā)光波長(zhǎng)部分為光譜的峰值。

　　與普通紅色、綠色和藍(lán)色LED的光譜峰值只有一個(gè)相比，白色LED的光譜則有很大不同。例如藍(lán)色領(lǐng)域和黃色領(lǐng)域會(huì)有兩個(gè)發(fā)光強(qiáng)度的峰值，或者在藍(lán)色領(lǐng)域、黃色領(lǐng)域和紅色領(lǐng)域有三個(gè)峰值，甚至還會(huì)出現(xiàn)更多的峰值。這是因?yàn)?，白色LED的白色光是組合了多個(gè)波長(zhǎng)的光獲得的。例如，組合藍(lán)色LED和黃色熒光體時(shí)，峰值在藍(lán)色領(lǐng)域和黃色領(lǐng)域出現(xiàn)。另外，基于藍(lán)色LED的發(fā)光強(qiáng)度的峰值較尖，而基于熒光體的峰值較為平緩。

　　將LED用于液晶面板背照燈時(shí)，最理想的情況是LED的光譜在紅色、綠色和藍(lán)色三個(gè)領(lǐng)域出現(xiàn)發(fā)光強(qiáng)度的峰值。這是因?yàn)長(zhǎng)ED的光最終將經(jīng)由液晶面板的彩色濾光片（紅色、綠色、藍(lán)色）輸出到外部。

　　獲得三個(gè)發(fā)光強(qiáng)度的峰值時(shí)，有使用紅色、綠色和藍(lán)色三種LED的方法，以及通過改進(jìn)熒光體材料、使用可獲得三個(gè)峰值的白色LED的方法。

 
發(fā)光光譜有很大不同

　　藍(lán)色LED和YAG類熒光體、藍(lán)色LED和ZnSe單結(jié)晶底板的發(fā)光、紫外LED和RGB熒光體等白色LED的發(fā)光光譜與熒光燈和自然光的比較。雖然都是白色，但發(fā)光光譜大為不同。

　　另一方面，LED用于普通的照明器具時(shí)，光譜廣泛分布在可視光領(lǐng)域的白色LED較受歡迎。原因是接近自然光，即太陽(yáng)光的光譜的光線照射物體時(shí)，物體的顏色與照射自然光時(shí)接近的緣故。

　　光通量、光強(qiáng)、亮度和照度

　　光通量是表示光源整體亮度的指標(biāo)。單位為lm（流明）。在表示照明光源的明亮程度時(shí)經(jīng)常使用。是參考人眼的靈敏度（視覺靈敏度）來表示光源放射光亮度的物理量。具體數(shù)值為各向同性的發(fā)光強(qiáng)度為1cd（堪德拉）的光源在1sr（立體弧度）的立體角內(nèi)放射的光通量為1lm。此處的sr為立體角的單位，表示從球面向球心截取的面積為半徑（r）的2次方（r2）的圓錐體的頂角。

　　光強(qiáng)是表示光通量立體角密度的指標(biāo)。單位為cd。多在表示顯示用LED等的眩光時(shí)使用。其定義為：發(fā)射540×1012Hz（波長(zhǎng)555nm）頻率單色光，在指定方向的光線發(fā)射強(qiáng)度為1/683W/sr的光源，在該方向的光強(qiáng)就定義為1cd。

　　亮度是表示從光源及反射面和透射面等二次光源向觀測(cè)者發(fā)出的光的強(qiáng)度指標(biāo)。單位為cd/m2。與光通量一樣，是結(jié)合人眼的靈敏度表示的物理量。大多在表示液晶面板和PDP等顯示器畫面的亮度時(shí)使用。

　　照度是表示照射到平面上的光的亮度指標(biāo)。單位為lx（勒克司），有時(shí)也標(biāo)記為lm/m2。是指光源射向平面狀物體的光通量中，每單位面積的光通量。用于比較照明器具照射到平面上的明亮程度。

