LED業(yè)務(wù)培訓(xùn)資料

發(fā)光二極管(LED)

業(yè)務(wù)培訓(xùn)資料

蔣應(yīng)林2011-6-3內(nèi)容提要一、發(fā)光二極體(LED)簡(jiǎn)介二、LED主要制程及物料三、公司主要產(chǎn)品結(jié)構(gòu)介紹四、LED主要光電參數(shù)簡(jiǎn)述五、LED優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用六、應(yīng)用中的注意事項(xiàng)一LED簡(jiǎn)介L(zhǎng)ED(LightEmittingDiode)俗稱(chēng)發(fā)光二級(jí)體或發(fā)光二極管，它包含了可見(jiàn)光和不可見(jiàn)光。屬于光電半導(dǎo)體的一類(lèi),在結(jié)構(gòu)上包括P極與N極,是一種依靠半導(dǎo)體PN結(jié)發(fā)光的光電元件，它分為L(zhǎng)amp系列,Top系列,食人魚(yú)系列,SMD系列，HighPower（大功率）系列…。以Lamp來(lái)講，它是由電子原材料（晶片,金線或鋁線，支架，銀膠或絕緣膠），封裝材料（環(huán)氧樹(shù)脂，色劑，擴(kuò)散劑），以及輔助材料（模條）三大材料構(gòu)成。定義：LED就是由電子材料，封裝材料，輔助材料聯(lián)結(jié)而成的一個(gè)發(fā)光的閉路電子元件。LED具有二極管的特性：正向?qū)?，反向截止。LED發(fā)展簡(jiǎn)史全球LED生產(chǎn)大廠美國(guó)Lumileds（Philips）

Cree日本Nichia（日亞化學(xué)）ToyodaGosei（豐田合成）德國(guó)OSRAM中國(guó)大陸億光、光臺(tái)、佰鴻、東貝（臺(tái)資）、雷曼等LED產(chǎn)品分類(lèi)介紹按封裝形式：LAMP、SMD、食人魚(yú)、大功率系列LED光源按功率分：大功率0.5W、1W、3W、5W、10W、50W、100W等等

我們公司為主的小功率0.04W、0.065W按封裝尺寸：￠3

、￠4、

￠5、￠8、￠10等按膠體形狀：圓形、子彈頭、平頭、內(nèi)凹、草帽頭等按膠體顏色：無(wú)色透明、有色透明、乳白散色、本色散色

LED的五大物料與五大制程

固晶＆焊線圖正極負(fù)極正極負(fù)極LED主要發(fā)光電子物料－晶片晶片的構(gòu)成：由金墊，P極，N極，PN結(jié)，背金層構(gòu)成（雙pad晶片無(wú)背金層）。晶片的分類(lèi)：1.1按組成分：二元：如GaAs(砷化鎵)，GaP（磷化鎵）等三元：InGaN(氮化銦鎵)，GaAlAs(砷化鎵鋁)，GaAsP(磷化鎵砷)等四元：AlGaInP（鋁鉀銦磷）.AlGaInAs（鋁鉀磷砷）1.2按極性分：P/N極晶片（正極性）N/P極晶片（反極性）雙電極（藍(lán)，綠，紫光）1.3按發(fā)光類(lèi)型分：表面發(fā)光型:光線大部分從晶片表面發(fā)出

五面發(fā)光型：表面，側(cè)面都有較多的光線射出1.4按發(fā)光顏色分：紅，橙，黃，黃綠，純綠，藍(lán)綠，藍(lán)，紫光1.5按晶片的大小尺寸分：8mil9mil10mil12mil(紅，橙，黃，黃綠）12mil14mil（藍(lán)，綠，紫光）

