灯管发光原理及工艺基础
LED封装基础知识
5050 5.0 x 5.0 x 1.6 mm
5630 5.6 x 3.0 x 0.9 mm
3804 3.8 x 1.0 x 0.4 mm
3806 3.8 x 1.2 x 0.6 mm
➢ 五、SMD-LED封装型号尺寸：
SMD-LED特点：
1、体积小； 2、耗电量低； 3、使用寿命长； 4、高亮度、节能环保、坚固耐用牢靠； 5、适合量产、反应快； 6、防震、耐震、坚固耐用牢靠； 6、高解析度、可设计等优点。
3、LED的基本组成：
芯片—— 发光器件 支架/基板/反射盖——固定芯片/电路导通 金线——电路导通形成回路 环氧树脂/硅胶——保护芯片、电路/光学透镜
➢二、LED封装类型：
1 、引脚式封装：
2 、平面式封装：
➢二、LED封装类型：
3、 食人鱼封装：
4 、 SMD封装：
5 、 COB封装：
➢三、LED白光的发光原理：
D23 24.5-26
P : 正极 N: 负极
反向漏电流
半波宽度
最大电流
(IR，μA ) @VR=10V （ Δ λ，nm） （IF，mA） DC
≤2
≤30
30
D24 26-27.5
D25 27.5~29
检验项目 : a. 残金：Pad残金≦1/3 Pad面积；发光区残金≦1/3 Pad面积 b. 电极：Pad不得有脱落、掀金、破损、延伸道不可破损或断线 c. 污染：Pad不可有污染(或光阻剂残留)；发光区不可有污染(或光阻剂残留) d. 晶粒切割：不可伤至发光层、不可伤至Pad、不可有相连晶粒(双胞胎) e. 正反颠倒：不可正反面颠倒(P/N Pad方向需一致)
激发波长和发射波长：荧光粉的激发波 长是获得最大荧光转换效率的LED主波 长；发射波长则是在该激发波长下荧光 的峰值波长。
简述荧光灯的工作原理
简述荧光灯的工作原理
荧光灯是一种通过电击击活化荧光物质从而生成可见光的照明装置。
其工作原理可以简述如下：
1. 电流通入：一端连接电源，另一端连接荧光灯的两个电极。
当电灯开关打开后，电流通过其中一个电极进入荧光灯管。
2. 激发汞蒸气：当电流经过荧光灯管时，电子会被电场加速，在与汞蒸气碰撞的过程中，部分电子与汞原子发生碰撞并导致汞原子的激发。
3. 汞原子发光：被激发的汞原子经过一段时间的电子自旋弛豫(relaxation) 过程后，会回复到基态，并且在这个过程中发出紫外线。
这个紫外线的波长（大约为254纳米）是人眼无法直接感知的。
4. 紫外线激发荧光粉：荧光灯管内涂有一层荧光粉，其化学成分能够将紫外线转化为可见光。
当汞原子激发后发出紫外线时，荧光粉吸收紫外线并再次辐射出可见光。
5. 发光照明：可见光透过荧光灯管被室内或室外照亮，使我们能够看到光照。
值得注意的是，荧光灯中的汞蒸气是有害物质，如果荧光灯损坏，可能会释放出汞。
因此，处理荧光灯废弃物时需要采取适当的安全措施，避免对环境和人体健康造成危害。
LED基础知识及外延工艺课件
Create the Light, Light the W
MOCVD简介
表面反应原理
Ga(CH3)3 + NH3 = GaN +3CH4
Create the Light, Light the World
3E Semiconductor
MOCVD简介
工艺材料
波长λ（nm)
780～630 630～600 600～570 570～500 500～470 470～420 420～380
代表波长
700 620 580 550 500 450 420
• 光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带 宽度Ｅg有关，即 λ≈1240/Eg（mm）
• 电子由导带向价带跃迁时以光的形式释放能量 ，大小为禁带宽度Eg。
在500-600度。
Create the Light, Light the World
3E Semiconductor
典型LED外延结构
2. uGaN
• U1层(Rough)，形成结晶质量较高的晶核 ，并以之为中心形成岛状生长。
• 首先在停止通入TMGa的情况下升至高温 ，在高温高压条件下，Buffer中结晶质量 不好的部分被烤掉，留下结晶质量较高 的晶核。此时反射率将下降至衬底本身 的反射率水平。
发光原理：在外加电场的作用下,n型半导体载流子电子、p型半导体载流子空 穴，这两种载流子进入量子阱中并相互结合，发出不同波长的光。
Create the Light, Light the World
LED基本构造 3E Semiconductor
GaN 简介
六方纤锌矿结构的GaN
GaN是宽禁带直接带隙半导体，禁带宽度约为3.4ev.
