LED基本工作原理(精)

1、LED部分基本工作原理1LED的原理概述發(fā)光二極管主要由PN結(jié)芯片、電極和光學(xué)系統(tǒng)組成。其發(fā)光體-晶片的尺寸一般為8.9.10.12.13.14mil（1mil=0.0254毫米），目前市面上晶片尺寸越來越大,超過40mil。其發(fā)光過程包括三部分：正向偏壓下的載流子注入、復(fù)合輻射和光能傳輸。當(dāng)電子經(jīng)過該晶片時(shí)，帶負(fù)電的電子移動(dòng)到帶正電的空穴區(qū)域并與之復(fù)合，電子和空穴消失的同時(shí)產(chǎn)生光子。電子和空穴之間的能量（帶隙）越大，產(chǎn)生的光子的能量就越高。光子的能量反過來與光的顏色對(duì)應(yīng)，可見光的頻譜范圍內(nèi)，藍(lán)色光、紫色光攜帶的能量最多，桔色光、紅色光攜帶的能量最少。由于不同的材料具有不同的帶隙，從而能夠發(fā)出

2、不同顏色的光。2發(fā)光二極管的伏安特性順向電壓（VFv.s.順向電流（IF;逆向電壓（VRv.s.逆向電流（IR;LED是電流驅(qū)動(dòng)元件，非電壓驅(qū)動(dòng)元件;測(cè)試時(shí),VR=5V時(shí),IR<10yA也就是說:IR=10yA時(shí),VR>5V;電流從正極PIN腳流入，經(jīng)金線流至芯片正極（P極），再流至芯片P/N結(jié)，從而激發(fā)芯片發(fā)光（芯片為P/N結(jié)處發(fā)光），再流至N結(jié)，至杯底后經(jīng)短腳流出，而形成一完整的封閉電路通常芯片設(shè)計(jì)時(shí)考慮其正常工作電流為20mA，因此，使用發(fā)光二極管及生產(chǎn)測(cè)試時(shí)，通過發(fā)光二極管的電流均為20mA，此電流稱為正向電流（If）。伏安特性曲線圖LED光電特性參數(shù)1、三要素LED的VF

3、,IVd（x,y稱為其光電特性三要素；IV是指在一定正向電流下的亮度；九d是指其主波長;波長決定了發(fā)光的顏色。X,Y是指在CIE光諳圖中色度坐標(biāo)系統(tǒng)中的坐標(biāo)值。可見光的波段從紫光（約380nm到紅光（770nm不可見光的波長紅外線長於770nm紫外線短於380nm。VF順向電壓，一般：紅、黃、黃綠，VF值在1.8-2.3V藍(lán)、綠、紫，VF值在2。8-3.6V之間。2、IF順向電流IF值通常為20mA被設(shè)為一個(gè)測(cè)試條件和常亮?xí)r的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電流.IF增大時(shí)LAMP的顏色、亮度、VF特性及工作溫度均會(huì)受到影響，它是正常工作時(shí)的一個(gè)先決條件，IF值增大：壽命縮短、VF值增大、波長偏低、溫度上升、亮度增大

4、、角度不變3、.VR反向電壓由于LAMP是二極管具有單向?qū)щ娞匦?，反向通電時(shí)反向電流為0，而反向電壓高到一定程度時(shí)會(huì)把二極管擊穿，剛好能把二極管擊穿的電壓稱為反向崩潰電壓，可以用“VR”來表示。VR特性：1>VR是衡量P/N結(jié)反向耐壓特性，當(dāng)然VR赿高赿好；RYYGOVR可以做到20-40V紅、黃、黃綠等四元晶片反向電壓可做到1520V。BPG可以做到5V以上.2IR（反向加電壓時(shí)流過的電流）特性： IR是反映二極管的反向特性，IR值太大說明P/N結(jié)特性不好，快被擊穿；IR值太小或?yàn)?說明二極管的反向很好；IR一般要求是10UA以下。 通常IR值較大時(shí)VR值相對(duì)會(huì)小，IR值較小時(shí)VR值相

5、對(duì)會(huì)大； IR的大小與晶片本身和封裝制程均有關(guān)系，制程主要體現(xiàn)在銀膠過多或側(cè)面沾膠，雙線材料焊線時(shí)焊偏，靜電亦會(huì)造成反向擊穿，使IR增大。4、IV（LAMP的發(fā)光強(qiáng)度，稱為亮度）指LAMP有流過電流時(shí)的光強(qiáng)，單位一般用毫燭光（med）來衡量，1000mcd=lcd由于一批晶片做出的LAMP光強(qiáng)均不相同，封裝廠商會(huì)將其按不同的等級(jí)分類，分為低、中、高等多個(gè)等級(jí)，而LAMP的價(jià)格也與其亮度大小有關(guān)系。同一亮度LAMP順向電流越大，亮度越高。亮度還跟角度有關(guān)系，同樣物料角度越大亮度越低，角度越小，亮度越高，所以要求亮度的同時(shí)要考慮到角度的大小.5、光通量（Luminousflux,指光源每秒鐘所發(fā)出