 
光通量與照度和光強(qiáng)的關(guān)系

　　光通量、光強(qiáng)、亮度和照度的關(guān)系簡(jiǎn)單歸納如下：光通量除以單位立體角等于光強(qiáng)；光通量除以單位面積等于照度，光強(qiáng)除以單位面積等于亮度。

　　發(fā)光效率（luminous efficacy）

　　評(píng)測(cè)光源效率的指標(biāo)，用光源發(fā)出的光通量（lm）與向光源輸入的電力（W）之比表示。單位為lm/W。

　　發(fā)光效率只表示光源的效率，與將光源安裝到照明器具上后器具的整體效率（綜合效率）是不同的概念。

　　發(fā)光效率是將外部量子效率用視覺靈敏度（人眼對(duì)光的靈敏度）來表示的數(shù)值。外部量子效率是發(fā)射到LED芯片和封裝外的光子個(gè)數(shù)相對(duì)于流經(jīng)LED的電子個(gè)數(shù)（電流）所占的比例。組合使用藍(lán)色LED芯片和熒光體的白色LED的外部量子效率，是相對(duì)于內(nèi)部量子效率（在LED芯片發(fā)光層內(nèi)發(fā)生的光子個(gè)數(shù)占流經(jīng)LED芯片的電子個(gè)數(shù)（電流）的比例）、芯片的光取出效率（將所發(fā)的光取出到LED芯片之外的比例）、熒光體的轉(zhuǎn)換效率（芯片發(fā)出的光照到熒光體上轉(zhuǎn)換為不同波長(zhǎng)的比例）以及封裝的光取出效率（由LED和熒光體發(fā)射到封裝外的光線比例）的乘積決定。

　　在發(fā)光層產(chǎn)生的光子的一部分或在LED芯片內(nèi)被吸收，或在LED芯片內(nèi)不停地反射，出不了LED芯片。因此，外部量子效率比內(nèi)部量子效率要低。發(fā)光效率為100lm/W的白色LED，其輸入電力只有32％作為光能輸出到了外部。剩余的68％轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋?/p>

　　今后3年將提高100lm/W

　　發(fā)光效率在2003年之前一直以每年數(shù)lm/W的速度緩慢提高。在提高發(fā)光效率時(shí)，最初未改變熒光體和封裝，而是致力于改進(jìn)芯片技術(shù)。具體而言，進(jìn)行了諸如改善藍(lán)色LED芯片所使用的GaN類半導(dǎo)體結(jié)晶的MOCVD結(jié)晶成長(zhǎng)技術(shù)等。

　　從2004年開始，發(fā)光效率以每年10～20lm/W的速度提高。由此，從2004年的50lm/W到2008年的100lm/W，4年間提高了50lm/W。這種速度的實(shí)現(xiàn)，借助了將原來聚集于成膜技術(shù)的芯片技術(shù)改進(jìn)擴(kuò)展至了整個(gè)LED制造工藝那樣的重大調(diào)整。另外，除了改進(jìn)芯片技術(shù)外，還開始對(duì)熒光體進(jìn)行改善。

 
68％為熱損失

　　對(duì)發(fā)光效率為100lm/W的白色LED的能源轉(zhuǎn)換進(jìn)行模擬的結(jié)果。白色LED實(shí)現(xiàn)了與熒光燈同等以上的發(fā)光效率，但只有輸入電力的32％能作為光能輸出到外部。剩余的68％轉(zhuǎn)變?yōu)榱藷崮?。該模擬為向直徑5mm的炮彈型白色LED輸入62mW電力時(shí)的結(jié)果。白色LED是通過組合使用藍(lán)色LED芯片和黃色熒光體獲得的。

　　今后，各LED廠商擬將把2008年實(shí)現(xiàn)的100lm/W發(fā)光效率，提高至2010年的140～170lm，2011年提高至150～200lm/W。也就是說，在發(fā)光效率上領(lǐng)先于新加入進(jìn)來的廠商的LED廠的目標(biāo)是，平均每年提高30lm/W以上，3年提高100lm/W。LED的發(fā)光效率的上限被認(rèn)為是250lm/W左右，各LED廠商正在挑戰(zhàn)能以何種程度逼近上限。