节能灯原理及工艺
荧光灯发光机理
我们制作的节能灯属于气体放电光源，气体放电光源是指利用电流通过气 体媒质时的放电现象。
荧光灯发光机理
*1、阴极产生电子的方法： 主要是热电子发射：阴极的金属通电产生热量，使得电子 从阴极基金属和碱 土氧化物涂层中释放； *2、紫外线的产生： 电子打在汞原子上，汞原子被激发，产生能量转移，放 主的紫外线； *3、光线的产生： 380nm以下、780nm以上为肉眼所无法看见的光线，紫外线的波长位于肉眼所 能看见的光线以（380nm以下），荧光粉能够充分吸收253.7nm的紫外线，产生 肉眼能够看见的可见光。 出波长253.7nm为
光效：衡量光源节能的重要指标，就是光源发出的光通量除以光源所消耗的功率。单 位：流明/瓦（Lm/w）
扭矩
互换性
节能灯分类
节能灯塑料件
镇流器
电子镇流器知识简介： 使用半导体电子元件，将直流或低频交流电压转换成高频交流电压，驱动低压气体放电灯 (杀菌灯)、卤钨灯等光源工作的电子控制装置。应用最广的是荧光灯电子镇流器。
LED 工作原理和架构图
优点：超长寿命，达10万小时； 可组成各种颜色 节能，效率比白炽灯高. 体积小,灯具设计灵活. 响应时间短； 环保：无有害金属汞。 低压，安全性高
缺点：每瓦的流明成本高. 光效没有荧光灯高
.
荧光灯
10
荧光灯管的构造
荧光灯的核心部件是管形玻壳和灯丝 管内壁涂有荧光粉 灯丝上涂有一层发射电子的物质，也称为阴极 芯柱用于固定灯丝，同时保证与玻璃灯管密封 管内填充惰性气体和汞蒸气
LED 工作原理和架构图
LED（Light Emitting Diode）是一种具有两个电极的半导体发光器件，让其流过小 电流就会发出可见光，第一个商用二极管产生于 1960年。
光学基本知识及LED基本知识
光学基础知识及LED基本理论第一部分LED基本理论知识（一）LED发光原理发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。
因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。
此外，在一定条件下，它还具有发光特性。
在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。
进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光，如图1所示。
图1假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。
除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。
发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。
由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结面数μm以内产生。
理论和实践证明，光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Ｅg有关，即λ≈1240/Eg（mm）式中Eg的单位为电子伏特（eV）。
若能产生可见光（波长在380nm紫光～780nm红光），半导体材料的Eg应在3.26～1.63eV之间。
比红光波长长的光为红外光。
现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。
（二）LED的特性1．极限参数的意义（1）允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。
超过此值，LED发热、损坏。
（2）最大正向直流电流IFm：允许加的最大的正向直流电流。
超过此值可损坏二极管。
（3）最大反向电压VRm：所允许加的最大反向电压。
超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。
（4）工作环境topm:发光二极管可正常工作的环境温度范围。
低于或高于此温度范围，发光二极管将不能正常工作，效率大大降低。
2．电参数的意义（1）光谱分布和峰值波长：某一个发光二极管所发之光并非单一波长，其波长大体按图2所示。
LED基础知识培训
三、物料介绍—固晶胶
2.固晶胶种类
系列
外观
主要用途和特性
常规应用
环氧系列 白胶
1. 主要用于固定芯片； 2. 良好的粘接力，良好的粘接力，良好的 粘接力，散热性能较差，不导电。
双电极芯片，对光衰要求 不高的机种
硅系列白 胶 环氧系列 银胶
1. 主要用于固定芯片；
双电极芯片尺寸为 5*8mil
2. 散热性能较好，散热性能较好，散热性 5*8mil 5*8mil 以上光衰要
例如：1048F-48 1048----单颗灯丝的尺寸 F ----素材用钢带 48 -----一片支架的数量
三、物料介绍—支架的分类及应用
三、物料介绍—键合线
键合线是连接支架引脚和晶片、传达电信号的材料，是半导 体生产中不可或缺的核心材料。 可按材质分类，如金线、银线、铜线、铝线、合金线等。 可按线径分类，如0.7mil、0.8mil、0.9mil、1.0mil、1.2mil等。
五、应用领域—灯带应用
透明灯带机种应用
荧光粉灯带机种应用
五、应用领域—灯饰应用
直插机种应用
直插机种应用
