LED的基礎(chǔ)知識

1、深圳華宇光電13686461084 黃如林 專業(yè)發(fā)光二極管生產(chǎn)led概述led（light emitting diode1），發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。led的心臟是一個半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導(dǎo)體晶片由三部分組成，一部分是p型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是n型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子，中間通常是1至5個周期的量子阱。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個晶片的時候，電子和空穴就會被推向量子阱，在量子阱內(nèi)電子跟空穴復(fù)合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就

2、是led發(fā)光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成p-n結(jié)的材料決定的。 編輯本段led工藝概述led（light emitting diode），發(fā)光二極管，簡稱led,，是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。led的心臟是一個半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一部分是p型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是n型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子。但這兩種半導(dǎo)體連接起來的時候，它們之間就形成一個“p-n結(jié)”。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向p區(qū)，在p區(qū)

3、里電子跟空穴復(fù)合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是led發(fā)光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成p-n結(jié)的材料決定的。 它是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，用來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。由于具有容易控制、低壓直流驅(qū)動、組合后色彩表現(xiàn)豐富、使用壽命長等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于城市各工程中、大屏幕顯示系統(tǒng)。led可以作為顯示屏，在計算機(jī)控制下，顯示色彩變化萬千的視頻和圖片。 led是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的半導(dǎo)體。led外延片工藝2流程：近十幾年來,為了開發(fā)藍(lán)色高亮度發(fā)光二極管，世界各地相關(guān)研究的人員無不全力投入。而商業(yè)化的產(chǎn)品如藍(lán)光及綠光

4、發(fā)光二級管led及激光二級管ld的應(yīng)用無不說明了iiiv族元素所蘊藏的潛能。在目前商品化led之材料及其外延技術(shù)中，紅色及綠色發(fā)光二極管之外延技術(shù)大多為液相外延成長法為主，而黃色、橙色發(fā)光二極管目前仍以氣相外延成長法成長磷砷化鎵gaasp材料為主。一般來說，gan的成長須要很高的溫度來打斷nh3之n-h的鍵解，另外一方面由動力學(xué)仿真也得知nh3和mo gas會進(jìn)行反應(yīng)產(chǎn)生沒有揮發(fā)性的副產(chǎn)物。led外延片工藝流程如下：襯底 - 結(jié)構(gòu)設(shè)計 - 緩沖層生長 - n型gan層生長 - 多量子阱發(fā)光層生 - p型gan層生長 - 退火 - 檢測（光熒光、x射線） - 外延片外延片- 設(shè)計、加工掩模版 -

5、 光刻 - 離子刻蝕 - n型電極（鍍膜、退火、刻蝕） - p型電極（鍍膜、退火、刻蝕） - 劃片 - 芯片分檢、分級具體介紹如下： 固定：將單晶硅棒固定在加工臺上。 切片：將單晶硅棒切成具有精確幾何尺寸的薄硅片。此過程中產(chǎn)生的硅粉采用水淋，產(chǎn)生廢水和硅渣。 退火：雙工位熱氧化爐經(jīng)氮氣吹掃后，用紅外加熱至300500，硅片表面和氧氣發(fā)生反應(yīng)，使硅片表面形成二氧化硅保護(hù)層。 倒角：將退火的硅片進(jìn)行修整成圓弧形，防止硅片邊緣破裂及晶格缺陷產(chǎn)生，增加磊晶層及光阻層的平坦度。此過程中產(chǎn)生的硅粉采用水淋，產(chǎn)生廢水和硅渣。 分檔檢測：為保證硅片的規(guī)格和質(zhì)量，對其進(jìn)行檢測。此處會產(chǎn)生廢品。 研磨：用磨片劑除

6、去切片和輪磨所造的鋸痕及表面損傷層，有效改善單晶硅片的曲度、平坦度與平行度，達(dá)到一個拋光過程可以處理的規(guī)格。此過程產(chǎn)生廢磨片劑。 清洗：通過有機(jī)溶劑的溶解作用，結(jié)合超聲波清洗技術(shù)去除硅片表面的有機(jī)雜質(zhì)。此工序產(chǎn)生有機(jī)廢氣和廢有機(jī)溶劑。 rca清洗：通過多道清洗去除硅片表面的顆粒物質(zhì)和金屬離子。具體工藝流程如下： spm清洗：用h2so4溶液和h2o2溶液按比例配成spm溶液，spm溶液具有很強的氧化能力，可將金屬氧化后溶于清洗液，并將有機(jī)污染物氧化成co2和h2o。用spm清洗硅片可去除硅片表面的有機(jī)污物和部分金屬。此工序會產(chǎn)生硫酸霧和廢硫酸。 dhf清洗：用一定濃度的氫氟酸去除硅片表面的自然

7、氧化膜，而附著在自然氧化膜上的金屬也被溶解到清洗液中，同時dhf抑制了氧化膜的形成。此過程產(chǎn)生氟化氫和廢氫氟酸。 apm清洗： apm溶液由一定比例的nh4oh溶液、h2o2溶液組成，硅片表面由于h2o2氧化作用生成氧化膜（約6nm呈親水性），該氧化膜又被nh4oh腐蝕，腐蝕后立即又發(fā)生氧化，氧化和腐蝕反復(fù)進(jìn)行，因此附著在硅片表面的顆粒和金屬也隨腐蝕層而落入清洗液內(nèi)。此處產(chǎn)生氨氣和廢氨水。 hpm清洗：由hcl溶液和h2o2溶液按一定比例組成的hpm，用于去除硅表面的鈉、鐵、鎂和鋅等金屬污染物。此工序產(chǎn)生氯化氫和廢鹽酸。 dhf清洗：去除上一道工序在硅表面產(chǎn)生的氧化膜。 磨片檢測：檢測經(jīng)過研磨

8、、rca清洗后的硅片的質(zhì)量，不符合要求的則從新進(jìn)行研磨和rca清洗。 腐蝕a/b：經(jīng)切片及研磨等機(jī)械加工后，晶片表面受加工應(yīng)力而形成的損傷層，通常采用化學(xué)腐蝕去除。腐蝕a是酸性腐蝕，用混酸溶液去除損傷層，產(chǎn)生氟化氫、nox和廢混酸；腐蝕b是堿性腐蝕，用氫氧化鈉溶液去除損傷層，產(chǎn)生廢堿液。本項目一部分硅片采用腐蝕a，一部分采用腐蝕b。 分檔監(jiān)測：對硅片進(jìn)行損傷檢測，存在損傷的硅片重新進(jìn)行腐蝕。 粗拋光：使用一次研磨劑去除損傷層，一般去除量在1020um。此處產(chǎn)生粗拋廢液。 精拋光：使用精磨劑改善硅片表面的微粗糙程度，一般去除量1 um以下，從而的到高平坦度硅片。產(chǎn)生精拋廢液。 檢測：檢查硅片是否