　　為挑戰(zhàn)該上限，LED廠商正在全面導(dǎo)入最新的芯片技術(shù)、熒光體技術(shù)以及封裝技術(shù)。芯片技術(shù)方面，將繼續(xù)提高內(nèi)部量子效率和光取出效率。熒光體方面，除了提高變換效率外，還要采取措施降低因熒光體散射造成的衰減。封裝技術(shù)方面，要改善材料和構(gòu)造，以提高光取出效率。

　　色溫（color temperature）

　　指用黑體（理論上可完全吸收外來光的虛擬物體）的溫度表示光的顏色的數(shù)值。單位為K（開爾文）。黑體發(fā)出光的波長(zhǎng)分布（色調(diào)）因溫度而異。色溫常用于表示熒光燈和白色LED的光色，及顯示器可顯示的白色的程度。一般來說，色溫低時(shí)看上去發(fā)紅，色溫高時(shí)發(fā)青……

　　指用黑體（理論上可完全吸收外來光的虛擬物體）的溫度表示光的顏色的數(shù)值。單位為K（開爾文）。黑體發(fā)出光的波長(zhǎng)分布（色調(diào)）因溫度而異。色溫常用于表示熒光燈和白色LED的光色，及顯示器可顯示的白色的程度。一般來說，色溫低時(shí)看上去發(fā)紅，色溫高時(shí)發(fā)青。

　　以白色LED為例，結(jié)合使用藍(lán)色LED芯片和黃色熒光體的一般品種（平均演色性指數(shù)Ra為70以上）多為色溫在6000K以上的晝光色，而追加紅色熒光體等紅色光的燈泡色LED的色溫多在3000K以下。改進(jìn)與藍(lán)色LED芯片組合的熒光體的光色，還可獲得4000K以上和5000K以上等色溫。色溫可依照明器具的設(shè)置場(chǎng)所分別使用。例如，辦公室等最好設(shè)置與太陽(yáng)光接近、色溫較高的照明器具，而一般家庭和飯店等大多喜歡采用與白熾燈接近、色溫較低的照明器具。

 
照度和色溫的變化 

　　最近，按照一天內(nèi)的時(shí)間變化及季節(jié)進(jìn)行調(diào)光的產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)。例如，日本岡村制作所上市了使用LED進(jìn)行細(xì)微調(diào)整的照明系統(tǒng)。特點(diǎn)是具有可隨著人體生物鐘按照約一天周期有規(guī)律地改變照度和色溫的功能。預(yù)設(shè)了調(diào)光程序，對(duì)1年中每一天，可按照時(shí)間和季節(jié)的變化，使照度在400～800lx范圍內(nèi)分5個(gè)階段、色溫在3000～5000K范圍內(nèi)分5個(gè)階段而變化。這樣便可按照人們?cè)缟闲褋怼滋旎顒?dòng)、夜晚睡眠的自然環(huán)境進(jìn)行周期性調(diào)光。人們有了更加舒適的光照環(huán)境，能夠更有效地工作。

　　演色性（color rendition）

　　指利用照明器具的光照射物體時(shí)，反映以何種程度再現(xiàn)了與自然光照射時(shí)相同顏色的指標(biāo)。一般情況下，多使用平均演色性指數(shù)（Ra）來表示。平均演色性指數(shù)越接近100的光源，越能再現(xiàn)與自然光照射時(shí)相同的顏色。作為照明用途，普通家庭和辦公室室內(nèi)使用的照明器具的Ra為80以上、走廊等為70以上；美術(shù)館、物品檢驗(yàn)以及店鋪等注重演色性的用途，大多在90以上。

