LED初學(xué)者資料小結(jié)

LED初學(xué)者資料

一,LED的概念:

1,LED（LightingEmittingDiode）即發(fā)光二極管,是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件.它是利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料,在半導(dǎo)體中通過載流子發(fā)生復(fù)合放出過剩的能量而引起光子發(fā)射,直接發(fā)出紅、黃、藍(lán)、綠、青、橙、紫、白色的光.

2,LED的心臟是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片,晶片的一端附在一個(gè)支架上,一端是負(fù)極,另一端連接電源的正極,使整個(gè)晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來.

二,發(fā)光的原理:

半導(dǎo)體晶片由兩部分組成,一部分是P型半導(dǎo)體,在它里面空穴占主導(dǎo)地位,另一端是N型半導(dǎo)體,在這邊主要是電子.但這兩種半導(dǎo)體連接起來的時(shí)候,它們之間就形成一個(gè)“P-N結(jié)”.當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候,電子就會被推向P區(qū),在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合,然后就會以光子的形式發(fā)出能量,這就是LED發(fā)光的原理.

三,LED光源的基本特征:

１,發(fā)光效率高.2,耗電量少.3,使用壽命長.4,安全可靠性強(qiáng).5,有利環(huán)保.6,高亮度、低熱量.7,多變幻.

四,LED的發(fā)展歷史.(略)

五,常用術(shù)語:

1,LED的顏色:LED的顏色是一個(gè)很重要的一項(xiàng)指標(biāo),目前LED的顏色主要有紅色,綠色,藍(lán)色,青色,黃色,白色,暖白,琥珀色等其它的顏色.

2,LED的電流:LED的正向極限(IF)電流多在20mA,而且LED的光衰電流不能大于IF/3,大約15mA和18mA.LED的發(fā)光強(qiáng)度僅在一定范圍內(nèi)與IF成正比,當(dāng)IF>20mA時(shí),亮度的增強(qiáng)已經(jīng)無法用內(nèi)眼分出來.因此LED的工作電流一般選在17-19MA左右比較合理.

3,LED的電壓:我們通常所說的是LED的正向電壓,就是說LED的正極接電源正極,負(fù)極接電源負(fù)極.電壓與顏色有關(guān)系,紅、黃、黃綠的電壓是1.8-2.4v之間.白、藍(lán)、翠綠的電壓是3.0-3.6v之間.

4,光通量（F,Flux）:為一光源所放射出光能量的速率或光的流動速率,為說明光源發(fā)光的能力的基本量,即光源每秒鐘所發(fā)出的可見光量之總和.單位：流明（Lm：Lumen）.常用白光LED流明舉例：0.06W→3-5LM,0.2W→13-15LM,1W→60-80LM.

5,LED發(fā)光強(qiáng)度（I、Intensity）:簡稱光度,指光源的明亮程度.是說從光源一個(gè)立體角（單位為Sr）所放射出來的光通量,也就是光源或照明燈具所發(fā)出的光通量在空間選定方向上分布密度,也即表示光源在一定方向和范圍內(nèi)發(fā)出的可見光輻射強(qiáng)弱的物理量.單位是坎德拉cd；1000ucd（微坎德拉）=1mcd（毫坎德拉）,1000mcd=1cd（也稱燭光）.

6,照度（E,Iluminance）:單位勒克斯即lx（以前叫l(wèi)ux）,即受照平面上接受光通量的密度,可用每一單位面積的光通量來測量.1lx=1lm/m2.

7,亮度:是指物體明暗的程度,定義是單位面積的發(fā)光強(qiáng)度.單位：尼特（nit）.

8,光效:光源發(fā)出的光通量除以光源的功率.它是衡量光源節(jié)能的重要指標(biāo),是以其所發(fā)出光的流明除以其耗電量所得之值.單位：每瓦流明（Lm/w）.光源效率（Lm/w）=流明（Lm）/耗電量（W）也就是每一瓦電力所發(fā)出光的量,其數(shù)值越高表示光源的效率越高,也越為節(jié)能.所以效率通常是我們經(jīng)常要考慮的一個(gè)重要的因素.

9,波長:光的色彩強(qiáng)弱變化,是可以通過數(shù)據(jù)來描述,這種數(shù)據(jù)叫波長.我們能見到的光的波長,范圍在380至780nm之間.單位：納米（nm）.