9、符合要求，如不符合則從新進(jìn)行拋光或rca清洗。 檢測：查看硅片表面是否清潔，表面如不清潔則從新刷洗，直至清潔。包裝：將單晶硅拋光片進(jìn)行包裝。芯片到制作成小芯片之前，是一張比較大的外延片，所以芯片制作工藝有切割這快，就是把外延片切割成小芯片。它應(yīng)該是led制作過程中的一個環(huán)節(jié)led晶片的作用：led晶片為led的主要原材料，led主要依靠晶片來發(fā)光。led晶片的組成：主要有砷(as)鋁(al)鎵(ga)銦(in)磷(p)氮(n)鍶(i)這幾種元素中的若干種組成。led晶片的分類1、按發(fā)光亮度分：a、一般亮度：rhgye等b、高亮度：vgvysr等c、超高亮度：uguyuruysurfue等d、不

10、可見光(紅外線)：rsirvirhire、紅外線接收管：ptf、光電管：pd2、按組成元素分：a、二元晶片(磷鎵)：hg等b、三元晶片（磷鎵砷）：srhrur等c、四元晶片(磷鋁鎵銦)：srfhrfurfvyhyuyuysuehe、ugled晶片特性表：led晶片型號發(fā)光顏色組成元素波長（nm）晶片型號發(fā)光顏色組成元素波長（nm）sbi藍(lán)色lngan/sic 430 hy超亮黃色algalnp 595sbk較亮藍(lán)色lngan/sic 468 se高亮桔色gaasp/gap 610dbk較亮藍(lán)色gaunn/gan 470 he超亮桔色algalnp 620sgl青綠色lngan/sic 502

11、ue最亮桔色algalnp 620dgl較亮青綠色lngan/gan 505 urf最亮紅色algalnp 630dgm較亮青綠色lngan 523 e桔色gaasp/gap635pg純綠gap 555 r紅色gaaasp 655sg標(biāo)準(zhǔn)綠gap 560 sr較亮紅色gaa/as 660g綠色gap 565 hr超亮紅色gaalas 660vg較亮綠色gap 565 ur最亮紅色gaalas 660ug最亮綠色aigalnp 574 h高紅gap 697y黃色gaasp/gap585 hir紅外線gaalas 850vy較亮黃色gaasp/gap 585 sir紅外線gaalas 880uys

12、最亮黃色algalnp 587 vir紅外線gaalas 940uy最亮黃色algalnp 595 ir紅外線gaas 940其它：1、led晶片廠商名稱：a、光磊（ed） b、國聯(lián)（fpd）c、鼎元（tk）d、華上（aoc）e、漢光（hl） f、axt g、廣稼。2、led晶片在生產(chǎn)使用過程中需注意靜電防護(hù)。led顯示屏分為圖文顯示屏和視頻顯示屏，均由led矩陣塊組成。圖文顯示屏可與計算機(jī)同步顯示漢字、英文文本和圖形；視頻顯示屏采用微型計算機(jī)進(jìn)行控制，圖文、圖像并茂，以實時、同步、清晰的信息傳播方式播放各種信息，還可顯示二維、三維動畫、錄像、電視、vcd節(jié)目以及現(xiàn)場實況。led顯示屏顯示畫面

13、色彩鮮艷，立體感強，靜如油畫，動如電影，廣泛應(yīng)用于車站、碼頭、機(jī)場、商場、醫(yī)院、賓館、銀行、證券市場、建筑市場、拍賣行、工業(yè)企業(yè)管理和其它公共場所。 編輯本段led歷史50年前人們已經(jīng)了解半導(dǎo)體材料可產(chǎn)生光線的基本知識，1962年，通用電氣公司的尼克何倫亞克（nickholonyakjr.）開發(fā)出第一種實際應(yīng)用的可見光發(fā)光二極管。led是英文light emitting diode（發(fā)光二極管）的縮寫，它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，置于一個有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹脂密封，即固體封裝，所以能起到保護(hù)內(nèi)部芯線的作用，所以led的抗震性能好。 發(fā)光二極管的核心部分是由p型半導(dǎo)體和n

14、型半導(dǎo)體組成的晶片，在p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體之間有一個過渡層，稱為p-n結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的pn結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。pn結(jié)施加反向電壓時，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱led。 當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時（即兩端加上正向電壓），電流從led陽極流向陰極時，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關(guān)。 led最初led用作儀器儀表的指示光源，后來各種光色的led在交通信號燈和大面積顯示屏中得到了廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。以12英

15、寸的紅色交通信號燈為例，在美國本來是采用長壽命、低光效的140瓦白熾燈作為光源，它產(chǎn)生2000流明的白光。經(jīng)紅色濾光片后，光損失90%，只剩下200流明的紅光。而在新設(shè)計的燈中，lumileds公司3采用了18個紅色led光源，包括電路損失在內(nèi)，共耗電14瓦，即可產(chǎn)生同樣的光效。 汽車信號燈也是led光源應(yīng)用的重要領(lǐng)域。 對于一般照明而言，人們更需要白色的光源。1998年白光的led開發(fā)成功。這種led是將gan芯片和釔鋁石榴石（yag）封裝在一起做成。gan芯片發(fā)藍(lán)光（p=465nm，wd=30nm），高溫?zé)Y(jié)制成的含ce3+的yag熒光粉受此藍(lán)光激發(fā)后發(fā)出黃色光射，峰值550nm。藍(lán)光le

16、d基片安裝在碗形反射腔中，覆蓋以混有yag的樹脂薄層，約200-500nm。 led基片發(fā)出的藍(lán)光部分被熒光粉吸收，另一部分藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的黃光混合，可以得到得白光?，F(xiàn)在，對于ingan/yag白色led，通過改變yag熒光粉的化學(xué)組成和調(diào)節(jié)熒光粉層的厚度，可以獲得色溫3500-10000k的各色白光。這種通過藍(lán)光led得到白光的方法，構(gòu)造簡單、成本低廉、技術(shù)成熟度高，因此運用最多。 編輯本段白光led上個世紀(jì)60年代，科技工作者利用半導(dǎo)體pn結(jié)發(fā)光的原理，研制成了led發(fā)光二極管。當(dāng)時研制的led，所用的材料是gaasp，其發(fā)光顏色為紅色。經(jīng)過近年的發(fā)展，現(xiàn)在大家十分熟悉的led，已能發(fā)出

