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1、LED IntroductionLED Introduction LED知识培训LEDLED原理原理LED:發光二極體Light Emitting Diode發光原理是一種通電後可以發光的半導體晶片，電子-電洞在活性層結合過程中其過剩能量以光的形式釋放出來。活性層材料的變化（如InGaN 、AlInGaP、GaAs 等）可使發光二極體放出各種不同波長的電磁波，發出不同顏色的光。通常為元素週期表上III-V 族或II-VI族元素所組成。 經封裝為不同型式的包裝後, 可用於指示燈, 顯示看板, 儀錶背光, 遙控器等用途.2024/9/202LED知识培训GaNGaN藍光藍光LEDLED發光機制發光
2、機制2024/9/203LED知识培训LEDLED晶片基材簡介晶片基材簡介二元三元四元藍綠光GaPGaAsPAlGalnPGaN磷化鎵磷砷化鎵磷化鋁銦鎵氮化鎵AlGaAsInGaN砷化鋁鎵氮化銦鎵AlInGaN氮化鋁銦鎵2024/9/204LED知识培训LEDLED的特性的特性發光原理是屬於冷性發光， 非藉由加熱或放電發光，所以元件壽命比鎢絲燈泡長約50100倍無需暖燈時間， 點亮響應速度快(約3400ns).電光轉換效率高， 耗電量小。耐震性佳，可靠度高，系統運轉成本低。色彩飽和度佳，色彩生動豐富，辨識性優良易小型，薄型，輕量化，無形狀限制，容易製成各式應用2024/9/205LED知识培训
3、LEDLED技術結構技術結構LED 的發展內含許多核心技術，如磊晶製程、電極製作、晶粒切割與結構封裝等，各項技術皆與發光效能和使用壽命息息相關，其中結構封裝不但保護發光二極體晶片，提昇產品使用壽命，且對整體外部取光效率(Light Extraction Efficiency)影響重大。2024/9/206LED知识培训LEDLED技術結構技術結構2024/9/207LED知识培训LEDLED封裝的目的封裝的目的保護晶粒及線路增大晶粒之光輸出量設計特定光發射角度及亮度分析持取, 安裝方便使用符合各式應用之光電特性及尺寸需求2024/9/208LED知识培训LEDLED傳統封裝型式傳統封裝型式 (
4、a)砲彈型砲彈型 (b)表面黏著型表面黏著型LED 2024/9/209LED知识培训SMD-LEDSMD-LED之基本構造之基本構造基材PCBorL/F膠體Resin晶片Die銀膠or非導電膠金線or鋁線2024/9/2010LED知识培训SMD-LEDSMD-LED製造流程製造流程PCB PreparationPCB 準備PCBBrush/PCB刷洗Post Mold Cure/壓模烘烤Final Visual Inspection /最終目檢(FVI)Molding/壓模(MD)Cure/烘烤(Epoxy cure)Wire Bonding/銲線(打線)(WB)Die Bonding/固
5、晶(黏晶)(DB)Taping/包裝(TP)Die Sawing/切割(DS)Sorting & Testing/測試及分類(ST)Visual Inspection/切割後目檢(VI)Packing /封袋裝箱baking /烘乾Tin Plating/銲腳鍍錫Visual Inspection/人工目檢(VI)2024/9/2011LED知识培训LED 光電特性Iv: 光強度，LED在正中心零度角之發光強度，其定義為單位立體角內的光通量(或功率)。 但此值對指向性LED而言，隨著取樣的角度大小而有劇烈的變化，造成各廠商的亮度標準不一: 光波長，LED的發光頻譜。可分為峰值波長(p)，色度坐
6、標(x, y, z)，主波長(d)或色調(Hue)Vf: 順向電壓，通入順向電流If時，LED兩極間所產生的電壓值Ir: 逆向電流(漏電流)，施加反向電壓時，LED所流過的微小逆向電流(漏電流)2024/9/2012LED知识培训LED 光電特性2024/9/2013LED知识培训電氣特性以AllnGapI-VCurve示，當正向電壓其內部電阻非常高，一直持續到電壓高於導通電壓VT(約1.62.2V)，正向電流快速增加，內部電阻急遽降低。逆向電壓其內部電阻非常高，一直持續到電壓高於崩潰電壓VB，逆向電流快速增加並對LED造成永久性損害。2024/9/2014LED知识培训正向工作區I-V Cu
7、rveIF=IseVf/VtVF=Vt+RsIF+(VF/T)*(T-25）Vt是LED的啟動電壓。Rs表示LED等效電阻。T環境温度。2024/9/2015LED知识培训LED工作電氣特性LED在正向導通后其正向電壓的细小變動將引起電流的很大變化，另外環境温度，LED老化时間等因素也将改變影響LED的電氣性能。而LED的光输出直接與電流相關，所以LED驅動電路在輸入電壓和環境温度等因素發生變動的情况下最好能控制電流的大小，否則，LED的光輸出將随輸入電壓和温度等因素變化而變化，若LED電流失控將影響LED的可靠性和壽命，甚至失效。2024/9/2016LED知识培训LED工作電氣特性LEDI
8、-VCurve中可以看出：VF增加一小的電壓VF，相應會產生一較大的正向電流IF。VF增加0.10.5V，IF可能增加530mA由於其VF有一定的離散性，若没有测量VF及分級，在串、並LED的電路中，有可能各串LED的VF有較大的差值，造成各串的内阻不同，使並联的LED不能均流，会使發光亮度，色度不一致，甚至电流大的一串中的LED受损2024/9/2017LED知识培训LED工作電氣特性2024/9/2018LED知识培训LED等效電路2024/9/2019LED知识培训LED常見故障災難故障 1.斷路或短路 2.在標準光輸出測試條件下，停止光輸出參數故障：電子或光學資料表上參數發生超過一定限