10,色溫(Co1orTemperature):光源發(fā)射光的顏色與黑體在某一溫度下輻射光色相同時(shí),黑體的溫度稱為該光源的色溫.單位：開爾文（k）.11,顯色性:光源對物體本身顏色呈現(xiàn)的程度稱為顯色性,也就是顏色逼真的程度；通常叫做"顯色指數(shù)",單位：Ra.光源的顯色性是由顯色指數(shù)來表明,它表示物體在光下顏色比基準(zhǔn)光（太陽光）照明時(shí)顏色的偏離,能較全面反映光源的顏色特性.顯色性高的光源對顏色表現(xiàn)較好,我們所見到的顏色也就接近自然色,顯色性低的光源對顏色表現(xiàn)較差,我們所見到的顏色偏差也較大.

(1),忠實(shí)顯色：能正確表現(xiàn)物質(zhì)本來的顏色需使用顯色指數(shù)(Ra)高的光源,其數(shù)值接近100,顯色性最好.

(2)效果顯色：要鮮明地強(qiáng)調(diào)特定色彩,表現(xiàn)美的生活可以利用加色法來加強(qiáng)顯色效果.12,發(fā)光角度:二極管發(fā)光角度也就是其光線散射角度,主要靠二極管生產(chǎn)時(shí)加散射劑來控制.有三大類：(1)指向性(發(fā)光角度5°~20°可更小);(2)標(biāo)準(zhǔn)型(發(fā)光角度為20°~45°);(3)散射型(發(fā)光角度為45°~90°或更大).

13,平均壽命:指一批燈至50%的數(shù)量損壞時(shí)的小時(shí)數(shù).單位：小時(shí)（h）.

14,經(jīng)濟(jì)壽命:在同時(shí)考慮燈泡的損壞以及光束輸出衰減的狀況下,其綜合光束輸出減至特定的小時(shí)數(shù).室外的光源為70%,室內(nèi)的光源為80%.

15,全彩色:紅綠雙基色再加上藍(lán)基色,三種基色就構(gòu)成全彩色.由于構(gòu)成全彩色的藍(lán)色管和純綠色管芯較貴,故目前全彩色屏相對較少.

六,LED的分類:

(1)按發(fā)光管發(fā)光顏色分:紅色、橙色、綠色（又細(xì)分黃綠、標(biāo)準(zhǔn)綠和純綠）、藍(lán)光等.(2)按發(fā)光管出光面特征分:圓燈、方燈、矩形、面發(fā)光管、側(cè)向管、表面安裝用微型管等.(3)從發(fā)光強(qiáng)度角分布圖來分:高指向性,標(biāo)準(zhǔn)型和散射型.

(4)按發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)分:全環(huán)氧包封,金屬底座環(huán)氧封裝,陶瓷底座環(huán)氧封裝及玻璃封裝等結(jié)構(gòu).

(5)按發(fā)光強(qiáng)度和工作電流分:普通亮度的LED（發(fā)光強(qiáng)度10mcd）；把發(fā)光強(qiáng)度在10～100mcd間的叫高亮度發(fā)光二極管.達(dá)到或超過100mcd的稱超高亮度.(6)按照封裝式樣和用途分:

A,SMD型--表面貼裝二極管或表面貼裝元器件.B,LAMP型--插件.C,食人魚型.

D,大功率（powerled）.E,數(shù)碼管（Display）

F,點(diǎn)陣（LEDDotMatrix）.

七,LED的應(yīng)用主要可分為三大類：LCD屏背光、LED照明、LED顯示.

八,LED外延片基礎(chǔ)知識:

(1)LED外延生長的概念和原理

外延生是在一塊加熱至適當(dāng)溫度的襯底基片(主要有藍(lán)寶石和、SiC、Si)上,氣態(tài)物質(zhì)InGaAlP有控制的輸送到襯底表面,生長出特定單晶薄膜.

(2)LED外延片襯底材料是半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的基石.不同的襯底材料,需要不同的LED外延片生長技術(shù)、芯片加工技術(shù)和器件封裝技術(shù),襯底材料決定了半導(dǎo)體照明技術(shù)的發(fā)展路線.

