TOP类LED知识培训

LED知识培训所属部门：培训讲师:培训时间：1培训目录LED发展历史及原理1LED光电性能参数2LED产品结构3LED优势5LED照明及背光介绍62LED封装工艺流程4使用注意事项73一.LED发光原理4LED发展历史51907年，首次发现当作砂纸研麿剂的碳化硅晶体(SiC)通电后可以发光的现象。该发光现象与火光、发电光、黑体辐射不同，是一种固体物质通电后发光的新形态。1952年，人工合成的Ge、Si晶体的PN结发光，促成了1954年人工合成GaP晶体发光的诞生。1954年：开始制作GaP、GaAs单晶并对其性能进行研究;1955年：观测到GaP的PN结发光现象;1962年：观测到GaAs的PN结发红光现象;开发出GaAs系红外LED,LD;1962年：开发出GaAsP系红光LED;1963年：开发出GaP系红光LED;观测到α-SiC二极管的蓝光强波峰;1966年：GaAs系红外LED，外部量子效率达到6%;1967年：GaP:Zn-O系红光LED，外部量子效率达到2%;1969年：SiC系列蓝光LED，电光转换效率达到0.005%;GaP系红光LED外部量子效率达到7.2%;GaP系绿光LED外部量子效率达到0.6%;1971年：观测到GaN发蓝光和绿光现象;1972年：开发出GaAsP系黄光LED，外部量子效率达到0.2%;;GaP:ZnO系红光LED外部量子效率达到15%;61977年：开发出GaAsP系红光LED外部量子效率达到0.1%;1981年：确认GaN系的蓝色发光;1985年：开发出AlGaInP系橙色LED;1986年：开发出GaN系AlN低温堆积缓冲层技术;1992年：GaN系的蓝色PN同质结二极管外部量子效率达到1%;1994年：PN结型GaInN/AlGaN异质结高亮度蓝光LED达到cd级;1995年：GaInN双异质结蓝光LED外部量子效率达到10%;开发出GaInN系绿光LED;1997年：开发出使用荧光粉的白光LED，光效率达到5lm/w;2001年：AlGaInP系附着在透明衬底及衬底加工;2002年：蓝光激发黄色荧光粉产生白光LED的性能提高，光效达到62lm/w;2004年：蓝光激发黄光荧光粉产生白光LED的性能提高，光效达到80lm/w;2005年—2010年：开发出硅酸盐、氮氧化物、氮化物荧光粉及大功率LED芯片，光效达120lm/w.2010年—2012年：引入图形衬底技术，量产LED发光效率达到160lm/wLED产品的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的发光芯片，在p型半导体（空穴带正电）和n型半导体（电子带负电）之间有一个过渡层，称为p-n结（Fig.1）。LED发光原理P电极P层P/N结合层N层N电极在p-n结上施加正向电压时，高能量导带中的电子落到价带与空穴相遇后，其产生的能量就会以光和热的形式发散出来。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED（如Fig.2和Fig.3所示）。Fig.1p-n节示意图7P电极透明保护层集电层GaNSi:GaNAl2O3N电极Fig.2LED芯片结构示意图89Fig.3单电极芯片Fig.4双电极芯片当它处于正向工作状态时，电流从LED阳极流向阴极，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的可见光线(380nm-780nm)。但其只限于产生红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等单色光。紫外紫藍綠黃橙紅紅外GaPGaAs1-xPxAlxGa1-xAsx(AlxGa1-x)0.5In0.5PInxGa1-XN300400500600700800Fig.5可见光谱范围10白光LED产生机理备注：理想的白光是由RGB三基色混合色的一种，色泽丰富，具有三个频谱波峰即红绿蓝三色波峰，如Fig6，本公司目前主要以2和3的方式来生产白光LED。