17、紅、橙、黃、綠、藍(lán)等多種色光。然而照明需用的白色光led僅在近年才發(fā)展起來，這里向讀者介紹有關(guān)照明用白光led。1、可見光的光譜和led白光的關(guān)系。眾所周知，可見光光譜的波長范圍為380nm760nm，是人眼可感受到的七色光紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫，但這七種顏色的光都各自是一種單色光。例如led發(fā)的綠光的峰值波長為565nm。在可見光的光譜中是沒有白色光的，因為白光不是單色光，而是由多種單色光合成的復(fù)合光，正如太陽光是由七種單色光合成的白色光，而彩色電視機(jī)中的白色光也是由三基色紅、綠、藍(lán)合成。由此可見，要使led發(fā)出白光，它的光譜特性應(yīng)包括整個可見的光譜范圍。但要制造這種性能的led，在目前

18、的工藝條件下是不可能的。根據(jù)人們對可見光的研究，人眼睛所能見的白光，至少需兩種光的混合，即二波長發(fā)光（藍(lán)色光黃色光）或三波長發(fā)光（藍(lán)色光綠色光紅色光）的模式。上述兩種模式的白光，都需要藍(lán)色光，所以攝取藍(lán)色光已成為制造白光的關(guān)鍵技術(shù)，即當(dāng)前各大led制造公司追逐的“藍(lán)光技術(shù)”。目前國際上掌握“藍(lán)光技術(shù)”的廠商僅有少數(shù)幾家，比如日本的日亞化學(xué)、日本的豐田合成、美國的cree、德國的歐司朗、中國的晶能光電等，所以白光led的推廣應(yīng)用，尤其是高亮度白光led在我國的推廣還有一個過程。2、 白光led的工藝結(jié)構(gòu)和白色光源。對于一般照明，在工藝結(jié)構(gòu)上，白光led一般采用兩種方法形成。第一種是利用“藍(lán)光技術(shù)

19、”與熒光粉配合形成白光；第二種是多種單色光混合方法。這兩種方法都已能成功產(chǎn)生白光器件。第一種方法產(chǎn)生白光的系統(tǒng)如圖1所示，圖中l(wèi)edgam芯片發(fā)藍(lán)光（p=465nm），它和yag（釔鋁石榴石）熒光粉封裝在一起，當(dāng)熒光粉受藍(lán)光激發(fā)后發(fā)出黃色光，結(jié)果，藍(lán)光和黃光混合形成白光（構(gòu)成led的結(jié)構(gòu)如圖2所示）。第二種方法采用不同色光的芯片封裝在一起，通過各色光混合而產(chǎn)生白光。3、白光led照明新光源的應(yīng)用前景。為了說明白光led的特點，先看看目前所用的照明燈光源的狀況。白熾燈和鹵鎢燈，其光效為1224流明/瓦；熒光燈和hid燈的光效為50120流明/瓦。對白光led：在1998年，白光led的光效只有5

20、流明/瓦，到了1999年已達(dá)到15流明/瓦，這一指標(biāo)與一般家用白熾燈相近，而在2000年時，白光led的光效已達(dá)25流明/瓦，這一指標(biāo)與鹵鎢燈相近。有公司預(yù)測，到2005年，led的光效可達(dá)50流明/瓦，如凱帝光電科技（）生產(chǎn)的白燈就已經(jīng)達(dá)到60流明/瓦，在2009年的photonics west展會上，日本led巨頭日亞（nichia）展示了最新的實驗室結(jié)果已將led發(fā)光效率提升至249lm/w，并可以通過引入一種新的熒光技術(shù)將這個極限值提高到300lm/w以上。普通照明用的白熾燈和鹵鎢燈雖價格便宜，但光效低（燈的熱效應(yīng)白白耗電），壽命短，維護(hù)工作量大，但若用白光led作照明，不僅光效高，而

21、且壽命長（連續(xù)工作時間100000小時以上），幾乎無需維護(hù)。目前，德國hella公司利用白光led開發(fā)了飛機(jī)閱讀燈；澳大利亞首都堪培拉的一條街道已用了白光led作路燈照明；我國的城市交通管理燈也正用白光led取代早期的交通秩序指示燈?？梢灶A(yù)見不久的將來，白光led定會進(jìn)入家庭取代現(xiàn)有的照明燈。led光源具有使用低壓電源、耗能少、適用性強、穩(wěn)定性高、響應(yīng)時間短、對環(huán)境無污染、多色發(fā)光等的優(yōu)點，雖然價格較現(xiàn)有照明器材昂貴，仍被認(rèn)為是它將不可避免地替代現(xiàn)有照明器件。 編輯本段led特點led的內(nèi)在特征決定了它是最理想的光源去代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光源，它有著廣泛的用途。體積小led基本上是一塊很小的晶片被封裝在

22、環(huán)氧樹脂里面，所以它非常的小，非常的輕。耗電量低led耗電非常低，一般來說led的工作電壓是2-3.6v。工作電流是0.02-0.03a。這就是說：它消耗的電不超過0.1w。使用壽命長在恰當(dāng)?shù)碾娏骱碗妷合?，led的使用壽命可達(dá)10萬小時。高亮度、低熱量比hid或白熾燈更少的熱輻射。環(huán)保led是由無毒的材料作成，不像熒光燈含水銀會造成污染，同時led也可以回收再利用。紅光led含有大量的as（砷），劇毒堅固耐用led是被完全的封裝在環(huán)氧樹脂里面，它比燈泡和熒光燈管都堅固。燈體內(nèi)也沒有松動的部分，這些特點使得led可以說是不易損壞的。 可控性強可以實現(xiàn)各種顏色的變化。led光源的特點1、電壓： l

23、ed使用低壓電源，供電電壓在6-24v之間，根據(jù)產(chǎn)品不同而異，所以它是一個比使用高壓電源更安全的電源，特別適用于公共場所。2、效能：消耗能量較同光效的白熾燈減少 80% 3、適用性：很小，每個單元 led小片是3-5mm的正方形，所以可以制備成各種形狀的器件，并且適合于易變的環(huán)境 4、穩(wěn)定性： 10萬小時，光衰為初始的50% 5、響應(yīng)時間：其白熾燈的響應(yīng)時間為毫秒級， led燈的響應(yīng)時間為納秒級 6、對環(huán)境污染：無有害金屬汞 7、顏色：改變電流可以變色，發(fā)光二極管方便地通過化學(xué)修飾方法，調(diào)整材料的能帶結(jié)構(gòu)和帶隙，實現(xiàn)紅黃綠蘭橙多色發(fā)光。如小電流時為紅色的 led，隨著電流的增加，可以依次變?yōu)槌?/p>

