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1、第一章第一章 认识认识LED本章内容：从上游认识本章内容：从上游认识LEDn1.1 LED的基本概念的基本概念n1.2 LED芯片制造的工芯片制造的工艺流程流程n1.3 LED芯片的芯片的类型型n1.4 LED芯片的芯片的发展展趋势引言引言50年年发展，目前展，目前LED发展水平展水平n发光效率：光效率：70lm/W，光，光强达到达到烛光量光量级。n烛光光单位是光位是光强的旧的旧单位，已用坎德拉位，已用坎德拉代替。代替。n颜色：几乎覆盖了可色：几乎覆盖了可见光区，同光区，同时出出现了白光。了白光。n寿命：数万小寿命：数万小时n性价比：性能提高性价比：性能提高10倍，成本倍，成本为原来的原来的1
2、/101.1 LED的基本概念的基本概念1.1节内容节内容n一、一、LED工作原理工作原理n二、二、 LED的外部的外部结构构n三、三、 LED的内部芯片的内部芯片结构构n四、四、LED的的颜色色n五、五、LED的的优缺点缺点1、LED的的pn结结一、一、一、一、LEDLED的工作原理的工作原理的工作原理的工作原理2、LED的工作原理的工作原理nLED（Light Emitting Diode）发光二极管。光二极管。n“二极管：二极管：”是一种二极管，与普通二极是一种二极管，与普通二极管一管一样。有两个。有两个电极，外加极，外加电源，正向源，正向导通，反向截止。即通，反向截止。即单向向导通特性
3、，具有二通特性，具有二极管的一切特性。极管的一切特性。n“发光光”：pn结处的的载流子复合，流子复合，辐射出射出“光光”，并伴随，并伴随“热”产生。生。一、一、一、一、LEDLED的工作原理的工作原理的工作原理的工作原理3、LED发光原理发光原理一、一、一、一、LEDLED的工作原理的工作原理的工作原理的工作原理3、LED发光原理发光原理nLED有有pn结np (positive)区：正区：正电荷，空穴。荷，空穴。nn (negative)区：区：负电荷，荷，电子。子。n外加外加电源正向源正向导通通电压，空穴和，空穴和电子在子在pn结处复合，复合复合，复合过程中的部分能量以光的程中的部分能量以
4、光的形式形式发射。射。一、一、一、一、LEDLED的工作原理的工作原理的工作原理的工作原理3、LED发光原理发光原理复合的两个复合的两个过程程n光光辐射复合：有用的。射复合：有用的。n热辐射复合：使芯片温度升高，影射复合：使芯片温度升高，影响响LED的特性，尤其是寿命。的特性，尤其是寿命。n提高光提高光辐射复合、减小射复合、减小热辐射复合。射复合。一、一、一、一、LEDLED的工作原理的工作原理的工作原理的工作原理1、LED的结构图的结构图二、二、二、二、 LEDLED的结构的结构的结构的结构1、LED结构图说明结构图说明nLED芯片：是芯片：是LED的核心，芯片的材料的核心，芯片的材料决定了
5、决定了发光光颜色，芯片的尺寸决定了色，芯片的尺寸决定了发光的功率。光的功率。n透明透明环氧氧树脂封装：作用一是密封、二脂封装：作用一是密封、二是是对LED芯片芯片发出的光出的光进行一次光学整行一次光学整形。形。n有有发射碗的阴极杆、楔形支架：射碗的阴极杆、楔形支架：连接接LED芯片的内部和外部芯片的内部和外部电极。极。n引引线架：架：LED的外部的外部电极，用于接极，用于接电源。源。二、二、二、二、 LEDLED的结构的结构的结构的结构1、 LED结构图进一步说明结构图进一步说明n上面的封装只是一种封装上面的封装只是一种封装结构：引脚封构：引脚封装。装。n其它的封装形式其它的封装形式结构构类似
