日上光電LED內(nèi)部培訓(xùn)教材

1、LED基礎(chǔ)培訓(xùn)教程何謂LED?LED(Light Emitting Diode)發(fā)光二極管 LED發(fā)光原理 發(fā)光二極管是由-族化合物，如GaAs（砷化鎵）、GaP（磷化鎵）、GaAsP（磷砷化鎵）等半導(dǎo)體制成的，其核心是PN結(jié)。因此它具有一般P-N結(jié)的I-N特性，即正向?qū)ǎ聪蚪刂?、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進(jìn)入對(duì)方區(qū)域的少數(shù)載流子（少子）一部分與多數(shù)載流子（多子）復(fù)合而發(fā)光，如圖1所示。 正向電壓 (DC Volt,V) 正向電流 (DC mA) 反向電壓 (DC Volt,V) 反向電流 (DC mA)L E D

2、 L E D 電電 氣氣 特特 性性+-電流電壓主要參數(shù) （1）允許功耗Pm:允許加于LED兩端正向直流電壓與流過(guò)它的電流之積的最大值。超過(guò)此值，LED發(fā)熱、損壞。 （2）最大正向直流電流IFm：允許加的最大的正向直流電流。超過(guò)此值可損壞二極管。 （3）最大反向電壓VRm：所允許加的最大反向電壓。超過(guò)此值，發(fā)光二極管可能被擊穿損壞。 （4）工作環(huán)境topm:發(fā)光二極管可正常工作的環(huán)境溫度范圍。低于或高于此溫度范圍，發(fā)光二極管將不能正常工作，效率大大降低。 （5）主波長(zhǎng)和半角。LED分類：擴(kuò)散聚光：5度20度30度3 4 5 10平頭、圓頭、食人魚超亮、超高亮圓形、橢圓不帶卡點(diǎn)帶卡點(diǎn)：5mm、8

3、mm直插、貼片單色：紅、綠、藍(lán)三色（全彩）大功率：1W、2W、10WLEDLED產(chǎn)品特點(diǎn)產(chǎn)品特點(diǎn)LED優(yōu)點(diǎn) 短小輕薄 耐機(jī)械震動(dòng)和衝擊 壽命長(zhǎng) 耗電小 發(fā)熱少 反應(yīng)速度快 顏色柔美飽和及亮度高常規(guī)常規(guī)LEDLED類型類型3mm食人魚5mm厚邊草帽5mm平橢平頭食人魚5mm食人魚5mm薄邊鋼盔1206 (3528)0805貼片5*5大貼片 全彩三合一5*5大貼片 單色0603貼片常規(guī)1W大功率LED LED 應(yīng)應(yīng) 用用 注注 意意 事事 項(xiàng)項(xiàng)一、焊接要求：1. 不要將膠體浸到焊接溶液中去。2. 當(dāng)引腳處?kù)稛釥顟B(tài)時(shí)，不要對(duì)其施加壓力。3. 可接受的焊接條件(如下表)：LED LED 應(yīng)應(yīng) 用用 注

4、注 意意 事事 項(xiàng)項(xiàng)焊焊 接接 方方 式式焊焊 接接 條條 件件烙鐵(建議用溫控烙鐵)3005，3秒內(nèi)（距離膠體邊緣1.6mm）沾錫2605，3秒內(nèi)（距離膠體邊緣1.6mm）波峰焊預(yù)熱755，30秒內(nèi)焊接2455，5秒內(nèi)（距離膠體邊緣1.6mm）回流焊預(yù)熱150-180，90秒內(nèi)焊接2405，30秒內(nèi)（錫不觸及膠體）LED LED 應(yīng)應(yīng) 用用 注注 意意 事事 項(xiàng)項(xiàng)二、清洗方法：1.任何清洗方法都需在常溫下進(jìn)行，且清洗的時(shí)間不得 超過(guò)一分鐘。2.當(dāng)有清潔要求時(shí)，清潔溶劑的選擇請(qǐng)參閱下表:常用清潔溶劑禁用清潔溶劑酒精 甲烷稀釋劑、丙酮、二氟脂、三氯乙稀3.不要用水清洗LED，因清洗的殘?jiān)鼤?huì)使引腳