五、应用领域—LAMP直插机种（发光字、护栏管）
直插机种应用
直插机种应用
色剂：改变外观。
抗沉淀粉
扩散粉
色剂
三、物料介绍—载带
三、物料介绍—模条
模条的生产流程及使用介绍
四、产品介绍
产品
四、产品介绍
四、产品介绍-常规单色平面机种
四、产品介绍-2835ZGDZ机种
四、产品介绍-2835PuRui机种
四、产品介绍-2835三星机种
四、产品介绍-常规全彩平面机种
三、物料介绍-晶片
发光二极管工作原理及应用ppt课件
节能环保优势
发光二极管具有高亮度、低能耗、 长寿命等优点，在照明领域的应用 有助于节能环保。
创新应用
随着技术的发展，发光二极管在照 明领域的应用不断创新，如智能照 明、可调光照明等。
显示技术领域应用现状及趋势分析
显示技术应用概述
发光二极管在显示技术领域的应 用涉及手机、电视、电脑等电子
产品。
高清显示优势
02
基本结构包括阳极、阴极和PN结 ，通常采用砷化镓、磷化镓等半 导体材料制成。
发展历程及现状
20世纪60年代初期，发光二极管被发 明，最初只能发出低亮度的红光。
目前，发光二极管已经广泛应用于照 明、显示、指示等领域，成为现代电 子科技领域不可或缺的一部分。
随着技术的不断进步，发光二极管的 亮度、效率和寿命都得到了显著提高 ，同时出现了多种颜色的LED。
色还原度越好。种颜色的光 ，包括红、绿、蓝三原色 及混合色，可实现全彩显 示。
色彩均匀度
优质LED发光均匀，无明 显的色斑和阴影。
视觉舒适度
LED光线柔和，无频闪和 紫外线辐射，长时间观看 不易疲劳。
节能环保优势分析
高效节能
LED发光效率高，相同亮度下比 传统照明节能80%以上。
照明领域应用
将发光二极管应用于室内照明、景观 照明等领域，推动照明产业的升级和 变革。
显示领域应用
将发光二极管应用于显示器背光、广 告屏等领域，提高显示质量和视觉效 果。
汽车领域应用
将发光二极管应用于汽车照明、仪表 盘等领域，提高汽车的安全性和舒适 性。
生物医疗领域应用
将发光二极管应用于生物成像、医疗 诊断等领域，推动生物医疗技术的发 展和创新。
应用领域与前景
照明领域
LED的结构及发光原理
LED的结构及发光原理一、LED 基本介绍LED 发光原理：LED是英文light emitting diode的缩写，即：光线激发二极管，属于一种半导体元器件。
发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP （磷砷化镓）等半导体制成的发光二极管的。
核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。
在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。
PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。
这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。
当它处于正向工作状态时（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同颜色的光线，光的强弱与电流有关。
打个比方，LED就像一个汉堡，可以发光的材料是夹层中的“肉饼”，而上下的电极就是夹肉的面包。
而通过对其中发光材料的研究，人们逐渐开发出各种光色、光效率越来越高的LED元件，但是无论怎么变化，LED总的发光原理和结构都没有发生太大的变化。
制造LED的材料不同，可以产生具有不同能量的光子，借此可以控制LED所发出光的波长，也就是光谱或颜色。
历史上第一个LED所使用的材料是砷(As)化镓(Ga) ,其正向PN结压降(VF，可以理解为点亮或工作电压)为1.424V，发出的光线为红外光谱。
另一种常用的LED 材料为磷(P)化镓(Ga)，其正向PN结压降为2.261V，发出的光线为绿光。
基于这两种材料，早期LED工业运用GaAs1-xPx材枓结构，理论上可以生产从红外光一直到绿光范围内任何波长的LED，下标X代表磷元素取代砷元素的百分比。
一般通过PN 结压降可以确定LED的波长颜色。
其中典型的有GaAs0.6P0.4 的红光LED，GaAs0.35P0.65 的橙光LED，GaAs0.14P0.86 的黃光LED等。
灯管发光原理及工艺基础
灯管发光原理及工艺基础灯管是一种光源装置，利用电流通过气体或荧光粉产生电离激发状态，从而发出可见光。
灯管发光原理涉及到气体放电和荧光发光两个方面。
一、气体放电灯管中的气体是发光的关键，目前常用的气体有氖气、氩气、氙气等。
在灯管内部，两端加上电压，产生电场，电场会使气体中的电子受到加速，当电子具有足够的能量时，可以与气体原子或分子碰撞，使其电离。
电离后的电子再次经过碰撞，会产生新的电子和离子，形成电子和离子的电流。
在电流通过的过程中，电子和离子在碰撞中会释放出能量，有一部分能量被气体原子或分子吸收，使其电子激发到高能级，而当激发态的电子返回低能级时，会释放出能量，这时就发生了气体的辐射。
二、荧光发光当气体辐射产生的光波长不在可见光范围内时，需要将其转化为可见光。
这时就需要荧光粉，它是一种能够吸收非可见光能量并将其转化为可见光的材料。
在灯管内，荧光粉会受到电流加热并被激发，从而发出可见光。
