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1、LED封装知识概述本文档内容是在参照、应用大家上传的资料及我查找的资料的基础上，整理概括出来的。其中不包含 “品质管理程序”、 “电子技术”、 “IE基础知识”等内容希望能对大家的复习有些用处，文档中为数不多的“案例分析”仅供大家参考。由于个人能力和时间有限，其中必有不少纰漏之处，望各位同学能慷慨指出。 产品基础LED定义：应用半导体电激发光原理将电能转化为光能的固态半导体器件，俗称发光二极管。LED分类：按功率分（行业定义）大功率LED（总功耗1w）、中功率LED（总功耗0.5至1w）、小功率LED（总功耗100mA）、小功率（额定电流100mA）按封装形式分lamp式LED、 食人鱼封装L
2、ED、平面式封装LED（如数码管）SMD（贴片式）LED、K2（功率型）封装LEDLED的基本特性：发光效率高、耗电量小、寿命长、安全可靠性强、环保可回收、品种多样、传导性好，反应速度快（LED封装技术P2）半导体发光材料的条件：1.属于直接带隙材料，拥有合适的带隙宽度 2.有导电率高的p型和n型晶体，可制造优良的pn结 3.完整性好的优质晶体 4.发光复合率大LED的发光条件（LED封装技术P6）：1.化合物半导体晶体的禁带宽度要能够用来获得希望的发光波长2.发光材料能容易制成pn二极管，各个结层的晶格常数a要匹配3.以禁带宽的材料（覆面层）夹着活性层发光区域的两侧，使光容易射出4.能有稳定
3、的物理及化学结构5.有直接带隙或间接带隙的晶体（直接带隙晶体比间接带隙晶发光效率高很多）（注：以上两个“条件”有待整合）LED发光原理：芯片中的半导体材料在正向电压作用下，p区的空穴和n区的电子在pn结区域复合时产生自发辐射的荧光，光子能量越大，光的波长越短。LED封装定义：将芯片与电极引线/管座和透镜等组件通过一定的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封装原理：针对LED的封装材料组成而言。首先用固晶胶将芯片固定于支架上，利用反射杯收集管芯各面发出的光，向期望的方向角内发射；再用金线将芯片与支架作电性连接，金线与支架起到散热导电作用；应用不同荧光粉比例与胶水混合涂布
4、于不同芯片波上可得不同颜色；接着顶部包封一定形状、一定材料性质(掺或不掺散色剂)的环氧树脂，使保护管芯等不受外界侵蚀，控制光的发散角，提高管芯的光出射效率。总而言之，就是应用LED各种封装物料的特性，互相配合，使LED产品具有良好的出光效率、散热能力、节能效果、可靠性及性价比。LED封装的作用：1.保护芯片等不受外界侵蚀损伤 2.以机械方式使各种材料有效配合，实现电气连接、发光调节 3.有效地将内部产生的热排出 4.使产品各项性能（如光学性能）合乎要求白光LED的实现方式：单芯片1.蓝光芯片+YAG荧光粉（效率高，制备简单，温度稳定性好，显色性好而一致性差） 2.InGaN蓝光芯片+红荧光粉+
5、绿荧光粉 3.紫外线芯片（UV芯片）+红、绿、蓝荧光粉（显色性好，制备简单但发光效率低，紫外线泄露有害健康，荧光粉温度稳定性不是很好。）（注：“芯片+荧光粉”方式共有缺点：发光亮度不足且均匀度难控制） 4.蓝光芯片+ZnSe单结晶基板多芯片1.蓝光芯片+黄光芯片 2.蓝绿光芯片+黄光芯片 3.蓝光芯片+黄绿光芯片（应用双色芯片产生白光的LED成本便宜但显色性较差）4.蓝光芯片+绿光芯片+黄光芯片（效率高，色温可控，显色性好，但三基色光衰不同使色温不稳定，控制电路复杂，成本高）5.蓝光芯片+绿光芯片+黄光芯片+红光芯片其他1.光子晶体白光LED（研发中） 2.量子阱白光LED（研发中）LED的应
6、用领域：1.显示屏幕（如广告牌，信息显示屏等）2.交通照明（如路灯，交通工具照明灯，交通信号灯等）3.安全照明（如矿灯，防爆灯等）4.特种照明（如军用、医用照明等）5.家居或装饰照明（如台灯，彩灯等）半导体照明应用产品开发原则：1.适应市场需求 2.适合大批量生产 3.有利于降低成本 4.方便照明应用 5.产品可靠性提高 6.有助于产品性能指标提高 7.具有自主知识产权 8.主流产品标准化热学基础热平衡：物体吸收和放出热量相等的现象热运动：物体内大量分子、原子的不规则运动热的传递：热量从高温物质传递到低温物质的现象称为热传递，有热传导、对流、辐射三种方式（也是物体的散热方式）热阻定义：热流通道
7、上的温度差与通道上耗散功率之比（LED热阻指pn结到焊点的热阻）单位为/W热阻值（以匀称圆柱为例）：Q=.A.t/L（：导热系数，t：两端温差，L：圆柱长度，A：导热面积）注：热阻的串联、并联与电阻计算方法一致热现象：自然界中与物体冷热程度（温度）有关的现象称为热现象部分热现象如下图所示：光学基础光的本质：光是一种携带一定能量的电磁波，也是由不同能量的光子组成的粒子流，具有波粒二重性拓展可见光的波长范围是380-780nm 人眼最为敏感的光是波长为555nm的绿光 “蓝光危害”指峰值在440nm左右的蓝光蓝光、绿光、红光波长范围分别是：455-485nm、555-560nm、630-655nm
