LED初学者资料小结.doc

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1、LED初学者资料小结LED初学者资料小结LED初学者资料一,LED的概念:1,LED（LightingEmittingDiode）即发光二极管,是一种半导体固体发光器件.它是利用固体半导体芯片作为发光材料,在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射,直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光.2,LED的心脏是一个半导体的晶片,晶片的一端附在一个支架上,一端是负极,另一端连接电源的正极,使整个晶片被环氧树脂封装起来.二,发光的原理:半导体晶片由两部分组成,一部分是P型半导体,在它里面空穴占主导地位,另一端是N型半导体,在这边主要是电子.但这两种半导体连接起来的时候,它们之间就形

2、成一个“P-N结”.当电流通过导线作用于这个晶片的时候,电子就会被推向P区,在P区里电子跟空穴复合,然后就会以光子的形式发出能量,这就是LED发光的原理.三,LED光源的基本特征:,发光效率高.2,耗电量少.3,使用寿命长.4,安全可靠性强.5,有利环保.6,高亮度、低热量.7,多变幻.四,LED的发展历史.(略)五,常用术语:1,LED的颜色:LED的颜色是一个很重要的一项指标,目前LED的颜色主要有红色,绿色,蓝色,青色,黄色,白色,暖白,琥珀色等其它的颜色.2,LED的电流:LED的正向极限(IF)电流多在20mA,而且LED的光衰电流不能大于IF/3,大约15mA和18mA.LED的发

3、光强度仅在一定范围内与IF成正比,当IF20mA时,亮度的增强已经无法用内眼分出来.因此LED的工作电流一般选在17-19MA左右比较合理.3,LED的电压:我们通常所说的是LED的正向电压,就是说LED的正极接电源正极,负极接电源负极.电压与颜色有关系,红、黄、黄绿的电压是1.8-2.4v之间.白、蓝、翠绿的电压是3.0-3.6v之间.4,光通量（F,Flux）:为一光源所放射出光能量的速率或光的流动速率,为说明光源发光的能力的基本量,即光源每秒钟所发出的可见光量之总和.单位：流明（Lm：Lumen）.常用白光LED流明举例：0.06W3-5LM,0.2W13-15LM,1W60-80LM.

4、5,LED发光强度（I、Intensity）:简称光度,指光源的明亮程度.是说从光源一个立体角（单位为Sr）所放射出来的光通量,也就是光源或照明灯具所发出的光通量在空间选定方向上分布密度,也即表示光源在一定方向和范围内发出的可见光辐射强弱的物理量.单位是坎德拉cd；1000ucd（微坎德拉）=1mcd（毫坎德拉）,1000mcd=1cd（也称烛光）.6,照度（E,Iluminance）:单位勒克斯即lx（以前叫lux）,即受照平面上接受光通量的密度,可用每一单位面积的光通量来测量.1lx=1lm/m2.7,亮度:是指物体明暗的程度,定义是单位面积的发光强度.单位：尼特（nit）.8,光效:光源

5、发出的光通量除以光源的功率.它是衡量光源节能的重要指标,是以其所发出光的流明除以其耗电量所得之值.单位：每瓦流明（Lm/w）.光源效率（Lm/w）=流明（Lm）/耗电量（W）也就是每一瓦电力所发出光的量,其数值越高表示光源的效率越高,也越为节能.所以效率通常是我们经常要考虑的一个重要的因素.9,波长:光的色彩强弱变化,是可以通过数据来描述,这种数据叫波长.我们能见到的光的波长,范围在380至780nm之间.单位：纳米（nm）.10,色温(Co1orTemperature):光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时,黑体的温度称为该光源的色温.单位：开尔文（k）.11,显色性:光源对物体

6、本身颜色呈现的程度称为显色性,也就是颜色逼真的程度；通常叫做显色指数,单位：Ra.光源的显色性是由显色指数来表明,它表示物体在光下颜色比基准光（太阳光）照明时颜色的偏离,能较全面反映光源的颜色特性.显色性高的光源对颜色表现较好,我们所见到的颜色也就接近自然色,显色性低的光源对颜色表现较差,我们所见到的颜色偏差也较大.(1),忠实显色：能正确表现物质本来的颜色需使用显色指数(Ra)高的光源,其数值接近100,显色性最好.(2)效果显色：要鲜明地强调特定色彩,表现美的生活可以利用加色法来加强显色效果.12,发光角度:二极管发光角度也就是其光线散射角度,主要靠二极管生产时加散射剂来控制.有三大类：(

