LED 培训资料

LED 培训资料
编写:LED 研发部
大年夜纲：
一、明白得光和LED诠释、汗青简介
二、明白得LED原物料和制造工艺
三、明白得LED应用范畴和产品
浙江佳宏电子科技
2010年2月3日
一、明白得光和LED诠释、LED汗青简介
1、光的本质、物体发光方法
光是一种能量的形状，它能够从一个物体传播到另一个物体，无需任何物质作序言。

平日将这种能量的传递方法谓之辐射，其含义是能量从能源动身沿直线（在同一介质内）向四面八方传播。

关于光的本质，早在十七世纪中叶就被牛顿与麦克斯韦分别以“微粒说”、“波动说”进行了具体商量，并成为当前所公论的光具有“波粒二重性”的理论差不多。

约100 多年前，人们又进一步证实了光是一种电磁波，更严格地说，在极为宽敞的电磁波谱大年夜家族中，可见光的光波只占据专门小的空间，其波长范畴处在380nm-770nm之间包含了人眼可辩其余紫、锭、蓝、绿、黄、橙、红七种色彩，它的长波偏向是波长范畴在微米量级至几十千米的红外线、微波及无线电波区域；它的短波端是紫外线、x 射线、r 射线。

LED芯片各个色彩波段对比表(单位：纳米（nm）
红光：615-650
橙色：600-610
黄色：580-595
黄绿：565-575
绿色: 495-530
蓝光：450-480
紫色：370-410
白光：450-465 相对正规的波长而定：
红光：620-630
橙色：603-608
黄色：585-595
绿色: 515-525
黄绿：565-575
蓝光：465-475
紫色：370-410
白光：455-462.5
物体的发光方法平日可分成二类，即热光与寒光。

所谓热光又称之谓热辐射，是指物
质在高温下发出的热。

在热辐射的过程中，特内部的能量并不改变，经由过程加热使辐射得以进行下去，低温时辐射红外光、高温时变成白光。

众所周知，当钨丝在真空式惰性氛围中加热至专门高的温度，即会发出灼眼的白光。

寒光是从某种能源在较低温度时所发出的光。

发寒光时，某个原子的一个电子受外力感化从基态激发到较高的能态。

因为这种状况是不稳固的，该电子平日以光的情势将能量开释出来，回到基态。

因为这种发光过程不相伴物体的加热，是以将这种情势的光称之为寒光。

事实上，太阳光确实是一种最为常见的白光，三棱镜可将太阳光分化成上述的七种色彩，实验已证实，只要采取个中的蓝、绿、红三种色彩，即可合成天然界中所有色彩，包含白色的光，我们平日将蓝、绿、红三种色彩称之为三原色。

按物质的种类与激发的方法不合，寒光可分为各类生物发光、化学发光、光致发光、阴极射线发光、场致发光、电致发光等多种类别。

电致发光是一种直截了当电能转换成光能的过程。

这种发光不存在尤如白炽灯那样先将电能改变成热能，继而使物体温度升高而发光的现象，故将这种光称之为寒光，LED就属于这类发光过程。

2、LED诠释
LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写，它的全然构造是一块电致发光的半导体晶片材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用透镜灌封硅胶密封，起到爱护内部芯线的感化，因此LED的抗震机能好。

发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体构成的晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。

在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多半载流子复应时会把余外的能量以光的情势开释出来，从而把电能直截了当转换为光能。

PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。

这种应用注入式电致发光道理制造的二极管叫发光二极管，通称LED。

当它处于正向工作状况时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不合色彩的光线，光的强弱与电流有关。