8、光源的定义：自身能产生可见光的物体称为光源光源分类自然光源：发光的天体（月亮不是）、会发光的动物（如萤火虫）人工光源：1.热辐射光源（光谱类似于黑体辐射，如白炽灯、卤素灯）2.气体放电发光光源（电流通过封装在管内的气体或金属蒸气等离子时发光。分为低压气体放电灯和高压气体放电灯。如荧光灯、钠灯、汞灯、金属卤化物灯、霓虹灯、激光）3.固体发光光源（也叫电致发光光源能将电能直接转变成光能，如无极感应灯、发光二极管）光的传播光的反射：光从一种介质射向另一种介质的交界面时，一部分光返回原来介质中，使光的传播方向发生了改变，这种现象称为光的反射。反射定律：反射光线、入射光线和法线都在同一个平面内（反射光线
9、在入射光线和法线所决定的平面内）；反射光线、入射光线分居法线两侧；反射角等于入射角。 在反射现象中，光路是可逆的。 镜面反射 散反射 漫反射 混合反射（镜面反射、漫反射兼有）光的折射：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向一般会发生变化，这种现象叫光的折射 折射定律：n1.sin= n2.sin( n1、n2分别为两种介质的折射率)光的透射：光穿由透明介质的一面射入，再从另一面射出的现象 规则透射 散透射 漫透射 混合透射：介于规则透射与漫透射之间辐射度学量与光度学量区别辐射度学量：用能量单位描述的客观物理量，有辐射能、辐射通量、辐射出射度、辐射强度、辐射亮度、辐射照度等光度学量：用光度单位
10、反映视觉暗亮特性的主观物理量，有光量、光通量、发光强度、光照度、（光）亮度等光度学量简介光通量:光源在单位时间内发出能被人眼感知的能量称为光源光通量,以表示。单位:流明(lm) =辐射通量*视见函数值*683（例如:当发出波长为555nm绿色光的单色光源,其辐射功率为1W时,则其光通量为683lm）（“视见函数”见于LED照明产品质量控制与国际认证P71）发光强度:光源在给定方向的单位立体角中发射的光通量。以I 表示.单位:坎德拉(cd)（光）照度：是每单位表面接受到的光通量,是表征表面被照明程度的量,以E表示。 E=d/dS单位:勒克司(lx), 客观存在,与被照物和人的感受无关（光）亮度:
11、光源在某方向上单位投影面积的发光强度。单位:坎/平方米(cd/m2),它直接影响人眼的主观感觉.照度一定时,物体的反射率越大,亮度越高拓展暗视觉：亮度0.001 cd/m2中间视觉：0.001 cd/m2亮度3 cd/m2（北美标准）0.001cd/m2亮度10cd/m2（CIE标准）明视觉：亮度3 cd/m2（北美标准）或亮度10 cd/m2（CIE标准）眩光：指视野中由于不适宜亮度分布，或在空间或时间上存在极端的亮度对比，以致引起视觉不舒适和降低物体可见度的视觉条件。分为丧能型眩光、光适应型眩光、不适型眩光。眩光是引起视觉疲劳的重要原因之一 。丧能型眩光：指由于强光的眩光源引起人眼视网膜像
12、对比度下降从而导致大脑对像解析困难的一种现象（如黑夜中被汽车远灯直照眼睛）光适应型眩光：指的是当人从黑暗环境走入较亮的环境中双眼视觉下降的一种现象。不适型眩光：指在某些太亮的环境下感觉到的不适，如坐在强太阳光下看书。色度学基础色度学基本术语色度：是不包括亮度在内的颜色性质，它决定了颜色的主波长和纯度，反映颜色的色调和饱和度。（颜色一般由色度、亮度共同表示）色调：色调是指物体反射的光线中以哪种波长占优势来决定的，不同波长产生不同颜色的感觉，色调是颜色的重要特征，它决定了颜色本质的根本特征主波长：颜色的主波长相当于人眼观测到的颜色的色调（心理量）。表示颜色相貌的光波波长就叫主波长。色温：黑体辐射出
13、与某光源颜色相同的颜色时，黑体的绝对温度值称为该光源的颜色温度值称色温相关色温：黑体辐射出与某光源颜色最相近的颜色时，黑体的绝对温度值称为该光源的相关色温显色性：光源对物体真实颜色（标准日光下的颜色）呈现的程度称为显色性显色指数：评价光源显色性的参数（一般数值越大，显色性越好）饱和度：对应于CIE系统中的色纯度，是评价颜色纯度的参数，颜色纯度越高越鲜明色品坐标：三刺激值之值与它们和之比，可将抽象的复合颜色以具体坐标值表示CIE1931系统组成简介1、 CIE1931-RGB系统：综合颜色匹配视觉实验结果1931年CIE推荐CIE-RGB系统，通过该系统，可将白光以三原色比重的形式表示出来。其规
14、定如下三原色波长:红700.00nm；绿546.1nm；蓝435.8nm. 观测条件:采用2度视角观色. 观察者:视觉正常的青年人. 单位:三原色辐射量之比72.0962:1.3791:1.0 时混合得到等能量白色.此时的三刺激值相等, 即R:G:B=1:1:1CIE-RGB光谱三刺激值曲线根据1931年CIE-RGB标准观察者三刺激值绘出的色品图2、CIE1931-XYZ系统（色度图/马蹄形图）：在光谱轨迹上的色品坐标值，在很大范围内出现负值,为避免色度坐标出现负值,CIE推荐CIE-XYZ色度系统，此外它还起到将抽象的复合颜色以具体坐标值表示的作用（原图不含色温曲线）拓展1.冷色：色温5300K的颜色；暖色：色温3300K的颜色2.麦克亚当椭