5、生銹。4.LED有可能在超聲波清洗程中被破壞。為了保證安全 在進(jìn)行大批量清洗前，請(qǐng)先試樣。LED LED 應(yīng)應(yīng) 用用 注注 意意 事事 項(xiàng)項(xiàng)三、測(cè)試LED和防靜電措施 當(dāng)電流過(guò)大時(shí)，LED會(huì)燒壞，無(wú)論任何時(shí)候應(yīng)用，必須串聯(lián)電阻或限制電流情況下用。嚴(yán)禁直接給LED通低壓或高壓電。 整個(gè)制程中必須做好防靜電措施。靜電對(duì)藍(lán)、白色LED極易産生損害，使用時(shí)請(qǐng)採(cǎi)用防靜電措施,如防護(hù)帶和手套；LED LED 應(yīng)應(yīng) 用用 注注 意意 事事 項(xiàng)項(xiàng)四、儲(chǔ)存和使用注意事項(xiàng) 當(dāng)打開産品包裝袋後請(qǐng)儘快使用，對(duì)於SMD貼片材料請(qǐng)?jiān)陂_包裝後72小時(shí)內(nèi)使用完成,若無(wú)法在限期內(nèi)完成，則請(qǐng)?jiān)谙麓问褂们皩⒉牧显?0條件下烘烤至少

6、12小時(shí)。產(chǎn)品不得長(zhǎng)期暴露在空氣中；產(chǎn)品不得在有腐蝕性氣體的環(huán)境中存放。LED的使用1、直流驅(qū)動(dòng)電路 Vs：直流源電壓 VF：LED正向壓降 IF：LED正向電流 R：電阻 LED的使用2、CMOS IC驅(qū)動(dòng)電路 VCC：電壓源 VCE(SAT)：集電極、發(fā)射極間的正向飽和壓降 VF：LED正向壓降IF：LED正向電流 R：電阻 3.1 LED高電平工作狀態(tài)3.2 LED低電平工作狀態(tài)常規(guī)產(chǎn)品實(shí)例按照公式上圖中LED的限流電阻應(yīng)該為： R=(12-Vled*3)/0.02=150歐姆食人魚LED工作電流根據(jù)顏色不同，在18-30mA之間。0805，1206，1210等Top型，平橢，鋼盔和草帽

7、等LED工作電流在15mA-20mA之間。正確選擇不同LED的工作電流時(shí)設(shè)計(jì)關(guān)鍵之一。 A30LED 正負(fù)極的識(shí)別：1、插件式LED長(zhǎng)腳為正極，短腳為負(fù)極。LED管腳同樣長(zhǎng)度的情況下，支架一側(cè)為正極，反射杯一側(cè)為正極，分別對(duì)應(yīng)PCB板上的正負(fù)極，插件前應(yīng)正確識(shí)別。 2、貼片LED和食人魚LED根據(jù)封裝外形的缺角位來(lái)識(shí)別正負(fù)極。 3、以上方式無(wú)法識(shí)別時(shí)，請(qǐng)采用萬(wàn)用表測(cè)量正負(fù)極。正負(fù)正負(fù)正負(fù) A30LED 的幾個(gè)主要生產(chǎn)商LumiLedsOsram Cree.Nichia東芝目前市面上常見的LED燈具有如下：LED地埋燈、 LED水底燈、 LED草坪燈、 LED輪廓燈、 LED彩虹管、 LED燈杯

8、、 LED投光燈、 LED射燈、 LED地磚燈、 LED墻壁燈、 LED球泡等。LED目前在照明行業(yè)中的主要應(yīng)用范圍* 建筑物外觀照明 * 娛樂(lè)場(chǎng)所及舞臺(tái)照明* 室內(nèi)空間展示照明 * 道路、景觀照明* 標(biāo)識(shí)與指示性照明 * 交通信號(hào)燈、視頻屏幕LED技術(shù)術(shù)語(yǔ)介紹LED LED 波波 長(zhǎng)長(zhǎng) 光是一種電磁波光是一種電磁波 波長(zhǎng)決定光的顏色波長(zhǎng)決定光的顏色 可見光的波段從紫光可見光的波段從紫光( (約約 380nm )380nm )到紅光到紅光(770nm ) (770nm ) 不可見光的波長(zhǎng)不可見光的波長(zhǎng) * * 紅外線長(zhǎng)於紅外線長(zhǎng)於 770nm770nm * * 紫外線短於紫外線短於 380nm