24、色，黃色，最后為綠色 8、價格：led的價格比較昂貴，較之于白熾燈，幾只led的價格就可以與一只白熾燈的價格相當(dāng)，而通常每組信號燈需由上300500只二極管構(gòu)成 led分類1、按發(fā)光管發(fā)光顏色分按發(fā)光管發(fā)光顏色分，可分成紅色、橙色、綠色（又細(xì)分黃綠、標(biāo)準(zhǔn)綠和純綠）、藍(lán)光等。另外，有的發(fā)光二極管中包含二種或三種顏色的芯片。根據(jù)發(fā)光二極管出光處摻或不摻散射劑、有色還是無色，上述各種顏色的發(fā)光二極管還可分成有色透明、無色透明、有色散射和無色散射四種類型。散射型發(fā)光二極管和達(dá)于做指示燈用。2、按發(fā)光管出光面特征分 按發(fā)光管出光面特征分圓燈、方燈、矩形、面發(fā)光管、側(cè)向管、表面安裝用微型管等。圓形燈按直徑

25、分為2mm、4.4mm、5mm、8mm、10mm及20mm等。國外通常把3mm的發(fā)光二極管記作t-1；把5mm的記作t-1（3/4）；把4.4mm的記作t-1（1/4）。由半值角大小可以估計圓形發(fā)光強度角分布情況。從發(fā)光強度角分布圖來分有三類：（1）高指向性。一般為尖頭環(huán)氧封裝，或是帶金屬反射腔封裝，且不加散射劑。半值角為520或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或與光檢出器聯(lián)用以組成自動檢測系統(tǒng)。（2）標(biāo)準(zhǔn)型。通常作指示燈用，其半值角為2045。（3）散射型。這是視角較大的指示燈，半值角為4590或更大，散射劑的量較大。3、按發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)分 按發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)分有全環(huán)氧包封、金

26、屬底座環(huán)氧封裝、陶瓷底座環(huán)氧封裝及玻璃封裝等結(jié)構(gòu)。4、按發(fā)光強度和工作電流分按發(fā)光強度和工作電流分有普通亮度的led（發(fā)光強度100mcd）；把發(fā)光強度在10100mcd間的叫高亮度發(fā)光二極管。一般led的工作電流在十幾ma至幾十ma，而低電流led的工作電流在2ma以下（亮度與普通發(fā)光管相同）。除上述分類方法外，還有按芯片材料分類及按功能分類的方法。 led工藝流程圖 led工藝流程圖led封裝led封裝技術(shù)大都是在分立器件封裝技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展與演變而來的，但卻有很大的特殊性。一般情況下，分立器件的管芯被密封在封裝體內(nèi)，封裝的作用主要是保護(hù)管芯和完成電氣互連。而led封裝則是完成輸出電信號，保

27、護(hù)管芯正常工作，輸出：可見光的功能，既有電參數(shù)，又有光參數(shù)的設(shè)計及技術(shù)要求，無法簡單地將分立器件的封裝用于led。 led的核心發(fā)光部分是由p型和n型半導(dǎo)體構(gòu)成的pn結(jié)管芯，當(dāng)注入pn結(jié)的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時，就會發(fā)出可見光，紫外光或近紅外光。但pn結(jié)區(qū)發(fā)出的光子是非定向的，即向各個方向發(fā)射有相同的幾率，因此，并不是管芯產(chǎn)生的所有光都可以釋放出來，這主要取決于半導(dǎo)體材料質(zhì)量、管芯結(jié)構(gòu)及幾何形狀、封裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)與包封材料，應(yīng)用要求提高led的內(nèi)、外部量子效率。常規(guī)5mm型led封裝是將邊長0.25mm的正方形管芯粘結(jié)或燒結(jié)在引線架上，管芯的正極通過球形接觸點與金絲，鍵合為內(nèi)引線與一條管腳相

28、連，負(fù)極通過反射杯和引線架的另一管腳相連，然后其頂部用環(huán)氧樹脂包封。反射杯的作用是收集管芯側(cè)面、界面發(fā)出的光，向期望的方向角內(nèi)發(fā)射。頂部包封的環(huán)氧樹脂做成一定形狀，有這樣幾種作用：保護(hù)管芯等不受外界侵蝕；采用不同的形狀和材料性質(zhì)(摻或不摻散色劑)，起透鏡或漫射透鏡功能，控制光的發(fā)散角；管芯折射率與空氣折射率相關(guān)太大，致使管芯內(nèi)部的全反射臨界角很小，其有源層產(chǎn)生的光只有小部分被取出，大部分易在管芯內(nèi)部經(jīng)多次反射而被吸收，易發(fā)生全反射導(dǎo)致過多光損失，選用相應(yīng)折射率的環(huán)氧樹脂作過渡，提高管芯的光出射效率。用作構(gòu)成管殼的環(huán)氧樹脂須具有耐濕性，絕緣性，機(jī)械強度，對管芯發(fā)出光的折射率和透射率高。選擇不同折

29、射率的封裝材料，封裝幾何形狀對光子逸出效率的影響是不同的，發(fā)光強度的角分布也與管芯結(jié)構(gòu)、光輸出方式、封裝透鏡所用材質(zhì)和形狀有關(guān)。若采用尖形樹脂透鏡，可使光集中到led的軸線方向，相應(yīng)的視角較小；如果頂部的樹脂透鏡為圓形或平面型，其相應(yīng)視角將增大。 一般情況下，led的發(fā)光波長隨溫度變化為02-03nm，光譜寬度隨之增加，影響顏色鮮艷度。另外，當(dāng)正向電流流經(jīng)pn結(jié)，發(fā)熱性損耗使結(jié)區(qū)產(chǎn)生溫升，在室溫附近，溫度每升高1，led的發(fā)光強度會相應(yīng)地減少1左右，封裝散熱；時保持色純度與發(fā)光強度非常重要，以往多采用減少其驅(qū)動電流的辦法，降低結(jié)溫，多數(shù)led的驅(qū)動電流限制在20ma左右。但是，led的光輸出會

