LED的基本結(jié)構(gòu)與功能課件

LED技術(shù)概述JoeJablonski2009年5月5日LED技術(shù)概述議程表

它們是如何工作的？LED的基礎(chǔ)知識(shí)概述和術(shù)語

LED與傳統(tǒng)光源的比較

照明設(shè)備的發(fā)展光學(xué)系統(tǒng)電力系統(tǒng)熱系統(tǒng)改革與照明設(shè)備

LED的壽命議程表

LED的基本結(jié)構(gòu)與功能LED的基本結(jié)構(gòu)與功能什么是LED?CavityMold發(fā)光二級(jí)管（LED):是一種通過電流驅(qū)動(dòng)發(fā)光的半導(dǎo)體器件什么是LED?CavityMold發(fā)光二級(jí)管（LED):封裝的發(fā)展3.4x3.3x1.9mmAdvancedPowerTOPLEDTOPLED3.5x2.8x1.9mm大功率TOPLED3.5x2.8x1.9mm11.0x6.0x1.8mmGoldenDRAGON?3.0x3.02.8mmOSLON大功率LED封裝–

通用照明Dimensions:lengthxwidthxheight尺寸：長×寬×高11.0x6.7x4.2mmDiamond

DRAGON?AdvancedPowerTOPLED?PlusGoldenDRAGONPlus?11.0x6.0x1.8mm3.4x3.2x2.27mm封裝的發(fā)展3.4x3.3xAdvancedPoweInGaAlP（磷化鋁銦鎵）紅色，琥珀色，橙色，黃色I(xiàn)nGaN（氮化銦鎵）綠色，藍(lán)色，深藍(lán)色I(xiàn)II-V芯片材料系統(tǒng)InGaAlPIII-V芯片材料系統(tǒng)黃色橙色紅色橙色Y=Yellow(InGaAlP)587nmO=Orange(InGaAlP)橙色605nmA=橙紅(InGaAlP)617nmS=超紅(InGaAlP)

630nmH=超紅(GaAlAs)645nm藍(lán)色綠色B=Blue(InGaN)470nmV=VerdeGreen505nmT=TrueGreen(InGaN)525nmP=PureGreen(InGaAlP)560nmG=Green(InGaAlP)570nmB=Blue(GaN)466nm白色W=White(GaN)(x=0.32/y=0.31)W=White(InGaN)(x=0.32/y=0.31)InGaAlP銦鎵鋁InGaN/GaN氮化銦鎵/氮化鎵LED芯片發(fā)出的光的顏色黃色橙色紅色橙色Y=Yellow(InGaAlP)LED是如何發(fā)出白光的？白

=

紅+

綠+藍(lán)三色比色法

紅/綠/藍(lán)–

基本顏色

白色–3原色混合發(fā)射波長400500600700nm藍(lán)色芯片+1Phosphor400500600700nm紫色芯片++3Phosphors400500600700nmRGB-芯片++400500600700nm藍(lán)色芯片+YellowChip白光LED配色方法LED是如何發(fā)出白光的？白=紅+綠+藍(lán)三色比色法(%)相對(duì)光譜功率Wavelength(nm)InGaNLEDYAG熒光粉波長(nm)白光LED光譜

熒光粉藍(lán)色I(xiàn)nGaN芯片+熒光粉=白光LED單晶白光LWW5AM(%)相對(duì)光譜功率Wavelength(nm)InGaN相關(guān)色溫(CCT)相關(guān)色溫（CCT）

-被用作不同色調(diào)的白光量化方法，與Planckian

軌跡相關(guān)（或稱黑體曲線）相關(guān)色溫(CCT)相關(guān)色溫（CCT）-被用作不同色調(diào)LED與傳統(tǒng)光源LED與傳統(tǒng)光源燈飾的種類室內(nèi)照明民用照明燈具工商業(yè)照明燈具醫(yī)用照明燈具室外照明民用照明燈具工商業(yè)照明燈具燈飾的種類室內(nèi)照明民用照明燈具工商業(yè)照明燈具醫(yī)用照明燈具室外燈具系統(tǒng)照明燈+電源供應(yīng)+燈具LED系統(tǒng)LED照明系統(tǒng)集成LED+光學(xué)器件+電路組裝板+散熱片+電源供應(yīng)+e燈具燈具系統(tǒng)照明燈LED系統(tǒng)LED照明系統(tǒng)集成LEDLED與其他光源白熾燈鹵素?zé)羧展鉄艚饘冫u化燈白光LED出光效率

(Im/W)7-2015-2050-10080-11070-110壽命(hrs)750–

2,0002,000–4,0009,000–20,0005,000–20,00050,000+色溫(K)2,500–

3,0002,800–3,1502,700–7,5004,0002,700–10,000顯色指數(shù)9510070-857070-85LED與其他光源白熾燈鹵素?zé)羧展鉄艚饘冫u化燈白光LED出光LED的性能