　　用于照明的白色LED，大體分為低Ra和高Ra品種。演色性與發(fā)光效率具有此消彼長(zhǎng)的關(guān)系，優(yōu)先考慮演色性，發(fā)光效率會(huì)降低20～30％。為此，出現(xiàn)了發(fā)光效率優(yōu)先和演色性優(yōu)先的不同品種。演色性高的光，其光譜接近自然光。也就是說，發(fā)光強(qiáng)度相對(duì)于發(fā)光波長(zhǎng)的變化較??；而發(fā)光效率高的光，在人眼視覺靈敏度（人眼對(duì)光的靈敏度）高的領(lǐng)域（550nm附近的峰值），其發(fā)光峰值較大。

　　例如，組合藍(lán)色LED芯片和黃色熒光體得到的疑似白光的普通白色LED，其Ra只有70多。在其中添加紅色熒光體等即可將Ra提高到80以上。Ra超過90的白色LED則是出于使發(fā)光光譜的變化更加平滑的目的，而對(duì)藍(lán)色LED組合使用了綠色熒光體和紅色熒光體等。此外，對(duì)近紫外LED組合使用紅色、綠色和藍(lán)色等多種熒光體，可獲得Ra超過90的白色LED。

 
高效率、高演色LED

　　目前使用藍(lán)寶石底板的藍(lán)色LED和黃色熒光體等白色LED封裝是主流，但三菱化學(xué)計(jì)劃通過組合采用m面-GaN底板的近紫外LED和紅/綠/藍(lán)色（RGB）熒光體來實(shí)現(xiàn)高效率、高演色的LED。

　　Ra是對(duì)普遍存在的、有代表性的8種顏色的演色性指數(shù)（將待評(píng)測(cè)照明光源照射物體時(shí)的顏色與基準(zhǔn)光源照射時(shí)的顏色相比較的值）的平均值。計(jì)算演色性指數(shù)的8種代表性顏色為：暗灰色、暗黃色、深黃綠色、黃綠色、淡藍(lán)綠色、淡藍(lán)色、淡紫色、紅紫色。

　　調(diào)光（dimming）

　　將光源發(fā)出的光調(diào)節(jié)為希望的亮度的做法。LED與白熾燈一樣，比熒光管更容易進(jìn)行微細(xì)調(diào)光。通過在點(diǎn)亮LED的電源電路中，改變輸入LED的電流大小和占空比（導(dǎo)通時(shí)間與截至?xí)r間之比）來調(diào)節(jié)亮度。

　　如同利用滑線電阻調(diào)壓器調(diào)節(jié)白熾燈亮度一樣，LED照明也能實(shí)現(xiàn)所希望的亮度，目前已經(jīng)開發(fā)出了具備調(diào)光功能的產(chǎn)品。除了埋入天花板等的LED照明器具外，LED燈泡中也有利用遙控器進(jìn)行調(diào)光的產(chǎn)品。組合使用光傳感器，根據(jù)外光的亮度自動(dòng)調(diào)光的LED照明器具也已經(jīng)面世。

　　液晶面板的LED背照燈的調(diào)光是指，整體調(diào)節(jié)LED背照燈的發(fā)光，或者對(duì)背照燈進(jìn)行部分控制。通過根據(jù)液晶面板顯示的影像控制LED的發(fā)光，能夠在確保峰值亮度的同時(shí)，降低較暗部分的亮度。例如，東芝的“CELL REGZA 55X1”液晶電視配備了直下型白色LED背照燈。針對(duì)輸入影像對(duì)512個(gè)領(lǐng)域（16×32）的LED發(fā)光情況分別進(jìn)行控制。通過使領(lǐng)域內(nèi)配備的多個(gè)白色LED以最大亮度發(fā)光，峰值亮度實(shí)現(xiàn)了1250cd/m2，影像顯示時(shí)的對(duì)比度實(shí)現(xiàn)了500萬(wàn)比1。