30、隨電流的增大而增加，目前，很多功率型led的驅(qū)動電流可以達(dá)到70ma、100ma甚至1a級，需要改進(jìn)封裝結(jié)構(gòu)，全新的led封裝設(shè)計理念和低熱阻封裝結(jié)構(gòu)及技術(shù)，改善熱特性。例如，采用大面積芯片倒裝結(jié)構(gòu)，選用導(dǎo)熱性能好的銀膠，增大金屬支架的表面積，焊料凸點的硅載體直接裝在熱沉上等方法。此外，在應(yīng)用設(shè)計中，pcb線路板等的熱設(shè)計、導(dǎo)熱性能也十分重要。 進(jìn)入21世紀(jì)后，led的高效化、超高亮度化、全色化不斷發(fā)展創(chuàng)新，紅、橙led光效已達(dá)到100imw，綠led為501mw，單只led的光通量也達(dá)到數(shù)十im。led芯片和封裝不再沿龔傳統(tǒng)的設(shè)計理念與制造生產(chǎn)模式，在增加芯片的光輸出方面，研發(fā)不僅僅限于改變

31、材料內(nèi)雜質(zhì)數(shù)量，晶格缺陷和位錯來提高內(nèi)部效率，同時，如何改善管芯及封裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)，增強led內(nèi)部產(chǎn)生光子出射的幾率，提高光效，解決散熱，取光和熱沉優(yōu)化設(shè)計，改進(jìn)光學(xué)性能，加速表面貼裝化smd進(jìn)程更是產(chǎn)業(yè)界研發(fā)的主流方向。 1、產(chǎn)品封裝結(jié)構(gòu)類型 自上世紀(jì)九十年代以來，led芯片及材料制作技術(shù)的研發(fā)取得多項突破，透明襯底梯形結(jié)構(gòu)、紋理表面結(jié)構(gòu)、芯片倒裝結(jié)構(gòu)，商品化的超高亮度(1cd以上)紅、橙、黃、綠、藍(lán)的led產(chǎn)品相繼問市，如表1所示，2000年開始在低、中光通量的特殊照明中獲得應(yīng)用。led的上、中游產(chǎn)業(yè)受到前所未有的重視，進(jìn)一步推動下游的封裝技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展，采用不同封裝結(jié)構(gòu)形式與尺寸，不同發(fā)光顏

32、色的管芯及其雙色、或三色組合方式，可生產(chǎn)出多種系列，品種、規(guī)格的產(chǎn)品。 led產(chǎn)品封裝結(jié)構(gòu)的類型如表2所示，也有根據(jù)發(fā)光顏色、芯片材料、發(fā)光亮度、尺寸大小等情況特征來分類的。單個管芯一般構(gòu)成點光源，多個管芯組裝一般可構(gòu)成面光源和線光源，作信息、狀態(tài)指示及顯示用，發(fā)光顯示器也是用多個管芯，通過管芯的適當(dāng)連接(包括串聯(lián)和并聯(lián))與合適的光學(xué)結(jié)構(gòu)組合而成的，構(gòu)成發(fā)光顯示器的發(fā)光段和發(fā)光點。表面貼裝led可逐漸替代引腳式led，應(yīng)用設(shè)計更靈活，已在led顯示市場中占有一定的份額，有加速發(fā)展趨勢。固體照明光源有部分產(chǎn)品上市，成為今后led的中、長期發(fā)展方向。 2、引腳式封裝 led腳式封裝采用引線架作各種

33、封裝外型的引腳，是最先研發(fā)成功投放市場的封裝結(jié)構(gòu)，品種數(shù)量繁多，技術(shù)成熟度較高，封裝內(nèi)結(jié)構(gòu)與反射層仍在不斷改進(jìn)。標(biāo)準(zhǔn)led被大多數(shù)客戶認(rèn)為是目前顯示行業(yè)中最方便、最經(jīng)濟(jì)的解決方案，典型的傳統(tǒng)led安置在能承受01w輸入功率的包封內(nèi)，其90的熱量是由負(fù)極的引腳架散發(fā)至pcb板，再散發(fā)到空氣中，如何降低工作時pn結(jié)的溫升是封裝與應(yīng)用必須考慮的。包封材料多采用高溫固化環(huán)氧樹脂，其光性能優(yōu)良，工藝適應(yīng)性好，產(chǎn)品可*性高，可做成有色透明或無色透明和有色散射或無色散射的透鏡封裝，不同的透鏡形狀構(gòu)成多種外形及尺寸，例如，圓形按直徑分為2mm、3mm、44mm、5mm、7mm等數(shù)種，環(huán)氧樹脂的不同組份可產(chǎn)生不

34、同的發(fā)光效果?；ㄉc光源有多種不同的封裝結(jié)構(gòu)：陶瓷底座環(huán)氧樹脂封裝具有較好的工作溫度性能，引腳可彎曲成所需形狀，體積小；金屬底座塑料反射罩式封裝是一種節(jié)能指示燈，適作電源指示用；閃爍式將cmos振蕩電路芯片與led管芯組合封裝，可自行產(chǎn)生較強視覺沖擊的閃爍光；雙色型由兩種不同發(fā)光顏色的管芯組成，封裝在同一環(huán)氧樹脂透鏡中，除雙色外還可獲得第三種的混合色，在大屏幕顯示系統(tǒng)中的應(yīng)用極為廣泛，并可封裝組成雙色顯示器件；電壓型將恒流源芯片與led管芯組合封裝，可直接替代524v的各種電壓指示燈。面光源是多個led管芯粘結(jié)在微型pcb板的規(guī)定位置上，采用塑料反射框罩并灌封環(huán)氧樹脂而形成，pcb板的不同設(shè)計

35、確定外引線排列和連接方式，有雙列直插與單列直插等結(jié)構(gòu)形式。點、面光源現(xiàn)已開發(fā)出數(shù)百種封裝外形及尺寸，供市場及客戶適用。 led發(fā)光顯示器可由數(shù)碼管或米字管、符號管、矩陳管組成各種多位產(chǎn)品，由實際需求設(shè)計成各種形狀與結(jié)構(gòu)。以數(shù)碼管為例，有反射罩式、單片集成式、單條七段式等三種封裝結(jié)構(gòu)，連接方式有共陽極和共陰極兩種，一位就是通常說的數(shù)碼管，兩位以上的一般稱作顯示器。反射罩式具有字型大，用料省，組裝靈活的混合封裝特點，一般用白色塑料制作成帶反射腔的七段形外殼，將單個led管芯粘結(jié)在與反射罩的七個反射腔互相對位的pcb板上，每個反射腔底部的中心位置是管芯形成的發(fā)光區(qū)，用壓焊方法鍵合引線，在反射罩內(nèi)滴人