24mil40mil（大功率晶片）最新常用的晶片尺寸8*15mil，10*16mil，10*23mil晶片發(fā)光原理

晶片是由P層半導(dǎo)體元素，N層半導(dǎo)體元素靠電子移動(dòng)而重新排列組合成的PN結(jié)合體。也正是這種變化使晶片能夠處于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。在晶片被一定的電壓施加到正向電極時(shí)，P側(cè)電極即注入電洞，N側(cè)電極即注入電子，電洞在P區(qū)移動(dòng)擴(kuò)散，電子同時(shí)也是N區(qū)移動(dòng)擴(kuò)散，若電洞與電子的能量達(dá)到某定值以上時(shí)，則電洞即跨越P區(qū)，源源不斷的游向N區(qū)，N區(qū)的電子同時(shí)也會(huì)跨越N區(qū)，向P區(qū)移動(dòng)。電洞與電子在移動(dòng)擴(kuò)散時(shí)，電洞與電子兩者將會(huì)互相結(jié)合，激發(fā)出光子，產(chǎn)生光能。晶片的結(jié)構(gòu)晶片的結(jié)構(gòu)四大結(jié)構(gòu)P型層,N型層,基層(Substrate)與電極電極分上電極屯下電極

電極材料部分有Al及Au

依P型層及N型層的位置，分為兩種

P型層在上,則為正極性

N型層在上,則為反極性基層一般為GaAs,GaP,…等●光的三要素︰顏色(COLOR,HUE)

表示光色彩的種類(lèi)。彩度(CONTRAST)

表示光同一色系色彩的深淺,通俗意義上來(lái)講，就是顏色的鮮艷程度。

亮度(BRIGHTNESS)

表示光明暗的程度?！窆獾姆N類(lèi)︰γ射線X射線遠(yuǎn)紫外線近紫外線可見(jiàn)光線中紫外線近紅外線中紅外線遠(yuǎn)紅外線10-3nm1nm10nm100nm280nm315nm380nm780nm1000nm1.5μm5μm100μm1mm極超短波紫外線區(qū)紅外線區(qū)短波長(zhǎng)長(zhǎng)波長(zhǎng)白色光分成七色光譜稜鏡化學(xué)線(由日照產(chǎn)生化學(xué)線作用引起)光(人眼所見(jiàn)電磁波範(fàn)圍)接近光性質(zhì)有大熱能電波熱線(熱能也稱(chēng)為熱波)380nm430nm490nm505nm515nm535nm585nm600nm630nm700nm紫色(Purple)藍(lán)色(Blue)藍(lán)綠色(BluishGreen)翠綠色(Green)純綠色(PureGreen)黃綠色(YellowGreen)黃色(Yellow)橙色(Orange)琥珀色(Amber)紅色(Red)●LED顏色區(qū)分紅橙黃綠藍(lán)靛紫，為人眼可見(jiàn)之光，是一般人類(lèi)所能察覺(jué)光的波長(zhǎng)，介於380～780nm之間。紫色光波以下的波長(zhǎng)稱(chēng)為紫外線，大約介於100nm~380nm。紅色光波以上的波長(zhǎng)稱(chēng)為紅外線，大約介於780nm~1mm。發(fā)光二極體(LED)的顏色、彩度、亮度是由晶片所決定。白光LED簡(jiǎn)介所謂白光是多種顏色混合而成的光，以人類(lèi)眼睛所能見(jiàn)的白光形式至少須兩種光混合，如二波長(zhǎng)光(藍(lán)色光+黃色光)或三波長(zhǎng)光(藍(lán)色光+綠色光+紅色光)，目前已商品化的產(chǎn)品僅有二波長(zhǎng)藍(lán)光單晶片加上YAG黃色熒光粉，在未來(lái)較被看好的是三波長(zhǎng)光，以無(wú)機(jī)紫外光晶片加R.G.B三基色熒光粉，此外有機(jī)單層三波長(zhǎng)型白光LED也有成本低、制作容易的優(yōu)點(diǎn)。預(yù)計(jì)三波長(zhǎng)白光LED今年有商品化的機(jī)機(jī)會(huì)，未來(lái)應(yīng)用在取代熒光燈、緊湊型節(jié)能熒光燈泡及LCD背光源等市場(chǎng)，對(duì)白光LED的市場(chǎng)成長(zhǎng)有很大的幫助自從出現(xiàn)發(fā)光二極管LED以來(lái)，人們一直在努力追求實(shí)現(xiàn)固體光源，隨著發(fā)光二極管LED制造工藝的不斷進(jìn)步和新型材料（氮化物晶體和熒光粉）的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用，使發(fā)白色光的LED半導(dǎo)體固體光源性能不斷完善并進(jìn)入實(shí)用階段。白光LED的出現(xiàn)，使高亮度LED應(yīng)用領(lǐng)域跨足至高效率照明光源市場(chǎng)。曾經(jīng)有人指出，高亮度LED將是人類(lèi)繼愛(ài)迪生發(fā)明白熾燈泡之后，最偉大的發(fā)明之一。白光LED簡(jiǎn)介在技術(shù)方面白光LED目前主要分為兩種發(fā)光方式:目前主要的商品化作法是日亞化學(xué)(Nichia)以460nm波長(zhǎng)的InGaN藍(lán)光晶粒涂上一層YAG熒光物質(zhì)，利用藍(lán)光LED照射此一熒光物質(zhì)以產(chǎn)生與藍(lán)光互補(bǔ)的555nm波長(zhǎng)黃光，再利用透鏡原理將互補(bǔ)的黃光、藍(lán)光予以混合，便可得出肉眼所需的白光。目前在白光LED技術(shù)方面仍以日亞化學(xué)領(lǐng)先，擁有眾多專(zhuān)利權(quán)。第二種是日本住友電工亦開(kāi)發(fā)出以ZnSe（鋅，硒）為材料的白光LED，不過(guò)發(fā)光效率較差，但由于目前白光LED市場(chǎng)熱銷(xiāo)，仍呈現(xiàn)供不應(yīng)由求現(xiàn)象。3chips型:

RedChip+GreenChip+BlueChip2chips

型:BlueChip+YellowChip1chip

型:

BlueChip+Yellow熒光粉

UVChip+RGB熒光粉ZnSe（鋅，硒）CIE座標(biāo)圖白光產(chǎn)生的種類(lèi)公司主要產(chǎn)品結(jié)構(gòu)介紹LED晶片用來(lái)產(chǎn)生反射效果之杯狀支架陰極環(huán)氧樹(shù)脂透鏡連接導(dǎo)線(金線)支架陽(yáng)極陰極支架短於陽(yáng)極膠體缺口表示陰極LEDLamp結(jié)構(gòu)介紹導(dǎo)電銀膠支架(LeadFrame)●LAMP固晶銲線利用銀膠將晶片固定在支架上，然後銲上導(dǎo)線(金線)。HighPowerLEDSMDLED結(jié)構(gòu)

PIN腳LED支架銀膠晶片金線環(huán)氧樹(shù)脂LED光電參數(shù)1、正向電壓（VF）2、波長(zhǎng)（λd）3、發(fā)光強(qiáng)度（IV）4、發(fā)光角LED度（2θ1/2

）5、光通量（Φv）6、色溫（CCT）7、顯色指數(shù)（Ra）LED光電參數(shù)定義一，順向電壓（ForwardVoltage）單位（V）

紅，黃，黃綠：Typ：2.0VMax:2.4V

紫，藍(lán)，綠，白：Typ：3.2VMax:4.0V

測(cè)試條件：IF=20mATa=25℃LED光電參數(shù)定義二，發(fā)光顏色，波長(zhǎng)（ColorHue

Wavelength

Spectrum）單位（nm)a.λp:發(fā)光體或物體(經(jīng)由反射或穿透)在分光儀上量得的能量分佈,其峰值位置對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng),稱(chēng)為λp(peak).b.λd:而λd(dominant)是以人眼所見(jiàn)的可見(jiàn)光區(qū)(400-700),決定發(fā)光體或物體的光線主要落在什麼波長(zhǎng).c.△λ:(半波寬)