Fig.6白光LED产生机理一.LED发光原理1112二.LED光电性能参数二.LED光电性能参数正向电压（VF）通过LED器件正向电流为规定值时，正极与负极之间的电位差（测法如Fig.7）。正向电流（If）LED正常发光时，流过LED器件的电流(单位：mA)。反向电压（VR)LED器件通过反向电流为规定值时，两极间所产生的电压降（测法如Fig.8）。2.1部分光电参数及测试方法Fig.7正向电压测试方法Fig.8反向电压测试方法说明：D--被测LED器件；G--稳压源；A--电流表；V--电压表。1314反向电流(IR-mA）加在LED器件两端的反向电压为规定值时，流过LED器件的电流（如Fig.9）。发光强度（IV-mcd)离开光源的在包含给定方向的立体角元dΩ内传播的光通量dФv除以该立体角元。Iv=dΦv/dΩ（测法如Fig.10)Fig.9发光二极管特性曲线Fig.10LED发光强度测试方法说明：D--被测LED器件；G--电流源；PD--包括面积为A的光阑D1的光度探测器；D2、D3--消除杂散光光栏,d--被测LED器件与光阑D1之间的距离。15光通量由一个发光强度为1cd的均匀点光源在单位立体角（球面度）内发射的可见光的能量。发光视角在发光（或辐射）强度分布图形中，发光（或辐射）强度大于最大强度一半构成的角度。说明：D：被测LED器件；G：电流源；PD：包括面积为A的光阑D1的光度探测器；D2,D3：消除杂散光光栏,D2,D3不应限制探测立体角；d：被测LED器件与光阑D1之间的距离；θ：Z轴和探测器轴之间的夹角。Fig.12发光视角测试方法Fig.11光通量测试方法16光通量由一个发光强度为1cd的均匀点光源在单位立体角（球面度）内发射的可见光的能量。发光视角在发光（或辐射）强度分布图形中，发光（或辐射）强度大于最大强度一半构成的角度。说明：D：被测LED器件；G：电流源；PD：包括面积为A的光阑D1的光度探测器；D2,D3：消除杂散光光栏,D2,D3不应限制探测立体角；d：被测LED器件与光阑D1之间的距离；θ：Z轴和探测器轴之间的夹角。Fig.12发光视角测试方法Fig.11光通量测试方法2.2相关CIE1931色度系统介绍17CIE1931（如图1）是用标称值表示的CIE色度图，x表示红色分量，y表示绿色分量。环绕在颜色空间边沿的颜色是光谱色，边界代表光谱色的最大饱和度，边界上的数字表示光谱色的波长，其轮廓包含所有的感知色调。所有单色光都位于舌形曲线上，该条曲线就是单色轨迹，曲线旁标注的数字是单色(或称光谱色)光的波长值；自然界中各种实际颜色都位于这条闭合曲线内；Fig.13CIE1931色度系统CIE:CommissionInternationaledeL'Eclairage(InternationalCommissiononIllumination)18普朗克轨迹图Fig.14普朗克轨迹示意图色温：将一绝对黑体(能够全部吸收入射光线而无任何反射的理想物体，是一切物体中吸收率最大，辐射率最强的。在实际中，不存在有绝对黑体，实验中常用微炭粒代替，其温度设定为绝对零度，即-273．15°C)加热，随着加热温度的升高，黑体的颜色逐渐由黑变红，最后变白，发光。当实际光源所发射的光的颜色与黑体在某一温度下的热辐射光的颜色相同时，就用黑体的这个温度表示该实际光源的光谱成分，并称这个温度为该光源的颜色温度，简称色温19顶发光式TOPLED----白光LED结构(3020,3528,5050，3014等)204、金属引脚12、腔体3、载体(塑料)7、金属引脚26、胶水5、蓝光芯片1、荧光粉说明：如Fig.9所示，由具有腔体2的载体3与金属片（包含金属引脚4，金属引脚7）组成支架，所述腔体的底部金属片上设置有蓝光芯片5，腔体2内填充有由荧光粉1和胶水6组成的荧光体，当蓝光芯片激发荧光粉时产生蓝光的互补光，经在腔体混合后组成白光。所述荧光粉既可为单组份，也可为多组份。