LED 作为一个电致发光的PN结器件，其特点可用PN结的电学参数，以及作为一个发光器件的光学参数来进行描述。

伏安特点是描述一个PN 结器件的重要参数，它是PN 结机能，PN结制造工艺好坏的重要标识。

所谓伏安特点，等于流过PN结的电流随电压变更的特点，在示波器上能十分形象地展现这种变更。

一根完全的伏安曲线包含正向特点与反向特点。

平日，反向特点曲线变更较为陡峭，当电压跨过某个阈值时，电流会显现指数式上升。

平日可用反向击穿电压，反向电流和正向电压三个参数来进行伏安特点曲线的描述。

正向电压VF 是指额定正向电流下器件二端的电压降，那个值与材料的禁带宽度有关，同
时也标识了PN结的体电阻与欧姆接触电阻的高低。

VF 的大年夜小必定程度上反应了电极制造的好坏。

相关于350毫安的正向电流，红黄光类LED 的VF 值约为2 伏，而蓝绿光类LED 器件的VF 值平日大年夜于3 伏。

反向漏电流IR 是指给定的反向电压下贱过器件的反向电流值，那个值的大年夜小十分敏锐于器件的质量。

平日在 5 伏的反向电压下，反向漏电流应不大年夜因此10 微安，IR 过大年夜注解结特点较差。

反向击穿电压是指当反向电压大年夜于某一值时，反向漏电电流会急剧增大年夜，反应了器件反向耐压的特点。

对一个具体器件而言，漏电流大年夜小的标准有所不合，在较为严格的情形下，要求在规定电压下，反向漏电流不大年夜于10 微安。

3、LED 的成长汗青
半导体PN结发光现象的发明，可追溯到上世纪二十年代，法国科学O.W.Lossow 在研究SiC检波器时，起首不雅察到了这种发光现象。

因为当时在材料制备、器件工艺技巧上的限制，这一重要发明没有被灵敏应用。

直至20世纪60年代初，跟着Ⅲ-Ⅴ族材料与器件工艺的进步，人们终于研制成功了具有有用价值的发射红光的GaAsP 发光二级管，并被GE公司大年夜量临盆用作仪器表指导。

此后因为GaAs、Gap 等材料研究与器件工艺的进一步成长，除深红色的LED外，包含橙、黄、黄绿等各类色光的LED 器件也大年夜量显现于市场。

出于多种缘故，Gap、GaAsP 等LED 器件的发光效力专门低，光强平日在10mcd 以下，只能用作室内显示之用。

因此AlGaAs 材料进入间接跃进型区域，发光效力灵敏降低。

追跟着半导体材料及器件工艺的进步，专门是MOCVD 等外延工艺的日益成熟，至上世纪九十年代初，日今天亚化学公司（Nichia）与美国的克雷（Cree）公司经由过程MOCVD 技巧分别在蓝宝石与SiC 衬底上进展成功了具有器件构造的GaN 基LED 外延片，并制造了亮度专门高的蓝、绿及紫光LED 器件。

超高亮LED 的第二个特点是发光波长的扩大，InGaAlP 器件的显现使发光波段向短波扩大到570nm 的黄绿光区域，而GaN 基器件更使发光长短扩至绿、蓝、紫波段。

关于一样照明而言，人们更须要白色的光源。

1998年发白光的LED开创成功。

这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴石（YAG）封装在一路做成，GaN芯片发蓝光（λp=465nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光发射，峰值550nm。

蓝光LED基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有YAG的树脂薄层，约200-500nm。

LED基片发出的蓝光部分被荧光粉接收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混淆，能够获得得白光。

现在，关于InGaN/YAG白色LED，经由过程改变YAG荧光粉的化学构成和调剂荧光粉层的厚度，能够获得色温3500-10000K的各色白光。

在LED业者中，日亚化学是最早应用上述技巧工艺研发出不合波长的高亮度LED，以及蓝紫光半导体激光（Laser Diode；LD），是业界握有蓝光LED专利权的重量级业者。

在日亚化学取得兰色LED临盆及电极构造等浩渺全然专利后，保持纰谬外供给授权，仅采自行临盆策略，意图独有市场，使得蓝光LED价格昂扬。

但其他已具备临盆才能的业者相当不认为然，部分日系LED业者认为，日亚化工的策略，将使日本在蓝光及白光LED 竞争中，慢慢被欧美及其他国度的LED业者抢得先机，届时将对整体日本LED家当造成严峻损害。