測(cè)量波長(zhǎng)的間隔PeakWavelengthλp:610nm(峰值波長(zhǎng))DominantWavelengthλd:624nm(主波長(zhǎng))△λ:22nm(半波寬)△λLED光電參數(shù)定義三，發(fā)光強(qiáng)度（luminousIntensity）單位﹕cd(Candla)指發(fā)光體在特定方向單位立體角內(nèi)所發(fā)射的光通量。計(jì)算公式為：Iv＝Φv/Ω式中Ω表示立體角一般而言，光源之光線會(huì)向不同方向以不同強(qiáng)度放射出其光通量，在特定方向所放出之可見(jiàn)光之強(qiáng)度稱(chēng)為光強(qiáng)IV與IF成正比LED光電參數(shù)定義

四，發(fā)光角度（2θ1/2ViewingAngle）定義：在發(fā)光強(qiáng)度空間分布圖形中，最大發(fā)光強(qiáng)度大于最大強(qiáng)度一半時(shí)構(gòu)成的角度，單位是度LED為指方向性元件

?表示發(fā)光強(qiáng)度50%時(shí)的角度LED亮度與角度成反比亮度相同的兩顆LED,2θ1/2愈大則Iv愈小LED光電參數(shù)定義五、光通量（luminousflux）：LED光學(xué)窗口中每秒鐘所發(fā)出的光量的總和。

注1：光通量表示發(fā)光體LED發(fā)光的多少，發(fā)光愈多流明數(shù)愈大；注2：光通量用單位流明（Lumen，簡(jiǎn)寫(xiě)Lm）計(jì)量表示，如：12Lm。

概念澄清：1、光通量是指“光的”，所以我們只能說(shuō)“陽(yáng)光的光通量”，而不能說(shuō)是“那塊石頭的光通量”。2、光通量永遠(yuǎn)和截面捆綁在一起（比如說(shuō)：光學(xué)窗口），也就是說(shuō)這個(gè)量和面積相關(guān)。LED光電參數(shù)定義六，色溫（ColorTemperature)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（Blackbobyradiator)”本身之絕對(duì)溫度值，以量化光源的光色表現(xiàn)。根據(jù)Max

Planck(普朗克)的理論，將一具完全吸收與放射能力的標(biāo)準(zhǔn)黑體加熱，溫度逐漸升高光度亦隨之改變；CIE色座標(biāo)上的黑體曲線（Black

body

locus）顯示黑體由紅——橙紅——黃——黃白——白——藍(lán)白的過(guò)程。黑體加溫到出現(xiàn)與光源相同或接近光色時(shí)的溫度，定義為該光源的相關(guān)色溫度，此溫度可以在色度圖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)色成份就越多，紅色成份也就相對(duì)越少，反之，標(biāo)準(zhǔn)黑體之溫度越低，其輻射出之光線光譜中的藍(lán)色成份就越少，紅色成份就越多。一個(gè)燈的光色可以簡(jiǎn)單的以色溫來(lái)表示，以發(fā)出光色為暖白色之普通白熾燈泡為例，其色溫為2700K，而一般日光燈之色溫為6000K，光之色溫主要可分成三大類(lèi)：暖白色：＜3300K人眼看起來(lái)最舒服中間色：3300至6000K冷白色：＞6000K人眼看起來(lái)很刺眼，很不舒服色溫跟色座標(biāo)是一對(duì)多的關(guān)系，我們跟客戶談的時(shí)候還需要弄明白客戶所要的色區(qū)Planckcurve

標(biāo)準(zhǔn)黑體曲線（Black

body

locus）

七、顯色指數(shù)（Ra）定義：光源對(duì)物體的顯色能力稱(chēng)為顯色性，是通過(guò)與同色溫的參考或基準(zhǔn)光源（白熾燈或畫(huà)光）下物體外觀顏色的比較。它表示某光源呈現(xiàn)物體顏色的效果。

