LED初期常識培訓(xùn)[資料課件

1、LED初期常識培訓(xùn)資料LED技術(shù)培訓(xùn)一.LED的原理、結(jié)構(gòu)二.LED的發(fā)展歷程三.LED的主要參數(shù)四.LED的主要封裝形式五.LED的封裝流程六.光圣半導(dǎo)體的質(zhì)量控制和技術(shù)優(yōu)勢七.LED的注意事項LED初期常識培訓(xùn)資料 一、LED的結(jié)構(gòu)及原理 1.光的定義 光是一種電磁波，它的波長區(qū)間從幾個（1nm=10-9m）到1毫米（mm）左右。人眼可見的只是其中一部分，我們稱其為可見光，可見光的波長范圍為380nm780nm，可見光波長由長到短分為紅、橙、黃、綠、青、蘭、紫光，波長比紫光短的稱為紫外光，波長比紅光長的稱為紅外光。 2.LED的結(jié)構(gòu) LED 是英文 light emitting diode

2、 （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，然后四周用新型材料(如環(huán)氧樹脂)密封，起到保護(hù)內(nèi)部芯線的作用，所以 LED 的抗震性能好。LED初期常識培訓(xùn)資料 發(fā)光二極管的核心部分是由 p 型半導(dǎo)體和 n 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 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LED初期常識培訓(xùn)資料 3.P層與N層之接合狀況 4. LED晶片的元素為III-V族化合半導(dǎo)體（周期表）LED初期常識培訓(xùn)資料二、LED的發(fā)展歷程 LED

3、發(fā)展歷史劃分為四個階段。LED初期常識培訓(xùn)資料第一個階段是從1962年LED實現(xiàn)商品化到上世紀(jì)80年代初的近20年時間，這段時間的發(fā)展奠定了普亮LED的技術(shù)和市場基礎(chǔ)，使得LED在狀態(tài)指示領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。這一階段的特點是：1）使用間接帶隙的半導(dǎo)體材料GaAsP、GaP等；2）材料生長采用氯化物氣相外延法（HVPE）和液相外延（LPE）；3）在GaAsP、GaP材料中加入N、Zn、O等雜質(zhì)元素，在GaAsP、GaP中形成的等電子陷阱，其發(fā)光的微觀機(jī)理是等電子陷阱復(fù)合，發(fā)光效率比最初的間接帶隙材料帶間躍遷提高很多，流明效率達(dá)到1 lm/W左右，與Edison發(fā)明的白熾燈量子效率接近；4）通過調(diào)整

4、GaAsP材料中As和P的組分，實現(xiàn)了GaAs1-XPX：N材料較短波長的LED光發(fā)射，商品化的LED波長范圍從單一的紅色，擴(kuò)展到紅、橙、黃幾種顏色；5）改變GaP材料摻雜元素，實現(xiàn)了GaP系材料的紅光LED（GaP:Zn,O）、黃綠光LED（GaP:N）商品化。LED初期常識培訓(xùn)資料 第二個階段從上世紀(jì)80年代初到90年代初，這個階段紅色和紅外高亮度LED研制取得突破，外量子效率達(dá)到8%，流明效率又提高了一個數(shù)量級，接近10 lm/W，在戶內(nèi)顯示屏等領(lǐng)域開始應(yīng)用，但是因為GaAlAs三元系材料光衰比較嚴(yán)重，在戶外大屏幕和交通信號燈方面的應(yīng)用受到限制。這個階段的主要特點是： 使用了直接帶隙的G

5、aAlAs三元系材料； 液相外延（LPE）技術(shù)更加成熟，材料生長質(zhì)量提高，價格下降，促進(jìn)了LED的大規(guī)模使用； 發(fā)光機(jī)理由雜質(zhì)發(fā)光變?yōu)閹чg豎直躍遷，躍遷幾率大大增加，電光轉(zhuǎn)換的內(nèi)量子效率和流明效率都有了大幅度提高； 發(fā)光層結(jié)構(gòu)由同質(zhì)結(jié)，發(fā)展到異質(zhì)結(jié)、雙異質(zhì)結(jié)。LED初期常識培訓(xùn)資料 第三個階段主要是上世紀(jì)最后十年，1991年日本東芝公司和美國HP公司分別研制成GaAlInP紅、橙超高亮度LED，1992年上述兩家公司又分別研制出GaAlInP黃色（590 nm）以及更短一些波長（573nm，黃綠色）。1993年日本Nichia公司Nakamura S 成功開發(fā)出藍(lán)光（450 nm）LED，很快

6、又推出了商品化的綠光（505nm）LED，LED實現(xiàn)了全彩化、超高亮度化。這一階段的主要特點是： 1）直接帶隙材料GaAlInP、InGaN材料系的大量使用，實現(xiàn)了LED的全彩化和超高亮度化 2）MOCVD和MBE技術(shù)引入LED的研究和生產(chǎn)； 3）新的發(fā)光層結(jié)構(gòu)和器件結(jié)構(gòu)層出不窮，如單量子阱、多量子阱、布拉格反射層、透明襯底、透明電極、表面紋理、梯形切割等； 4）全彩化和超高亮度化的實現(xiàn)擴(kuò)大了LED的應(yīng)用范圍，使LED產(chǎn)業(yè)迅速擴(kuò)大。LED由狀態(tài)指示和室內(nèi)屏幕顯示，擴(kuò)大到戶外全彩顯示，在交通信號燈方面的應(yīng)用得到普及，LED已經(jīng)在裝飾照明、景觀照明、汽車照明、儀器儀表照明等特種照明領(lǐng)域開始應(yīng)用，并

