LED基础知识

LED基础知识发光二极(LightEmittingDiode)LED封装研发2008年9月25日目录第一部分：LED简介第二部分：LED与传统灯泡的比较第三部分：LED的优点第四部分：LED分类及结构第五部分：LED的产业分工第六部分：LED的发展第七部分：LED的四大流程第八部分：LED的参数第九部分：LED的特性第十部分：LED的应用第十一部分：LED命名第十一部分:LED使用注意事项第一部分LED简介1.什么是发光二极管发光二极管英文全称为LightEmittingDiode（简称LED），是一种新型的固态光源，诞生于20世纪60年代。1923年，罗塞夫（Lossen.o.w）在研究半导体SiC时有杂质的P-N结中有光发射，研究出了发光二极管（LED：LightEmittingDiode），一直不受重视.随着电子工业的快速发展，在60年代，显示技术得到迅速发展LED才逐步受到人们的重视。传统灯食人鱼LED普通LED未来LED大功率LED第一部分LED简介2.发光原理发光二极管是由Ⅲ-Ⅴ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结,中间的有双异质结构构成的有源层，这个有源层就是发光区.因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合，并以光和热的形式放出能量。如图所示，在电动势的作用下，电子对从能量高的能级跳跃到能量低的空穴，根据能量守恒，多余的能量以光和热的形式释放出。第二部分：LED与传统灯泡的比较白热的技术机理热量放电放电固态LED电子/空穴复合光谱分布光效固有失效机理热量15%40%＞50%●辐射●对流●传导●辐射●对流●传导内部反射第三部分：LED的优点◆寿命长（＞100，000Hrs）◆驱动电压低（1.8～4.5V）◆耗电量少（40～100mW）◆相对冷光源(熱輻射小)◆点亮速度快（时间常数为10-7～10-9S）◆避免疑似点灯效应◆体积小◆多种色彩◆耐震性特佳（全固体封装，不易破损）◆单色性佳（发光波长稳定）◆绿色无污染第四部分LED分类及结构A.直插式LED：（Ｌightemittingdiode）1.按外形尺寸分：3mm、5mm、8mm、10mm等等2.按发光颜色分：红色、绿、蓝、黄、橙、黄绿、白色、紫色、红外线、紫外线等3.按胶体颜色分：无色透明、有色透明、有色散射、无色散射（深浅根据配比调节）4.色彩分类：单色、双色、全彩（三色）Ｂ.SMD(Surfacemountdiode）表面贴装二极管1.按外形分：0603、1206、2810、3020、3528、5050等等2.按颜色分：红色、绿、蓝、黄、琥珀、黄绿、白色、紫色、红外线等;3.按胶体颜色分：无色透明、有色透明、有色散射、无色散射（深浅根据配比调节）4.色彩分类：单色、双色、全彩（三色）第四部分LED分类及结构第四部分LED分类及结构Ｃ、食人鱼（Fluxled）１．食人鱼产品主要是顶部LENS的不同种类而改变：２．顶部珠子分为：Φ3mm、Φ5mm、平头与微凸产品。３．为改变角度的大小，顶部珠子的高低也不同：比如3mm的珠子高度有1.35、1.5、1.9mm的.４．颜色种类如插件LED齐全。第四部分LED分类及结构D、大功率LED（Powerled）1.大功率有1w、3w、5w、10w等等不同种类2.目前流程大大功率有铝基板样式的、仿luminous、SMD样式的。3.透镜有酒杯状的、平头的、透镜的4.直流与交流驱动第四部分LED分类及结构E、数码管LED（Display）数码管的种类比较繁多:单位、双位、三位、四位、多位、以及客户要求定做的各种产品。F、点阵（Dotmatrixdisplay）外形和数码管不同，但性能等相关规格差别不大。