6、的量之總和,單位為：流明（lumen,lm一般鎢絲燈泡的發(fā)光效率在6-25Lm/w之間，日光燈的發(fā)光效率在45-95Lm/w之間。目前LED超過100LM/W.，6、照度（illuminance單位勒克斯（Lux,lx照度是光通量與被照面之比值。1lumen之光通量均勻分布在面積為一平方米之區(qū)域。照度（Luminosity指物體被照亮的程度，采用單位面積所接受的光通量來表示，表示單位為勒克斯（Lux,lx，即1m/m2。1勒克斯等于1流明（lumen,lm的光通量均勻分布于1m2面積上的光照度。照度是以垂直面所接受的光通量為標(biāo)準(zhǔn)，若傾斜照射則照度下降。7、W/D（主波長，單位是nm,納米）LA

7、MP正常工作時(shí)的顏色特性，通常用W/D來衡量顏色的變化特性，在電流和溫度不同的情況下主波長測(cè)試值均不相同的，我公司將W/D按不同的等級(jí)分類。并用不同的字母表示.&、&（半強(qiáng)度視角，單位是“度”）發(fā)光管LAMP發(fā)光強(qiáng)度為一半時(shí)所對(duì)應(yīng)的角度。角度的大小與晶片體積的大小、支架碗杯的角度、杯深、模粒的球面直徑、卡點(diǎn)等有關(guān)系。角度越大照出的光圈越大，反之越小。9、光效（Luninousefficacyofasource單位:流明每瓦特（LM/W光源所發(fā)出的總光通量與該光源所消耗的電功率的比值.10、色溫（ColourTemperature）單位：絕對(duì)溫度（Kelvin,K色溫表示光源光譜

8、質(zhì)量最通用的指標(biāo)。色溫是按絕對(duì)黑體來定義的，光源的輻射在可見區(qū)和絕對(duì)黑體的輻射完全相同時(shí)，此時(shí)黑體的溫度就稱此光源的色溫。低色溫光源的特征是能量分布中，紅輻射相對(duì)說要多些，通常稱為“暖光”；色溫提高后，能量分布中，藍(lán)輻射的比例增加，通常稱為“冷光”。一些常用光源的色溫為：鎢絲燈為2760-2900K中午陽光為5400K藍(lán)天為12000-18000K就LED來說，一般2500K-5000K叫暖白色，5000K-6000K叫做正白偏黃色，6000K-10000K叫做白色，10000K以上一般稱為偏藍(lán)色LED應(yīng)用一.使用注意事項(xiàng)及標(biāo)準(zhǔn)LED器件即發(fā)光二極管元器件在產(chǎn)品應(yīng)用中,LED的焊接,成形,安裝

9、,清洗等對(duì)其LED應(yīng)有的特性影響是一個(gè)很大的因素,相應(yīng)的LED使用和倉儲(chǔ)溫度等方面也非常重要，包括靜電防護(hù)等等?，F(xiàn)就相關(guān)事項(xiàng)作如下幾點(diǎn)簡要的說明。以期統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范操作、達(dá)到改善LED的使用狀況和品質(zhì)之目的?。ㄒ唬㎜ED焊接條件1、烙鐵焊接：烙鐵（最高30W）尖端溫度不超過280°C；焊接時(shí)間不超過5秒；焊接位置至少離膠體3毫米。2、浸焊：浸焊最高溫度260C，浸焊時(shí)間不超過5秒，浸焊位置至少離膠體3毫米。（二）引腳成形方法1、必需離膠體2毫米才能折彎支架。2、支架成形必須用夾具或由專業(yè)人員來完成。3、支架成形必須在焊接前完成。4、支架成形需保證引腳和間距與線路板上一致。5、注意各類

10、器件外線的排列，以防極性裝錯(cuò)。器件不可與發(fā)熱元件靠得太近，工作條件不要超過其規(guī)定的極限。6、務(wù)必不要在引腳變形的情況下安裝LED。7、當(dāng)決定在孔中安裝時(shí)，計(jì)算好面孔及線路板上孔距的尺寸和公差以免支架受過度的壓力。8、安裝LED時(shí)，建議用導(dǎo)套定位。9、在焊接溫度回到正常以前，必須避免使LED受到任何的震動(dòng)或外力。（三清冼當(dāng)用化學(xué)品清洗膠體時(shí)必須特別小心，因?yàn)橛行┗瘜W(xué)品對(duì)膠體表面有損傷并引起褪色如三氯乙烯、丙酮等?？捎靡掖奸呤?、浸漬，時(shí)間在常溫下不超過3分鐘。（四）工作及儲(chǔ)存溫度LEDLAMPS發(fā)光二極管Topr-25C85C、Tstg-40C100C（五）LED使用注意事項(xiàng)：（1）LED是直流器

