《LED业务培训资料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《LED业务培训资料（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、发光二极管 LED 业务培训资料蒋应林2011 6 3 内容提要 一 发光二极体 LED 简介二 LED主要制程及物料三 公司主要产品结构介紹四 LED主要光电参数简述五 LED优点及应用六 应用中的注意事项 一LED简介 LED LightEmittingDiode 俗称发光二级体或发光二极管 它包含了可见光和不可见光 属于光电半导体的一类 在结构上包括P极与N极 是一种依靠半导体PN结发光的光电元件 它分为Lamp系列 Top系列 食人鱼系列 SMD系列 HighPower 大功率 系列 以Lamp来讲 它是由电子原材料 晶片 金线或铝线 支架 银胶或绝缘胶 封装材料 环氧树脂 色剂 扩散
2、剂 以及辅助材料 模条 三大材料构成 定义 LED就是由电子材料 封装材料 辅助材料联结而成的一个发光的闭路电子元件 LED具有二极管的特性 正向导通 反向截止 LED发展简史 全球LED生产大厂 美国Lumileds Philips Cree日本Nichia 日亚化学 ToyodaGosei 丰田合成 德国OSRAM中国大陆亿光 光台 佰鸿 东贝 台资 雷曼等 LED产品分类介绍 按封装形式 LAMP SMD 食人鱼 大功率系列LED光源按功率分 大功率0 5W 1W 3W 5W 10W 50W 100W等等我们公司为主的小功率0 04W 0 065W按封装尺寸 3 4 5 8 10等按胶体
3、形状 圆形 子弹头 平头 内凹 草帽头等按胶体颜色 无色透明 有色透明 乳白散色 本色散色 LED的五大物料与五大制程 固晶 焊线图 正极 负极 正极 负极 LED主要发光电子物料 晶片 晶片的构成 由金垫 P极 N极 PN结 背金层构成 双pad晶片无背金层 晶片的分类 1 1按组成分 二元 如GaAs 砷化镓 GaP 磷化镓 等三元 InGaN 氮化铟镓 GaAlAs 砷化镓铝 GaAsP 磷化镓砷 等四元 AlGaInP 铝钾铟磷 AlGaInAs 铝钾磷砷 1 2按极性分 P N极晶片 正极性 N P极晶片 反极性 双电极 蓝 绿 紫光 1 3按发光类型分 表面发光型 光线大部分从晶片
4、表面发出五面发光型 表面 侧面都有较多的光线射出1 4按发光颜色分 红 橙 黄 黄绿 纯绿 蓝绿 蓝 紫光1 5按晶片的大小尺寸分 8mil9mil10mil12mil 红 橙 黄 黄绿 12mil14mil 蓝 绿 紫光 24mil40mil 大功率晶片 最新常用的晶片尺寸8 15mil 10 16mil 10 23mil 晶片发光原理 晶片是由P层半导体元素 N层半导体元素靠电子移动而重新排列组合成的PN结合体 也正是这种变化使晶片能够处于一个相对稳定的状态 在晶片被一定的电压施加到正向电极时 P侧电极即注入电洞 N侧电极即注入电子 电洞在P区移动扩散 电子同时也是N区移动扩散 若电洞与电
5、子的能量达到某定值以上时 则电洞即跨越P区 源源不断的游向N区 N区的电子同时也会跨越N区 向P区移动 电洞与电子在移动扩散时 电洞与电子两者将会互相结合 激发出光子 产生光能 晶片的结构 晶片的结构四大结构P型层 N型层 基层 Substrate 与电极电极分上电极屯下电极电极材料部分有Al及Au依P型层及N型层的位置 分为两种P型层在上 则为正极性N型层在上 则为反极性基层一般为GaAs GaP 等 光的三要素 顏色 COLOR HUE 表示光色彩的種類 彩度 CONTRAST 表示光同一色系色彩的深淺 通俗意义上来讲 就是颜色的鲜艳程度 亮度 BRIGHTNESS 表示光明暗的程度 光的
