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的心臟是一個半導(dǎo)體的晶片,晶片的一端附在一個支架上,一端是負(fù)極,另一端連接電源的正極,使整個晶片被環(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)體連接起來的時候,它們之間就形成一個“P-N結(jié)”.當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個晶片的時候,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.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的顏色是一個很重要的一項指標(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)光強度僅在一定范圍內(nèi)與IF成正比,當(dāng)IF>20mA時,亮度的增強已經(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)光強度（I、Intensity）:簡稱光度,指光源的明亮程度.是說從光源一個立體角（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)常要考慮的一個重要的因素.

9,波長:光的色彩強弱變化,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,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：要鮮明地強調(diào)特定色彩,表現(xiàn)美的生活可以利用加色法來加強顯色效果.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)量損壞時的小時數(shù).單位：小時（h）.

14,經(jīng)濟壽命:在同時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)光強度和工作電流分:普通亮度的LED（發(fā)光強度10mcd）；把發(fā)光強度在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,點膠,擴晶和固晶片,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一致性是可以通過投料工藝控制和分光分色機篩選達(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、物料機械精度控制、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？其實這些都是LED的一個小部分。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LED燈具的運行，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。一個完整的LED生產(chǎn)工藝包含清洗、裝架、壓焊和封裝等９個環(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、擴片、點膠等１６個過程。LED的封裝設(shè)計應(yīng)與芯片設(shè)計同時進行，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，他的價格也很是昂貴。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)亩唷�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)歷了四個階段；從Lamp到SMT－LED

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