具体过程是：荧光粉吸收电子碰撞释放的能量，激发到激发能级，电子在激发能级停留的时间很短，会很快返回基态，返回基态时会释放出一部分能量，这部分能量就是可见光。
不同种类或混合的荧光粉可以发出不同颜色的光，这也就实现了不同颜色的灯管。
在灯管的制造过程中，需要经过以下工艺基础：1.灯管形状设计：灯管有圆形、直线形和U形等形状，不同形状可满足不同应用的需求。
设计师需要根据实际应用场景和美学要求，确定灯管的形状。
2.玻璃材料选择：灯管常用的材料是玻璃，选用透明、耐高温和耐化学腐蚀的特性，以确保灯管的性能稳定和使用寿命长。
3.真空腔体制备：在玻璃管内制造真空环境，通过抽气手段将气体抽尽，以避免气体导致的光的损失。
4.寄生元器件安装：将灯管的电极安装在玻璃管两端，通常使用钨电极，通过与玻璃管封接，确保电流正常通行。
5.真空封接和抽气：将酮体与灯管口相对位置封接，并通过真空泵将进气管道中的气体抽尽，形成高真空环境。
6.气体灌充和施加高压：在灯管中注入气体，并施加高压，形成气体放电的条件。
照明器件发光原理
(2)偏微分方程求解法
由于普通的球面透镜、反射镜及反射器已经不能满足绝大部分照明的设计要求，自由曲面就成为发展的必然趋势。如何得到合适的自由曲面成为整个设计的最终目标。目前，使用偏微分方程求解法去获得此类自由曲面成为世界的研究课题，且这一课题进展相当缓慢。此类偏微分方程的建立是基于数学模型，通过反射、折射原理，通过曲面的参数化，利用能量守恒等原理而获得。此类方程属于非
在LED封装完成后，应用于照明、显示等方面，在这个过程中需要考虑灯具的光强分布、发光角度等，因此也必须进行光学设计，这种光设计我们称为二次光学设计。
偏微分方程法是目前研究的重点，由于其方程组复杂，求解麻烦，在数学模型上很大做到应用上。并且此类方法对设计人员的要求很高，需要熟悉几何光学知识，有相当扎实的数学基础，有较强的编写程序能力，还需要有较强的三维建模能力及光学分析软件的能力，正是由于此类设计的难度很大，都还处在研究阶段。
(2)优化设计
LED灯发光原理：
发光二极管主要由PN结芯片、电极和光学系统组成。
其发光过程包括三部分：正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。微小的半导体晶片被封装在洁净的环氧树脂物中，当电子经过该晶片时，带负电的电子移动到带正电的空穴区域并与之复合，电子和空穴消失的同时产生光子。电子和空穴之间的能量(带隙)越大，产生的光子的能量就越高。光子的能量反过来与光的颜色对应，可见光的频谱范围内，蓝色光、紫色光携带的能量最多，桔色光、红色光携带的能量最少。由于不同的材料具有不同的带隙，从而能够发出不同颜色的光。 LED照明光源的主流将
卤钨循环的过程是这样的：在适当的温度条件下，从灯丝蒸发出来的钨在泡壁区域内与卤素物质反应，形成挥发性的卤钨化合物。由于泡壁温度足够高（250℃），卤钨化合物呈气态，当卤钨化合物扩散到较热的灯丝周围区域时又分化为卤素和钨。释放出来的钨部分回到灯丝上，而卤素继续参与循环过程。
LED各流程工艺详解
发展阶段
70年代，LED材料技术获 得突破，能发出绿光、黄 光的LED相继问世。
成熟阶段
90年代以来，LED产业进 入快速发展期，蓝光LED 、白光LED相继研发成功 ，LED应用领域不断拓展 。
LED应用领域
照明领域
LED照明产品具有节能、环保、 寿命长等优点，广泛应用于室内 照明、室外照明、景观照明等领 域。
发光原理：LED的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，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数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能 直接转换为光能。
LED发展历程
01
02
03
早期阶段
20世纪60年代，LED诞生 ，早期只能发出低亮度的 红光。
趋势。
技术创新方向探讨
新型材料研发
研发更高效、更环保的LED材料，如量子点、钙钛矿等，以提高 LED的性能和降低成本。
智能制造技术应用
引入智能制造技术，实现LED生产的自动化、信息化和智能化，提 高生产效率和产品质量。
照明设计创新
通过照明设计创新，实现LED照明的个性化、艺术化和人性化，满足 不同场景和人群的照明需求。
外延片生长技术
金属有机物化学气相沉积（MOCVD）
01
利用高温下的化学反应，在衬底上生长出单晶薄膜。
分子束外延（MBE）
02
在超高真空条件下，通过精确控制分子束或原子束的流量，在
加热的衬底上生长出高质量的晶体薄膜。
氢化物气相外延（HVPE）
03
使用氢化物作为源材料，通过化学反应在衬底上生长出氮化物
市场规模及增长趋势分析
LED基础知识教程
LED基础知识教程LED是“发光二极管（Light Emitting Diode）”的简称，是一种能够将电能转化为光能的器件。
从20世纪60年代开始，随着发光材料、制造工艺的不断改进，LED逐渐应用于各个领域，比如照明、显示、通信等。
本篇文章将介绍LED的基础知识，包括工作原理、组成结构和应用等。
一、LED的工作原理LED的工作原理是通过半导体材料的特性实现的。
半导体材料有一个带隙（energy gap），分为导带和价带。
当电流流过半导体时，电子从价带跃迁到导带，此时会释放能量，产生光。
LED灯的颜色由半导体材料的能带结构决定，常见的有红、绿、蓝等。
