LED器件技術(shù)培訓(xùn)ppt課件

1、LEDLED器件技術(shù)培訓(xùn)器件技術(shù)培訓(xùn)目 錄 LEDLED概述概述LEDLED器件運(yùn)用根底器件運(yùn)用根底光度學(xué)與色度學(xué)光度學(xué)與色度學(xué)視覺特性視覺特性圖像質(zhì)量的評價(jià)圖像質(zhì)量的評價(jià)LEDLED器件任務(wù)原理器件任務(wù)原理半導(dǎo)體根本發(fā)光原半導(dǎo)體根本發(fā)光原理理LEDLED器件參數(shù)器件參數(shù)LED器件特性曲線LED器件參數(shù)的測試LED器件的驅(qū)動方式LED器件運(yùn)用的本卷須知LED制造工藝流程LED概述 LED (Light Emitting Diode ),又稱發(fā)光二極管，它們利用固體導(dǎo)體芯片作為發(fā)光資料，當(dāng)兩端施加正向電壓，半導(dǎo)體中的載流子發(fā)生復(fù)合，放出過剩的能量而引起光子發(fā)射產(chǎn)生可見光。LED器件運(yùn)用根底光度學(xué)

2、定義： 光度是對有關(guān)光的輻射能量與人眼亮度感受兩者關(guān)系的描畫。 在LED器件中常用發(fā)光強(qiáng)度來闡明器件的光度特殊性。發(fā)光強(qiáng)度定義為光源在單位立體角內(nèi)發(fā)出的光通量,用I表示 I=d/d 光通量 單位為流明lm； 立體角 單位為立體弧度 ； I 發(fā)光強(qiáng)度 單位為坎德拉cd。相對視明函數(shù)曲線波長LED器件運(yùn)用根底 何謂光： 定義：光是電磁波的一種。波長在0.1mm-10nm之電磁波稱為光?？梢姽獾牟ㄩL范圍為380nm-760nm。波長在760nm-0.1mm的為紅外線光，波長超越0.1mm的是電波，而波長在380nm-10nm的為紫外線光。波長小于10nm的是X線光。LED器件運(yùn)用根底色度學(xué) 定義：

3、有關(guān)顏色構(gòu)成與彩色視覺關(guān)系的描畫。 在不同環(huán)境下，肉眼對不同顏色光線的敏感程度不同；如在暗視覺敏曲線中最敏感部位光線的波長比暗視覺敏曲線中之波長小于50nm，兩者最敏感光線有所不同. 波長 定義： 波長是決議半導(dǎo)體發(fā)光之顏色的主要參數(shù) ，且不同波長其發(fā)光顏色也隨之變化。可見光之波長介于380nm-760nm之間，大致分類為：暗紅色700nm、深紅色640-660nm、桔紅色615-635nm、琥珀色600-610nm、黃色580-595nm、黃綠色565-575nm、純綠500-540nm、藍(lán)色435-490nm、紫色(380-430nm)。明暗相對視明函數(shù)曲線波長暗視覺明視覺LED器件運(yùn)用根

4、底視覺特征：是各種顯示設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)需仔細(xì)思索的一個重要要素，它大部份取結(jié)于人的客觀感受。應(yīng)留意以下幾點(diǎn)： 1、亮度的對比靈敏度； 2、空間分辨力； 3、馬赫效應(yīng)； 4、視沉惰性；圖像質(zhì)量的評價(jià)： 1、滿足顯示效果之要求如發(fā)光亮度、顏色等； 2、檢定人必需客觀公正，按行業(yè)之規(guī)范進(jìn)展適度地評判。LED器件的任務(wù)原理半導(dǎo)體根本發(fā)光原理：發(fā)光二極管(Light Emitting Diode)是由半導(dǎo)體資料制成的元件。其晶片發(fā)光原理是：在晶片的PN結(jié)上加正向電壓時(shí)，載流子的分散運(yùn)動大于漂移運(yùn)動，致使P區(qū)的空穴即電洞注入到N區(qū)，N區(qū)的電子注入到P區(qū)，在相互注入的電子和空穴相遇后就產(chǎn)生復(fù)合，復(fù)合時(shí)發(fā)出的能量那