7、1)指向性(发光角度520可更小);(2)标准型(发光角度为2045);(3)散射型(发光角度为4590或更大).13,平均寿命:指一批灯至50%的数量损坏时的小时数.单位：小时（h）.14,经济寿命:在同时考虑灯泡的损坏以及光束输出衰减的状况下,其综合光束输出减至特定的小时数.室外的光源为70%,室内的光源为80%.15,全彩色:红绿双基色再加上蓝基色,三种基色就构成全彩色.由于构成全彩色的蓝色管和纯绿色管芯较贵,故目前全彩色屏相对较少.六,LED的分类:(1)按发光管发光颜色分:红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿和纯绿）、蓝光等.(2)按发光管出光面特征分:圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧

8、向管、表面安装用微型管等.(3)从发光强度角分布图来分:高指向性,标准型和散射型.(4)按发光二极管的结构分:全环氧包封,金属底座环氧封装,陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构.(5)按发光强度和工作电流分:普通亮度的LED（发光强度10mcd）；把发光强度在10100mcd间的叫高亮度发光二极管.达到或超过100mcd的称超高亮度.(6)按照封装式样和用途分:A,SMD型-表面贴装二极管或表面贴装元器件.B,LAMP型-插件.C,食人鱼型.D,大功率（powerled）.E,数码管（Display）F,点阵（LEDDotMatrix）.七,LED的应用主要可分为三大类：LCD屏背光、LED照明、

9、LED显示.八,LED外延片基础知识:(1)LED外延生长的概念和原理外延生是在一块加热至适当温度的衬底基片(主要有蓝宝石和、SiC、Si)上,气态物质InGaAlP有控制的输送到衬底表面,生长出特定单晶薄膜.(2)LED外延片衬底材料是半导体照明产业技术发展的基石.不同的衬底材料,需要不同的LED外延片生长技术、芯片加工技术和器件封装技术,衬底材料决定了半导体照明技术的发展路线.LED外延片衬底材料种类:蓝宝石（Al2O3）；硅(Si)；碳化硅（SiC）.九,LED芯片基础知识:(1)LED芯片的概念:LED芯片是一种固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光.(2)LED芯片的组成元素:主要

10、为III-V族元素,主要有砷(AS)、铝(AL)、镓(Ga、)铟(IN)、磷(P)、氮(N)、锶(Si)这几种元素中的若干种组成.十,LED封装基本知识:常规LED封装是将边长0.25mm的正方形管芯粘结或烧结在引线架上,管芯的正极通过球形接触点与金丝,键合为内引线与一条管脚相连,负极通过反射杯和引线架的另一管脚相连,然后其顶部用环氧树脂包封.1,LED封装的分类:(1)Lamp-LED(垂直LED):Lamp-LED早期出现的是直插LED,它的封装采用灌封的形式.灌封的过程是先在LED成型模腔内注入液态环氧树脂,然后插入压焊好的LED支架,放入烘箱中让环氧树脂固化后,将LED从模腔中脱离出即

11、成型.由于制造工艺相对简单、成本低,有着较高的市场占有率.Lamp-LED一般用于大屏,指示灯等领域.(2)SMD-LED(表面贴装LED):贴片LED是贴于线路板表面的,适合SMT加工,可回流焊,很好地解决了亮度、视角、平整度、可靠性、一致性等问题,采用了更轻的PCB板和反射层材料,改进后去掉了直插LED较重的碳钢材料引脚,使显示反射层需要填充的环氧树脂更少,目的是缩小尺寸,降低重量.(3)Side-LED(侧发光LED):Side-LED也属于SMD-LED的一种,一般用作背光源.(4)TOP-LED(顶部发光LED):顶部发光LED是比较常见的贴片式发光二极管.主要应用于多功能超薄手机和

12、PDA中的背光和状态指示灯.TOP-LED属于SMD-LED的一种,一般用作大屏.(5)High-Power-LED(高功率LED):High-Power-LED,大功率LED,用于照明.(6)FlipChip-LED(覆晶LED):2,SMDLED的工艺流程:PCB清洁,点胶,扩晶和固晶片,焊线,封装(灌胶),切割,检测,分光分色,包装等.3,LED封装器件的性能:LED器件性能指标主要包括亮度/光通量、光衰、失效率、光效、一致性、光学分布等.(1)亮度或光通量:小芯片(15mil以下)已可在国内芯片企业大规模量产(尽管有部分外延片来自进口),小芯片亮度已与国外最高亮度产品接近,其亮度要求已