36、環(huán)氧樹脂，與粘好管芯的pcb板對位粘合，然后固化即成。反射罩式又分為空封和實封兩種，前者采用散射劑與染料的環(huán)氧樹脂，多用于單位、雙位器件；后者上蓋濾色片與勻光膜，并在管芯與底板上涂透明絕緣膠，提高出光效率，一般用于四位以上的數(shù)字顯示。單片集成式是在發(fā)光材料晶片上制作大量七段數(shù)碼顯示器圖形管芯，然后劃片分割成單片圖形管芯，粘結(jié)、壓焊、封裝帶透鏡(俗稱魚眼透鏡)的外殼。單條七段式將已制作好的大面積led芯片，劃割成內(nèi)含一只或多只管芯的發(fā)光條，如此同樣的七條粘結(jié)在數(shù)碼字形的可伐架上，經(jīng)壓焊、環(huán)氧樹脂封裝構(gòu)成。單片式、單條式的特點是微小型化，可采用雙列直插式封裝，大多是專用產(chǎn)品。led光柱顯示器在10

37、6mm長度的線路板上，安置101只管芯(最多可達(dá)201只管芯)，屬于高密度封裝，利用光學(xué)的折射原理，使點光源通過透明罩殼的13-15條光柵成像，完成每只管芯由點到線的顯示，封裝技術(shù)較為復(fù)雜。 半導(dǎo)體pn結(jié)的電致發(fā)光機(jī)理決定led不可能產(chǎn)生具有連續(xù)光譜的白光，同時單只led也不可能產(chǎn)生兩種以上的高亮度單色光，只能在封裝時借助熒光物質(zhì)，藍(lán)或紫外led管芯上涂敷熒光粉，間接產(chǎn)生寬帶光譜，合成白光；或采用幾種(兩種或三種、多種)發(fā)不同色光的管芯封裝在一個組件外殼內(nèi)，通過色光的混合構(gòu)成白光led。這兩種方法都取得實用化，日本2000年生產(chǎn)白光led達(dá)1億只，發(fā)展成一類穩(wěn)定地發(fā)白光的產(chǎn)品，并將多只白光le

38、d設(shè)計組裝成對光通量要求不高，以局部裝飾作用為主，追求新潮的電光源。 3、表面貼裝封裝 在2002年，表面貼裝封裝的led(smd led)逐漸被市場所接受，并獲得一定的市場份額，從引腳式封裝轉(zhuǎn)向smd符合整個電子行業(yè)發(fā)展大趨勢，很多生產(chǎn)廠商推出此類產(chǎn)品。 早期的smd led大多采用帶透明塑料體的sot-23改進(jìn)型，外形尺寸304111mm，卷盤式容器編帶包裝。在sot-23基礎(chǔ)上，研發(fā)出帶透鏡的高亮度smd的slm-125系列，slm-245系列l(wèi)ed，前者為單色發(fā)光，后者為雙色或三色發(fā)光。近些年，smd led成為一個發(fā)展熱點，很好地解決了亮度、視角、平整度、可*性、一致性等問題，采用更

39、輕的pcb板和反射層材料，在顯示反射層需要填充的環(huán)氧樹脂更少，并去除較重的碳鋼材料引腳，通過縮小尺寸，降低重量，可輕易地將產(chǎn)品重量減輕一半，最終使應(yīng)用更趨完美，尤其適合戶內(nèi)，半戶外全彩顯示屏應(yīng)用。 表3示出常見的smd led的幾種尺寸，以及根據(jù)尺寸(加上必要的間隙)計算出來的最佳觀視距離。焊盤是其散熱的重要渠道，廠商提供的smd led的數(shù)據(jù)都是以4040mm的焊盤為基礎(chǔ)的，采用回流焊可設(shè)計成焊盤與引腳相等。超高亮度led產(chǎn)品可采用plcc(塑封帶引線片式載體)-2封裝，外形尺寸為3028mm，通過獨特方法裝配高亮度管芯，產(chǎn)品熱阻為400kw，可按cecc方式焊接，其發(fā)光強度在50ma驅(qū)動電

40、流下達(dá)1250mcd。七段式的一位、兩位、三位和四位數(shù)碼smd led顯示器件的字符高度為508-127mm，顯示尺寸選擇范圍寬。plcc封裝避免了引腳七段數(shù)碼顯示器所需的手工插入與引腳對齊工序，符合自動拾取貼裝設(shè)備的生產(chǎn)要求，應(yīng)用設(shè)計空間靈活，顯示鮮艷清晰。多色plcc封裝帶有一個外部反射器，可簡便地與發(fā)光管或光導(dǎo)相結(jié)合，用反射型替代目前的透射型光學(xué)設(shè)計，為大范圍區(qū)域提供統(tǒng)一的照明，研發(fā)在35v、1a驅(qū)動條件下工作的功率型smd led封裝。 4、功率型封裝 led芯片及封裝向大功率方向發(fā)展，在大電流下產(chǎn)生比5mmled大10-20倍的光通量，必須采用有效的散熱與不劣化的封裝材料解決光衰問題

41、，因此，管殼及封裝也是其關(guān)鍵技術(shù)，能承受數(shù)w功率的led封裝已出現(xiàn)。5w系列白、綠、藍(lán)綠、藍(lán)的功率型led從2003年初開始供貨，白光led光輸出達(dá)1871m，光效4431mw綠光衰問題，開發(fā)出可承受10w功率的led，大面積管；匕尺寸為2525mm，可在5a電流下工作，光輸出達(dá)2001m，作為固體照明光源有很大發(fā)展空間。 luxeon系列功率led是將a1galnn功率型倒裝管芯倒裝焊接在具有焊料凸點的硅載體上，然后把完成倒裝焊接的硅載體裝入熱沉與管殼中，鍵合引線進(jìn)行封裝。這種封裝對于取光效率，散熱性能，加大工作電流密度的設(shè)計都是最佳的。其主要特點：熱阻低，一般僅為14w，只有常規(guī)led的1

42、10；可*性高，封裝內(nèi)部填充穩(wěn)定的柔性膠凝體，在-40-120范圍，不會因溫度驟變產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，使金絲與引線框架斷開，并防止環(huán)氧樹脂透鏡變黃，引線框架也不會因氧化而玷污；反射杯和透鏡的最佳設(shè)計使輻射圖樣可控和光學(xué)效率最高。另外，其輸出光功率，外量子效率等性能優(yōu)異，將led固體光源發(fā)展到一個新水平。 norlux系列功率led的封裝結(jié)構(gòu)為六角形鋁板作底座(使其不導(dǎo)電)的多芯片組合，底座直徑3175mm，發(fā)光區(qū)位于其中心部位，直徑約(0.375254)mm，可容納40只led管芯，鋁板同時作為熱沉。管芯的鍵合引線通過底座上制作的兩個接觸點與正、負(fù)極連接，根據(jù)所需輸出光功率的大小來確定底座上排列管芯