6、，具体在第似，具体在第2章章介介绍。n封装：封装：对LED来来说，就是将芯片，内部、，就是将芯片，内部、外部外部电极，一次光学整形，散极，一次光学整形，散热等因素等因素考考虑进来，来，进行密封的行密封的过程。封装的好程。封装的好坏影响坏影响发光效率、寿命等，非常重要。光效率、寿命等，非常重要。n封装封装过程：一般由特定的程：一般由特定的设备完成。完成。二、二、二、二、 LEDLED的结构的结构的结构的结构1、外延片、外延片典型外延片直接：典型外延片直接：200mm外延片厚度：外延片厚度：35030m/27030m可选择可选择三、三、三、三、 LEDLED的内部芯片的内部芯片的内部芯片的内部芯片
7、外延片外延片外延片外延片晶圆晶圆晶圆晶圆2、芯片、芯片三、三、三、三、 LEDLED的内部芯片的内部芯片的内部芯片的内部芯片芯片芯片芯片芯片晶粒晶粒晶粒晶粒3、LED外延片和芯片区别外延片和芯片区别 n外延片需要切割后才变成芯片，外延片是外延片需要切割后才变成芯片，外延片是芯片的材料，芯片就可以直接封装成灯珠芯片的材料，芯片就可以直接封装成灯珠了。灯珠、粒。了。灯珠、粒。n200mm直径外延片，切割成直径外延片，切割成320320m的的芯片，可以切割多少片？芯片，可以切割多少片？三、三、三、三、 LEDLED的内部芯片的内部芯片的内部芯片的内部芯片4、LED芯片的基本结构图芯片的基本结构图三、
8、三、三、三、 LEDLED的内部芯片的内部芯片的内部芯片的内部芯片4、LED芯片的基本结构说明芯片的基本结构说明由外延片的结构决定n衬底 n外延层nn区n发光层np区n透明导电层np型电极、n型电极三、三、三、三、 LEDLED的内部芯片的内部芯片的内部芯片的内部芯片1、LED发光颜色发光颜色n波波长决定光的决定光的颜色。色。n材料决定材料决定LEDLED的的发光光颜色，即色，即发光波光波长。n两两类材料材料p（AlGaInPAlGaInP）磷化）磷化铝、磷化、磷化镓、磷化、磷化铟的合的合金。金。一般是一般是红、橙、黄、橙、黄LEDLEDp（InGaNInGaN）氮化）氮化镓、氮化、氮化铟。一
9、般是一般是蓝LEDLED四、四、四、四、 LEDLED发光颜色发光颜色发光颜色发光颜色2、LED的几个代表颜色的几个代表颜色n1.蓝色色LED，发光光谱峰峰p=460465nmn2.绿色色LED，发光光谱峰峰p=550nmn3.红色的色的LED，发光光谱峰峰p=680700nmn4.红外外LED，发光光谱峰峰p=910nm四、四、四、四、 LEDLED发光颜色发光颜色发光颜色发光颜色1、LED的优点的优点n（1）节能：目前能：目前70lm/W的的发光效率，光效率，2015年年150200lm/W的的发光效率。光效率。p发光效率定光效率定义：每瓦的：每瓦的电功率功率转换成的光通成的光通量。量。n
10、（2）环保：无紫外、保：无紫外、红外部分外部分辐射，无射，无汞。汞。n（3）寿命）寿命长：数万小：数万小时，连续使用是几使用是几年的概念。年的概念。n（4）结构牢固：从引脚封装构牢固：从引脚封装结构可以看构可以看出是全固出是全固态结构，抗震构，抗震动、抗冲、抗冲击。五、五、五、五、 LEDLED的优缺点的优缺点的优缺点的优缺点1、LED的优点的优点n（5 5）便于灯具）便于灯具设计：近似点光源，二：近似点光源，二次光学次光学设计。n（6 6）发光响光响应速度快：即速度快：即给电就有光，就有光，交通信号。交通信号。n（7 7）做成薄型）做成薄型结构：构：节省空省空间，LEDLED大大屏幕，背光源