13、能满足95%的LED应用需求,而封装器件的亮度90%程度上取决于芯片亮度.中大尺寸芯片(24mil以上)目前绝大部分依赖进口,每瓦流明值取决于所采购芯片的流明值,封装环节对流明值的影响只有10%.(2)光衰:一般研究认为,光衰与芯片关联度不大,与封装材料与工艺关联度最大.影响光衰的封装材料主要有固晶底胶、荧光胶、外封胶等,影响光衰的封装工艺主要有各工序的烘烤温度和时间及材料匹配等.(3)失效率:与芯片质量、封装辅助材料、生产工艺、设计水平和管理水平相关.(4)光效:LED光效90%取决于芯片的发光效率.(5)一致性包括波长一致性、亮度一致性、色温一致性、衰减一致性等前三项一致性是可以通过投料工

14、艺控制和分光分色机筛选达到的.角度一致性往往难以分选出来,需通过优化设计、物料机械精度控制、生产制程严格控制来达到.衰减一致性也与物料控制和工艺控制有关.(6)光学分布.4,提高LED发光效率的技术:(1)透明衬底技术;(2)金属膜反射技术;(3)表面微结构技术;(4)倒装芯片技术;(5)芯片键合技术;(6)激光剥离技术（LLO）.十一,LED应用的基础知识:1,信息显示(显示屏);2,交通信号灯;3,汽车用灯;4,LED背光源;5,半导体照明.扩展阅读：led 心得通过这几天的学习，我开始慢慢接触led这个行业，开始了解关于led灯具的基本知识。，虽然LED在西方发达国家已经日臻成熟，但是在

15、国内仍属于刚刚起步的朝阳行业。在未来的十年内LED照明将会在很大程度上取代传统照明，成为照明市场上的龙头老大。LED灯具是什么？是各种商场和写字楼中发出各种颜色的绚丽灯光的灯？是餐厅中柔和的泛黄的灯？又或是家用的日光灯？其实这些都是LED的一个小部分。LED即发光二极管，是一种半导体固体发光器件。LED照明产品就是利用LED作为光源制造出来的照明器具。其实LED的发光原理就是结的正向导通，反向截止，击穿特性而产生的发光效果。LED的发光效果非常好，而且非常节能和环保，这就需要对产品的功耗、最大正向电流、最大反向电流、工作环境提出严格的要求。由于色温的不同，LED灯具会产生不同颜色的灯光，大致可

16、分为红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿和纯绿）、蓝光等。这也说明了LED既不是单色光，也不是宽带光。一个LED灯具的运行，首先要经历的阶段是电源的启动，LED电源在LED工作中的稳定性、节能性、寿命长短等方面具备重要的作用。但由于各种规格不同的LED电源的性能和转换效率各不相同，所以选择合适、高效的LED专用电源，才能真正展露出LED光源高效能的特性。LED灯具在功能和寿命等方面优于其它灯具，其主要原因是LED的工艺流程要求很严格，而且生产工艺很严格，尤其在封装这一环节直接LED的工作效率。一个完整的LED生产工艺包含清洗、装架、压焊和封装等个环节，其中工艺的复杂程度可想而知。而封装的过程有

17、涵盖了芯片检验、扩片、点胶等个过程。LED的封装设计应与芯片设计同时进行，并且需要对光、热、电、结构等性能统一考虑。在封装过程中，虽然材料（散热基板、荧光粉、灌封胶）选择很重要，但封装结构中应尽可能减少热学和光学界面，从而降低封装热阻，提高出光效率。由于这样复杂而精密的程序导致LED灯具在性能方面一直优于其他照明灯具，与此同时，他的价格也很是昂贵。LED灯具要产生不同颜色的光要在不同的色温条件下才能进行，而白光是LED灯具最难达到的效果！而大功率的LED在关键技术上更是有别于普通的LED灯具，所以与之产生的LED产品的种类是相当的多。从LED的发展历史来看，经过40多年的发展，LED封装技术和结构先后经历了四个阶段；从Lamp到SMTLED第 9 页 共 9 页