 
利用LED改變色溫和照度

　　光效下降現(xiàn)象（LED droop）

　　光效下降現(xiàn)象是指，向芯片輸入較大電力時(shí)LED的發(fā)光效率反而會(huì)降低的現(xiàn)象。作為有助于削減單位光通量成本的技術(shù)，各LED廠商都在致力于抑制光效下降現(xiàn)象。如果能抑制該現(xiàn)象，使用相同的芯片，在輸入較大的電力時(shí)會(huì)增加光通量。因此，可減少用于獲得相同光通量的芯片數(shù)，從而削減單位光通量的成本。

　　美國(guó)飛利浦流明（Philips Lumileds Lighting）等很早就開始研究如何抑制光效下降現(xiàn)象?，F(xiàn)在，日亞化學(xué)工業(yè)和德國(guó)歐司朗光電半導(dǎo)體（OSRAM Opto Semiconductors GmbH）等眾多LED廠商也開始傾力研究。各LED廠商打算把在輸入電流1A，輸入功率3W時(shí)明顯出現(xiàn)光效下降現(xiàn)象的電流和功率的領(lǐng)域擴(kuò)大約3倍。

 
抑制“光效下降現(xiàn)象”
作為削減單位光通量成本的方法，各LED廠商紛紛致力于抑制“光效下降現(xiàn)象”。

　　各LED廠商均沒有公布光效下降現(xiàn)象的發(fā)生原理及其抑制方法的詳情。然而，有廠商透露，芯片的發(fā)熱及電流集中等若干參數(shù)與光效下降現(xiàn)象有關(guān)。例如，輸入較大電力時(shí)，芯片的光發(fā)生量增多，同時(shí)發(fā)熱也增多。這種發(fā)熱會(huì)使芯片內(nèi)部的量子效率惡化，從而導(dǎo)致光效下降現(xiàn)象。因此，有LED廠商認(rèn)為，為抑制光效下降現(xiàn)象，采用散熱性高的封裝構(gòu)造，即使輸入較大電力芯片溫度也不會(huì)上升的改進(jìn)會(huì)對(duì)抑制光效下降現(xiàn)象有效。另外，有觀點(diǎn)認(rèn)為，如果LED芯片內(nèi)的電流密度變大，就容易引發(fā)光效下降現(xiàn)象。

　　量子阱（quantum well）

　　利用帶隙較寬的層夾住帶隙窄且極薄的層形成的構(gòu)造。帶隙較窄的層的電勢(shì)要比周圍（帶隙較寬的層）低，因此形成了勢(shì)阱（量子阱）。在LED和半導(dǎo)體激光器中，量子阱構(gòu)造用于放射光的活性層。重疊多層量子阱的構(gòu)造被稱為多重量子阱（MQW：multiquantum well）。

　　藍(lán)色LED等是通過改良量子阱構(gòu)造等GaN類結(jié)晶層的構(gòu)造取得進(jìn)展的。GaN類LED在成為MIS（metal-insulatorsemiconductor）構(gòu)造，pn接合型雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)造，采用單一量子阱的雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)造以及采用多重量子阱的雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)造的過程中，其亮度和色純度得到了提高。采用MIS構(gòu)造的藍(lán)色LED在還沒有實(shí)現(xiàn)p型GaN膜時(shí)，就被廣泛開發(fā)并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品化。缺點(diǎn)是光強(qiáng)只有數(shù)百mcd。p型GaN膜被造出來之后，采用pn接合型雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)造的藍(lán)色LED得以實(shí)現(xiàn)。與MIS構(gòu)造相比，發(fā)光亮度達(dá)到了1cd，是前者的10倍左右。如果用多重量子阱構(gòu)造來取代pn接合型雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)造，發(fā)光光度和色純度會(huì)進(jìn)一步提高（發(fā)光光譜的半值幅度變窄）。

 
GaN類藍(lán)色發(fā)光二極管的構(gòu)造變遷
（a）為采用MIS（metal-insulator-semiconductor）構(gòu)造的藍(lán)色LED。
（b）為采用多重量子阱（MQW ：multi quantum well）構(gòu)造的藍(lán)色LED。