（取決于色溫）LED系統(tǒng)效率-10%-15%-20%75-100lpw系統(tǒng)效率:

55-60%

[lm/W]燈具目標(biāo)效率35lm/W光損失熱損失驅(qū)動(dòng)損失燈泡LPWLEDLPWLED的性能LED系統(tǒng)效率-10%-15%-20%75光學(xué)，電和熱系統(tǒng)光學(xué)，電和熱系統(tǒng)LED

系統(tǒng)光學(xué)解決方案LED元件散熱解決方案電子解決方案LED系統(tǒng)光學(xué)解決方案LED元件散熱解決方案電子解決方案大功率SMTLED亮度模式及基本集成光學(xué)發(fā)光角度(120x80°)發(fā)光角度(50%Iv)+/-80.5(170)發(fā)光角度(50%Iv)+/-45°(90°)發(fā)光角度(50%Iv)+/-60°(120°)大功率SMTLED亮度模式及基本集成光學(xué)發(fā)光角度發(fā)光角度Secondary次級(jí)LED光學(xué)Secondary次級(jí)LED光學(xué)驅(qū)動(dòng)器和LED鎮(zhèn)流器IC驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)ICs可提供恒流供電并對(duì)LED進(jìn)行電動(dòng)控制。驅(qū)動(dòng)電路supplier電動(dòng)控制裝置(ECG)提供即插即用的驅(qū)動(dòng)照明系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器和LED鎮(zhèn)流器IC驅(qū)動(dòng)器集成電路（IC）或鎮(zhèn)流器集成電路（IC）或鎮(zhèn)流器LED體系熱處理LED體系熱處理熱系統(tǒng)構(gòu)造熱敏電阻網(wǎng)絡(luò)

LED熱系統(tǒng)配置鋁基板焊點(diǎn)電介質(zhì)焊接區(qū)散熱器芯片連接線模制原料晶粒安裝引線腳T結(jié)點(diǎn)T焊點(diǎn)T基板T環(huán)境RthSBRthBARthJS電子元器件基底技術(shù)散熱系統(tǒng)熱系統(tǒng)構(gòu)造熱敏電阻網(wǎng)絡(luò)

LED熱系統(tǒng)配置鋁基板焊點(diǎn)電介質(zhì)焊接基板基板材料熱基板材料(e.g.金屬芯電路板)提供初級(jí)散熱使熱傳遞到散熱器,連接電路到驅(qū)動(dòng)器和機(jī)械裝備FR4電路板撓性電路金屬芯電路板基板基板材料FR4電路板撓性電路金屬芯電路板界面材料散熱界面材料散熱界面材料(例如：薄膜或散熱油脂）加強(qiáng)散熱和電路隔離界面材料散熱界面材料散熱器散熱器技術(shù)與制造散熱片散熱到周圍環(huán)境散熱器散熱器技術(shù)與制造為什么LED的散熱設(shè)計(jì)很重要?目標(biāo)1–為確保LED的可靠運(yùn)行，不會(huì)發(fā)生災(zāi)難性故障通過防止LED超出允許的最大結(jié)點(diǎn)溫度，反復(fù)將溫度控制在規(guī)定的環(huán)境溫度范圍內(nèi)。目標(biāo)2–為確保LED壽命避免過早老化為防止LED

在規(guī)定的環(huán)境溫度范圍內(nèi)被過度驅(qū)動(dòng).目標(biāo)3–為優(yōu)化LED的光學(xué)性能用可能的最大電流驅(qū)動(dòng)LED，在規(guī)定的環(huán)境溫度范圍內(nèi).(最低熱降解)。良好的熱設(shè)計(jì)可以最大限度地降低LED結(jié)點(diǎn)溫度，以實(shí)現(xiàn)LED“可用”光輸出的最大化。為什么LED的散熱設(shè)計(jì)很重要?目標(biāo)1–為確保LED的LED壽命LED的基本結(jié)構(gòu)與功能課件影響可靠性的因素LED可靠性濕度溫度化學(xué)品電流和電壓機(jī)械力光影響可靠性的因素LED可靠性濕度溫度化學(xué)品電流和電壓機(jī)械力光LED壽命，基于流明保持L70/B50:壽命(照明燈)-

一盞燈的壽命小時(shí)數(shù)大約為一個(gè)同類大型燈組的50%。壽命結(jié)束意味著燈將不再發(fā)光。當(dāng)時(shí)的光源可能低于初始流明輸出的50％，取決于光源類型。光通量衰減系數(shù)(或流明維持率)–-燈“老化”過程的結(jié)果是當(dāng)它達(dá)到額定壽命時(shí)，發(fā)出流明為初始流明的70％或以下。LED壽命正是基于此定義。