能正確表現(xiàn)物質(zhì)本來(lái)的顏色需使用顯色指數(shù)(Ra)高的光源，其數(shù)值越接近100，顯色性越好。鹵素?zé)糇鳛闃?biāo)準(zhǔn)光源，顯色指數(shù)可以達(dá)到99。

符號(hào)用Ra表示當(dāng)光源光譜中很少或缺乏物體在基準(zhǔn)光源下所反射的主波時(shí)，會(huì)使顏色產(chǎn)生明顯的色差(colorshift)。色差程度愈大，光源對(duì)該色的顯色性愈差。演色指數(shù)系數(shù)(Kaufman)仍為目前定義光源顯色性評(píng)價(jià)的普遍方法。

現(xiàn)階段室內(nèi)照明的顯色指數(shù)要求是80-85。LED光電參數(shù)定義LED產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用1.LED優(yōu)點(diǎn)︰●壽命長(zhǎng),理論上為10萬(wàn)小時(shí)，一般大於5萬(wàn)小時(shí)。（是熒光燈的10倍）●發(fā)熱量低，耗電量小,白熾燈的1/8,熒光燈的1/3）●體積小,重量輕,可封裝成各種類(lèi)型●堅(jiān)固耐用,不怕震動(dòng)。環(huán)氧樹(shù)脂封裝，防水，耐惡劣環(huán)境使用●多色顯示,利用RGB可實(shí)現(xiàn)七彩色顯示。●工作溫度穩(wěn)定性好?！耥憫?yīng)時(shí)間快,一般為毫微秒(ns)級(jí)?！窭涔猓皇菬峁庠??！耠妷旱?可以用太陽(yáng)能電池作電源，LED應(yīng)用簡(jiǎn)介由于超高亮度LED具有非常廣泛的用途，特別是白光LED的出現(xiàn)，給應(yīng)用面帶來(lái)更豐富的內(nèi)容。目前國(guó)內(nèi)有幾百個(gè)單位在開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)超高亮度LED的各種應(yīng)用，熱點(diǎn)應(yīng)用主要包括以下幾個(gè)主要方面：亮化工程景觀、裝飾燈

作為一種冷光源，LED照明燈具有綠色環(huán)保、節(jié)能、色彩絢麗等傳統(tǒng)光源不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。目前，LED輪廓燈、LED護(hù)欄燈、LED燈帶、LED燈泡等被廣泛應(yīng)用于橋梁、大廈廣場(chǎng)、標(biāo)志物、仿古建筑、招牌廣告等輪廓勾勒以及立交橋護(hù)欄、危險(xiǎn)路段、警戒標(biāo)志及其高樓輪廓、庭院護(hù)欄等場(chǎng)所，對(duì)美化城市、塑造景觀有重要作用白光照明：

已開(kāi)始從小功率白光LED燈用起，如安全照明燈、顯微鏡燈、白光背光源、手電筒、太陽(yáng)能燈，特種白光照明等，并逐步向白光照明邁進(jìn)，將是取代白熾燈、鎢絲燈和熒光燈的最大潛力商品大、中、小屏幕顯示器：

各種廣告牌、體育記分牌、金融和交通指示牌等，分為全色、三色、單色顯示屏，全國(guó)共有100多個(gè)單位在開(kāi)發(fā)生產(chǎn)，現(xiàn)已成立LED顯示屏分會(huì)，2002年全國(guó)市場(chǎng)超過(guò)20億元，幾乎全部采用國(guó)產(chǎn)顯示屏。交通信號(hào)燈：

主要用超高亮度紅、綠、黃色LED，因?yàn)椴捎肔ED信號(hào)燈既節(jié)能，可靠性又高，所以在全國(guó)范圍內(nèi)，交通信號(hào)燈正在逐步更新?lián)Q代，而且推廣的速度很快，市場(chǎng)需求量很大.汽車(chē)用燈：

