發(fā)射管基礎(chǔ)知識(shí)課件

一、紅外LED燈基礎(chǔ)知識(shí)三、應(yīng)用中的問(wèn)題及原因分析內(nèi)容二、紅外LED燈使用注意事項(xiàng)1一、紅外發(fā)射管基礎(chǔ)知識(shí)

光是一種電磁波，它的波長(zhǎng)區(qū)間從幾個(gè)納米（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(zhǎng)范圍為380nm～780nm，可見光波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短分為紅、橙、黃、綠、青、蘭、紫光，波長(zhǎng)比紫光短的稱為紫外光，波長(zhǎng)比紅光長(zhǎng)的稱為紅外光。

紅外發(fā)射二級(jí)管由紅外輻射效率高的材料（常用砷鋁化鎵GaAlAs）制成PN結(jié)，外加正向偏壓向PN結(jié)注入電流激發(fā)紅外光。光譜功率分布為中心波長(zhǎng)830～950nm，半峰帶寬約40nm左右，它是窄帶分布，為普通CCD黑白攝像機(jī)可感受的范圍。

嚴(yán)格地講，術(shù)語(yǔ)LED應(yīng)該僅應(yīng)用于發(fā)射可見光的二極管；發(fā)射近紅外輻射的二極管叫紅外發(fā)光二極管；發(fā)射峰值波長(zhǎng)在可見光短波限附近，由部份紫外輻射的二極管稱為紫外發(fā)光二極管；但是習(xí)慣上把上述三種半導(dǎo)體二極管統(tǒng)稱為發(fā)光二極管。

光的定義2

LED基本原理

LED晶片的元素為III-V族化合半導(dǎo)體（周期表）3

N-type的排列模式:Si+As在Si的排列中放入As,則將多出一個(gè)電子,在結(jié)構(gòu)上是為帶負(fù)電(Negative),故定義為N-type.5

P-type的排列模式:Si+B在Si的排列中放入B,在結(jié)構(gòu)上將少一個(gè)電子,可視為帶正電(Positive)的空域,稱為電洞(hole),定義為P-type.6

LED的符號(hào)

P層與N層之接合狀況7

LED之通電狀況P極接正電,N極接負(fù)電,則LED發(fā)光;反之,則不發(fā)光8

LED的五大物料與五大製程LED示意圖102、支架支架的材質(zhì)一般為鐵材，表面鍍銀。有時(shí)為了提高支架的散熱性，也采用銅材。支架一般分為碗杯型、平頭型和特殊型。碗杯型利用凹鏡原理，主要用于聚光型LED，角度??；且碗杯的大小、深淺都會(huì)影響發(fā)光角度。12

環(huán)氧樹脂（Epoxy）：LED封裝用的膠體是一種環(huán)氧樹脂膠，它是一種雙組分膠。主劑是A膠，是環(huán)氧樹脂，固化劑是B膠，是酸酐類物質(zhì)。它的透光性、流動(dòng)性良好。封裝膠體的顏色是通過(guò)加入色膠（色素）來(lái)改變的。色膠主要是由環(huán)氧樹脂和各種熱安定性的染料調(diào)配而成的。擴(kuò)散劑是由料度分布極為均勻之高光擴(kuò)散性填充料（SiO2）和環(huán)氧樹脂所組成，它的功能是使晶片發(fā)出的光在樹脂內(nèi)均勻的擴(kuò)散，使LED發(fā)出柔和一致的光度，同時(shí)會(huì)降低LED的亮度。5、環(huán)氧樹脂