二、LED的组成结构LED的主要组成部分包括：1.电极：一般由金属材料制成，用于导电连接。
2.电荷层：由P型半导体和N型半导体构成，P型半导体中有太多的空穴（电荷缺失），N型半导体中有太多的电子（电荷过剩）。
3.发光材料层：由多种离子化合物组成，可以通过不同的材料来实现不同颜色的发光。
4.透明背板：通常使用透明的材料覆盖在发光材料层上，起到保护作用。
三、LED的优点与传统的白炽灯或荧光灯相比，LED具有许多优点：1.高效节能：LED能够将大部分电能转化为光能，相对于传统光源来说能效更高，能够节省大量能源。
2.寿命长：LED具有较长的寿命，通常可达到数万小时，相比传统灯泡来说寿命更长。
3.抗震性强：LED采用固态发光，没有玻璃等易碎材料，抗震性强，不易损坏。
4.色彩丰富：通过调整发光材料的配比，可以实现多种颜色的光，满足不同场景的需要。
5.绿色环保：LED不含汞等有害物质，不会污染环境，符合环保要求。
四、LED的应用领域1.照明：随着LED技术的不断发展，LED已经成为最具潜力的照明技术之一、LED灯具广泛应用于室内照明、路灯照明等领域，具有节能高效、寿命长等优点。
2.显示技术：LED可以发出高亮度的光，因此在显示技术方面有着广泛的应用，如LED屏幕、LED显示屏等。
led及esd防护介绍
01
02
03
04
05
静电放电对LED驱 ESD防护设计策
动电…
略
增加防静电保护 电路
加强绝缘措施
优化接地设计
静电放电可能导致LED驱动 电源出现损坏、性能下降 等问题，影响LED照明产品 的稳定性和可靠性。
在LED驱动电源的ESD防护 设计中，可以采用以下策 略
照明市场需求增长
随着人们对环保、节能、健康等方面的关注度不断提高，LED照明市场需求不断增长， 推动了LED技术的升级和普及。
电子设备对ESD防护要求提高
随着电子设备向高集成度、高速度、高可靠性方向发展，对ESD防护的要求也不断提高 ，促使ESD防护技术不断升级。
政策法规对LED与ESD防护行业的影响
LED分类及应用领域
分类
LED根据其结构、用途和发光颜色等可分 为多种类型，如直插式、贴片式、大功 率、食人鱼、数码管等。
VS
应用领域
LED广泛应用于照明、显示、背光等领域 。在照明领域，LED具有高效、节能、环 保等优点，被广泛应用于室内外照明、景 观照明等领域。在显示领域，LED显示屏 具有高亮度、高分辨率、长寿命等优点， 被广泛应用于广告、交通、教育等领域。 在背光领域，LED背光技术为液晶显示器 提供了更优质的光源，提高了显示效果和 寿命。
政策支持推动LED产业发展
各国政府纷纷出台政策支持LED产业发展，如财政补贴、税收优惠等，为LED产业提供了良好的发展 环境。
法规要求提高ESD防护标准
各国政府对电子设备的安全标准不断提高，对ESD防护的要求也越来越严格，促使ESD防护技术不断 提升。
THANKS
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在LED驱动电源的电源电路 中增加防静电保护电路， 如TVS管、压敏电阻等，以 吸收和释放静电。
LED照明的设计基础
定义
1.什么是LED（light emitting diode）
LED 利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。它是
一种用微弱的电能就能发光的高效固体光源，其基本结构是一块电致发光的半导 体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯 线的作用。它的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片；在p型半导体 和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。
LED 照明设计基础
2020/4/26
LED照明设计基础
一: Led 基础知识简介 1. 定义、结构及分类 2. Led主要制作工艺及厂商简介 3. 大功率白光LED封装关键技术简介 4. 主要参数及特性
二：大功率LED灯具设计基础知识 1. LED及驱动电源的选择 2. 散热设计 3. 光学设计
2. 按发光管出光面特征分为圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用 微型管等。圆形灯按直径分为φ3mm、φ5mm等,方形分为3528，5050灯。
3.从发光强度角分布来分有三类： 1)高指向性。一般为尖头环氧封装，或是带金属反射腔封装，且不加散射剂。 半值角为5°～20°或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用。 2)标准型。通常作指示灯用，其半值角为20°～45°。 3)散射型。这是视角较大的指示灯，半值角为45°～90°，散射剂的量较大。
2.5.1 色温与色品坐标的关系式近似如下：
其关系曲线如右色品图，由此可见， 不要的色品坐标可能会有 同样的色温 ，所以能唯一决定颜色的 参数是色品坐标，色温只能参考。 一般，LED封装厂都会按色品坐标不同 用不同的Bin来区分白光的颜色。以下 一典型的Bin分布图。大功率LED供应商 一般会要求四个Bin同时购买，如数量较 少时可以考虑与供应商沟通买单个Bin.