是以专门多业者便千方百计进行蓝光LED的研产临盆。

今朝除日亚化学和住友电工外，还有丰田合成、罗沐、东芝和夏普，美商Cree，全球3大年夜照明厂惊奇、飞利浦、欧司朗以及HP、Siemens、Research、EMCORE等都投入了该产品的研产临盆，对促进白光LED产品的家当化、市场化方面起到了积极的促进感化。

4、与传统光源比拟，LED光源长处
LED 作为一个发光器件，之因此备受人们存眷，是有其较其他发光器件优胜的方面，归纳起来LED 有下列一些长处：
（1）工作寿命长：LED 作为一种导体固体发光器件，较之其他发光器具有更长的工作寿命。

其亮度半衰期平日可达到十万小时。

如用LED 替代传统的汽车用灯，那么它的寿命将弘远年夜于汽车本体的寿命，具有毕生不消补缀与改换的特点。

（2）耗电低：LED 是一种低压工作器件，是以在一致亮度下，耗电最小，可大年夜量降低能耗。

相反，跟着往后工艺和材料的成长，将具有更高的发光效力。

人们作过运算，假如日本的照明灯具全部用LED 替代，则可削减二座大年夜型电厂，从而对情形爱护十分有利。

（3）响应时刻快：LED 一样可在几十毫秒（ns）内响应，是以是一种高速器件，这也是其他光源瞠乎其后的。

采取LED 制造汽车的高位刹车灯在高速状况下，大年夜进步了汽车的安稳性。

（4）体积小，重量轻、耐抗击：这是半导体固体器件的固有特点。

（5）易于调光、调色、可控性大年夜：LED 作为一种发光器件，能够经由过程流过电流的变更操纵亮度，也可经由过程不合波长LED 的设备实现色彩的变更与调剂。

是以用LED 构成的光源或显示屏，易于经由过程电子操纵来达到各类应用的须要，与IC 电脑在兼容性无涓滴困难。

LED 光源的应用原则上不受限制，可塑性极强，能够随便率性延长，实现积木式拼装，今朝大年夜屏幕的彩色显示屏非LED 莫属。

（6）用LED 制造的光源不存在诸如水银、铅等情形污染物，可不能污染情形。

是以人们将LED 光源称为“绿色”光源。

5、明白得绿色照明
所谓绿色照明光源确实是指经由过程科学的照明设计，具有效力高、寿命长、安稳和机能稳固的照明电器产品，经由过程绿色照明光源的应用，改良与进步人们工作、进修、生活的前提和质量，从而制造一个高效、舒服、安稳、经济、有益的情形，并充分表现现代文明的照明情形。

1991 年1 月，美国环保局（EPA）起首提出实施“绿色照明”和推出“绿色照明工程”的概念，并专门快获得结合国的支撑和专门多蓬勃国度的看重，并积极采取响应的政策和技巧方法，推动绿色照明工程的实施和成长。

1993 年11 月我国国度经贸委开端启动中国绿色照明工程，于1996 年正式列入国度筹划。

节能与环保是我国经济成长的二项全然要素。

据最新统计，我国照来岁用电达2000 亿度，占总发电量的12%，约为2 个半三峡满负荷的发电量。

如能用高效固态LED白光光源替代部分今朝的通用电光源，专门是白炽灯，就可节俭下一半约10000 亿度的电量。

别的有材料显示，直截了当燃烧一吨煤将向空中排放上百公斤的SO2、NO2、粉尘与CO2，将会大年夜面积破坏大年夜气与气候情形，采取固态LED光源替代通用照明光源后，就可使我国减小数亿吨级的大年夜气污染，有效地爱护地球的生态情形。

6、LED其他术语
（照度、亮度、光强、光通量、光效、眩光、同步性、防护等级、色温、显色指数）
●亮度：亮度是指物体明暗的程度，定义是单位面积的发光强度。

单位是堪德拉每平米
(cd/㎡)或称nits，亮度是指发光体（反光体）别处发光（反光）强弱的物理量。

人眼从一个偏向不雅察光源，在那个偏向上的光强与人眼所“见到”的光源面积之比，定义为该光源单位的亮度，即单位投影面积上的发光强度。

●光效：光源发出的光通量除以光源的功率。

它是衡量光源节能的重要指标。

单位：每
瓦流明（Lm/w）。

●眩光：视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度比较，所造成的视觉不舒服称为眩光，
眩光是阻碍照明质量的重要身分。