发光二极管组件依其制作过程可分为上游晶圆制作(单芯片与磊芯片的生产与制造)、中游晶粒制作(将磊芯片经过制作电极、平台蚀刻等程序切割出LED晶粒)及下游封装(将晶粒封装成发光器件)，具体工艺流程为：1．外延片工艺：衬底——结构设计——缓冲层生长——N型GaN层生长——多量子阱发光层生长——P型GaN层生长——退火——检测（光荧光、X射线）——外延片2．晶片工艺：外延片——设计、加工掩模版——光刻——离子刻蚀——N型电极（镀膜、退火、刻蚀）—P型电极（镀膜、退火、刻蚀）—划片—晶片分检、分级—包装3、封装工艺：封装——扩晶——点银浆（绝缘胶）——固晶——烘干——焊线——封胶（环氧树脂）——烘干——半切——电性能检测——全切——测试分选——包装第五部分：LED的产业分工图5.1：LED产业分工图LampDotMatrix基座基座基座晶粒固焊封裝Display基座(Diffusion)(上游)(中游)(下游)Epistar(晶元)、Cree、Formosa(璨圆)Nichia(日亚)、Toyoda(丰田)、Etc……Epistar(晶元)、Cree、Formosa(璨圆)Nichia(日亚)、Toyoda(丰田)、AgilentNichia(日亚)、Toyoda(丰田)、CreeRohm(罗姆）、Everlight(亿光)、OsramSeoul(首尔)、Edison(爱迪森)、第六部分LED的发展低压节能灯（18W）白炽灯(白光灯)（40W）鹵素灯（30w）YellowFiltered1965197019751980198519901995200020051001010.1GaAsPRedCaPRedGaPGreenGaAsPRed/YellowAlGaAsSHRedAlGaAsDHRedAlGaAsDDHRedAlGaInP-ASRed/Orange/YellowAlGaInP-TSRed/Orange/YellowShapeAlGaInP-TSRed/Orange/Yellow●BestDeviceInGaNGreenYellowBlueNitrideSiCBlueRedFilteredEdison’sFirstLightBulb第七部分LED的四大流程固晶焊线封胶测试流程晶片,支架,银胶物料ASM固晶机设备金线ASM焊线机胶水灌胶机,烤箱/分光机(装带机)8.1波长(Wavelength)‧光是一种电磁波‧波长决定光的颜色‧可见光的波段从紫光(约380nm)到红光(780nm)‧不可见光的波长*红外线长于780nm*紫外线短于380nm‧(λd)用来表示光的颜色可見光380-780nm紫外线100-380nm紅外线780-1,000,000nm23456789234567891001,000波長λ1,0000(纳米nm)x-射线微波第八部分LED的参数第八部分LED的参数8.2正向电压VF(Forwardvoltage)通过发光二极管的正向电流为确定值时，在两极间产生的电压降。V8.3反向电流IR(Reversecurrent)加在发光二极管两端的反向电压为确定值时，流过发光二极管的电流。V第八部分LED的参数8.4光通量ΦvLuminousflux通过发光二极管的正向电流为规定值时，一光源所发射并被人眼感知之所有辐射能称之为光通量单位:流明(LM)8.5发光（或辐射）强度IvLuminous（orRadiant）intensity光源在单位立体角内发射的光（或辐射）通量，可表示为Iv=dΦ/dΩ。单位:mcd其中:距离d在CIE中规定了两种标准d1:100mmd2:316mmV第八部分LED的参数8.6CIEX－Y色度图因白光非单一色光,所以在测试时,白光分色按右图分X,Y值,而其它颜色光按波长来分.正白光其X/Y在0.30-0.31左右第八部分LED的参数8.7发光（或辐射）强度空间分布图（发光角度）Luminousdiagram反映器件的发光（或辐射）强度空间分布（单位：度），此参数受LED封装外形影响较大。