6、種類 射線 X射線 遠紫外線 近紫外線 可見光線 中紫外線 近紅外線 中紅外線 遠紅外線 10 3nm 1nm 10nm 100nm 280nm 315nm 380nm 780nm 1000nm 1 5 m 5 m 100 m 1mm 極超短波 紫外線區 紅外線區 短波長 長波長 白色光 分成七色光譜 稜鏡 化學線 由日照產生化學線作用引起 光 人眼所見電磁波範圍 接近光性質 有大熱能 電波 熱線 熱能也稱為熱波 380nm 430nm 490nm 505nm 515nm 535nm 585nm 600nm 630nm 700nm 紫色 Purple 藍色 Blue 藍綠色 BluishGre
7、en 翠綠色 Green 純綠色 PureGreen 黃綠色 YellowGreen 黃色 Yellow 橙色 Orange 琥珀色 Amber 紅色 Red LED顏色區分 紅橙黃綠藍靛紫 為人眼可見之光 是一般人類所能察覺光的波長 介於380 780nm之間 紫色光波以下的波長稱為紫外線 大約介於100nm 380nm 紅色光波以上的波長稱為紅外線 大約介於780nm 1mm 发光二极体 LED 的顏色 彩度 亮度是由晶片所決定 白光LED简介 所谓白光是多种颜色混合而成的光 以人类眼睛所能见的白光形式至少须两种光混合 如二波长光 蓝色光 黄色光 或三波长光 蓝色光 绿色光 红色光 目前已
8、商品化的产品仅有二波长蓝光单晶片加上YAG黄色荧光粉 在未来较被看好的是三波长光 以无机紫外光晶片加R G B三基色荧光粉 此外有机单层三波长型白光LED也有成本低 制作容易的优点 预计三波长白光LED今年有商品化的机机会 未来应用在取代荧光灯 紧凑型节能荧光灯泡及LCD背光源等市场 对白光LED的市场成长有很大的帮助自从出现发光二极管LED以来 人们一直在努力追求实现固体光源 随着发光二极管LED制造工艺的不断进步和新型材料 氮化物晶体和荧光粉 的开发及应用 使发白色光的LED半导体固体光源性能不断完善并进入实用阶段 白光LED的出现 使高亮度LED应用领域跨足至高效率照明光源市场 曾经有人
9、指出 高亮度LED将是人类继爱迪生发明白炽灯泡之后 最伟大的发明之一 白光LED简介 在技术方面白光LED目前主要分为两种发光方式 目前主要的商品化作法是日亚化学 Nichia 以460nm波长的InGaN蓝光晶粒涂上一层YAG荧光物质 利用蓝光LED照射此一荧光物质以产生与蓝光互补的555nm波长黄光 再利用透镜原理将互补的黄光 蓝光予以混合 便可得出肉眼所需的白光 目前在白光LED技术方面仍以日亚化学领先 拥有众多专利权 第二种是日本住友电工亦开发出以ZnSe 锌 硒 为材料的白光LED 不过发光效率较差 但由于目前白光LED市场热销 仍呈现供不应由求现象 3chips型 RedChip
10、GreenChip BlueChip2chips型 BlueChip YellowChip1chip型 BlueChip Yellow荧光粉UVChip RGB荧光粉ZnSe 锌 硒 CIE座标图 白光产生的种类 公司主要产品结构介绍 LED晶片 用來產生反射效果 之杯狀支架陰極 環氧樹脂透鏡 連接導線 金線 支架陽極 陰極支架短於陽極 膠體缺口表示陰極 LEDLamp結構介紹 导电银胶 支架 LeadFrame LAMP固晶銲線 利用銀膠將晶片固定在支架上 然後銲上導線 金線 HighPowerLED SMDLED结构 PIN脚 LED支架 银胶 晶片 金线 环氧树脂 LED光电参数 1 正
11、向电压 VF 2 波长 d 3 发光强度 IV 4 发光角LED度 2 1 2 5 光通量 v 6 色温 CCT 7 显色指数 Ra LED光电参数定义 一 顺向电压 ForwardVoltage 单位 V 红 黄 黄绿 Typ 2 0VMax 2 4V紫 蓝 绿 白 Typ 3 2VMax 4 0V测试条件 IF 20mATa 25 LED光电参数定义 二 发光颜色 波长 ColorHueWavelengthSpectrum 单位 nm a p 發光體或物體 經由反射或穿透 在分光儀上量得的能量分佈 其峰值位置對應的波長 稱為 p peak b d 而 d dominant 是以人眼所見的可
