《LED的分类及使用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《LED的分类及使用（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、LED 的分类及使用的分类及使用来源： | 发表于：2009 年 08 月 27 日 LED 特点 LED 的内在特征决定了它是最理想的光源去代替传统的光源，它有着广泛的用途。体积小体积小LED 基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常的小，非常的轻。耗电量低耗电量低LED 耗电非常低，一般来说 LED 的工作电压是 2-3.6V。工作电流是 0.02-0.03A。这就是说：它消耗的电不超过 0.1W。使用寿命长使用寿命长在恰当的电流和电压下，LED 的使用寿命可达 10 万小时。高亮度、低热量高亮度、低热量比 HID 或白炽灯更少的热辐射。环保环保LED 是由无毒的材料作成，不
2、像荧光灯含水银会造成污染，同时 LED 也可以回收再利用。红光 LED 含有大量的 As（砷），剧毒坚固耐用坚固耐用LED 是被完全的封装在环氧树脂里面，它比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分，这些特点使得 LED 可以说是不易损坏的。 可控性强可控性强可以实现各种颜色的变化。ledled 光源的特点光源的特点1、电压： led 使用低压电源，供电电压在 6-24v 之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。2、效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少 80% 3、适用性：很小，每个单元 led 小片是 3-5mm 的正方形，所以可以制备成各种形状
3、的器件，并且适合于易变的环境 4、稳定性： 10 万小时，光衰为初始的 50% 5、响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级， led 灯的响应时间为纳秒级 6、对环境污染：无有害金属汞 7、颜色：改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的 led，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色 8、价格：led 的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只 led 的价格就可以与一只白炽灯的价格相当，而通常每组信号灯需由上 300500 只二极管构成 LED 分类分类1 1、按发光管发光颜色分、按发光管发光颜色分按发光管发光
4、颜色分，可分成红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿和纯绿）、蓝光等。另外，有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色，上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。散射型发光二极管和达于做指示灯用。2 2、按发光管出光面特征分、按发光管出光面特征分 按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。圆形灯按直径分为2mm、4.4mm、5mm、8mm、10mm 及 20mm 等。国外通常把 3mm 的发光二极管记作 T-1；把 5mm 的记作 T-1（3/4）；把 4.4mm 的记作 T-
5、1（1/4）。由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。从发光强度角分布图来分有三类：（1）高指向性。一般为尖头环氧封装，或是带金属反射腔封装，且不加散射剂。半值角为 520或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或与光检出器联用以组成自动检测系统。（2）标准型。通常作指示灯用，其半值角为 2045。（3）散射型。这是视角较大的指示灯，半值角为 4590或更大，散射剂的量较大。3 3、按发光二极管的结构分、按发光二极管的结构分 按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。4 4、按发光强度和工作电流分、按发光强度和工作电流分按发光强度和工作电流