Fig.9TopLED结构三、TOP产品结构213.1LED原物料22四.LED封装工艺流程四.LED封装工艺流程LED封装工艺流程LED封装定义LED（发光二极管）封装就是将芯片与电极引线、管座（PPA或PCB和荧光胶等通过一定工艺技术结合在一起，使之成为可直接使用的发光器件的过程。LED封装的目的保护产品本身的气密性、导热、提供手持形体、导电等LED封装的主要物料晶片、支架、银胶、固晶胶、金线、封装胶（树脂、硅胶）、荧光粉等。23四.LED封装工艺流程24原物料准备进料检验扩晶固晶PQC银白胶烘烤焊线PQC压模/注胶烘烤外观检验切割/冲压分光测试包装QA入库LED封装简易流程fig.16LED封装简易流程图fig.17LED封装实物流程LED封装简易流程25五.LED优势介绍光效高色域广响应快能耗小寿命长4.其寿命可达5-10W小时。比白炽灯长20~30倍、比荧光灯长10倍。5.其光转化效率高达90%，相比白炽灯的光转化效率仅有20%。1.目前白光LED最高光效可达231lm/w[Cree]。2.色温从2500K-8000K，并根据需求调节；3.响应时间可达1-10μs,备注：LED应用还有诸多优势，例如其短小轻薄、结构耐振动、维持成本低等。261LED应用优势2728293031323334353637六.LED照明及背光介绍TOPLED产品及应用38产品名称产品尺寸图片主要用途背光ED3020白光3.0*2.0*1.2mm笔记本电脑、桌面显示器、26“以下液晶电视等背光主流TOP类产品介绍39产品名称产品尺寸图片主要用途照明背光LED3014白光3.0*1.4*0.8mm笔室内照明（LED日光灯管、球泡灯、面板灯等）记本电脑、桌面显示器、26“以下液晶电视等背光40产品名称产品尺寸图片主要用途照明LED2835白光2.8*3.5*0.8mm适用于球泡灯、日光灯、平面灯、广告背光照明等领域中大尺寸液晶显示器、液晶电视背光41产品名称产品尺寸图片主要用途照明LED4014白光4.0*1.4*0.65mm中适用于球泡灯、日光灯、平面灯、广告背光照明等领域大尺寸液晶显示器、液晶电视背光42照明色系概略图431.居家照明灯具的配置及要求：①客厅：主灯、LED筒灯、LED天花射灯、LED照画灯、LED壁灯、LED落地灯、LED台灯、LED轮廓灯LED室内照明灯具图片②餐厅：LED餐吊灯LED、照画灯、LED吧台灯③卧室：LED卧房灯、LED壁灯、LED镜前灯、LED床头柜台灯、LED小夜灯④书房：LED吊灯、LED吸顶灯、LED工作台灯⑤儿童房：LED卧房灯、LED吊线灯、LED壁灯、LED台灯、LED护眼台灯、LED小夜灯⑥卫生间：LED防水壁灯、LED防水顶灯、LED镜前灯、LED小夜灯⑦厨房：LED厨房吸顶灯、LED厨柜灯阳台：LED吸顶灯2.商场LED照明和酒店LED照明：LED筒灯、LED射灯、LED调光灯、LED地埋灯、LED日光灯、LED吸顶灯、LED吊灯、LED床头灯、LED落地灯、LED台灯、LED壁灯、LED夜间灯3，娱乐场所、办公照明LED射灯、LED灯杯、LED天花灯、LED筒灯、LED日光灯、LED吸顶灯、LED壁灯照明产品及应用4446LED芯片技术发展的关键在于基底材料和外延生长技术。基底材料由传统的蓝宝石材料、矽和碳化矽，发展到氧化锌、氮化镓等新材料。在短短数年内，借助于包括芯片结构、表面粗化处理和多量子阱结构设计在内的一系列技术改进，LED在光效方面实现了巨大突破。降低LED灯的成本LED芯片占据LED灯成本的主要部分，因而降低LED的成本的主要途径就是降低LED芯片的成本。矽基底成本很低，技术在不断进步中，但发光效率还不满意，如果保持这种发展速度，一旦达到较高水准，则矽基底成为最主要的技术方案成为必然的选择，企业也将获得巨大的经济回报。提高LED灯的显色性在高亮度白光LED中，一小部分蓝光发生斯托克斯位移后具有更长的波长。这是好事情，因为这使得LED灯厂商可以使用许多不同颜色的萤光粉层，从而扩展发射光谱，有效地提高L