12、見光區 400 700 決定發光體或物體的光線主要落在什麼波長 c 半波寬 测量波长的间隔PeakWavelength p 610nm 峰值波長 DominantWavelength d 624nm 主波長 22nm 半波寬 LED光电参数定义 三 发光强度 luminousIntensity 单位 cd Candla 指发光体在特定方向单位立体角内所发射的光通量 计算公式为 Iv v 式中 表示立体角一般而言 光源之光线会向不同方向以不同强度放射出其光通量 在特定方向所放出之可见光之强度称为光强IV与IF成正比 LED光电参数定义 四 发光角度 2 1 2ViewingAngle 定义 在发
13、光强度空间分布图形中 最大发光强度大于最大强度一半时构成的角度 单位是度LED為指方向性元件 表示發光強度50 時的角度LED亮度与角度成反比亮度相同的兩顆LED 2 1 2愈大則Iv愈小 LED光电参数定义 五 光通量 luminousflux LED光学窗口中每秒钟所发出的光量的总和 注1 光通量表示发光体LED发光的多少 发光愈多流明数愈大 注2 光通量用单位流明 Lumen 简写Lm 计量表示 如 12Lm 概念澄清 1 光通量是指 光的 所以我们只能说 阳光的光通量 而不能说是 那块石头的光通量 2 光通量永远和截面捆绑在一起 比如说 光学窗口 也就是说这个量和面积相关 LED光电参
14、数定义 六 色温 ColorTemperature 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 Blackbobyradiator 本身之绝对温度值 以量化光源的光色表现 根据MaxPlanck 普朗克 的理论 将一具完全吸收与放射能力的标准黑体加热 温度逐渐升高光度亦随之改变 CIE色座标上的黑体曲线 Blackbodylocus 显示黑体由红 橙红 黄 黄白 白 蓝白的过程 黑体加温到出现与光源相同或接近光色时的温度 定义为该光源的相关色温度 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就越多 红
15、色成份也就相对越少 反之 标准黑体之温度越低 其辐射出之光线光谱中的蓝色成份就越少 红色成份就越多 一个灯的光色可以简单的以色温来表示 以发出光色为暖白色之普通白炽灯泡为例 其色温为2700K 而一般日光灯之色温为6000K 光之色温主要可分成三大类 暖白色 3300K人眼看起来最舒服中间色 3300至6000K冷白色 6000K人眼看起来很刺眼 很不舒服色温跟色座标是一对多的关系 我们跟客户谈的时候还需要弄明白客户所要的色区 Planckcurve 标准黑体曲线 Blackbodylocus 七 显色指数 Ra 定义 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
16、光 下物体外观颜色的比较 它表示某光源呈现物体颜色的效果 能正确表现物质本来的颜色需使用显色指数 Ra 高的光源 其数值越接近100 显色性越好 卤素灯作为标准光源 显色指数可以达到99 符号用Ra表示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 colorshift 色差程度愈大 光源对该色的显色性愈差 演色指数系数 Kaufman 仍为目前定义光源显色性评价的普遍方法 现阶段室内照明的显色指数要求是80 85 LED光电参数定义 LED产品的优点及应用 1 LED优点 寿命长 理论上为10萬小時 一般大於5萬小時 是荧光灯的10倍 发热量低 耗电量小 白炽灯的1 8 荧光灯的1 3 体积小 重量輕 可封裝成各种类型 堅固耐用 不怕震動 环氧树脂封装 防水 耐恶劣环境使用 多色显示 利用RGB可实现七彩色显示 工作溫度穩定性好 响应时间快 一般為毫微秒 ns 級 冷光 不是熱光源 電壓低 可以用太陽能電池作電源 LED应用简介 由于超高亮度LED具有非常广泛的用途 特别是白光LED的出现 给应用面带来更丰富的内容 目前国内有几百个单位在开发 生产超高亮
