LED基础知识

LED基础知识发光二极管(LightEmittingDiode)目录第一部分：LED简介第二部分：LED的优点第三部分：LED结构及分类第四部分：LED的产业分工第五部分：LED封装生产工艺流程介绍第六部分：LED光电参数及特性介绍第一部分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），当时一直不受重视.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。第一部分LED简介2.LED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，元件具有两个电极端子，在端子间施加顺向电压，通入极小的电流，经由电子电洞的结合可将剩余能量以光和热的形式释放出。如图：LED特性：即正向导通，反向截止、击穿特性。在一定条件下，它还具有发光发热特性。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电洞，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的优点◆寿命长（＞100000Hrs）◆驱动电压低（1.8～4.5V）◆耗电量少节能（40～100mW）◆相对冷光源◆点亮反应速度快◆体积小◆多种色彩◆耐震性佳（全固体封装，不易破损）◆单色性佳（发光波长稳定）◆绿色无污染第三部分LED结构及分类A.直插式LED：（简称：LAMP）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.按发光面分：顶部发光、侧面发光、4.按注胶工艺分：点胶式、MoDing4.色彩分类：单色、双色、全彩（三色）第三部分LED分类及结构第三部分LED分类及结构Ｃ、食人鱼（Fluxled）1.按顶部珠子分为：Φ3mm、Φ5mm、平头产品。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）第三部分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.按形状分仿luminous、陶瓷基板SMD样式的、COB模组及集成式模组3.按注胶工艺分：点胶式、MoDing第三部分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F、点阵（Dotmatrixdisplay）外形和数码管不同，但性能等相关规格差别不大。第四部分：LED的产业分工第四部分：LED的产业分工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)、三安、广稼Nichia(日亚)、Toyoda(丰田)、CreeRohm(罗姆）、Everlight(亿光)、OsramSeoul(首尔)、Edison(爱迪森)、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)、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)及中游封装(将晶粒封装成发光器件)，下游应用等具体工艺流程为：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：扩晶——点银胶（绝缘胶）——固晶——烘烤——电浆清洗——焊线——点胶——长短烤——外观——剥料——分光——编带——包装第四部分：LED的产业分工类別颜色波长结构可见光红620nm~~650nmAlGaAs/GaAs高亮度红620nm~~650nmAlGaInP/GaAs橙600nm~~620nmGaAsP/GaP高亮度橙AlGaInP/GaAs黄580nm~~600nmGaAsP/GaP高亮度黄AlGaInP/GaAs黄绿569nm~~575nmGaP/GaP高亮度黄绿AlGaInP/GaAs草绿550nm~~560nmGaP/GaP高亮度草绿AlGaInP/GaAs高亮度绿490nm~~540nmGaInN/Sapphire高亮度蓝445nm~~490nmGaInN/Sapphire紫420nm-440nmGaInN/Sapphire不可见光红外线850nm~~940nmGaAs/GaAsAlGaAs/GaAsAlGaAs/AlGaAs固晶焊线点胶外观、剥落分光编带包裝第五部分：LED封装生产工艺流程介绍银胶流程概念-固晶（点银胶）点胶头流程概念-固晶（吸晶片固晶）顶针(Ejector)晶片吸嘴种球流程概念-焊线結金球线夾瓷嘴结金球焊线已焊线图示流程概念-点胶硅胶点胶已点胶图示剥落前剥落后流程概念-剥料流程概念-分光测试探头光纤机台测试系统分光Step1：将材料放于震动盘Step2：材料进入测试区进行测试Step3：测试后材料进入分BIN盒Step1：将分BIN盒材料，倒入震动盘Step2：材料入料帶后，用烫头使胶帶和料帶结合Step3：帶裝好材料帶裝成卷轴包裝料帶(Carrier)流程概念-编带流程概念-包装6.1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-射线微波第六部分：LED光电参数及特性介绍第八部分LED的参数6.2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。V6.3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6.4光通量ΦvLuminousflux通过发光二极管的正向电流为规定值时，点光源或非点光源在单位时间内所发出的能量并被人眼感知之所有辐射能称之为光通量单位:流明(LM)6.5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）称之为光强。单位:坎德拉(CD)V光通量与光强区别与联系：它们没有可比性但相互联系,一个是照射面积,一个是物体在观察方向上的发光强度.第八部分LED的参数6.6CIEX－Y色度图因白光非单一光色,所以在测试时,白光分色按右图分X,Y值，通常用X、Y色座标与色温表示其颜色,而其它光按波长来分.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6.8色温(Co1orTemperature)单位：(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2000-4000K为暖白4000-5000K为白偏黄5000-8000K为正白8000-10000K为冷白第八部分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电性参数图说明﹕在正向电压小于某一值时﹐电流极小﹐LED不发光。当电压超过某一值后﹐正向电流随着电压迅速增加而发光。由I-V曲线可以得出发光二极管的正向电压﹑反向电流及反向电压等参数。TheENDTKS!