5、么大部份以光的方式出現(xiàn)。晶片的發(fā)光部分是PN接合部份即PN結(jié)面，普通部份稱為活性層進(jìn)展發(fā)光，再從晶片外表向外發(fā)出。P N+-ERa+-+ +P N-+E+-+-+ -LED器件的任務(wù)原理LED器件技術(shù)參數(shù) 在工程運(yùn)用中，正確掌握和了解LED器件的參數(shù)勝利設(shè)計(jì)的根底。LED器件的參數(shù)可以分為電參數(shù)、光參數(shù)和構(gòu)造參數(shù)。 一、極限參數(shù) 極限參數(shù)是指在運(yùn)用中不得超越的各種量值。極限功耗PM Led器件正常任務(wù)于正偏置形狀，正向電流沿正向電壓方向流過，電場做功一部份轉(zhuǎn)化成為光能，還有相當(dāng)部份轉(zhuǎn)化為熱能，引起PN結(jié)發(fā)熱，使結(jié)溫上升。當(dāng)溫度上升到達(dá)其最大值TJM時(shí)，器件的耗散功率就不允許添加，這時(shí)的功率即為

6、極限功耗PM極限任務(wù)電流IFM) 極限任務(wù)電流是因極限功耗而引起的參數(shù)。當(dāng)LED器件處于正偏置時(shí)，其正向電壓的變化很小，引起耗散功率添加的緣由是正向電流的添加。LED器件的任務(wù)原理最高允許反向電壓VS) LED器件也和其它二極管一樣，在反向偏置時(shí)當(dāng)反向電壓加大到一定程度就會引起擊穿。LED器件的反向擊穿電壓相當(dāng)?shù)停胀ㄖ恍杷奈宸?，而且LED器件一旦擊穿之后，就會呵斥永久性的損壞，因此不要對LED器件進(jìn)展反向擊穿實(shí)驗(yàn)。在進(jìn)展破壞實(shí)驗(yàn)時(shí)是可以測試反向擊穿電壓的。(最大允許正向脈沖電流IFP) LED發(fā)光器件，在一定頻率、一定占空比的正向電流驅(qū)動下，所能接受的最大正向脈沖電流就是最大允許正向脈沖電

7、流。由于是在脈沖方式下任務(wù)，所以在同等結(jié)溫限制條件下，正向脈沖電流的最大允許值要比直流值大。LED器件的任務(wù)原理電參數(shù)順向電壓VF：普通指在一定的正向任務(wù)電流條件下并能使晶片導(dǎo)通的正向壓降。VF隨IF的變化而稍有變化，其值也與溫度有關(guān)，隨溫度的上升VF有所下降。VF之值視LED器件所用半導(dǎo)體資料的不同而不同普通在1.7V3V之間。順向電壓過大，會使晶片擊穿即燒死。順向電流IF：是指晶片在施加順向電壓后，所產(chǎn)生的一個正導(dǎo)游通電流。此電流大小，是跟VF值的大小有關(guān)。普通晶片正常任務(wù)電流在10mA-20mA左右。瞬間接受最大電流普通可到達(dá)160mA-200mA左右。逆向電壓VR：是指施加到晶片上的反

8、向電壓。逆向電流IR：是指晶片施加反向電壓后，所產(chǎn)生的一個漏電流。此電流是越小越好。由于電流大了容易呵斥反向擊穿。導(dǎo)通時(shí)間T on:當(dāng)器件在脈沖電流驅(qū)動下任務(wù)時(shí)，在脈沖的下降沿從受激射開場到到達(dá)發(fā)光強(qiáng)度穩(wěn)定值的90為止所需求的時(shí)間。截止時(shí)間T ct:當(dāng)器件在脈沖電流驅(qū)動下任務(wù)時(shí)，在脈沖的下降沿從受激輻射終了到發(fā)光強(qiáng)度下降到穩(wěn)定值的10為止所需求的時(shí)間。LED器件的任務(wù)原理光參數(shù)發(fā)光強(qiáng)度IV：沿LED發(fā)光器件發(fā)光面法線方向的發(fā)光強(qiáng)度。由于發(fā)光強(qiáng)度與正向電流有關(guān)，所以在闡明發(fā)光強(qiáng)度時(shí)應(yīng)該以一定的正向任務(wù)電流為條件。普通取IF=20mA參IV與IF特性曲線圖。發(fā)光波長P：普通LED器件所發(fā)出的光，其