灯管的工作原理
灯管的工作原理
灯管是一种发光装置，它的工作原理是利用电特性和气体离子化的现象来产生发光。
灯管内部通常有两个金属电极，它们分别被连接到电源的两极。
当电流通过灯管时，电子会从一个电极释放出来，经过加速并撞击到灯管内的气体分子上。
这种撞击会导致气体分子电离，即它们会失去或获得电子，形成带正电荷的离子和带负电荷的电子。
这些离子和电子会带着能量重新结合，当它们回到基态时，会释放出能量的光子。
不同的气体和电压可以产生不同波长的光，从紫外线到可见光直到红外线。
通过选择不同的气体和电压，可以调整灯管的发光颜色和亮度。
此外，灯管内部还常常包含荧光粉，这是一种能吸收紫外线并转化成可见光的物质。
当紫外线光照射到荧光粉上时，荧光粉吸收能量并发出可见光，增加了灯管的亮度。
总的来说，灯管的工作原理是通过电流使气体分子电离，然后重新结合释放出能量的光子，或者通过荧光粉吸收紫外线并发出可见光来产生发光效果。
电光源分类及发光原理概述
影响灯管寿命的因素
灯管的寿命跟以下因素有非常大的关系。
原材料、 制造工艺、 制造设备、 质量控制、
其中原材料首先就影响一个产品的寿命，决定了一个产 品寿命长短，但是原材料好，如果工艺、设备、技术等 没有配合好，只要一个环节出问题，这个产品的寿命周 期就会很短。
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荧光灯管制作过程
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*1、玻璃制作： 玻璃经过各种弯制，目的是适应外形和性能的需求
汞在气体放电灯的作用是接受电子，并产生出紫外线。 汞齐的目的是在相对高的温度环境中维持放电所需要的最 佳蒸汽压。不同的金属和汞形成的汞齐有不同的适应温度， 设计时选取不同种类的汞齐放置于不同的位置来保证相对 良好的光输出。
辅助汞齐：在未使用的辅助汞齐中是不含汞的，它在灯中 吸收汞，形成汞齐。在灯刚刚启动的时候，借助阴极的热 量快速释放出汞，缩短灯的启动时间。
分析：玻璃中的金属元素在长时间电子轰击下会逐渐析出， 并迁移到玻璃管内侧和汞形成汞齐，一方面使灯管发黑，一 方面使汞失效，使灯管的转换效率降低，光线被遮挡。
d.电子粉： 节能灯所采用的电子粉要满足如下条件：工作温度较低、
发射效率较高、寿命较长。涂覆电子粉浆，使灯丝上带有足 够发射的物质
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e.汞/汞齐：
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a.灯丝：
b.
灯丝由钨丝为材料绕制而成，灯丝的尺寸都经过合理
的设计和选择，使提供给灯丝螺旋的热能够很快产生一个恰当
的温度，保证电子发射。同时，中空的丝体内能够存储更多的
发射材料，利于寿命的维持。
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b.荧光粉：
我们现在使用的荧光粉是用紫外线来激发发光材料的， 这种通过光线激发的发光现象称为光致发光。
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高压气体放电灯
LED发光原理与发展趋式介绍
实例“水立方”
LED照明除了比 用常规照明至少节 能60%以外，还拥有 长寿命、易集成、 快响应、利环保、 光分布易于控制、 色彩丰富等优势。 以“水立方”为例， 仅使用LED灯的“水 立方”景观照明工 程，预计全年可比 传统的荧光灯节电 74.5万千瓦时，节 能达70%以上。
实例“梦幻长卷”和“梦幻五环”
LED应用历
推，财政部、国家发改委联合发布《高效照明产品推广财政补贴 资金管理暂行办法》，将重点支持高效照明产品替代在用的白炽灯和其他低 效照明产品，主要包括普通照明用自镇流荧光灯、三基色双端直管荧光灯(T8、 T5型)和金属卤化物灯、高压钠灯等电光源产品，半导体(LED)照明产品，以 及必要的配套镇流器。国家采取间接补贴方式进行推广，即统一招标确定高 效照明产品推广企业及协议供货价格，财政补贴资金补给中标企业，再由中 标企业按中标协议供货价格减去财政补贴资金后的价格销售给终端用户。 《暂行办法》规定，大宗用户中央财政按中标协议供货价格的30%给予补贴； 城乡居民用户中央财政按中标协议供货价格的50%给予补贴。
LED产业前景
LED产业市场规模三年有望翻一番
在全球能源短缺、环保要求不断提高的情况下，已结束的 2008年北京奥运会和即将到来的2010年上海世博会都不约而同 地以绿色节能为主题，这给中国LED照明产业的发展带来了巨 大的历史机遇。