43、的數(shù)目，可組合封裝的超高亮度的algainn和algainp管芯，其發(fā)射光分別為單色，彩色或合成的白色，最后用高折射率的材料按光學(xué)設(shè)計形狀進(jìn)行包封。這種封裝采用常規(guī)管芯高密度組合封裝，取光效率高，熱阻低，較好地保護(hù)管芯與鍵合引線，在大電流下有較高的光輸出功率，也是一種有發(fā)展前景的led固體光源。 在應(yīng)用中，可將已封裝產(chǎn)品組裝在一個帶有鋁夾層的金屬芯pcb板上，形成功率密度led，pcb板作為器件電極連接的布線之用，鋁芯夾層則可作熱沉使用，獲得較高的發(fā)光通量和光電轉(zhuǎn)換效率。此外，封裝好的smd led體積很小，可靈活地組合起來，構(gòu)成模塊型、導(dǎo)光板型、聚光型、反射型等多姿多彩的照明光源。 功率型l

44、ed的熱特性直接影響到led的工作溫度、發(fā)光效率、發(fā)光波長、使用壽命等，因此，對功率型led芯片的封裝設(shè)計、制造技術(shù)更顯得尤為重要。 led光譜晶片，什么是led晶片?一、led晶片的作用：led晶片為led的主要原材料，led主要依靠晶片來發(fā)光。二、led晶片的組成主要有砷(as)鋁(al)鎵(ga)銦(in)磷(p)氮(n)鍶(i)這幾種元素中的若干種組成。三、led晶片的分類1、按發(fā)光亮度分：a、一般亮度：rhgye等b、高亮度：vgvysr等c、超高亮度：uguyuruysurfue等d、不可見光(紅外線)：rsirvirhire、紅外線接收管：ptf、光電管：pd2、按組成元素分：a

45、、二元晶片(磷鎵)：hg等b、三元晶片（磷鎵砷）：srhrur等c、四元晶片(磷鋁鎵銦)：srfhrfurfvyhyuyuysuehe、ug四、led晶片特性表（詳見下表介紹）led晶片型號發(fā)光顏色組成元素波長（nm）晶片型號發(fā)光顏色組成元素波長（nm）sbi藍(lán)色lngan/sic 430 hy超亮黃色algalnp 595sbk較亮藍(lán)色lngan/sic 468 se高亮桔色gaasp/gap 610dbk較亮藍(lán)色gaunn/gan 470 he超亮桔色algalnp 620sgl青綠色lngan/sic 502 ue最亮桔色algalnp 620dgl較亮青綠色lngan/gan 505

46、urf最亮紅色algalnp 630dgm較亮青綠色lngan 523 e桔色gaasp/gap635pg純綠gap 555 r紅色gaaasp 655sg標(biāo)準(zhǔn)綠gap 560 sr較亮紅色gaa/as 660g綠色gap 565 hr超亮紅色gaalas 660vg較亮綠色gap 565 ur最亮紅色gaalas 660ug最亮綠色aigalnp 574 h高紅gap 697y黃色gaasp/gap585 hir紅外線gaalas 850vy較亮黃色gaasp/gap 585 sir紅外線gaalas 880uys最亮黃色algalnp 587 vir紅外線gaalas 940uy最亮黃色a

47、lgalnp 595 ir紅外線gaas 940五、注意事項及其它1、led晶片廠商名稱：a、光磊（ed） b、國聯(lián)（fpd）c、鼎元（tk）d、華上（aoc）e、漢光（hl） f、axt g、廣稼2、led晶片在生產(chǎn)使用過程中需注意靜電防護(hù)。六、補充led顯示屏（led panel）：led就是light emitting diode ，發(fā)光二極管的英文縮寫，簡稱led。它是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，用來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。 led顯示屏分為圖文顯示屏和視頻顯示屏，均由led矩陣塊組成。圖文顯示屏可與計算機(jī)同步顯示漢字、英文文本

48、和圖形；視頻顯示屏采用微型計算機(jī)進(jìn)行控制，圖文、圖像并茂，以實時、同步、清晰的信息傳播方式播放各種信息，還可顯示二維、三維動畫、錄像、電視、vcd節(jié)目以及現(xiàn)場實況。led顯示屏顯示畫面色彩鮮艷，立體感強，靜如油畫，動如電影，廣泛應(yīng)用于車站、碼頭、機(jī)場、商場、醫(yī)院、賓館、銀行、證券市場、建筑市場、拍賣行、工業(yè)企業(yè)管理和其它公共場所。它的優(yōu)點：亮度高、工作電壓低、功耗小、微型化、易與集成電路匹配、驅(qū)動簡單、壽命長、耐沖擊、性能穩(wěn)定。六、led顯示屏常用術(shù)語解釋 1、led亮度發(fā)光二極管的亮度一般用發(fā)光強度(luminous intensity)表示,單位是坎德拉cd；1000ucd（微坎德拉）=1

49、 mcd（毫坎德拉）, 1000mcd=1 cd。室內(nèi)用單只led的光強一般為500ucd-50 mcd，而戶外用單只led的光強一般應(yīng)為100 mcd-1000 mcd，甚至1000 mcd以上。2、 led象素模塊led排列成矩陣或筆段，預(yù)制成標(biāo)準(zhǔn)大小的模塊。室內(nèi)顯示屏常用的有8*8象素模塊、8字7段數(shù)碼模塊。戶外顯示屏象素模塊有4*4、8*8、8*16象素等規(guī)格。戶外顯示屏用的象素模塊因為其每一象素由兩只以上led管束組成，固又稱其為集管束模塊。3、 象素(pixel)與象素直徑led顯示屏中每一個可被單獨控制的led發(fā)光單元(點)稱為象素(或象元)。象素直徑是指每一象素的直徑，單位是毫

50、米。對于室內(nèi)顯示屏，一般一個為單個led，外形為圓形。室內(nèi)顯示屏象素直徑校常見的有3.0、3.75、5.0、8.0等，其中以3.75和5.0最多。在戶外環(huán)境，為提高亮度，增加視距，一個象素含有兩只以上集束led；由于兩只以上集束led一般不為圓形，固戶外顯示屏象素直徑一般用兩兩象素平均間距表示：10、11.5、16、22、25。4、 點間距、象素密度與信息容量led 顯示屏的兩兩象素的中心距或點間距(dot pitch)；單位面積內(nèi)象素的數(shù)量稱為象素密度；單位面積內(nèi)所含顯示內(nèi)容的數(shù)量稱為信息容量。這三者本質(zhì)是描述同一概念：點間距是從兩兩象素間的距離來反映象素密度，點間距和象素密度是顯示屏的物理