模條（Mould）：其實(shí)就使環(huán)氧樹脂成型的模具，也就是說(shuō)LED的外觀尺寸就取決于模條的尺寸。6、模條14五大制程固晶：通過(guò)銀膠將晶片固定在支架碗杯中間。支架銀膠晶片1、固晶自動(dòng)固晶機(jī)152、焊線焊線：將金線從晶片電極上與支架陽(yáng)極連接起來(lái)。晶片金線支架陽(yáng)極自動(dòng)焊線機(jī)163、封膠封膠（即成型）：先將調(diào)配好的環(huán)氧樹脂灌入模粒中，支架碗杯沾膠后再插入模條，烘烤成型。支架模條卡點(diǎn)膠水17自動(dòng)灌膠機(jī)185、測(cè)試測(cè)試：測(cè)試電性能（正向電壓及反向漏電）及檢查外觀不良。測(cè)試結(jié)果顯示，綠色為良品，顯示其它顏色為不良。測(cè)試材料206、二切二切：將整條的材料切成單顆的成品。7、分光分光：因?yàn)榫旧黼妷翰ㄩL(zhǎng)會(huì)存在一定的規(guī)范，為了方便客戶使用時(shí)發(fā)光效果能夠達(dá)到一致，進(jìn)行分光。目前我司紅外燈分光電壓為0.1V一個(gè)等級(jí)，波長(zhǎng)為5nm一個(gè)等級(jí)。21光電特性參數(shù)1、光諳分布和峰值波長(zhǎng)：某一個(gè)LED所發(fā)的光并非是單一波長(zhǎng)的，如發(fā)射管850nm的波長(zhǎng)如圖所示

λpPeakWavelength峰值波長(zhǎng)主要是量測(cè)設(shè)備針對(duì)每一波長(zhǎng)量測(cè)光強(qiáng)度後所得的最高強(qiáng)度的波長(zhǎng)

λdDominantWavelength主要是量測(cè)設(shè)備針對(duì)每一波長(zhǎng)量測(cè)光強(qiáng)度*視感度係數(shù)後所得的最高強(qiáng)度的波長(zhǎng)

△λ半頻寬值為最高強(qiáng)度50%時(shí)的寬度23電流與波長(zhǎng)的關(guān)系在不同電流的情況下，發(fā)射管的波長(zhǎng)是會(huì)不一樣的，一般是電流越大波長(zhǎng)也越高。243、發(fā)射角度θ1/2：在發(fā)光（或輻射）強(qiáng)度分布圖形中，發(fā)光（或輻射）強(qiáng)度大于最大強(qiáng)度一半構(gòu)成的角度。

晶片相同的兩顆發(fā)射管,2θ1/2愈大則Iv愈?。恢Ъ懿迦肽z體越深表示角度就越大；影響發(fā)射管角度的還有支架碗杯大小深淺、模條的R角大小及晶片的大小高低等。264、V-I特性：在正向電壓小于某一值（叫閾值）時(shí)，電流極小，不發(fā)光。只有當(dāng)電壓超過(guò)某一值后，正向電流隨電壓迅速增加而發(fā)光。因?yàn)槎O管的特性，反向是截止的，所以使用時(shí)極性插反是不會(huì)發(fā)光的。當(dāng)電壓越過(guò)正向閾值電壓（不同的晶片此值是不一樣的）電流開始流動(dòng)，而且是一很陡直的曲線，表明其工作電流對(duì)工作電壓十分敏感。因此要求工作電壓準(zhǔn)確、穩(wěn)定，否則影響輻射功率的發(fā)揮及其可靠性。輻射功率隨環(huán)境溫度的升高(包括其本身的發(fā)熱所產(chǎn)生的環(huán)境溫度升高)會(huì)使其輻射功率下降。紅外燈特別是遠(yuǎn)距離紅外燈，熱耗是設(shè)計(jì)和選擇時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題。

275、環(huán)境溫度對(duì)發(fā)射管的影響：電壓與溫度的關(guān)系：在溫度升高的情況下，發(fā)射管的電壓VF相對(duì)的會(huì)有所下降。28二、紅外LED燈使用注意事項(xiàng)1、焊接條件：*請(qǐng)勿帶電焊接LED

302、引腳成型方法1、必需離膠體2毫米才能折彎支架（如圖）。2、支架成形必須用夾具或由專業(yè)人員來(lái)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的間距與線路板上一致。5、管腳在同一處的折迭次數(shù)不能超過(guò)三次。3、LED安裝方法1、注意LED的極性,以防極性裝錯(cuò)，LED不可與發(fā)熱元件靠的太近,工作條件不要超過(guò)其規(guī)定的極限。