　　雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)造是指在LED和半導(dǎo)體激光器等中，在活性層的兩側(cè)設(shè)置了能隙比活性層還要大的包覆層的構(gòu)造?？色@得將電子和空穴封閉在活性層內(nèi)的效果。所以發(fā)光元件采用雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)造的話，可提高光輸出。另外，只在活性層的一側(cè)設(shè)置能隙較大的包覆層的構(gòu)造被稱為單異質(zhì)結(jié)。

　　接合溫度（junction temperature）

　　半導(dǎo)體元件內(nèi)部的溫度。在LED中是指芯片內(nèi)發(fā)光層（pn結(jié)間設(shè)置多重量子阱構(gòu)造的位置）的溫度。LED芯片的發(fā)光層在點(diǎn)亮?xí)r溫度會(huì)上升。一般情況下，接合溫度越高，發(fā)光效率就越低。LED隨著輸入電流的增加盡管光通量會(huì)提高，但發(fā)熱量會(huì)變大。由此會(huì)出現(xiàn)發(fā)光層的溫度（接合溫度）升高而使發(fā)光效率降低，功耗增加，從而使接合溫度進(jìn)一步上升的惡性循環(huán)。通過降低LED芯片封裝及該封裝安裝底板的熱阻，使芯片產(chǎn)生的熱量得以散發(fā)，避免接合溫度上升等改進(jìn)，可以提高亮度。

　　接合溫度為：熱阻×輸入電力+環(huán)境溫度，因此如果提高接合溫度的最大額定值，即使環(huán)境溫度非常高，LED也能正常工作。例如，在白色LED中，有的LED芯片品種的可容許接合溫度最高達(dá)到+185℃。接合溫度可因LED的點(diǎn)亮方式而大為不同。例如，脈沖驅(qū)動(dòng)（向LED輸入斷續(xù)電流驅(qū)動(dòng)，間歇點(diǎn)亮）LED時(shí)，接合溫度就不容易上升，而連續(xù)驅(qū)動(dòng)（向LED輸入穩(wěn)定電流驅(qū)動(dòng)，連續(xù)點(diǎn)亮）LED，接合溫度就容易上升。

 
芯片蓄熱的話光強(qiáng)就會(huì)降低

　　白色LED配備的LED芯片的發(fā)光層在點(diǎn)燈過程中溫度會(huì)上升。一般情況下，如果被稱為接合溫度的發(fā)光層部分的溫度上升，發(fā)光效率就會(huì)降低，即使輸入電力也不亮。通過降低LED芯片封裝和封裝底板的熱阻，散發(fā)芯片上產(chǎn)生的熱量，設(shè)法使接合溫度不上升，能夠使發(fā)光更亮

　　如果使用提高了接合溫度最大額定值的LED芯片，在安裝使用時(shí)能夠獲得很多優(yōu)點(diǎn)。例如，由于增加了輸入電力，可提高輸出功率。還可以縮小底板的散熱片等。

　　基片（substrate）

　　LED和半導(dǎo)體激光器等的發(fā)光部分的半導(dǎo)體層，是在基片上生長(zhǎng)結(jié)晶而成。采用的基片根據(jù)LED的發(fā)光波長(zhǎng)不同而區(qū)分使用。如果是藍(lán)色LED和白色LED等GaN類半導(dǎo)體材料的LED芯片，則使用藍(lán)寶石、SiC和Si等作為基片，如果是紅色LED等采用AlInGaP類材料的LED芯片，則使用GaAs等作為基片。

　　因LED發(fā)光波長(zhǎng)而使用不同基片的原因是為了選擇與LED發(fā)光部分——半導(dǎo)體結(jié)晶的晶格常數(shù)盡量接近的晶格常數(shù)的廉價(jià)基片材料。這樣做晶格常數(shù)的差距（晶格失配）就會(huì)縮小，在半導(dǎo)體層中阻礙發(fā)光的結(jié)晶缺陷的可能性就會(huì)減少。而且能降低LED芯片的單價(jià)。另外，藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光器等電流密度和光輸出密度較大的元件，則采用昂貴的GaN基片。GaN基片還用于部分藍(lán)色LED。