9、光譜在一個較窄的波長范圍內(nèi)變化，不同波長之所發(fā)出的光強(qiáng)也有所不同，其值與LED器件所用半導(dǎo)體資料有關(guān)。LED器件的任務(wù)原理特性曲線發(fā)光強(qiáng)度IV與正向電流IF的關(guān)系曲線總體上看發(fā)光強(qiáng)度是隨正向電流的添加而添加的，但是不同半導(dǎo)體資料制成的LED器件，其發(fā)光強(qiáng)度IV與正向電流IF的變化關(guān)系有所不同。不同的IV與IF的關(guān)系曲線描畫了為到達(dá)所需求的發(fā)光強(qiáng)度，LED應(yīng)該用多大的電流來驅(qū)動。曲線越陡，到達(dá)同樣發(fā)光強(qiáng)度所需求的驅(qū)動電流越小，因此發(fā)熱量就小，有利于器件的任務(wù)。IV與IF關(guān)系曲線IFmAIv(mcd)LED器件的任務(wù)原理伏安特性發(fā)光二極管的電流與電壓之間的關(guān)系和其它電器元件一增，稱為伏安特性。由于

10、LED器件的主要功能是發(fā)光，因此正向特性非常重要，而反向特性意義不大，所以LED器的伏安特性普通就是指它的正向特性。發(fā)光二極管的伏安特性與普通二極管根本類似，只是開場導(dǎo)通的正向電壓比較大，大約在1.6V3.0V之間，視不同的半導(dǎo)體資料而定。正向伏安特性曲線LED器件參數(shù)的測試LED器件參數(shù)包括以下兩個：1、電參數(shù)的丈量2、光參數(shù)的丈量LED器件的任務(wù)原理LED器件的驅(qū)動方式從LED器件的發(fā)光機(jī)理可以知道，當(dāng)向LED器件施加正向電壓時(shí)，流過器件的正向電流使其發(fā)光。因此LED的驅(qū)動就是如何使它的PN結(jié)處于正偏置，而且為了控制調(diào)理它的發(fā)光強(qiáng)度，還要處理正向電流的調(diào)理問題。詳細(xì)的驅(qū)動方法可以分為直流驅(qū)

11、動，恒流驅(qū)動，脈沖驅(qū)動和掃描驅(qū)動等。直流驅(qū)動直流驅(qū)動是最簡單的驅(qū)動方法，由電阻R與發(fā)光二極管LED串聯(lián)后直接銜接到電源Vcc上。銜接時(shí)令LED的陰極接電源的負(fù)極方向，陽極接正極方向。只需保證LED處于正偏，發(fā)光二極管與電阻的位置是可以互換的。 在直流驅(qū)動方式可分串聯(lián)與并聯(lián)兩種。RVccLEDIUIfVfVccVcc/RLED直流驅(qū)動LED器件的任務(wù)原理基極電流控制基極電壓控制LED器件的任務(wù)原理脈沖驅(qū)動利用人眼的視覺惰性，采用向LED器件反復(fù)供電的方法使之點(diǎn)亮，就是通常說的脈沖驅(qū)動方式。脈沖驅(qū)動方式時(shí)應(yīng)該留意兩個問題： a、脈沖電流幅值確實(shí)定； b、反復(fù)頻率的選擇。脈沖驅(qū)動的主要運(yùn)用有兩個方面

12、掃描驅(qū)動與占空比控制： a、掃描驅(qū)動的主要目的是節(jié)約驅(qū)動器、簡化電路； b、占空比控制的主要目的是調(diào)理器件的發(fā)光強(qiáng)度，多用于圖像顯示中灰度級控制，兩者兼容。Ia=1/tidt=If(Ton/T) R脈沖源LEDiIaIaToffTTontIfLED脈沖驅(qū)動 LED器件的任務(wù)原理掃描驅(qū)動掃描驅(qū)動是經(jīng)過數(shù)字邏輯電路，使假設(shè)干LED器件輪番導(dǎo)通，用節(jié)省控制驅(qū)動電路。R1R2RnLEDnLEDnLED1LED1Ton1Ton2Toff1ToffnTonnLED器件的任務(wù)原理LED器件運(yùn)用的本卷須知LED二極管焊接過程的技術(shù)要求 白光藍(lán)光、綠光同白光LED二極管在焊接的過程中請嚴(yán)厲遵守以下要求操作： 1