LED外延片襯底材料種類:藍(lán)寶石（Al2O3）；硅(Si)；碳化硅（SiC）.

九,LED芯片基礎(chǔ)知識:

(1)LED芯片的概念:LED芯片是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件,它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光.

(2)LED芯片的組成元素:主要為III-V族元素,主要有砷(AS)、鋁(AL)、鎵(Ga、)銦(IN)、磷(P)、氮(N)、鍶(Si)這幾種元素中的若干種組成.

十,LED封裝基本知識:常規(guī)LED封裝是將邊長0.25mm的正方形管芯粘結(jié)或燒結(jié)在引線架上,管芯的正極通過球形接觸點(diǎn)與金絲,鍵合為內(nèi)引線與一條管腳相連,負(fù)極通過反射杯和引線架的另一管腳相連,然后其頂部用環(huán)氧樹脂包封.1,LED封裝的分類:

(1)Lamp-LED(垂直LED):Lamp-LED早期出現(xiàn)的是直插LED,它的封裝采用灌封的形式.灌封的過程是先在LED成型模腔內(nèi)注入液態(tài)環(huán)氧樹脂,然后插入壓焊好的LED支架,放入烘箱中讓環(huán)氧樹脂固化后,將LED從模腔中脫離出即成型.由于制造工藝相對簡單、成本低,有著較高的市場占有率.Lamp-LED一般用于大屏,指示燈等領(lǐng)域.(2)SMD-LED(表面貼裝LED):貼片LED是貼于線路板表面的,適合SMT加工,可回流焊,很好地解決了亮度、視角、平整度、可靠性、一致性等問題,采用了更輕的PCB板和反射層材料,改進(jìn)后去掉了直插LED較重的碳鋼材料引腳,使顯示反射層需要填充的環(huán)氧樹脂更少,目的是縮小尺寸,降低重量.

(3)Side-LED(側(cè)發(fā)光LED):Side-LED也屬于SMD-LED的一種,一般用作背光源.

(4)TOP-LED(頂部發(fā)光LED):頂部發(fā)光LED是比較常見的貼片式發(fā)光二極管.主要應(yīng)用于多功能超薄手機(jī)和PDA中的背光和狀態(tài)指示燈.TOP-LED屬于SMD-LED的一種,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的工藝流程:PCB清潔,點(diǎn)膠,擴(kuò)晶和固晶片,焊線,封裝(灌膠),切割,檢測,分光分色,包裝等.

3,LED封裝器件的性能:LED器件性能指標(biāo)主要包括亮度/光通量、光衰、失效率、光效、一致性、光學(xué)分布等.

(1)亮度或光通量:小芯片(15mil以下)已可在國內(nèi)芯片企業(yè)大規(guī)模量產(chǎn)(盡管有部分外延片來自進(jìn)口),小芯片亮度已與國外最高亮度產(chǎn)品接近,其亮度要求已能滿足95%的LED應(yīng)用需求,而封裝器件的亮度90%程度上取決于芯片亮度.中大尺寸芯片(24mil以上)目前絕大部分依賴進(jìn)口,每瓦流明值取決于所采購芯片的流明值,封裝環(huán)節(jié)對流明值的影響只有10%.(2)光衰:一般研究認(rèn)為,光衰與芯片關(guān)聯(lián)度不大,與封裝材料與工藝關(guān)聯(lián)度最大.影響光衰的封裝材料主要有固晶底膠、熒光膠、外封膠等,影響光衰的封裝工藝主要有各工序的烘烤溫度和時(shí)間及材料匹配等.

(3)失效率:與芯片質(zhì)量、封裝輔助材料、生產(chǎn)工藝、設(shè)計(jì)水平和管理水平相關(guān).(4)光效:LED光效90%取決于芯片的發(fā)光效率.

(5)一致性包括波長一致性、亮度一致性、色溫一致性、衰減一致性等前三項(xiàng)一致性是可以通過投料工藝控制和分光分色機(jī)篩選達(dá)到的.角度一致性往往難以分選出來,需通過優(yōu)化設(shè)計(jì)、物料機(jī)械精度控制、生產(chǎn)制程嚴(yán)格控制來達(dá)到.衰減一致性也與物料控制和工藝控制有關(guān).

(6)光學(xué)分布.

