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1、LED 知识培训,所属部门： 培训讲师: 培训时间：,1,培训目录,2,3,一.LED发光原理,4,LED发展历史,5,6,LED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,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.1 p-n节示意图,7,Fig.2 LED芯片结构示意图,8,9,Fig.3 单电极
2、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。,Fig.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Fig 6，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,11,12,二.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（
3、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。,13,14,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d内传播的光通量dv除以该立体角元。Iv=dv /d （测法如Fig.10)
4、,Fig .9 发光二极管特性曲线,Fig .10 LED 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；
5、 ：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； ：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CIE 1931色度系统
6、介绍,17,CIE 1931（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 .13 CIE 1931色度系统,CIE:Commission Internationale de LEclairage(International Commission on Illumination),18,普朗克轨迹图,Fi
7、g .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-27315C)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TOP LED-白光LED结构(3020,3528,5050，3014等),20,说明：如Fig.9所示，由具有腔体2的载体3与金属片（
8、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 .9 Top LED结构,三、TOP产品结构,21,3.1 LED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
9、、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,fig.16 LED封装简易流程图,fig.17 LED封装实物流程,LED封装简易流程,25,五. LED 优势介绍,4. 其寿命可达5-10W小时。比白炽灯长2030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/wCree。,2. 色温从2500K-8000K，并根据需求调节；,3. 响应时间可达1-10s,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
10、本低等。,26,1LED应用优势,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,六. LED 照明及背光介绍,TOP LED产品及应用,38,主流TOP类产品介绍,39,40,41,42,照明色系概略图,43,1.居家照明灯具的配置及要求： 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 餐厅： LED餐吊灯LED、照画灯、LED吧台灯 卧室： LED卧房灯、LED壁灯、LED镜前灯、LED床头柜台灯、LED小夜灯 书房： LED吊灯、LED吸顶灯、LED工作台灯 儿童房： LED卧房灯、
11、LED吊线灯、LED壁灯、LED台灯、LED护眼台灯、LED小夜灯 卫生间： LED防水壁灯、LED防水顶灯、LED镜前灯、LED小夜灯 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,44,46,LED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
12、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
13、同颜色的萤光粉层，从而扩展发射光谱，有效地提高LED的显色指数(CRI)。采用萤光粉的白光LED获得的高CRI是有代价的，因为斯托克斯位移会造成白光LED的效率低于单色LED的效率。不过对于大多数照明应用而言，宁愿选用高CRI而效率略低的LED灯。 提高LED灯系统可靠性 LED的整体效率、使用寿命和可靠性必须通过系统优化才能得以提升。 光源：紧凑、高效，选择合适的颜色和输出功率。 控制和驱动：使用电子电路实现LED的恒流驱动和控制。 热管理：若要达到更长的使用寿命必须控制LED节点温度，散热模型计算与新材料新工艺的运用是LED灯技术热点。 光学元件：透镜、反射器或导光板材料是将光线聚焦在目标
14、区域或分散在四周，这要根据设计需求而定。 提高LED灯电源的效率,47,光源对物体的显色能力称为显色性，是通过与同色温的参考或基准光源（白炽灯或画光）下物体外观颜色的比较。光所发射的光谱内容决定光源的光色，但同样光色可由许多，少数甚至仅仅两个单色的光波纵使而成，对各个颜色的显色性亦大不相同。相同光色的光源会有相异的光谱组成，光谱组成较广的光源较有可能提供较佳的显色品质。 当光源光谱中很少或缺乏物体在基准光源下所反射的主波时，会使颜色产生明显的色差(color shift)。色差程度愈大，光源对该色的显色性愈差。显色指数系数(Kaufman)仍为目前定义光源显色性评价的普遍方法。,照明产品关键参
15、数Ra,48,当光源光谱中很少或缺乏物体在基准光源下所反射的主波时，会使颜色产生明显的color shift.色差程度越大，光源对该色的显色性越差。演色指数系数（Kau fman）仍为目前定义光源显色性评价的普遍方法。 白炽灯的显色指数定义为100，视为理想的基准光源。此系统以8种彩度中等的标准色样来检验，比较在测试光源下与在同色温的基准下此8色的偏离（Deviation）程度，以测量该光源的显色指数，取平均偏差值Ra20-100，以100为最高，平均色差越大，Ra值越低。低于20的光源通常不适于一般用途。 指数（Ra） 等级 显色性 一般应用 90-100 1A 优良 需要色彩精确对比的场所
16、 80-89 1B 需要色彩正确判断的场所 60-79 2 普通 需要中等显色性的场所 40-59 3 对显色性的要求较低，色差较小的场所 20-39 4 较差 对显色性无具体要求的场所 白炽灯的理论显色指数为100，但实际生活中的白炽灯种类繁多，应用也不同，所以其Ra值不是完全一致的。只能说是接近100，是显色性最好的灯具。具体灯具的Ra值可见下表所举。 光源 显色指数Ra 白炽灯 97 日光色荧光灯 80-94 白色荧光灯 75-85 暖白色荧光灯 80-90 卤钨灯 95-99 高压汞灯 22-51 高压钠灯 20-30 金属卤化物灯 60-65 钠铊铟灯 60-65 镝灯 85以上,49,照明产品关键参数色温,50,照明产品关键参数R9,R9这个参数是指，对红色的敏感程度，R9越大说明对红色的敏感程度越高。 比如，医疗设备上内窥镜上的LED的R9参数一定要高，这样才能看清血管.,51,TOP VIEW（顶部发光）产品系列 背光应用拆解图,53,