7、逐漸向普通照明領(lǐng)域發(fā)展。LED初期常識培訓(xùn)資料目前，正在經(jīng)歷LED技術(shù)發(fā)展的第四個階段，這一階段開始于上世紀(jì)末，發(fā)展的目標(biāo)是研究高效率、全固態(tài)、環(huán)保的LED光源，推進(jìn)LED在照明領(lǐng)域的應(yīng)用。同傳統(tǒng)的LED相比，大功率LED對發(fā)光效率、輸出光通量等提出了更高的要求，二者的差別已經(jīng)超越了量變的范疇，產(chǎn)生了質(zhì)變，因此大功率LED進(jìn)入普通照明領(lǐng)域的過程中，對LED整個產(chǎn)業(yè)鏈都提出了新的技術(shù)要求，從外延層的結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料生長（上游），芯片結(jié)構(gòu)的設(shè)計、芯片制作（中游），封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計、封裝工藝（下游），直到大功率LED照明燈具的設(shè)計（應(yīng)用）等都出現(xiàn)了許多新的研究課題，吸引了國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)界眾多科技工作

8、者的研究興趣。LED初期常識培訓(xùn)資料三、LED的主要參數(shù) 波長：光的色彩強(qiáng)弱是可以通過數(shù)據(jù)來描述，這種數(shù)據(jù)叫波長。能見到的光的波長，范圍在380至780nm之間。單位：納米（nm） LED初期常識培訓(xùn)資料 亮度：亮度是指物體明暗的程度，定義是單位面積的發(fā)光強(qiáng)度。單位：尼特（nit） 光強(qiáng)：指光源的明亮程度。也即表示光源在一定方向和范圍內(nèi)發(fā)出的可見光輻射強(qiáng)弱的物理量。單位：燭光（cd） 光通量：光通量F是表征LED總光輸出的輻射能量，它標(biāo)志器件的性能優(yōu)劣。F為LED向各個方向發(fā)光的能量之和，它與工作電流直接有關(guān)。隨著電流增加，LED光通量隨之增大。可見光LED的光通量單位為流明（lm）。LED向

9、外輻射的功率光通量與芯片材料、封裝工藝水平及外加恒流源大小有關(guān)。目前單色LED的光通量最大約1 lm，白光LED的F1.51.8 lm（小芯片），對于1mm1mm的功率級芯片制成白光LED，其F=18 lm。LED初期常識培訓(xùn)資料 光效：光源發(fā)出的光通量除以光源的功率。它是衡量光源節(jié)能的重要指標(biāo)。單位：每瓦流明（Lm/w）。 顯色性：光源對物體呈現(xiàn)的程度，也就是顏色的逼真程度。通常叫做顯色指數(shù)。單位：Ra。 色溫：光源發(fā)射光的顏色與黑體在某一溫度下輻射光色相同時，黑體的溫度稱為該光源的色溫。單位：開爾文（k）。 LED初期常識培訓(xùn)資料 IV特性: 是LED芯片pn結(jié)制備性能主要參數(shù)。LED的I

10、-V特性具有非線性、整流性質(zhì)：單向?qū)щ娦?，即外加正偏壓表現(xiàn)低接觸電阻，反之為高接觸電阻。 LED在其電流極限參數(shù)范圍內(nèi)流 過LED的電流越大,它的發(fā)光亮度 越高.即LED的亮度與通過LED的 電流成正比.但綠光和藍(lán)光及白 光在大電流情況下會出現(xiàn)飽和現(xiàn) 象,不僅發(fā)光效率大幅降低,而且 使用壽命也會縮 短. LED初期常識培訓(xùn)資料四、 LED的主要封裝形式 1.直插式 早期出現(xiàn)的產(chǎn)物，它的封裝采用灌封的形式.灌封的過程是先在LED成型模腔內(nèi)注液態(tài)環(huán)氧樹脂,然后插入壓焊好的LED支架,放入烘箱中讓環(huán)氧樹脂固化后,將LED從模腔中脫離出即成型.由于制造工藝相對簡單、成本低,有著較高的市場占有率. 2. 貼片式LED貼片LED是貼于線路板表面的,適合SMT加工,可回流焊,很好地解決了亮度、視角、平整度、可靠性、一致性等問題,采用了更輕的PCB板和反射層材料,改進(jìn)后去掉了直插LED較重的碳鋼材料引腳,使顯示反射層需要填充的環(huán)氧樹脂更少,目的是縮小尺寸,降低重量.這樣,表面貼裝LED可輕易地將產(chǎn)品重量減輕一半,最終使應(yīng)用更加完美. LED初期常識培訓(xùn)資料 3.大功率LED大功率LED是指擁有大額定工作電流的發(fā)光二極管。普通LED功率一般為0.05W、工作電流為20mA，而