《LED基礎(chǔ)知識》PPT課件.ppt

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1、1,LED 基礎(chǔ)知識,發(fā)光二極 (Light Emitting Diode),,2,目 錄,第一部分：LED簡介 第二部分：LED與傳統(tǒng)燈泡的比較 第三部分：LED的優(yōu)點 第四部分：LED分類及結(jié)構(gòu) 第五部分：LED的產(chǎn)業(yè)分工 第六部分：LED的發(fā)展 第七部分：LED的四大流程 第八部分：LED的參數(shù) 第九部分：LED的特性 第十部分：LED的應(yīng)用 第十一部分：LED命名 第十一部分: LED使用注意事項,3,第一部分 LED簡介,1.什么是發(fā)光二極管 發(fā)光二極管英文全稱為Light Emitting Diode（簡稱LED），是一種新型的固態(tài)光源， 誕生于20世紀60年代。 19

2、23年，羅塞夫（Lossen.o.w）在研究半導(dǎo)體SiC時有雜質(zhì)的P-N結(jié)中有光發(fā)射， 研究出了發(fā)光二極管（LED：Light Emitting Diode），一直不受重視.隨著電子工 業(yè)的快速發(fā)展，在60年代，顯示技術(shù)得到迅速發(fā)展LED才逐步受到人們的重視。,4,第一部分 LED簡介,2.發(fā)光原理 發(fā)光二極管是由-族化合物，如GaAs（砷化鎵）、GaP（磷化鎵）、GaAsP （磷砷化鎵）等半導(dǎo)體制成的，其核心是PN結(jié),中間的有雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)成的有源層， 這個有源層就是發(fā)光區(qū).因此它具有一般P-N結(jié)的I-N特性，即正向?qū)?，反向截止?擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下

3、，電子由N區(qū) 注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進入對方區(qū)域的少數(shù)載流子（少子）一部分與多數(shù) 載流子（多子）復(fù)合，并以光和熱的形式放出能量。 如圖所示，在電動勢的作用下， 電子對從能量高的能級跳躍到能 量低的空穴，根據(jù)能量守恒，多 余的能量以光和熱的形式釋放出。,5,第二部分：LED與傳統(tǒng)燈泡的比較,白熱的,技術(shù),機理,熱量,放電,放電,固態(tài)LED,電子/空穴復(fù)合,光譜 分布,光效,固有失效 機理,熱量,15%,40%,50%,輻射 對流 傳導(dǎo),輻射 對流 傳導(dǎo),內(nèi)部反射,6,7,,第三部分：LED的優(yōu)點 壽命長（100，000Hrs） 驅(qū)動電壓低（1.84.5V） 耗電量少（401000mW）

4、相對冷光源(熱輻射小) 點亮速度快（時間常數(shù)為10-710-9S ） 避免疑似點燈效應(yīng) 體積小 多種色彩 耐震性特佳（全固體封裝，不易破損） 單色性佳（發(fā)光波長穩(wěn)定） 綠色無污染,8,第四部分 LED分類及結(jié)構(gòu),A.直插式LED：（ight emitting diode） 按外形尺寸分：3mm、5mm、8mm、10mm等等 按發(fā)光顏色分：紅色、綠、藍、黃、橙、黃綠、白色、紫色、紅外線、紫外線等 按膠體顏色分：無色透明、有色透明、有色散射、無色散射（深淺根據(jù)配比調(diào)節(jié)） 色彩分類：單色、雙色、全彩（三色）,9,. SMD(Surface mount diode）表面貼裝二極管 1. 按外形分：06

5、03、1206、2810、3020、3528 、5050等等 2. 按顏色分：紅色、綠、藍、黃、琥珀、黃綠、白色、紫色、紅外線等; 3. 按膠體顏色分：無色透明、有色透明、有色散射、無色散射 （深淺根據(jù)配比調(diào)節(jié)） 4. 色彩分類：單色、雙色、全彩（三色）,第四部分 LED分類及結(jié)構(gòu),10,第四部分 LED分類及結(jié)構(gòu),、食人魚（Flux led） 食人魚產(chǎn)品主要是頂部LENS的不同種類而改變： 頂部珠子分為：3mm、5mm 、平頭與微凸產(chǎn)品。 為改變角度的大小，頂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. 顏色種類如插件LED齊全。,11,第四部分 LED分類及

6、結(jié)構(gòu),D、大功率LED（Power led） 1. 大功率有1w、3w、5w、10w等等不同種類 2. 目前流程大大功率有鋁基板樣式的、 仿luminous、SMD樣式的。 3. 透鏡有酒杯狀的、平頭的、透鏡的 4. 直流與交流驅(qū)動,12,第四部分 LED分類及結(jié)構(gòu),E、數(shù)碼管LED（Display） 數(shù)碼管的種類比較繁多:單位、雙位、三位、四位、多位、 以及客戶要求定做的各種產(chǎn)品。 F、點陣（Dot matrix display） 外形和數(shù)碼管不同，但性能等相關(guān)規(guī)格差別不大。,13,發(fā)光二極管組件依其制作過程可分為上游晶圓制作(單芯片與磊芯片的生產(chǎn) 與制造)、中游晶粒制作(將磊芯片