包含汽車(chē)內(nèi)部的儀表板、音響指示燈、開(kāi)關(guān)的背光源、閱讀燈和外部的剎車(chē)燈、尾燈、側(cè)燈、頭燈等均在逐步采用LED顯示。據(jù)報(bào)道，2001年全世界超高亮度LED在汽車(chē)上的用量占26%的份額，一部汽車(chē)可用LED200只到300只背光源：

主要是液晶LCD顯示器上用的背光源，有白色和其他各種顏色，現(xiàn)階段手機(jī)背光源用量非常大，一年要用35億只LED。據(jù)報(bào)道，全世界2001年超高亮度LED在背光源上的用量占30%的份額。LED指示燈：廣泛用于各種家電，儀器，設(shè)備之電源指示例范用應(yīng)室內(nèi)裝飾照明電視及電腦顯視器背光源顯示屏背光源LED特點(diǎn)及與燈泡、熒光燈的對(duì)比燈泡熒光燈LED材料鎢絲汞蒸汽、熒光粉半導(dǎo)體材料發(fā)光原理鎢絲先加熱至白熾狀態(tài)再發(fā)光放電產(chǎn)生的紫外線擊發(fā)熒光粉發(fā)光電子躍進(jìn)時(shí)產(chǎn)生能量,電能轉(zhuǎn)化成光能光源熱光源、發(fā)熱多冷光源、發(fā)熱少冷光源、不發(fā)熱電源高電壓、大電流高電壓、大電流低電壓、低電流耗電高中極低壽命約1,500hrs約5,000hrs100,000hrsLED特點(diǎn)及與燈泡、熒光燈的對(duì)比燈泡熒光燈LED耐震性弱、易碎弱、易碎強(qiáng)、耐損體積大大小點(diǎn)燈速度慢極慢快色澤復(fù)合色復(fù)合色純正顏色變化不能變色少許變化色彩多樣方向性無(wú)無(wú)強(qiáng)輻射性熱輻射電磁輻射無(wú)LED成品加工及應(yīng)用注意事項(xiàng)儲(chǔ)存環(huán)境

+25℃±5℃／65％MAX,密閉包裝6個(gè)月工作溫度

-40℃±5℃~+85℃±5℃工作電流每顆LED（單晶粒）的驅(qū)動(dòng)電流最好在20mA以下焊接要求

1.不要將膠體浸到焊接溶液中去2.當(dāng)引腳處于熱狀態(tài)時(shí)不要對(duì)其施加壓力

3.若以手工焊接時(shí)電烙鐵(建議用溫控烙鐵)須可靠接地不能有漏電現(xiàn)象,焊接溫度300℃±5℃,烙鐵與LEDPIN腳接觸時(shí)間一次不可超過(guò)3秒且不能觸及膠體

4.若以回流焊焊接時(shí):焊接溫度240℃±5℃10秒內(nèi),焊接過(guò)程中焊錫不能觸及膠體LED成品加工及應(yīng)用注意事項(xiàng)LED清洗一般情況下LED不允許清洗，當(dāng)有清潔要求時(shí)

1.任何清洗方法都須在常溫下進(jìn)行，清洗時(shí)間不得超過(guò)1分鐘

2.不要用水清洗LED，因清洗時(shí)的殘?jiān)鼤?huì)使LEDPIN腳生銹

3.LED有可能在超聲波清洗過(guò)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。

4.清洗劑的選擇請(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LED成品加工及應(yīng)用注意事項(xiàng)LED存放

1.打開(kāi)產(chǎn)品的包裝袋時(shí)請(qǐng)盡快使用；2.一般要求在2天內(nèi)須使用完畢，若無(wú)法在限期內(nèi)使用完畢，將包裝袋重新封口，下次使用前須將產(chǎn)品在60℃條件下烘烤至少12個(gè)小時(shí)；3.產(chǎn)品不得長(zhǎng)期暴露在空氣中；

4.產(chǎn)品不得在有腐蝕性氣體的環(huán)境中存放；LED成品加工及應(yīng)用注意事項(xiàng)靜電防護(hù)靜電（staticelectricity）