●同步性：两个或两个以上LED灯在不规准时刻内能正常按法度榜样设定的同步方法运
行，同步性是LED灯实现调和变更的全然要求。

●防护等级：IP防护等级是将灯具依其防尘、防湿气之特点加以分级，由两个数字所构
成，第一个数字代表灯具防尘、防止外物侵人的等级（分0-6级），第二个数字代表灯具防湿气、防水侵人的密封程度（分0-8级），数字越大年夜表示其防护等级越高。

●显色指数是光源显色性的定量描述，表示符号为Ra。

光源对物体色彩显现的程度称为
显色性，也确实是色彩逼确实程度，显色性高的光源对物体再显较好，我们所看到的
色彩也较接近天然原色；显色性低的光源对色彩的再现性差，我们看到的色彩误差也较大年夜。

国际照明委员会CIE 把太阳的显色指数定为Ra=100，各类光源的显色指数各不雷同。

显色性是照明设计上专门重要的参数，直截了当阻碍被照物品灯光下色彩真实的后果。

二、明白得LED原物料和LED封装临盆工艺流程
1、LED原物料
1.LED晶片
LED灯珠的核心原物料，发光确实是靠它了，也是重要成本。

2.金线
用来连接LED晶片电极和外部支架的引线。

3.导电银胶\绝缘胶
导电银胶是LED临盆封装中弗成或缺的一种胶水，对其要求是导电、导热机能要好，剪切强度要大年夜，同时粘结力要强。

绝缘胶要求绝缘，导热性好，剪切强度要大年夜，同时粘结力要强。

4.支架
固定晶片，同时作为LED灯珠外部的正负极。

5.透镜
爱护LED内部构造，同时使得LED光线形成必定角度。

6.硅胶
爱护LED内部构造。

8. 荧光粉
制造白光，混色形成白光。

2、LED封装临盆工艺流程
1. 原物料考查站
镜检：材料别处是否有机械毁伤及麻点麻坑；芯片尺寸及电极大年夜小是否相符工艺要求；电极图案是否完全等。

2. 固晶站
点胶：在LED支架的响应地位点上银胶或绝缘胶。

固晶：将晶片固定在支架合理地位上。

固晶QC检测：检测是否固晶不良，是否相符工艺
要求。

烘烤：相符工艺要求落后烤箱烘烤规准时刻。

3.焊线站
压焊：压焊的目标将电极引到LED芯片上，完成产品表里引线的连接工作。

焊线QC检测：检测是否存在焊线不良，是否相符工艺要求。

4. 点荧光粉
白光须要点荧光粉，用蓝光晶片激发荧光粉发出白光，荧光粉的若干大年夜致决定了LED 成品灯珠的色温。

（其他光色省去该步调）
5. 半成品测试站
重要测试上道工艺点的荧光粉的量是否使得LED产品发出的光在客户须要定做的色温上，增减荧光粉的量，使LED色温在须要的色温段内。

6. 盖透鏡站
盖透镜，重要爱护好LED内部的焊接构造和晶片。

7. 注胶站
注胶：往透镜里面灌注硅胶，从而爱护LED内部构造。

烘烤：进入烤箱烘烤，使透镜内的硅胶硬化，LED就完全被爱护周全了。

8. 分光分色测试
LED成品后，因为亮度和色温会有差别，所认为了更好的发卖须要具体分光分色，分别装袋贴上技巧参数标签。

9. 测试老化申报
取该批次产品，测试老化，记录产品老化过程中的具体参数，分析无误后形成申报。

三、明白得操纵LED应用范畴和产品
我们公司往后主打产品主假如大年夜功率LED系列照明应用产品，具体的内容查看我们公司的画册和网站，具体涉及到价格能够咨询发卖部，技巧参数方面咨询研发部。