目前，照明工業(yè)有一些明顯的局限性。白熾燈泡效率很低，燈泡將多達90%能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽瑥臒艚z上散發(fā)出來。雖然節(jié)能燈（又稱“緊湊型熒光燈”）的銷路似乎更好（因為燈管的壽命更久，也更有效率），但是它并不是長久之計，因為它含有汞，所以會給清理和銷毀帶來一定的問題。

        一致的看法是，照明工業(yè)的發(fā)展方向是高亮度LED（HB-LED）。HB-LED的主要強項在于：具有高能效/低電耗；工作時間非常長（達100000小時）；可以改變發(fā)光方向，提高系統(tǒng)效率；穩(wěn)固、抗振動，冷型光源，觸摸安全；所發(fā)的光顏色飽和、鮮艷；操作時，即開即亮。

        根據(jù)市場調(diào)查公司Strategies Unlimited所作的分析，從1995年至今， HB-LED的整體市場已經(jīng)增長了50%；而對于HB-LED在照明方面的應用，在過去的三年中該市場已經(jīng)成長了60%。預計僅2008年就會有12%的增長率，到2012年，封裝的HB-LED市場有望達到114億。照明技術工業(yè)在這一領域呈現(xiàn)了快速發(fā)展，其潛在應用是非常廣泛的，遠遠超過了傳統(tǒng)的家用和工業(yè)應用，進入了醫(yī)療儀器、汽車和建筑業(yè)的照明，顯示器的背光照明和許多其它的消費品中。

        由于其廣泛的應用，HB-LED給制造工業(yè)帶來了諸多挑戰(zhàn)。它們的制造是通過復雜的晶體外延生長的方式得到的，比如金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）技術，該加工技術非常復雜，它有賴于化學反應來實現(xiàn)晶體生長，而不是物理沉積。因為通過二極管的粉末含量很高，HB-LED要求有一個散熱片，散熱片能夠使設備的溫度降下來，進行有效的散熱，從而優(yōu)化設備的性能。有效的進行散熱非常重要，它保證LED在長時間內(nèi)能正常的工作。散熱片是由導熱性很高的銅、鉬，或者它們的合金（如銅鎢合金）制成的，以維持設備的使用壽命，并且保證發(fā)光度具有更高的輸出。

        不過，如何降低這些金屬的切割成本成為亟待解決的問題，因為傳統(tǒng)的切割技術可能帶來損壞或者污染，它們不僅會妨礙加工的過程，也影響LED的性能和效率。
       
        切割方法

        當采用機械切割（鋸條）時，用作散熱片的金屬對金剛石鋸條上鋸齒產(chǎn)生磨損比傳統(tǒng)的晶片包裝更為嚴重，因為金剛石微粒上有樹脂，樹脂會吸引軟金屬上的小顆粒，這些小顆粒跑到鋸條上的縫隙中，就使得鋸條變鈍。這樣，鋸條就必須進行頻繁的更換，成本相當昂貴。而且，金剛石鋸條帶來了嚴重的污染，因為那些小顆粒如果沒有附著在鋸條上，就會返回材料表面。這將顯著降低發(fā)光度，從而也降低了HB-LED的效率。雖然鋸條可以進行很快的加工，但是所存在的這些問題使得鋸條可能很快斷裂。如果對它們進行優(yōu)化以便提高切割質(zhì)量的話，那么加工速度就非常慢，不能滿足生產(chǎn)需要。對整個生產(chǎn)過程的影響使得金剛石鋸條在這項應用中的成本太高。

        紅外（IR）或者綠色“干型”激光器產(chǎn)生許多的熱能，相應的也給用于HB-LED散熱片的軟金屬帶來熱破壞。這些金屬變?yōu)榈入x子體狀態(tài)后很難輕易散開，它們殘留在切口，形成毛刺或者重鑄層，妨礙了模具的分離。提高射流強度并不能夠提高等離子體的去除效率，相反的，它使得重鑄層從切口上轉(zhuǎn)移到HB-LED陣列的有效區(qū)域，降低了輸出。這就損壞了設備的功能和效率，也使得設備制造商采用激光技術時的運營成本增加。

        與紅外和綠光激光器相比，紫外（UV）激光器運作的效率更高，因為在操作時，它們產(chǎn)生的熱能更小。然而，對于所要加工的材料厚度（100-500 m）來說，它們的加工速度實在太慢。甚至當功率較小的時候，它們?nèi)匀划a(chǎn)生一些熱損壞和污染?？偠灾捎跓嵊绊憛^(qū)域（HAZ）的尺寸較大（長達60 m），使用傳統(tǒng)激光來切割HB-LED金屬時所得到的邊緣質(zhì)量已經(jīng)無法滿足市場需求。
 