來源：北美能源集團(tuán)（網(wǎng)站）LED壽命，基于流明保持L70/B50:來源：北美能源集流明維持率LED模型光輸出%流明維持率LED模型光輸出LED一般照明應(yīng)用LED一般照明應(yīng)用固態(tài)照明成為當(dāng)今解決方案節(jié)能技術(shù)定向光源

(最小光損失)高效率，低功率，低電壓設(shè)計(jì)更靈活體積小(燈具設(shè)計(jì)的靈活性)動(dòng)態(tài)色彩調(diào)整快速啟動(dòng)，可調(diào)光，無紅外線和紫外線輻射大范圍色溫和顯色指數(shù)（CCT&

CRI）選擇安全可靠壽命長，5萬小時(shí)以上降低壽命周期成本減少維修費(fèi)用堅(jiān)固耐用（溫度，震動(dòng)）利于環(huán)保不含汞（降低處置成本）能減少燃料消耗和降低二氧化碳排放量固態(tài)照明成為當(dāng)今解決方案節(jié)能技術(shù)定向光源

(最小光損失)感謝您的關(guān)注感謝您的關(guān)注演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！LED技術(shù)概述JoeJablonski2009年5月5日LED技術(shù)概述議程表

它們是如何工作的？LED的基礎(chǔ)知識(shí)概述和術(shù)語

LED與傳統(tǒng)光源的比較

照明設(shè)備的發(fā)展光學(xué)系統(tǒng)電力系統(tǒng)熱系統(tǒng)改革與照明設(shè)備

LED的壽命議程表

LED的基本結(jié)構(gòu)與功能LED的基本結(jié)構(gòu)與功能什么是LED?CavityMold發(fā)光二級(jí)管（LED):是一種通過電流驅(qū)動(dòng)發(fā)光的半導(dǎo)體器件什么是LED?CavityMold發(fā)光二級(jí)管（LED):封裝的發(fā)展3.4x3.3x1.9mmAdvancedPowerTOPLEDTOPLED3.5x2.8x1.9mm大功率TOPLED3.5x2.8x1.9mm11.0x6.0x1.8mmGoldenDRAGON?3.0x3.02.8mmOSLON大功率LED封裝–

通用照明Dimensions:lengthxwidthxheight尺寸：長×寬×高11.0x6.7x4.2mmDiamond

DRAGON?AdvancedPowerTOPLED?PlusGoldenDRAGONPlus?11.0x6.0x1.8mm3.4x3.2x2.27mm封裝的發(fā)展3.4x3.3xAdvancedPoweInGaAlP（磷化鋁銦鎵）紅色，琥珀色，橙色，黃色I(xiàn)nGaN（氮化銦鎵）綠色，藍(lán)色，深藍(lán)色I(xiàn)II-V芯片材料系統(tǒng)InGaAlPIII-V芯片材料系統(tǒng)黃色橙色紅色橙色Y=Yellow(InGaAlP)587nmO=Orange(InGaAlP)橙色605nmA=橙紅(InGaAlP)617nmS=超紅(InGaAlP)

630nmH=超紅(GaAlAs)645nm藍(lán)色綠色B=Blue(InGaN)470nmV=VerdeGreen505nmT=TrueGreen(InGaN)525nmP=PureGreen(InGaAlP)560nmG=Green(InGaAlP)570nmB=Blue(GaN)466nm白色W=White(GaN)(x=0.32/y=0.31)W=White(InGaN)(x=0.32/y=0.31)InGaAlP銦鎵鋁InGaN/GaN氮化銦鎵/氮化鎵LED芯片發(fā)出的光的顏色黃色橙色紅色橙色Y=Yellow(InGaAlP)LED是如何發(fā)出白光的？白

=

紅+

綠+藍(lán)三色比色法

紅/綠/藍(lán)–

基本顏色

白色–3原色混合發(fā)射波長400500600700nm藍(lán)色芯片+1Phosphor400500600700nm紫色芯片++3Phosphors400500600700nmRGB-芯片++400500600700nm藍(lán)色芯片+YellowChip白光LED配色方法LED是如何發(fā)出白光的？白=紅+綠+藍(lán)三色比色法(%)相對(duì)光譜功率Wavelength(nm)InGaNLEDYAG熒光粉波長(nm)白光LED光譜

熒光粉藍(lán)色I(xiàn)nGaN芯片+熒光粉=白光LED單晶白光LWW5AM(%)相對(duì)光譜功率Wavelength(nm)InGaN相關(guān)色溫(CCT)相關(guān)色溫（CCT）