51、屬性；信息容量則是象素密度的信息承載能力的數(shù)量單位。點間距越小，象素密度越高，信息容量越多，適合觀看的距離越近。點間距越大，象素密度越低，信息容量越少，適合觀看的距離越遠(yuǎn)。5、 分辨率led顯示屏象素的行列數(shù)稱為led顯示屏的分辨率。分辨率是顯示屏的象素總量，它決定了一臺顯示屏的信息容量。6、 led顯示屏(led panel)將led象素模塊按照實際需要大小拼裝排列成矩陣，配以專用顯示驅(qū)動電路，直流穩(wěn)壓電源，軟件，框架以及外裝飾等，即構(gòu)成一臺led顯示屏。7、 灰度灰度是指象素發(fā)光明暗變化的程度，一種基色的灰度一般有8級至1024級。例如，若每種基色的灰度為256級，對于雙基色彩色屏，其顯示

52、顏色為256256=64k色，亦稱該屏為256色顯示屏。8、 雙基色現(xiàn)今大多數(shù)彩色led顯示屏是雙基色彩色屏，即每一個象素有兩個led管芯：一為紅光管芯，一為綠光管芯。紅光管芯亮?xí)r該象素為紅色，綠光管芯亮?xí)r該象素為綠色，紅綠兩管芯同時亮?xí)r則該象素為黃色。其中紅，綠稱為基色。9、 全彩色紅綠雙基色再加上藍(lán)基色，三種基色就構(gòu)成全彩色。由于構(gòu)成全彩色的藍(lán)色管和純綠色管芯較貴，故目前全彩色屏相對較少。七、備注（名詞解釋）1.色溫色溫究競是指什么? 我們知道，通常人眼所見到的光線，是由光的三原色（紅綠藍(lán)）組成的7種色光的光譜所組成。色溫就是專門用來量度光線的顏色成分的。 用以計算光線顏色成分的方法，是1

53、9世紀(jì)末由英國物理學(xué)家洛德凱爾文所創(chuàng)立的，他制定出了一整套色溫計算法，而其具體界定的標(biāo)準(zhǔn)是基于以一黑體輻射器所發(fā)出來的波長。 凱爾文認(rèn)為，假定某一純黑物體，能夠?qū)⒙湓谄渖系乃袩崃课?，而沒有損失，同時又能夠?qū)崃可傻哪芰咳恳浴肮狻钡男问结尫懦鰜淼脑?，它便會因受到熱力的高低而變成不同的顏色。例如，?dāng)黑體受到的熱力相當(dāng)于500550時，就會變成暗紅色，達(dá)到1050一1150時，就變成黃色因而，光源的顏色成分是與該黑體所受的熱力溫度相對應(yīng)的。只不過色溫是用凱爾文(k、也就是絕對溫度)的色溫單位來表示，而不是用攝氏溫度（）單位表示的。在加熱鐵塊的過程中，黑色的鐵在爐溫中逐漸變成紅色，這便是黑體理

54、論的最好例子。當(dāng)黑體受到的熱力使它能夠放出光譜中的全部可見光波時，它就由紅轉(zhuǎn)變橙黃色、黃色最后變成白色，通常我們所用燈泡內(nèi)的鎢絲就相當(dāng)于這個黑體。色溫計算法就是根據(jù)以上原理，用k來表示受熱鎢絲所放射出光線的色溫。根據(jù)這一原理，任何光線的色溫是相當(dāng)于上述黑體散發(fā)出同樣顏色時所受到的“溫度”。 顏色實際上是一種心理物理上的作用。所有顏色印象的產(chǎn)生，是由于時斷時續(xù)的光譜在眼睛上的反應(yīng)，所以色溫只是用來表示顏色的視覺印象。攝影人都知道：有光才有色，沒有光就沒有色。 彩色膠片的設(shè)計，一般是根據(jù)能夠真實地記錄出某一特定色溫的光源照明來進(jìn)行的，分為5500 k日光型、3200 k燈光型等多種。因而，攝影家必

55、須懂得采用與光源色溫相同的彩色膠卷，才會得到準(zhǔn)確的色彩再現(xiàn)。如果光源的色溫與膠卷的色溫互相不平衡，就不會對色彩進(jìn)行準(zhǔn)確的還原。這時，我們就要靠濾光鏡來提升或降低光源的色溫，使曝光條件與膠卷擬定的色溫相匹配，才會有準(zhǔn)確的色彩再現(xiàn)。而數(shù)碼照相機(jī)、攝像機(jī)等要求進(jìn)行白平衡調(diào)整，實際上也就是對數(shù)碼機(jī)器進(jìn)行拍攝環(huán)境的基礎(chǔ)色溫定位。目的是同樣的：為了色彩的準(zhǔn)確再現(xiàn)。 如何準(zhǔn)確地進(jìn)行色溫定位？這就需要使用到“色溫計”啦。一般情況下，正午10點至下午2點，晴朗無云的天空，在沒有太陽直射光的情況下，標(biāo)準(zhǔn)日光大約在52005500k。新聞攝影燈的色溫在3200k；一般鎢絲燈、照相館拍攝黑白照片使用的鎢絲燈以及一般的

56、普通燈泡光的色溫大約在2800k；由于色溫偏低，所以在這種情況下拍攝的照片擴(kuò)印出來以后會感到色彩偏黃色。而一般日光燈的色溫在72008500k左右，所以在日光燈下拍攝的相片會偏青色。這都是因為拍攝環(huán)境的色溫與拍攝機(jī)器設(shè)定的色溫不對造成的。一般在擴(kuò)印機(jī)上可以進(jìn)行調(diào)整。但如果拍攝現(xiàn)場有日光燈也有鎢絲燈的情況，我們成為混合光源，這種片子很難進(jìn)行調(diào)整。 綜上所述，拍攝期間對色溫的考量、設(shè)定以及調(diào)整就顯得非常重要。無論你是使用傳統(tǒng)相機(jī)還是數(shù)碼相機(jī)以及攝像機(jī)。都必須重視色溫！2.光譜光譜是復(fù)色光經(jīng)過色散系統(tǒng)（如棱鏡、光柵）分光后，被色散開的單色光按波長（或頻率）大小而依次排列的圖案。光波是由原子內(nèi)部運動的電子產(chǎn)生的各種物質(zhì)的原子內(nèi)部電子的運動情況不同，所以它們發(fā)射的光波也不同研究不同物質(zhì)的發(fā)光和吸收光的情況，有重要的理論和實際意義，已成為一門專門的學(xué)科光譜學(xué)下面簡單介紹一些關(guān)于光譜的知識分光鏡觀察光譜要用分光鏡，這里我們先講一下分光鏡的