2、不要在引腳變形的情況下安裝LED。

3、當(dāng)決定在孔中安裝時(shí),計(jì)算好孔及線路板上孔距的尺寸和公差以免支架受到過(guò)度的壓力（要避免“PIN”腳有內(nèi)“八”或外“八”現(xiàn)象）（如圖）。

4、安裝LED時(shí)建議用管座定位，但要注意管座間距要與LED腳間距一致。

5、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)和外力。313、元件清潔方式清潔時(shí)首先要注意：不可使用不明的化學(xué)溶劑進(jìn)行清潔，將有可能破壞封裝環(huán)氧樹脂外觀。若一定要清潔元件表面，建議使用浸入的方法并且建議使用酒精等化學(xué)溶液，浸入時(shí)間在常溫下不可超過(guò)一分鐘（視膠體大小調(diào)整浸泡的時(shí)間，以總時(shí)間不超過(guò)一分鐘為原則）。如果使用了不知名的化學(xué)溶液，有可能使膠體外觀產(chǎn)生龜裂或是造成膠體表面霧化。

避免元件超負(fù)荷使用

1、使用紅外LED燈時(shí)電流最好不要超過(guò)規(guī)格范圍，最好在規(guī)格范圍內(nèi)適當(dāng)偏低點(diǎn)的電流使用。2、通電情況下,避免在80℃以上高溫作業(yè),如有高溫作業(yè)一定要做好散熱。3、器件不可與發(fā)熱組件靠得太近,工作條件不可超過(guò)其規(guī)定的極限。4、在焊接溫度回到正常以前,應(yīng)避免LED受到任何震動(dòng)或外力。

324、發(fā)光亮度與顏色

1、為使多個(gè)紅外燈保持相同亮度需確定其是在相同電流條件下。2、目前紅外燈都有分光分色，所以在使用時(shí)注意不能混包使用，以免因電壓不同或波長(zhǎng)不同而造成視覺上明暗不一致。5、產(chǎn)品的儲(chǔ)存

有關(guān)產(chǎn)品的儲(chǔ)存應(yīng)放置于適當(dāng)條件的倉(cāng)儲(chǔ)空間，建議有關(guān)的倉(cāng)儲(chǔ)空間的溫濕度條件如下：溫度：25℃/室溫條件，相對(duì)濕度：50%。一般正常產(chǎn)品建議的儲(chǔ)存時(shí)間為：不拆包6個(gè)月為上限，拆包后一周內(nèi)用完，以免PIN腳氧化；若有其它特殊條件的產(chǎn)品建議相關(guān)儲(chǔ)存時(shí)間要縮短。