        第三種技術是采用微水刀激光器。這種激光器由Synova公司申請專利并投放市場，產(chǎn)品的英文名稱為Laser MicroJet，中文意即“激光微水刀”。一開始，該技術被用于醫(yī)療設備，目前它被用于半導體和電子器件的精密微加工。該技術采用了超細、低壓的水流將激光光束引導至材料表面。該加工技術的加工能力和性能與傳統(tǒng)的干式激光器大不相同。

        首先，因為水流是柱狀的，而激光光束是平行的，所以切口的壁是平行的。工作距離取決于水流的穩(wěn)定距離，可以有幾個厘米長，因此，無需對聚焦過程進行控制。激光在水流中保持聚焦。

        其次，該技術不存在熱損壞的問題，因為水流對激光脈沖間的切口進行冷卻。切口邊緣的溫度降到水溫，任何因激光加工而帶來的熱能都不會傳導到材料內(nèi)部。這就有效的避免了加熱所帶來的損壞，例如：微裂痕，氧化，結(jié)構改變，或者模具斷裂應力低等損壞。而且HAZ的面積降低了十倍。

        第三，微水刀大大的減少了污染程度。水壓通常為50-500 巴，這使得微水刀能夠有足夠的能量將熔融的材料去除。與此同時，因為微水刀非常?。ㄖ睆郊s為20-100 m），在晶片上的機械力可以忽略（小于0.1 N），所以整個加工過程沒有碎片或者微裂痕。
       
        第四，微水刀具有很高的能量，它使得熔融金屬的切割過程更為容易及快速——厚達600 m的金屬可以在1-3秒內(nèi)被切割好，而且切割邊緣光滑整齊，不僅加工結(jié)果一致，而且質(zhì)量很高（見圖1）。微水刀可以將HB-LED切割成任意形狀：方形、圓形、六邊形等等形狀（見圖2）。這就使得材料的使用更有效率，減少浪費。根據(jù)不同的需要，人們需要使用不同形狀的LED。而微水刀非常適合該項應用。此外，由于微水刀能快速冷卻、洗凈殘余顆粒，這些顆粒就不再附著在晶片表面，所以污染的情況就幾乎沒有了。表1中給出了微水刀激光器對不同尺寸和厚度的銅基底HB-LED的切割與加工能力。

       
        滿足最新要求

        目前，有幾種不同的方式可以對HB-LED進行加工/包裝。第一種方式是在金屬晶片上安裝有效元件，然后將晶片切割成單個的小晶片。對這些材料進行有效切割是非常困難的，因為它們對紅外激光或者綠色激光器來說太重了。這兩類激光器都是使用氣流將熔融的材料吹走，但是氣流產(chǎn)生的能量不足以應付這項應用。而且，在切割過程中，激光器產(chǎn)生的高能量會燒壞材料的邊緣，造成不能修補的損壞。

        另一種方法是在藍寶石或者碳化硅晶片上安裝LED元件，然后用鋸條切割LED。由于冷卻過程不夠迅速，所以制造商將HB- LED制造成陣列的形式，在它們上面蓋上銅，然后對材料進行拋光，從而得到一個純的銅晶片，晶片內(nèi)裝有HB-LED，只有發(fā)光表面暴露在銅材料外面。微水刀激光器非常適合將這些裝好的晶片切割開來，因為它們具有獨特的包裝和大量的散熱片，如果使用其他方式加工，很容易就損壞了。
       
        * 樣品4的結(jié)果如圖1所示。
       
        目前在許多國家中，人們正開展國家級的發(fā)展計劃，以期擴大LED作為照明手段的應用范圍。這些國家包括美國以及亞洲地區(qū)中一些具有很大的技術發(fā)展?jié)摿Φ膰?，如日本、臺灣、韓國和中國。由于燈光照明占了總耗電量的20%，這些發(fā)展計劃旨在大規(guī)模節(jié)約能源，幫助消費者降低耗電成本，通過減少廢氣的排放降低溫室效應，來改善環(huán)境。然而，在HB-LED照明市場的最大推動力是它們能夠適應一些新的應用，在這些新應用中，有可能傳統(tǒng)照明設備具有明顯的劣勢，也可能LED所具有的可靠性以及其他特殊的因素使得傳統(tǒng)設備無法與之抗衡。隨著HB-LED市場的迅速增長，微水刀激光器的市場也有望快速提高。