 
底板剝離方法示例

　　歐司朗的做法是在藍(lán)寶石底板上形成GaN類結(jié)晶層，粘帖金屬反射膜，然后再粘帖作為支持底板的Ge晶圓。之后，利用激光照射溶解掉GaN類結(jié)晶層與藍(lán)寶石底板的界面部分，剝離藍(lán)寶石底板。

　　近年來，為了增加從LED芯片中提取光線，在基片上形成半導(dǎo)體結(jié)晶層后，將基片張貼到其他基片上的技術(shù)已經(jīng)實(shí)用化。在粘貼到其他基片上時(shí)，與半導(dǎo)體結(jié)晶層之間的界面上設(shè)置了光的反射層。反射層具有反射發(fā)光層朝向基片側(cè)的光線，將其提取到LED表面?zhèn)鹊男Ч?。除了已用于紅色LED外，最近藍(lán)色LED等GaN類半導(dǎo)體LED芯片也擴(kuò)大了采用。采用GaN類半導(dǎo)體材料的LED還有不張貼基片，使之保持剝離狀態(tài)的方法。

　　這些方法在外形尺寸較大的LED芯片上較為有效。大尺寸芯片存在著芯片內(nèi)發(fā)生的光射出芯片外時(shí)的光徑變長(zhǎng)，導(dǎo)致光在這一過程中發(fā)生衰減的問題。該問題可通過張貼基片解決。

　　外延生長(zhǎng)（epitaxial growth）

　　在基片上生長(zhǎng)結(jié)晶軸相互一致的結(jié)晶層的技術(shù)。用于制作沒有雜質(zhì)和缺陷的結(jié)晶層。包括在基片上與氣體發(fā)生反應(yīng)以積累結(jié)晶層的VPE（氣相生長(zhǎng)）法、以及與溶液相互接觸以生長(zhǎng)結(jié)晶相的LPE（液相生長(zhǎng)）法等。

　　藍(lán)色LED、白色LED以及藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光器等GaN類發(fā)光元件一般采用VPE法之一的MOCVD（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法進(jìn)行生產(chǎn)。MOCVD采用有機(jī)金屬氣體等作為原料。藍(lán)色LED在藍(lán)寶石基片和SiC基片上，藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光器在GaN基片上使用MOCVD裝置使得GaN類半導(dǎo)體層形成外延生長(zhǎng)。

 
“404專利”的內(nèi)容

　　中村修二提出專利權(quán)歸屬問題而進(jìn)行訴訟的“404專利”，是將原料氣體封入藍(lán)寶石底板表面附近的方式之一。在生長(zhǎng)GaN類半導(dǎo)體膜的底板（藍(lán)寶石底板等）表面沿水平方向通入原料氣體，同時(shí)為了將原料氣體固定在底板表面，沿垂直方向向底板表面通入非活性氣體。

　　中村修二就其在日亞化學(xué)工業(yè)工作時(shí)所發(fā)明專利的“正當(dāng)價(jià)格”與日亞化學(xué)工業(yè)展開的訴訟中所涉及的GaN類發(fā)光元件專利（專利第2628404號(hào)，以下稱404專利）就是外延生長(zhǎng)GaN類半導(dǎo)體層技術(shù)的相關(guān)專利。404專利是與在藍(lán)寶石基片表面附近封入原料氣體的技術(shù)。其特點(diǎn)是，在生長(zhǎng)GaN類半導(dǎo)體膜的基片（藍(lán)寶石基片等）表面沿水平方向通入原料氣體，同時(shí)為了將原料氣體固定在基片表面，還沿垂直方向向基片表面通入非活性氣體。