33三、與客戶交往中所碰到的問(wèn)題：1、夜視效果不好或照射距離不夠：造成此現(xiàn)象的原因很多，如：A、紅外燈對(duì)攝像機(jī)、鏡頭、防護(hù)罩和供電系統(tǒng)配套性；B、發(fā)射管的角度大小，角度大就功率小，相對(duì)距離就要短，角度小功率會(huì)大，若與鏡頭配套不好又會(huì)形成明顯的手電筒現(xiàn)象（即只看到中間亮邊上沒有亮度）；C、使用電流的大小，電流越大相對(duì)來(lái)說(shuō)功率會(huì)越高也會(huì)照得越遠(yuǎn)，但電流太大會(huì)損壞發(fā)射管的，對(duì)此看客戶使用什么樣的電流再?zèng)Q定送什么的產(chǎn)品給客戶（晶片尺寸越大相對(duì)來(lái)說(shuō)電流也可以用得越大，功率也會(huì)越高。對(duì)此若是同樣電流的話，晶片大不一定功率會(huì)更大的，也就是說(shuō)用越大的晶片一定要用更大電流才可以發(fā)揮其功效）；D、發(fā)射管本身功率確實(shí)比別人的低。342、客戶使用時(shí)反映電流偏大或偏小：若是電流偏大的話，是發(fā)射管本身的電壓偏低，對(duì)此只是相對(duì)，比如說(shuō)客戶設(shè)計(jì)時(shí)是按1.5電壓設(shè)計(jì)的電流是50mA，若發(fā)射管的電壓是1.4的時(shí)候，電流肯定就要越過(guò)50mA。若是電流太小，則反之。針對(duì)此問(wèn)題可以作以下的計(jì)算，以便各位能夠更好的理解：如圖電路，如果發(fā)射管的VF=1.5,按前面所算限流電阻為60Ω,為了方便計(jì)算我們把發(fā)射管也轉(zhuǎn)換成電阻來(lái)計(jì)算。如果發(fā)射管的VF=1.5V(IF=50mA=0.05A),其電阻R=U/I=1.5/0.05=30Ω,其電流計(jì)算如下：I=U/R總=12/（60+30*6）=0.05(A)=50mA如果發(fā)射管的VF=1.4V(IF=50mA=0.05A),由于限流電阻是按VF=1.5V計(jì)算的,即要把此電壓轉(zhuǎn)換成1.5V，根據(jù)發(fā)射管的伏安特性曲線,此發(fā)射管在VF=1.5V時(shí)其IF會(huì)在80mA左右。其電阻R=U/I=1.5/0.08=18.75Ω。其電流計(jì)算如下：I=U/R總=12/（60+18.75*6）=0.07(A)=70mA因?yàn)榘l(fā)射管本身的伏安曲線比較陡直，即電壓稍變化電流變化就很大。對(duì)此客戶能夠使用定電流話,就沒有什么問(wèn)題,一般都是定電壓使用的,對(duì)此可以通過(guò)改變限流電阻的方式來(lái)調(diào)整電流的大小。對(duì)此一定要與客戶溝通，我司發(fā)射管的電壓會(huì)存在一定范圍的，請(qǐng)其在使用時(shí)要注意電壓的等級(jí)，不要混和使用。353、發(fā)射管燒壞或電壓上升：此現(xiàn)象一般是電流過(guò)大所損壞，造成電流過(guò)大的原因有：A、客戶本身設(shè)計(jì)時(shí)電流就已經(jīng)過(guò)大，對(duì)此在送樣時(shí)一定要提醒客戶的使用電流范圍；B、發(fā)射管本身的電壓偏低，對(duì)此只是相對(duì)，比如說(shuō)客戶設(shè)計(jì)時(shí)是按1.5-1.6V電壓設(shè)計(jì)的電流是50mA，若發(fā)射管的電壓是1.4-1.5V的時(shí)候，電流肯定就要越過(guò)50mA；C、客戶使用的電源不穩(wěn)定，而造成電源電壓偏高，致使發(fā)射管電流過(guò)大而損壞。4、客戶反映發(fā)射管亮度不一致：此現(xiàn)象主要是波長(zhǎng)不一樣所致，波長(zhǎng)越低視覺上會(huì)紅色就越亮，波長(zhǎng)越高就越暗。對(duì)此我司已對(duì)波長(zhǎng)進(jìn)行分光，若客戶那邊還有此現(xiàn)象，有兩種可能：A、分光本身有混料或分光機(jī)有問(wèn)題；B、客戶使用時(shí)混用（兩種波長(zhǎng)的產(chǎn)品用在一起）。造成亮度不一致的原因還有：使用電流不一樣、支架碗杯的顏色不一樣，對(duì)此是由于的反光度造成視覺上感覺不一樣。365、死燈不良：一般會(huì)有兩種現(xiàn)象，A、開路；B、漏電。造成開路不良的原因有：A、焊錫距離過(guò)近（直接在膠體下方焊錫），由于焊接距離太近而造成熱量不易散發(fā)，建議焊接距離在膠體以下4mm處較為理想；B、焊錫溫度過(guò)高或時(shí)間過(guò)長(zhǎng)所造成，建議焊接