-被用作不同色調(diào)的白光量化方法，與Planckian

軌跡相關(guān)（或稱黑體曲線）相關(guān)色溫(CCT)相關(guān)色溫（CCT）-被用作不同色調(diào)LED與傳統(tǒng)光源LED與傳統(tǒng)光源燈飾的種類室內(nèi)照明民用照明燈具工商業(yè)照明燈具醫(yī)用照明燈具室外照明民用照明燈具工商業(yè)照明燈具燈飾的種類室內(nèi)照明民用照明燈具工商業(yè)照明燈具醫(yī)用照明燈具室外燈具系統(tǒng)照明燈+電源供應(yīng)+燈具LED系統(tǒng)LED照明系統(tǒng)集成LED+光學(xué)器件+電路組裝板+散熱片+電源供應(yīng)+e燈具燈具系統(tǒng)照明燈LED系統(tǒng)LED照明系統(tǒng)集成LEDLED與其他光源白熾燈鹵素?zé)羧展鉄艚饘冫u化燈白光LED出光效率

(Im/W)7-2015-2050-10080-11070-110壽命(hrs)750–

2,0002,000–4,0009,000–20,0005,000–20,00050,000+色溫(K)2,500–

3,0002,800–3,1502,700–7,5004,0002,700–10,000顯色指數(shù)9510070-857070-85LED與其他光源白熾燈鹵素?zé)羧展鉄艚饘冫u化燈白光LED出光LED的性能

（取決于色溫）LED系統(tǒng)效率-10%-15%-20%75-100lpw系統(tǒng)效率:

55-60%

[lm/W]燈具目標(biāo)效率35lm/W光損失熱損失驅(qū)動(dòng)損失燈泡LPWLEDLPWLED的性能LED系統(tǒng)效率-10%-15%-20%75光學(xué)，電和熱系統(tǒng)光學(xué)，電和熱系統(tǒng)LED

系統(tǒng)光學(xué)解決方案LED元件散熱解決方案電子解決方案LED系統(tǒng)光學(xué)解決方案LED元件散熱解決方案電子解決方案大功率SMTLED亮度模式及基本集成光學(xué)發(fā)光角度(120x80°)發(fā)光角度(50%Iv)+/-80.5(170)發(fā)光角度(50%Iv)+/-45°(90°)發(fā)光角度(50%Iv)+/-60°(120°)大功率SMTLED亮度模式及基本集成光學(xué)發(fā)光角度發(fā)光角度Secondary次級(jí)LED光學(xué)Secondary次級(jí)LED光學(xué)驅(qū)動(dòng)器和LED鎮(zhèn)流器IC驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)ICs可提供恒流供電并對(duì)LED進(jìn)行電動(dòng)控制。驅(qū)動(dòng)電路supplier電動(dòng)控制裝置(ECG)提供即插即用的驅(qū)動(dòng)照明系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器和LED鎮(zhèn)流器IC驅(qū)動(dòng)器集成電路（IC）或鎮(zhèn)流器集成電路（IC）或鎮(zhèn)流器LED體系熱處理LED體系熱處理熱系統(tǒng)構(gòu)造熱敏電阻網(wǎng)絡(luò)

LED熱系統(tǒng)配置鋁基板焊點(diǎn)電介質(zhì)焊接區(qū)散熱器芯片連接線模制原料晶粒安裝引線腳T結(jié)點(diǎn)T焊點(diǎn)T基板T環(huán)境RthSBRthBARthJS電子元器件基底技術(shù)散熱系統(tǒng)熱系統(tǒng)構(gòu)造熱敏電阻網(wǎng)絡(luò)

LED熱系統(tǒng)配置鋁基板焊點(diǎn)電介質(zhì)焊接基板基板材料熱基板材料(e.g.金屬芯電路板)提供初級(jí)散熱使熱傳遞到散熱器,連接電路到驅(qū)動(dòng)器和機(jī)械裝備FR4電路板撓性電路金屬芯電路板基板基板材料FR4電路板撓性電路金屬芯電路板界面材料散熱界面材料散熱界面材料(例如：薄膜或散熱油脂）加強(qiáng)散熱和電路隔離界面材料散熱界面材料散熱器散熱器技術(shù)與制造散熱片散熱到周圍環(huán)境散熱器散熱器技術(shù)與制造為什么LED的散熱設(shè)計(jì)很重要?目標(biāo)1–為確保LED的可靠運(yùn)行，不會(huì)發(fā)生災(zāi)難性故障通過防止LED超出允許的最大結(jié)點(diǎn)溫度，反復(fù)將溫度控制在規(guī)定的環(huán)境溫度范圍內(nèi)。目標(biāo)2–為確保LED壽命避免過早老化為防止LED