6、分有普通亮度的 LED（发光强度 100mcd）；把发光强度在 10100mcd 间的叫高亮度发光二极管。一般 LED 的工作电流在十几 mA 至几十 mA，而低电流 LED 的工作电流在 2mA 以下（亮度与普通发光管相同）。除上述分类方法外，还有按芯片材料分类及按功能分类的方法。 LED 工艺流程图工艺流程图LEDLED 工艺流程图工艺流程图LEDLED 封装封装LED 封装技术大都是在分立器件封装技术基础上发展与演变而来的，但却有很大的特殊性。一般情况下，分立器件的管芯被密封在封装体内，封装的作用主要是保护管芯和完成电气互连。而 LED 封装则是完成输出电信号，保护管芯正常工作，输出：可
7、见光的功能，既有电参数，又有光参数的设计及技术要求，无法简单地将分立器件的封装用于 LED。 LED 的核心发光部分是由 p 型和 n 型半导体构成的 pn 结管芯，当注入 pn 结的少数载流子与多数载流子复合时，就会发出可见光，紫外光或近红外光。但 pn 结区发出的光子是非定向的，即向各个方向发射有相同的几率，因此，并不是管芯产生的所有光都可以释放出来，这主要取决于半导体材料质量、管芯结构及几何形状、封装内部结构与包封材料，应用要求提高 LED的内、外部量子效率。常规 5mm 型 LED 封装是将边长 0.25mm 的正方形管芯粘结或烧结在引线架上，管芯的正极通过球形接触点与金丝，键合为内引
8、线与一条管脚相连，负极通过反射杯和引线架的另一管脚相连，然后其顶部用环氧树脂包封。反射杯的作用是收集管芯侧面、界面发出的光，向期望的方向角内发射。顶部包封的环氧树脂做成一定形状，有这样几种作用：保护管芯等不受外界侵蚀；采用不同的形状和材料性质(掺或不掺散色剂)，起透镜或漫射透镜功能，控制光的发散角；管芯折射率与空气折射率相关太大，致使管芯内部的全反射临界角很小，其有源层产生的光只有小部分被取出，大部分易在管芯内部经多次反射而被吸收，易发生全反射导致过多光损失，选用相应折射率的环氧树脂作过渡，提高管芯的光出射效率。用作构成管壳的环氧树脂须具有耐湿性，绝缘性，机械强度，对管芯发出光的折射率和透射率
9、高。选择不同折射率的封装材料，封装几何形状对光子逸出效率的影响是不同的，发光强度的角分布也与管芯结构、光输出方式、封装透镜所用材质和形状有关。若采用尖形树脂透镜，可使光集中到 LED 的轴线方向，相应的视角较小；如果顶部的树脂透镜为圆形或平面型，其相应视角将增大。 一般情况下，LED 的发光波长随温度变化为 02-03nm，光谱宽度随之增加，影响颜色鲜艳度。另外，当正向电流流经 pn 结，发热性损耗使结区产生温升，在室温附近，温度每升高 1，LED 的发光强度会相应地减少 1左右，封装散热；时保持色纯度与发光强度非常重要，以往多采用减少其驱动电流的办法，降低结温，多数 LED 的驱动电流限制在
10、 20mA 左右。但是，LED 的光输出会随电流的增大而增加，目前，很多功率型 LED 的驱动电流可以达到 70mA、100mA 甚至 1A 级，需要改进封装结构，全新的 LED 封装设计理念和低热阻封装结构及技术，改善热特性。例如，采用大面积芯片倒装结构，选用导热性能好的银胶，增大金属支架的表面积，焊料凸点的硅载体直接装在热沉上等方法。此外，在应用设计中，PCB 线路板等的热设计、导热性能也十分重要。 进入 21 世纪后，LED 的高效化、超高亮度化、全色化不断发展创新，红、橙 LED 光效已达到 100ImW，绿 LED 为501mW，单只 LED 的光通量也达到数十 Im。LED 芯片和