9、380nm 紅色紅色620-630 620-630 黃色黃色585-595 585-595 綠色綠色520-530 520-530 藍(lán)色藍(lán)色460-470 460-470 可見光380-770nm紫外線100-380nm紅外線770-1,000,000nm2345 6 7 8 92345 6 7 8 91001,000波長(zhǎng) 1,0000(納米nm)x-射線微波主要波長(zhǎng) 紅外線波長(zhǎng)：620780nm。紫外線的波長(zhǎng)：380420nm。如下圖： 波長(zhǎng)780620590560490450420380nm 太陽(yáng)光：波長(zhǎng)是780380nm,純白色。 白熾燈：波長(zhǎng)為780400nm,缺少紫光,故合成后光色略

10、偏紅黃。 熒光燈：波長(zhǎng)為750310nm,缺少紅光,故合成后略帶青色或呈青白色。LED LED 光學(xué)照明用語(yǔ)1 光通量光通量 (v)(v) ： 單位:流明 (lumen,lm) 由一光源所發(fā)射並被人眼感知之所有 輻射能稱之為光通量。光強(qiáng)度光強(qiáng)度 (Iv)(Iv) ： 單位: 坎德拉 (candela,cd) 光源在某一方向立體角內(nèi)之光通量大小。一般而言，光源會(huì)向不同方向以不同之強(qiáng)度放射出其光通量。在特定方向所放出之可見光輻射強(qiáng)度稱為光強(qiáng)度。6 光通量光通量光源在單位時(shí)間內(nèi)光源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光量稱為光發(fā)出的光量稱為光源光通量源光通量單位單位 流明流明 (lm)符號(hào)符號(hào) 光通量光通量某些實(shí)際例

11、子某些實(shí)際例子自自行行車車車車燈燈3W30lm白白熾熾燈燈Softone 75 W900lm節(jié)節(jié)能能燈燈SL 18 W900 lm直直管管熒熒光光燈燈TL D”58W/835200lm高高壓壓鈉鈉燈燈SONT Plus100W10500 lm低低壓壓鈉鈉燈燈SOX-E 131 W26 000 lm高高壓壓汞汞燈燈HPLN 1000W58500 lm光強(qiáng)光強(qiáng)IwI = 光通量光通量 立體角立體角fdw光源在給定方向上光源在給定方向上單位立體角內(nèi)輻射單位立體角內(nèi)輻射的光通量的光通量單位單位 : 坎德拉坎德拉 cd符號(hào)符號(hào) : I=4 I半值角1/2和視角：1/2是指發(fā)光強(qiáng)度值為軸向強(qiáng)度值一半的方向

12、與發(fā)光軸向（法向）的夾角。半值角的2倍為視角（或稱半功率角）。 二只不同型號(hào)發(fā)光二極管發(fā)光強(qiáng)度角分布的情況。中垂線（法線）AO的坐標(biāo)為相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度（即發(fā)光強(qiáng)度與最大發(fā)光強(qiáng)度的之比）。顯然，法線方向上的相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度為1，離開法線方向的角度越大，相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度越小。由此圖可以得到半值角或視角值。 光強(qiáng)光強(qiáng)某些實(shí)際例子某些實(shí)際例子自行車車燈(無(wú)反射罩)2.5 cd自行車車燈(有反射罩)250 cd厚玻璃射燈 PAR 38 120WSpot9500 cdMVF 406 CAT A1/1800W最大光強(qiáng)4,500,000 cdLED LED 簡(jiǎn)簡(jiǎn) 介介光學(xué)照明用語(yǔ)(2)照度照度 (Illuminance,

13、 E)(Illuminance, E) 單位：勒克斯 (Lux, lx) 照度是光通量與被照面之比值。1 lux之照度為1 流明(lm)之光通量均勻分佈在面積為一平方米之區(qū)域。光照度光照度照度照度E = 流明流明 x (設(shè)計(jì)系數(shù)設(shè)計(jì)系數(shù)) 面積面積流明流明面積面積( m2 )單位面積接受到的光通量單位面積接受到的光通量單位單位 : 勒克斯勒克斯lx符號(hào)符號(hào) : E自然光的照度大約如下：100000Lx 晴天的陽(yáng)光直射下 10000Lx 晴天時(shí)背陰處 20 Lx 晴天時(shí)室內(nèi)角落 0.2 Lx 月夜 100200 Lx 一般辦公室要求的照度 一般學(xué)習(xí)的照度應(yīng)不少于75Lx 在40W 普通燈泡正下方