据国内有关机构预测，在奥运、世博的强力带动下，中国 LED照明市场规模将从2007年的48.5亿元快速增长至2010年的 98.1亿元，，不久前结束的北京奥运会上，LED照明技术在奥运 历史上首次大规模使用并获得成功。据官方统计，北京奥运会 总共包括36个比赛场馆，其照明产品需求就达5亿元左右，这还 不包括奥运村、奥运花园等其他公共照明设施市场。
LD-TO产品及工艺基础
LD-TO工艺简介
三.LD-TO封帽工艺 ●封帽（终封）
采用电容储能式封帽机在密封的氮气操作箱内完成封焊
LD-TO工艺简介
三.LD-TO封帽工艺 ●压氦检漏
LD-TO在0.5Mpa的氦气容器内经过2小时压氦过程后，采用 氦质谱检漏仪测试其漏率，称为细检漏，另外还需要采用氟 油进行粗检漏
LD-TO工艺简介
LD-TO产品简介
三.LD-TO产品分类 ●按焦距不同分： 5.8mm、6.4mm、6.5mm、7.5mm、8.6mm、 10.1mm
焦距是由TO帽和LD芯片贴装位置决定的
LD-TO产品简介
四.LD-TO产品特性 ●阈值电流（Ith）
阈值电流是LD开始振荡（发光）的正向电流
●光输出功率（Po）
在阈值电流以上所加正向电流达到规定的调制电流时，从LD 输出的光功率定义为Po
LD-TO产品及工艺基础
LD-TO产品简介
一.LD-TO定义 ●LD（Laser Diode）：激光二极管
●TO（Transistor Outline）：晶体管外形
●LD-TO：晶体管外形封装的激光器，我们 公司一般简称为激光器或激光器TO
LD-TO产品简介
二.LD-TO工作原理 ●LD发光原理：
LD-TO产品简介
四.LD-TO产品特性
●P-I曲线（P-I）
LD的总发射光功率与注入电流的关系曲线称为P-I曲线
LD-TO产品简介
四.LD-TO产品特性 ●拐点（Kink）
P-I曲线上光功率出现非线性变化的点称为拐点（Kink） Kink一般采用一次微分法（dP/dI曲线法）测试
LD-TO产品简介
向半导体PN结注入电流，实现粒子数反转分布，产生受激辐 射，再利用谐振腔的正反馈，实现光放大而产生的激光振荡
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节能灯灯管发光原理及工艺基础
·荧光灯管的构造：如下图
·荧光灯灯管的核心部件是：管形玻璃壳体和灯丝
·管内壁涂有荧光粉
·灯丝上涂有一层发射电子的物质，也称为阴极
·芯柱用于固定灯丝，同时保证与玻璃灯管密封
·管内填充惰性气体和汞蒸气
·荧光灯发光原理
我们制作的节能灯属于气体放电光源，气体放电光源是指利用电流通过气体媒质时的放电现象。
·阴极产生电子的方法：
主要是热电子发射：阴极的金属通电产生热量，使得电子从阴极基金属和碱土氧化物涂层中释放；
·紫外线的产生：
电子打在汞原子上，汞原子被激发，产生能量转移，放出波长为253.7nm为主的紫外线；
·荧光灯可见光线的产生：
380nm以下、780nm以上为肉眼所无法看见的光线，紫外线的波长位于肉眼所能看见的光线以（380nm以下），荧光粉能够充分吸收253.7nm的紫外线，产生肉眼能够看见的可见光。
各波段的光谱分布图
常规三基色荧光灯的光谱分布图
影响灯管寿命的因素
·灯管的寿命跟以下因素有非常大的关系
·原材料
原材料首先就影响一个产品的性能及寿命，比方说用了劣质的灯丝或者荧光粉和电子粉，那么这样生产出的荧光灯的质量是达不到理想的期待值的，光效和光通维持会非常的低，寿命也会很短。
·制造工艺
制造工艺是指产品在投放市场前对制造工艺的大量试验及锁定，最终转化成在生产时的执行。
如果对工艺制定的试验很模糊，造成制造工艺制定不合理，这样生产出的产品的质量也是大打折扣的。
即使制造工艺制定的非常合理，在生产执行时，敷衍地草草执行了事，或者错误的执行，这样生产出的产品质量同样得不到保证。
·制造设备
制造设备的有效性是保证正常生产的需要和必须前提，因此生产部门，设备部门，技术部门应当高度重视必须保证设备的有效性，一但设备性能存在不足或者欠缺，后果相当严重，会造成大批量的质量事故。
比如烤管机器的温度区域温度分布是否均匀，吹风流量是否能保证？排气设备的抽速和极限真空值是否能保证等等。
·质量控制
生产时必须按照制造工艺的质量标准文件，对其进行严格的监管控制，比如烤管的温度，转速，吹风流量，电子粉重量，均匀度，排气的烘烤温度及烘烤时间，清洗次数，充气压力等等一系列的质量控制环节都要严格把关，要有超前的质量控制意识，让质量事故在严格的监管控制中不少出现和不出现。
荧光灯管主要材料及特性作用
·灯丝
灯丝由钨丝为材料绕制而成，灯丝的尺寸都经过合理的设计和选择，使提供给灯丝螺旋的热能够很快产生一个恰当的温度，保证电子发射。
同时，各螺距中间的空隙内能够存储更多的发射材料，利于寿命的维持。
·电子粉浆
节能灯所采用的电子粉要满足如下条件：工作温度较低、发射效率较高、寿命较长。
涂覆电子粉浆，使灯丝上带有足够发射的物质
·荧光粉