11、封装不再沿龚传统的设计理念与制造生产模式，在增加芯片的光输出方面，研发不仅仅限于改变材料内杂质数量，晶格缺陷和位错来提高内部效率，同时，如何改善管芯及封装内部结构，增强LED 内部产生光子出射的几率，提高光效，解决散热，取光和热沉优化设计，改进光学性能，加速表面贴装化 SMD 进程更是产业界研发的主流方向。 1 1、产品封装结构类型、产品封装结构类型 自上世纪九十年代以来，LED 芯片及材料制作技术的研发取得多项突破，透明衬底梯形结构、纹理表面结构、芯片倒装结构，商品化的超高亮度(1cd 以上)红、橙、黄、绿、蓝的 LED 产品相继问市，如表 1 所示，2000 年开始在低、中光通量的特殊照明
12、中获得应用。LED 的上、中游产业受到前所未有的重视，进一步推动下游的封装技术及产业发展，采用不同封装结构形式与尺寸，不同发光颜色的管芯及其双色、或三色组合方式，可生产出多种系列，品种、规格的产品。 LED 产品封装结构的类型如表 2 所示，也有根据发光颜色、芯片材料、发光亮度、尺寸大小等情况特征来分类的。单个管芯一般构成点光源，多个管芯组装一般可构成面光源和线光源，作信息、状态指示及显示用，发光显示器也是用多个管芯，通过管芯的适当连接(包括串联和并联)与合适的光学结构组合而成的，构成发光显示器的发光段和发光点。表面贴装 LED 可逐渐替代引脚式 LED，应用设计更灵活，已在 LED 显示市场
13、中占有一定的份额，有加速发展趋势。固体照明光源有部分产品上市，成为今后 LED 的中、长期发展方向。 2 2、引脚式封装、引脚式封装 LED 脚式封装采用引线架作各种封装外型的引脚，是最先研发成功投放市场的封装结构，品种数量繁多，技术成熟度较高，封装内结构与反射层仍在不断改进。标准 LED 被大多数客户认为是目前显示行业中最方便、最经济的解决方案，典型的传统LED 安置在能承受 01W 输入功率的包封内，其 90的热量是由负极的引脚架散发至 PCB 板，再散发到空气中，如何降低工作时 pn 结的温升是封装与应用必须考虑的。包封材料多采用高温固化环氧树脂，其光性能优良，工艺适应性好，产品可*性高
14、，可做成有色透明或无色透明和有色散射或无色散射的透镜封装，不同的透镜形状构成多种外形及尺寸，例如，圆形按直径分为2mm、3mm、44mm、5mm、7mm 等数种，环氧树脂的不同组份可产生不同的发光效果。花色点光源有多种不同的封装结构：陶瓷底座环氧树脂封装具有较好的工作温度性能，引脚可弯曲成所需形状，体积小；金属底座塑料反射罩式封装是一种节能指示灯，适作电源指示用；闪烁式将 CMOS 振荡电路芯片与 LED 管芯组合封装，可自行产生较强视觉冲击的闪烁光；双色型由两种不同发光颜色的管芯组成，封装在同一环氧树脂透镜中，除双色外还可获得第三种的混合色，在大屏幕显示系统中的应用极为广泛，并可封装组成双色
15、显示器件；电压型将恒流源芯片与 LED 管芯组合封装，可直接替代 524V 的各种电压指示灯。面光源是多个 LED 管芯粘结在微型 PCB 板的规定位置上，采用塑料反射框罩并灌封环氧树脂而形成，PCB 板的不同设计确定外引线排列和连接方式，有双列直插与单列直插等结构形式。点、面光源现已开发出数百种封装外形及尺寸，供市场及客户适用。 LED 发光显示器可由数码管或米字管、符号管、矩陈管组成各种多位产品，由实际需求设计成各种形状与结构。以数码管为例，有反射罩式、单片集成式、单条七段式等三种封装结构，连接方式有共阳极和共阴极两种，一位就是通常说的数码管，两位以上的一般称作显示器。反射罩式具有字型大，
16、用料省，组装灵活的混合封装特点，一般用白色塑料制作成带反射腔的七段形外壳，将单个 LED 管芯粘结在与反射罩的七个反射腔互相对位的 PCB 板上，每个反射腔底部的中心位置是管芯形成的发光区，用压焊方法键合引线，在反射罩内滴人环氧树脂，与粘好管芯的 PCB 板对位粘合，然后固化即成。反射罩式又分为空封和实封两种，前者采用散射剂与染料的环氧树脂，多用于单位、双位器件；后者上盖滤色片与匀光膜，并在管芯与底板上涂透明绝缘胶，提高出光效率，一般用于四位以上的数字显示。单片集成式是在发光材料晶片上制作大量七段数码显示器图形管芯，然后划片分割成单片图形管芯，粘结、压焊、封装带透镜(俗称鱼眼透镜)的外壳。单条七段式将已制作好的大面积 LED 芯片，划割成内含一只或多只管芯的发光条，如此同样的七条粘结在数码字形的可伐架上，经压焊、环氧树脂封装构成。单片式、单条式的特点是微小型化，可采用双列直插式封装，大多是专用产品。LED 光柱显示器在 106mm 长度的线路板上，安置 101 只管芯(最多可达