11、等。屏幕，背光源等。五、五、五、五、 LEDLED的优缺点的优缺点的优缺点的优缺点2、LED的缺点的缺点n（1）色彩）色彩还原能力差原能力差过去的去的LED平均平均显色指数（色指数（CRI）较低，因此在低，因此在LED照射下照射下显示的顏色示的顏色没有白没有白炽灯真灯真实，容易造成，容易造成视觉的的误差和判断失差和判断失误。但近来。但近来萤光粉、光粉、LED使用材料技使用材料技术提升，提升，CRI已已经有有厂商逐厂商逐渐拉高到拉高到90的水准。的水准。 五、五、五、五、 LEDLED的优缺点的优缺点的优缺点的优缺点2、LED的缺点的缺点n （2）单个个LED功率低功率低由于由于单个个LED功率
12、低，功率低，LED光源亮光源亮度度值不是很高，不是很高，为了提高亮度就需了提高亮度就需要多个要多个LED串或并串或并联使用，例如汽使用，例如汽车尾灯。尾灯。虽然然单个个LED并不是很并不是很贵，但是数量多了成本就会很高。但是数量多了成本就会很高。五、五、五、五、 LEDLED的优缺点的优缺点的优缺点的优缺点2、LED的缺点的缺点n（3） 光照距离短光照距离短虽然多然多LED的方法能提高光源亮度，但的方法能提高光源亮度，但是并不能增加光照距离。因是并不能增加光照距离。因为LED发出出的光的光线发散，即使聚光散，即使聚光调节良好，其照良好，其照明距离在明距离在过去的技去的技术水准下也水准下也仅仅能
13、只能只有几十米，有几十米，LED光源适合用于近距离的光源适合用于近距离的照明，并不适合照明，并不适合远距离的探照性活距离的探照性活动。不不过，随着技，随着技术力的提升，力的提升，LED的光照的光照距离也能距离也能够拉拉长。五、五、五、五、 LEDLED的优缺点的优缺点的优缺点的优缺点LED的缺点的缺点n（4）易出）易出现黄圈黄圈问题白光的白光的产生生蓝光与黄光光与黄光荧光粉。光粉。 由于白光由于白光LED本身制造工本身制造工艺上缺陷加上上缺陷加上与反射杯或透与反射杯或透镜的配合的配合误差，容易造成差，容易造成黄圈黄圈问题。主要表。主要表现在光斑周在光斑周围出出现黄圈，不易消除。白光黄圈，不易消
14、除。白光LED顏色顏色偏差偏差还有色斑、顏色偏有色斑、顏色偏蓝或偏或偏红等等现象。象。近来，近来，业界使用混合界使用混合萤光粉，能光粉，能获得理得理想的白光想的白光LED，并高，并高显色指数。色指数。 五、五、五、五、 LEDLED的优缺点的优缺点的优缺点的优缺点LED的缺点的缺点n（5 5）散）散热问题 如果不能如果不能够有效散有效散热，产品的使用寿品的使用寿命就会命就会缩短。短。业界正努力开界正努力开发更多更多有效的高散有效的高散热系数材系数材质来来应用在用在LEDLED领域。域。五、五、五、五、 LEDLED的优缺点的优缺点的优缺点的优缺点n我我们细数了数了LED光源的光源的优缺点，但缺点，但是瑕不掩瑜，是瑕不掩瑜， LED必将是新必将是新兴的下的下一代一代绿色照明光源。色照明光源。五、五、五、五、 LEDLED的优缺点的优缺点的优缺点的优缺点绿色照明绿色照明n绿色照明概念：通色照明概念：通过科学的照明科学的照明设计，采用高效率、采用高效率、长寿命、安全和性能寿命、安全和性能稳定定的照明的照明电器器产品，可以提高人品，可以提高人们的工作、的工作、学学习和生活的条件和和生活的条件和质量，从而量，从而创造出造出一个高效、舒适、安全、一个高效、舒适、安全、经济、有益的、有益的环境。境。nLEDLED符合符合