我们现在使用的荧光粉是用紫外线来激发发光材料的，这种通过光线激发的发光现象称为光致发光。
节能灯用荧光粉必须有几个特性必须满足：
1.充分吸收253.7nm紫外线；
2．发射的光谱能满足发光效率和显色性的要求；
3.颗粒度适宜，保证亮度和维持率；
三基色荧光粉由红绿兰三种粉依据需要搭配比例而成，调整粉的不同比例可以得到不同的光色表现。
·保护膜
目前我们使用的是Υ-Al2O3（超细粒径的氧化铝）
超细粒径的氧化铝保护膜的作用是在玻璃和荧光粉之间形成一层致密的薄膜，这层膜可以很好地使二者隔离开，使得析出的金属不至于影响灯管光衰性能表现。
·光衰形成的过程原理：玻璃中的金属元素（尤其是钠）在长时间电子轰击下会逐渐析出，并迁移到玻璃管内侧和汞形成其他的金属汞齐，一方面使灯管玻璃体黑化，对光线形成遮挡，另一方面使汞损耗大，使灯管的转换效率降低，两方面结合起来就是光衰形成的过程。
（这里不包括荧光粉原因的光衰，和其它工艺处理不当的光衰原因）
·汞/汞齐
汞在气体放电灯的作用是接受电子，并产生出紫外线。
汞齐的目的是在相对高的温度环境中维持放电所需要的最佳蒸汽压。
不同的金属和汞形成的汞齐有不同的适应温度，设计时选取不同种类的汞齐放置于不同的位置来保证相对良好的光输出。
低气压汞放电内，汞原子被激发产生253.7nm紫外辐射，汞原子辐射出的253.7nm 紫外线照射在邻近的基态汞原子上，产生共振吸收。
当汞原子浓度较低时，随汞原子浓度增加，253.7nm紫外辐射增加。
当汞原子浓度较高时，随汞原子浓度增加，产生共振吸收的汞原子可能和其他电子、原子发生碰撞，不能重新辐射出253.7nm的紫外光子，从而导致253.7nm紫外转换效率降低，发光效率降低。
因此，灯内存在一最佳汞蒸汽压，当灯内汞蒸汽压为最佳值时，253.7nm紫外转换效率最高，灯的发光效率最高。
·铟网片（辅助汞齐）
在制作完成的荧光灯管中，辅助汞齐在荧光灯灯管第一次老化后，吸收灯管内的汞蒸气，在灯下一次启动的时，借助阴极处（灯丝处）的热量快速释放出汞，便于快速建立光输出的爬升过程。
·惰性气体
惰性气体由于化学性质极不活泼，几乎不与其他元素反应，故此得名。
由于它们在大气中含量极少，所以也被称为稀有气体。
惰性气体在节能灯中是一种介质，它的作用是使得电子的行程增加，因为电子的重量非常小，和相对很大的惰性气体原子产生弹性碰撞，增加了和汞原子的碰撞机会，增加了电离的机会，使发光的效能提高。
另一方面，在真空炙热状态的阴极易蒸发，由于气体的充入，加大了灯管中的气体压强，大大减少了阴极的蒸发速度，同时也可降低正离子的能量，减少了阴极的溅射，保护了阴极，提高了阴极的使用寿命。
我们常用的惰性气体有氩气、氖气、氪气等等，我们还依据不同的需要搭配出一些混合气体，用于不同需要的灯管。
EUP指令相关内容
·此决议中设立的要求不适用以下家用灯和特殊用途的灯：
1、具有下列色品坐标x和y的灯
X＜0.200或y＞0.600的灯
2、定向灯
3、灯的光通量在小于60lm或者大于12000lm的灯
4、紫外线灯
5、无自镇流器的荧光灯
6、高强度的气体放电灯（如汞钠灯）
·244号/2009决议的实施周期
阶段1：2009年9月1日
阶段2：2010年9月1日
阶段3：2011年9月1日
阶段4：2012年9月1日
阶段5：2013年9月1日
阶段6：2016年9月1日
·关于灯的产品信息要求
·要在包装上明显显示的信息
1、当灯的标称功率在能效标签的外面显示时，灯的标称光通量同样也应当至少以灯的标称功
率两倍大的字体在该标签的外面显示；
2、
3、以小时表示的灯的标称寿命（不高于额定的寿命）；
4、在灯过早损坏之前的开关周期数；
5、色温（同样也以开氏温标值表示）；
6、到全部光输出60%的预热时间（如果低于1秒，可以用“瞬时点亮”显示）；
7、如果灯不能调光或只能靠特殊的调光器调光，应提供警告；
8、如果设计适合于在非标准的条件（例如环境温度Ta ≠ 25 °C）中最佳使用，提供关于这些
条件的信息；
9、以毫米表示的灯的尺寸（长度和直径）；
10、如果在包装上声称与白炽灯相等，包装中包含的灯的光通量应当对应表中声称的与白
炽灯相等的功率（四舍五入到1瓦）。
光通量和声称的白炽灯功率（四舍五入到1瓦）的中间值应当按照两个邻近值之间的线性内插法计算。
11、汞含量为X.X毫克；
12、显示在意外发生灯破裂的情况下可以向哪个网站咨询，查找关于如何清理灯的碎片的说
明。
·在免费访问的网站可以公开获得的信息
最低限度，下列信息应当作为至少有价值的信息陈述。
1、包装上明显显示的12调信息
2、额定瓦数（精确到0.1瓦）；
3、额定的光通量；
4、灯的额定寿命；
5、灯的功率因数；
6、在灯的标称寿命结束时的光通维持率；
7、启动时间（按照X.X秒）；
8、显色性。
如果该灯含有汞：
9、关于在意外发生灯破裂的情况下如何清理灯的碎片的说明；
10、关于在灯的寿命终止时如何处理该灯的建议。