7、經(jīng)過制作電極、平臺蝕刻等程序切割出LED 晶粒)及下游封裝(將晶粒封裝成發(fā)光器件)，具體工藝流程為： 1外延片工藝： 襯底結(jié)構(gòu)設(shè)計緩沖層生長N型GaN層生長多量子阱發(fā)光層生長 P型GaN層生長退火檢測（光熒光、X射線）外延片 2晶片工藝： 外延片設(shè)計、加工掩模版光刻離子刻蝕N型電極（鍍膜、退火、 刻 蝕）P型電極（鍍膜、退火、刻蝕）劃片晶片分檢、分級包裝 3、封裝工藝： 封裝擴晶點銀漿（絕緣膠）固晶烘干焊線封膠 （環(huán)氧樹脂）烘干半切電性能檢測全切測試分選包裝,第五部分：LED的產(chǎn)業(yè)分工,14,,圖5.1：LED產(chǎn)業(yè)分工圖,Lamp,Dot Matrix,15,第六部分 LED的發(fā)展,16

8、,第六部分 LED的發(fā)展,17,第六部分 LED的發(fā)展,18,第六部分 LED的發(fā)展,低溫、高功率 無熱點 無線遠端控制（20米）,19,第七部分 LED的四大流程,固晶,,焊線,,封膠,,測試,流程,晶片,支架,銀膠,物料,ASM固晶機,設(shè)備,金線,ASM焊線機,膠水,灌膠機,烤箱,/,分光機(裝帶機),,,,,,,,,20,8.1 波長 (Wavelength ) 光是一種電磁波 波長決定光的顏色 可見光的波段從紫光(約 380nm )到紅光(780nm ) 不可見光的波長 * 紅外線長于 780nm * 紫外線短于 380nm (d) 用來表示光的顏色,第八部分 LED

9、的參數(shù),21,第八部分 LED的參數(shù),8.2 正向電壓VF (Forward voltage ) 通過發(fā)光二極管的正向電流為確定值時，在兩極間產(chǎn)生的電壓降。,V,8.3 反向電流IR (Reverse current) 加在發(fā)光二極管兩端的反向電壓為確定值時，流過發(fā)光二極管的電流。,V,22,第八部分 LED的參數(shù),8.4 光通量v Luminous flux 通過發(fā)光二極管的正向電流為規(guī)定值時，一光源所發(fā)射并被人眼感知之 所有輻射能稱之為光通量 單位:流明(LM),8.5 發(fā)光（或輻射）強度Iv Luminous（or Radiant） intensity 光源在單位立體角內(nèi)發(fā)射的

10、光（或輻射）通量，可表示為Iv =d/d。單位:mcd,其中: 距離d在CIE中規(guī)定了兩種標(biāo)準 d1: 100mm d2: 316mm,V,23,第八部分 LED的參數(shù),8.6 CIE XY色度圖 因白光非單一色光,所以在 測試時,白光分色按右圖 分X,Y值,而其它顏色光按 波長來分.,24,第八部分 LED的參數(shù),8.7 發(fā)光（或輻射）強度空間分布圖 （發(fā)光角度）Luminous diagram 反映器件的發(fā)光（或輻射）強度空間分布（單位：度），此參數(shù)受LED封裝外形 影響較大。,測試原理,測試結(jié)果,25,第八部分 LED的參數(shù),8.8 色溫 ( Co1or Temperature ) 單

11、位：絕對溫度 ( Kelvin, K ) 一個光源之色溫被定義為與其具有相同光色之“標(biāo)準黑體” 本身之絕對溫度值， 此溫度可以在色度圖上之普朗克軌跡上找到其對應(yīng)點。標(biāo)準黑體之溫度越高,其 輻射出之光線光譜中藍色成份越多,紅色成份也就相對的越少。以發(fā)出光色為暖 白色之普通白熱燈泡為例，其色溫為2700K，而晝光色日光燈之色溫為6000K。,CIE Diagram,注：一般白光色溫 2000-3000K 為暖白 3000-5000K 為白偏黃 5000-8000K 為正白 8000-10000K 為冷白 10000以上為白偏藍,26,第八部分 LED的參數(shù),8.9 演色性（顯示指數(shù)） (Color