14、1m 處的照度約為30Lx 40W 熒光燈正下方1.3m 處的照度約為90Lx LED LED 簡(jiǎn)簡(jiǎn) 介介光學(xué)照明用語(yǔ)(3)輝度輝度 (Luminance, L)(Luminance, L) 單位：坎德拉每平方米 (cd/) 一光源或一被照面之輝度指其單位表面在某一方向上的光強(qiáng)度密度，也可說(shuō)是人眼所感知此光源或被照面之明亮程度。LED LED 簡(jiǎn)簡(jiǎn) 介介光學(xué)照明用語(yǔ)(4)色溫色溫 ( Co1or Temperature )( Co1or Temperature ) 單位：絕對(duì)溫度 ( Kelvin, K ) 一個(gè)光源之色溫被定義為與其具有相同光色之標(biāo)準(zhǔn)黑體 本身之絕對(duì)溫度值，此溫度可以在色度圖

15、上之普朗克軌跡上找到其對(duì)應(yīng)點(diǎn)。標(biāo)準(zhǔn)黑體之溫度越高,其輻射出之光線光譜中藍(lán)色成份越多,紅色成份也就相對(duì)的越少。以發(fā)出光色為暖白色之普通白熱燈泡為例，其色溫為2700K，而晝光色日光燈之色溫為6000K。普朗克軌跡普朗克軌跡LED LED 簡(jiǎn)簡(jiǎn) 介介光學(xué)照明用語(yǔ)(5)演色性演色性 (Color rendering )(Color rendering ) 一般認(rèn)為人造光源應(yīng)讓人眼正確地感知色彩，就如同在太陽(yáng)光下看東西一樣。當(dāng)然這需視應(yīng)用之場(chǎng)合及目的而有不同之要求程度。此準(zhǔn)據(jù)即是光源之演色特性，稱之為 平均演色性指數(shù)(general color rendering index, (Ra)。 平均演色性

16、指數(shù)為物件在某光源照射下顯示之顏色與其在參照光源照射下之顏色兩者之相對(duì)差異。其數(shù)值之評(píng)定法為分別以參照光源及待測(cè)光源照在DIN 6169所規(guī)定之八個(gè)色樣上逐一作比較並量化其差異性；差異性越小，即代表待測(cè)光源之演色性越好，平均演色性指數(shù)Ra為100之光源可以讓各種顏色呈現(xiàn)出如同被參照光源所照射之顏色。Ra值越低，所呈現(xiàn)之顏色越失真。LED LED 簡(jiǎn)簡(jiǎn) 介介材材 料料 特特 性性 LED 是由和族 複合半導(dǎo)體構(gòu)成 材料及製造方法複合材料基座製作方法注GaPGaP液相長(zhǎng)晶 (LPE)磷化鎵GaAsP GaP氣相長(zhǎng)晶(VPE)磷化砷鎵AlGaAs GaAs液相長(zhǎng)晶 (LPE)砷化鎵AlGaAs砷化鋁

17、鎵AlGaInP磷化鋁鎵銦 GaAs有機(jī)金屬氣相長(zhǎng)晶 (MOVPE)吸收基座GaP透明基座InGaNSapphire有機(jī)金屬氣相長(zhǎng)晶(MOVPE)透明基座SiC(碳化矽)吸收基座氮化銦鎵7-1複合半導(dǎo)體複合半導(dǎo)體LEDLED發(fā)光光譜發(fā)光光譜波長(zhǎng)(nm)8紫外紫藍(lán)綠黃橙紅紅外GaP GaAs1-xPx AlxGa1-xAsx (AlxGa1-x) 0.5In0.5P InxGa1-XN 300400500600700800LED LED 發(fā)光功率的演進(jìn)發(fā)光功率的演進(jìn)低壓低壓 節(jié)能燈（節(jié)能燈（18W）白熾燈白熾燈(白光燈白光燈)（40W）鎢絲燈（鎢絲燈（60W）鹵素?zé)簦u素?zé)簦?0w）Yellow Filtered1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 20051001010.1GaAsP RedCaP RedGaP GreenGaAsP Red/Y