9、度的變化 1.光強度衰減 2.正向電壓或反向電流超標2024/9/2020LED知识培训常見LED故障模式電過載故障 高能量的電氣暫態(電流)可能會破壞LED 晶片與構裝，造成故障。取決於電氣暫態的幅度與持續時間。熱過載故障 LED構裝各材質擁有不同熱膨脹係數，因此當內部溫度超過最大額定值或發生週期性變化可能導致不同類型故障2024/9/2021LED知识培训電過載故障LED承受電流高於資料表(規格書)限制(EOS) ，加快光輸出的衰減速度，甚至導致災難故障。實際情況取決於電過載類型與LED類型。額定功率Pd=If(max)*Vf(max)額定暫態電流(Pulse of 1/10duty an
10、d 10usec width) IfpESD電氣暫態抵抗能力2024/9/2022LED知识培训ESD (Electrostatic Discharge)LED ESD Model: 1.Human-Body Model (HBM) The discharge current is about 1.33A from 2KV ESD2024/9/2023LED知识培训Human-Body Model (HBM)The equivalent capacitance of human body is legislated 100pF，the equivalent resistance is legi
11、slated 1.5K 2024/9/2024LED知识培训Machine Model(MM)The equivalent capacitance of machine is legislated 200pF，the equivalent resistance is legislated 0 in according to EIAJ-IC-121 EIAJ-IC-121 Method 20 Method 20 2024/9/2025LED知识培训熱過載故障元件構裝受到熱膨脹係數限制，若過高的周圍溫度與過高的晶片發熱(由於過大操作電流或過大的熱阻抗)使元件內部溫度超過最大額定值，或發生周期性變化
12、，損害功能。操作溫度(-40+85)存放溫度(-40+85 )晶片界面額定溫度Tj (max) Tj=(jc+cs+sa)*P+Ta2024/9/2026LED知识培训LED可靠性測試操作壽命測試機械和環境測試2024/9/2027LED知识培训BRT LED可靠性測試ClassificationTest ItemReference StandardTest ConditionsEnduranceTestOperation LifeMIL-STD-750:1026MIL-STD-883:1005JIS-C-7021 :B-1Connect with a power If=20mATa=Unde
13、r room temperature Test time=1,000hrsHigh TemperatureHigh HumidityStorageMIL-STD-202:103BJIS-C-7021 :B-11Ta=+655RH=90%-95%Test time=240hrsHigh Temperature Storage MIL-STD-883:1008JIS-C-7021 :B-10High Ta=+855Test time=1,000hrsLow TemperatureStorage JIS-C-7021 :B-12Low Ta=-405Test time=1,000hrsEnviron
14、mentalTestTemperature CyclingMIL-STD-202:107DMIL-STD-750:1051MIL-STD-883:1010JIS-C-7021 :A-4-40 +25 +85 +2560min 20min 60min 20minTest Time=5cycleThermal ShockMIL-STD-202:107DMIL-STD-750:1051MIL-STD-883:1011-405 +85520min 20minTest Time=10cycleSolder ResistanceMIL-STD-202:201AMIL-STD-750:2031JIS-C-7
15、021 :A-1Preheating： 140-160,within 2 minutes.Operation heating：260(Max.), within 10seconds. (Max.)2024/9/2028LED知识培训LEDLED應用領域應用領域車用燈具通訊設備電腦/OA設備Center high-mounted stop lamps (CHMSLs)Exterior truck lightingInstrument clustersOther dashboardRadios / cassette playersCellular telephonesPBX / PABX equi
16、pmentPC card diagnosticsResidential and business telephonesSwitching equipmentCopiersDisk drivesFax machinesLAN equipmentMainframe computers and peripheralsModemsMonitorsPersonal computersPrinters消費性電子產品工業及量測各項顯示系統SignsCable tunersCalculators and toysCD playersElectrical appliancesRadiosSecurity systemsStereo equipmentSmoke detectoreTVsVCRs and camcordersIndustrial equipmentMedical instrumentsProcess conrollersTest / analytical instrumentsHighway signsIndoor and outdoor commercial signsMoving message panels(MMPs)Traffic signals2024/9/2029LED知识培训討論/說明Thank you !2024/9/2030LED知识培训