12、 rendering ) 一般認為人造光源應(yīng)讓人眼正確地感知色彩，就如同在太陽光下看東西一 樣。當(dāng)然這需視應(yīng)用之場合及目的而有不同之要求程度。此準據(jù)即是光源之演 色特性，稱之為 平均演色性指數(shù)(general color rendering index, (Ra)“ 平均演色性指數(shù)為對象在某光源照射下顯示之顏色與其在參照光源照射下 之顏色兩者之相對差異。其數(shù)值之評定法為分別以參照光源及待測光源照在 DIN 6169所規(guī)定之八個色樣上逐一作比較并量化其差異性；差異性越小，即 代表待測光源之演色性越好，平均演色性指數(shù)Ra為100之光源可以讓各種顏色 呈現(xiàn)出如同被參照光源所照射之顏色。Ra值越低，

13、所呈現(xiàn)之顏色越失真。,27,第九部分 LED的特性 9.1 LED理想的I-V曲線圖,施加正向電壓時,施加反向電壓時,28,第九部分 LED的特性 9.2 LED電性參數(shù)圖,29,10.1 車載用燈 汽車的內(nèi)部照明顯示雖不像外部信號燈那樣受到政府有關(guān)部門的控制， 但汽車的制造者對LED的顏色及照度有要求。GaP LED早已用于車內(nèi)， 超高亮度AlGaInP和InGaN LED由于在顏色和照度上可滿足制造者的要 求，因而將更多的取代車內(nèi)白熾燈。下圖表示了LED在汽車上的應(yīng)用：,第十部分 LED的應(yīng)用,30,10.2 交通信號指示： 用超高亮度LED取代白熾燈，用于交通信號燈、警示燈、標(biāo)志燈

14、現(xiàn)已 遍及世界各地，市場廣闊，需求量增長很快。采用超高亮度LED取代 白熾燈后，其耗電量僅為原來的12%。,第十部分 LED的應(yīng)用,31,10.3 屏幕顯示 大屏幕顯示是超高亮度LED應(yīng)用的另一巨大市場，包括：圖形、文字、數(shù)字 的單色、雙色和全色顯示。,第十部分 LED的應(yīng)用,32,10.4 液晶顯示(LCD)的背照明 采用LED作為背照明的液晶顯示器可用于移動電話、筆記本電腦， 隨著小型液晶顯示器在節(jié)電型通信產(chǎn)品中的廣泛使用，將會對超 高亮度LED有更大的需求。,第十部分 LED的應(yīng)用,33,10.5 固體照燈、室內(nèi)照明 LED固體照明燈的功耗只占白熾燈的10%20%，白熾燈的壽命一般不超過

15、 2000小時，而LED燈的壽命長達數(shù)萬小時。這種體積小、重量輕、方向性好、 節(jié)能、壽命長、耐各種惡劣條件的固體光源必將對傳統(tǒng)的光源市場造成沖擊。,第十部分 LED的應(yīng)用,34,10.6 建筑裝飾業(yè) 由于LED具有省電、環(huán)保、多種色彩等優(yōu)點，近年來在燈飾行業(yè)的應(yīng)用越來越普遍。,第十部分 LED的應(yīng)用,35,1.LED焊接條件 （1）烙鐵焊接：烙鐵（最高30W）尖端溫度不超過300；焊接時間不超過3秒； 焊接位置至少離膠體2毫米。 （2）浸焊：浸焊最高溫度260；浸焊時間不超過5秒；浸焊位置至少離膠體2 毫米。 2.引腳成形方法 （1）必需離膠體2毫米才能折彎支架。 （2）支架成形必

16、須用夾具或由專業(yè)人員來完成。 （3）支架成形必須在焊接前完成。 （4）支架成形需保證引腳和間距與線路板上一致。,第十二部分 LED使用注意事項,36,3.LED安裝方法 （1）注意各類器件外線的排列，以防極性裝錯。器件不可與發(fā)熱組件靠得太近， 工作條件不要超過其規(guī)定的極限。 （2）務(wù)必不要在引腳變形的情況下安裝LED。 （3）當(dāng)決定在孔中安裝時，計算好面孔及線路板上孔距的尺寸和公差以免支架 受過度的壓力。 （4）安裝LED時，建意用導(dǎo)套定位。 （5）在焊接溫度回到正常以前，必須避免使LED受到任何的震動或外力。 4. 清洗 當(dāng)用化學(xué)品清洗膠體時必須特別小心，因為有些化學(xué)品對膠體表面有損傷并引起 褪色如三氯乙烯、丙酮等。可用乙醇擦拭、浸漬，時間在常溫下不超過3分鐘。 5. 工作及儲存溫度 （1）LED LAMPS發(fā)光二極管 Topr-3085 、 Tstg-30100 （2）LED DISPLAYS顯示器 Topr-2070 、 Tstg-2085 （3）OUT-DOOR LED LAMPS 像素管 Topr-2060 、 Tstg-2070,第十二部分 LED使用注意事項,37,The ENDTKS!,