测试原理测试结果第八部分LED的参数8.8色温(Co1orTemperature)单位：绝对温度(Kelvin,K)一个光源之色温被定义为与其具有相同光色之“标准黑体”本身之绝对温度值，此温度可以在色度图上之普朗克轨迹上找到其对应点。标准黑体之温度越高,其辐射出之光线光谱中蓝色成份越多,红色成份也就相对的越少。以发出光色为暖白色之普通白热灯泡为例，其色温为2700K，而昼光色日光灯之色温为6000K。CIEDiagram注：一般白光色温2000-3000K为暖白3000-5000K为白偏黄5000-8000K为正白8000-10000K为冷白10000以上为白偏蓝第八部分LED的参数8.9演色性（显示指数）(Colorrendering)一般认为人造光源应让人眼正确地感知色彩，就如同在太阳光下看东西一样。当然这需视应用之场合及目的而有不同之要求程度。此准据即是光源之演色特性，称之为平均演色性指数(generalcolorrenderingindex,(Ra)“平均演色性指数为对象在某光源照射下显示之颜色与其在参照光源照射下之颜色两者之相对差异。其数值之评定法为分别以参照光源及待测光源照在DIN6169所规定之八个色样上逐一作比较并量化其差异性；差异性越小，即代表待测光源之演色性越好，平均演色性指数Ra为100之光源可以让各种颜色呈现出如同被参照光源所照射之颜色。Ra值越低，所呈现之颜色越失真。Ra=85Ra=70第九部分LED的特性9.1LED理想的I-V曲线图施加正向电压时施加反向电压时第九部分LED的特性9.2LED电性参数图正向电流反向电压反向电流正向电压10.1车载用灯汽车的内部照明显示虽不像外部信号灯那样受到政府有关部门的控制，但汽车的制造者对LED的颜色及照度有要求。GaPLED早已用于车内，超高亮度AlGaInP和InGaNLED由于在颜色和照度上可满足制造者的要求，因而将更多的取代车内白炽灯。下图表示了LED在汽车上的应用：第十部分LED的应用10.2交通信号指示：用超高亮度LED取代白炽灯，用于交通信号灯、警示灯、标志灯现已遍及世界各地，市场广阔，需求量增长很快。采用超高亮度LED取代白炽灯后，其耗电量仅为原来的12%。第十部分LED的应用10.3屏幕显示大屏幕显示是超高亮度LED应用的另一巨大市场，包括：图形、文字、数字的单色、双色和全色显示。第十部分LED的应用10.4液晶显示(LCD)的背照明LED作为背照明的液晶显示器可用于移动电话、笔记本电脑，随着小型液晶显示器在节电型通信产品中的广泛使用，将会对超高亮度LED有更大的需求。第十部分LED的应用10.5固体照灯、室内照明LED固体照明灯的功耗只占白炽灯的10%－20%，白炽灯的寿命一般不超过2000小时，而LED灯的寿命长达数万小时。这种体积小、重量轻、方向性好、节能、寿命长、耐各种恶劣条件的固体光源必将对传统的光源市场造成冲击。第十部分LED的应用10.6建筑装饰业由于LED具有省电、环保、多种色彩等优点，近年来在灯饰行业的应用越来越普遍。第十部分LED的应用11.1真明丽LED型号命名NL□□□□□□□—□□123456781、字母N表示公司代码NEO-NEONHOLDINGSLTD.2、字母L表示LEDLAMP。3、模粒类别用两位字符表示，第一位表示外径，如：3代表￠3，5代表￠5，8代表￠8，A代表￠10，B代表长方形；第二位为流水码，参见LED原物料对照表(模粒类)。4、支架类别代码参见LED原物料对照表(支架类)。5、切脚卡点0：表示正常切脚无卡点1：表示正常切脚带卡点6、颜色代码D：深红色E：红橙色A：琥珀色P：纯绿色S：标准绿G：黄绿色Y：黄色B：蓝色W：白色V：紫色第十一部分LED的应用7、封胶类别D：COLORDIFFUSED带色扩散（A胶+B胶+色胶+扩散剂）T：COLORTRANSPARENT带色透明（A胶+B胶+色胶）W：WHITEDIFFUSED白色扩散（A