11、件，反向電壓不得大于5v,標(biāo)準(zhǔn)工作電流20mA，最大工作電流30mA，不可以過載，否則LED容易損壞。（2）長腳為LED的正極（陽極，接電源正極）（3）焊接設(shè)備（包括電烙鐵、自動(dòng)焊接機(jī)臺(tái)及測(cè)試機(jī)臺(tái)）需接地，操作人員需配備防靜電環(huán)。（4）開包裝后未使用完應(yīng)在12小時(shí)內(nèi)封口。（六）LED靜電防護(hù)措施靜電的基本物理特性為：吸引或排斥，與大地有電位差，會(huì)產(chǎn)生放電電流。這三種特性對(duì)電子元件的影響：1、靜電吸附灰塵，降低元器件絕緣電阻（縮短壽命）。2、靜電放電破壞，使元器件受損壞不能工作（安全破壞）。3、靜電放電電產(chǎn)或電流產(chǎn)生的熱，使元件器受傷（潛在損傷）。4、靜電放電產(chǎn)生的電磁場幅度很大（達(dá)幾百伏/米）

12、頻譜極寬（從幾十兆到幾千兆），對(duì)電子器件造成干擾甚至損壞（電磁干擾）。目前針對(duì)高亮度LED在使用上存在的最大問題是ESD（靜電的影響。靜電是造成LED材料漏電（IR/反向電流）的主要因素，90%的靜電均來源于作業(yè)中沒有對(duì)設(shè)備進(jìn)行接地及操作員沒有配備相應(yīng)的防靜電設(shè)置，LED在漏電后其亮度和顏色不會(huì)即時(shí)表現(xiàn)出不良現(xiàn)象，但在正常持久工作時(shí)其亮度會(huì)明顯下降或不穩(wěn)定及不亮，因而在制造作業(yè)中，除了按照相應(yīng)的LED操作標(biāo)準(zhǔn)要求控制以外，應(yīng)在防靜電方面做如下一些控制：1、測(cè)試機(jī)臺(tái)需接地2、人員需配備防靜電環(huán).防靜電工作服。3、翻擴(kuò)晶片時(shí)一定要在離子風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下進(jìn)行。4、焊線機(jī)臺(tái)四大參數(shù)的調(diào)整。5、盡量避

13、免材料有劇烈磨擦，如在材料盤內(nèi)來回挪動(dòng)材料及在桌面上反復(fù)挪動(dòng)，材料均易造成漏電。二LED特點(diǎn)LED優(yōu)點(diǎn)1、工作電壓低（3-24V），比高壓電源安全2、耗電量小，發(fā)光效率高，消耗能量較同光效的白熾燈減少80%，比熒光燈減少50%3、發(fā)光響應(yīng)時(shí)間極短，納秒級(jí)；白熾燈是毫秒級(jí)4、穩(wěn)定性：10萬小時(shí)，光衰為初始的50%5、光色純高透光率，耐熱6、結(jié)構(gòu)牢固，抗沖擊，耐振動(dòng)7、環(huán)保，生產(chǎn)、回收過程無有害金屬汞LED缺點(diǎn)1、取光率。外量子效率低，折射率物理屏障難以克服。2、導(dǎo)熱。高透光率，耐熱3、光色均勻和光通亮的封裝工藝；4、封裝樹脂，熱導(dǎo)率低，耐UV和日光輻射及抗潮的封裝樹脂。5、涂敷熒光粉膠工藝，目前滴膠工藝落后，成品率低，一致性差，勞動(dòng)強(qiáng)度大。6、光衰三.LED市場應(yīng)用1、路燈2、射燈，灑墻燈，夜景照明3、車燈（包括前轉(zhuǎn)向燈、倒車燈、制動(dòng)尾燈、后轉(zhuǎn)向燈、高位剎車燈。車內(nèi)的儀表盤、空調(diào)、音響等指示燈及內(nèi)部閱讀燈，大眾、通用、一汽豐田、奇瑞、日產(chǎn)、起亞、AUDI、新款別克君威、SANTANA）4、數(shù)碼產(chǎn)品用閃光燈攝像頭，以白光為主。5、信號(hào)指示用（電子設(shè)備功能指示、交通信號(hào)燈）6、景觀照明以小功率和大功率白光為主,礦燈,臺(tái)燈,路燈,建筑裝飾、室內(nèi)裝飾、旅游景點(diǎn)裝飾等；LED照明光源的主流