13、工人消費(fèi)時(shí)一定要戴防靜電手套，防靜電手腕，電烙鐵一定要接地，嚴(yán)禁徒手觸摸白光LED的兩只引線腳。由于白光LED的防靜電為100V，而人在任務(wù)臺上任務(wù)濕度為60%-90%時(shí)人體的靜電會損壞發(fā)光二極管的結(jié)晶層，任務(wù)一段時(shí)間后如10小時(shí)二極管就會失效不亮。嚴(yán)重時(shí)會立刻失效。 2焊接溫度為260，3秒。溫度過高，時(shí)間過長會燒壞芯片。為了更好地維護(hù)LED，LED膠體與PC板應(yīng)堅(jiān)持2mm以上的間距，以使焊接熱量在引腳中散除。 3LED的正常任務(wù)電流為20mA，電壓的微小動搖如0.1V都將引起電流的大幅度動搖10%-15%。因此，在電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)LED的壓降配對不同的限流電阻，以保證LED處于最正確任務(wù)形

14、狀。電流過大，LED會縮短壽命，電流過小，達(dá)不到所需光強(qiáng)。LED器件的任務(wù)原理正確選擇和運(yùn)用LED器件： 為了使LED顯示屏到達(dá)理想的顯示效果，需求正確選擇和運(yùn)用LED器件，應(yīng)該留意以下各點(diǎn)：正確選擇LED器件的發(fā)光強(qiáng)度。 正確選擇器件發(fā)光的顏色，有助于提高顯示亮度的客觀感受。 在LED顯示屏的安裝方面需求留意的問題，主要有屏體大小與察看間隔的關(guān)系和安裝傾角等。 屏體安裝時(shí)，應(yīng)留意器件發(fā)光的指向性，當(dāng)屏體安裝高度很高時(shí)，應(yīng)該使屏體堅(jiān)持一定的傾角，以便使發(fā)光的主要方向指向最正確察看位置。此外，屏體的安裝還要留意顯示屏的電磁輻射對外界影響，以及外界電磁輻射對顯示屏的影響。戶外顯示屏為防止陽光照射呵

15、斥反差降低的后果，可以思索加裝整體的或分散到每個光源的遮光板或罩。Led工藝制造流程上游磊晶中游晶粒下游封裝單晶片-族基板構(gòu)造設(shè)計(jì)構(gòu)呵斥長構(gòu)呵斥長資料特性/厚度丈量磊晶片金屬膜蒸鍍光罩蝕刻熱處置切割崩裂丈量晶粒固晶粘著打線樹脂封裝烘烤測試包裝晶片制程是由-族化合物.如GaAS、GaP、GaASP/GaALAS、InGaALP、GaN等半導(dǎo)體制成的,其中心是PN結(jié),因此它具有普通P-N結(jié)的I-N特性,即正導(dǎo)游通反向截止,擊穿特性.此外,在一定條件下,它還具有發(fā)光特性,在正流子(少子)一部分與多數(shù)載流子(多子)復(fù)合而發(fā)光.假設(shè)能產(chǎn)生可見光(波長在380mm紫光-780nm紅光)在半導(dǎo)體中會使有到幾個名詞：1傳導(dǎo)帶：是指有自在挪動電子存在之場所。2價(jià)電子帶：是指不能自在挪動之電子存在之場所。3禁制帶：是指在價(jià)電子帶和傳導(dǎo)帶之間，是沒有電子亦沒有空穴電洞之間隙。E價(jià)電帶 空穴導(dǎo)帶 電子禁帶EnEH晶片發(fā)光顏色即波長和能量的關(guān)系其中 E：電子或電洞之放出能量。 C：光速：3108 m/s ：波長 h：普郎克Planck常數(shù)：6.62610-34J.S轉(zhuǎn)換后：=120/E 所以說晶片的發(fā)光顏色跟能量的大小有關(guān)，能量越小，波長就越長。而能量的大小是跟禁制帶的寬度有關(guān)。禁