4,提高LED發(fā)光效率的技術(shù):

(1)透明襯底技術(shù);(2)金屬膜反射技術(shù);(3)表面微結(jié)構(gòu)技術(shù);(4)倒裝芯片技術(shù);(5)芯片鍵合技術(shù);(6)激光剝離技術(shù)（LLO）.

十一,LED應(yīng)用的基礎(chǔ)知識:1,信息顯示(顯示屏);2,交通信號燈;3,汽車用燈;4,LED背光源;5,半導(dǎo)體照明.

擴(kuò)展閱讀：led 心得

通過這幾天的學(xué)習(xí)，我開始慢慢接觸led這個(gè)行業(yè)，開始了解關(guān)于led燈具的基本知識。，雖然LED在西方發(fā)達(dá)國家已經(jīng)日臻成熟，但是在國內(nèi)仍屬于剛剛起步的朝陽行業(yè)。在未來的十年內(nèi)LED照明將會在很大程度上取代傳統(tǒng)照明，成為照明市場上的龍頭老大。

LED燈具是什么？是各種商場和寫字樓中發(fā)出各種顏色的絢麗燈光的燈？是餐廳中柔和的泛黃的燈？又或是家用的日光燈？其實(shí)這些都是LED的一個(gè)小部分。LED即發(fā)光二極管，是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件。LED照明產(chǎn)品就是利用LED作為光源制造出來的照明器具。其實(shí)LED的發(fā)光原理就是ＰＮ結(jié)的正向?qū)�通，反向截止，擊穿特性而產(chǎn)生的發(fā)光效果。LED的發(fā)光效果非常好，而且非常節(jié)能和環(huán)保，這就需要對產(chǎn)品的功耗、最大正向電流、最大反向電流、工作環(huán)境提出嚴(yán)格的要求。由于色溫的不同，LED燈具會產(chǎn)生不同顏色的燈光，大致可分為紅色、橙色、綠色（又細(xì)分黃綠、標(biāo)準(zhǔn)綠和純綠）、藍(lán)光等。這也說明了LED既不是單色光，也不是寬帶光。

一個(gè)LED燈具的運(yùn)行，首先要經(jīng)歷的階段是電源的啟動，LED電源在LED工作中的穩(wěn)定性、節(jié)能性、壽命長短等方面具備重要的作用。但由于各種規(guī)格不同的LED電源的性能和轉(zhuǎn)換效率各不相同，所以選擇合適、高效的LED專用電源，才能真正展露出LED光源高效能的特性。

LED燈具在功能和壽命等方面優(yōu)于其它燈具，其主要原因是LED的工藝流程要求很嚴(yán)格，而且生產(chǎn)工藝很嚴(yán)格，尤其在封裝這一環(huán)節(jié)直接LED的工作效率。一個(gè)完整的LED生產(chǎn)工藝包含清洗、裝架、壓焊和封裝等９個(gè)環(huán)節(jié)，其中工藝的復(fù)雜程度可想而知。而封裝的過程有涵蓋了芯片檢驗(yàn)、擴(kuò)片、點(diǎn)膠等１６個(gè)過程。LED的封裝設(shè)計(jì)應(yīng)與芯片設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行，并且需要對光、熱、電、結(jié)構(gòu)等性能統(tǒng)一考慮。在封裝過程中，雖然材料（散熱基板、熒光粉、灌封膠）選擇很重要，但封裝結(jié)構(gòu)中應(yīng)盡可能減少熱學(xué)和光學(xué)界面，從而降低封裝熱阻，提高出光效率。由于這樣復(fù)雜而精密的程序?qū)е翷ED燈具在性能方面一直優(yōu)于其他照明燈具，與此同時(shí)，他的價(jià)格也很是昂貴。LED燈具要產(chǎn)生不同顏色的光要在不同的色溫條件下才能進(jìn)行，而白光是LED燈具最難達(dá)到的效果！而大功率的LED在關(guān)鍵技術(shù)上更是有別于普通的LED燈具，所以與之產(chǎn)生的LED產(chǎn)品的種類是相當(dāng)?shù)亩�。從LED的發(fā)展歷史來看，經(jīng)過40多年的發(fā)展，LED封裝技術(shù)和結(jié)構(gòu)先后經(jīng)歷了四個(gè)階段；從Lamp到SMT－LED

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