LED分bin 分类基本知识
LED基础知识大全集(入行科普,新员工入职培训)
给文科生的LED知识大全集随着标准化设备的导入,规模化与模块化的产业过程,技术不再是深不可测,工艺优化,设备优化变成主旋律,未来,掌握了LED基本知识,活用这些知识之后,你就会了解,高深的科技理论不过就是我所推广的简单道理。
叶国光LEDinside做LED这个行业这么久了,很多技术与术语我们都会觉得理所当然,很容易理解,但是细细想又很难系统性地道出个所以然,所以这次我试着来写一篇LED 的基本科普文章,希望对想了解LED的人有所帮助,或者就权当是知识的巩固了,看到最后会发现,活用这些基本知识,会比想象中更简单。
◆发光二极管(LED:Light Emitting Diode)原理介绍▲发光二极管的构造1发光二极管(LED)都是使用「化合物半导体」制作,二种以上的元素键结形成的半导体,称为「化合物半导体」。
例如:砷化镓(GaAs)属于三五族化合物半导体(3A族的镓与5A族的砷)、硒化镉(CdSe)属于二六族化合物半导体(2A族的镉与6A族的硒)等固体材料,化合物半导体的发光效率极佳,因此我们大多利用它来制作发光组件,例如:砷化镓(GaAs)是属于「直接能隙(Direct band gap)」,所以砷化镓晶圆所制作的组件会发光,一般都用来制作发光二极管(LED)、激光二极管(LD)等发光组件。
发光二极管(LED)的构造如图一(a)所示,直插的灯珠外观呈椭圆形,尺寸与一颗绿豆差不多,但是真正发光的部分只有图中的「芯片(chip)」而已,芯片的尺寸与海边的一粒砂子差不多,这么小的一个芯片就可以发出很强的光,由于发光二极管的芯片很小,所以一片2吋的砷化镓晶圆就可以制作数万个芯片,切割以后再封装,形成如图一(a)的外观,发光二极管的制程与硅晶圆的制程相似,都是利用光刻微影、掺杂技术、蚀刻技术、薄膜成长制作而成。
1(图一发光二极管(LED)的构造与工作原理)▲发光二极管的基本原理如果我们将二极管的芯片放大,如图一(b)的氮化镓发光二极管所示,有金属电极,中间有N型与P型的氮化镓与电极,当发光二极管与电池连接时,电子由电池的负极流入N型半导体,空穴由电池的正极流入P型半导体,电子与空穴在P型与N型的接面处结合,并且由芯片的上方发光,经过椭圆形的塑料封装外壳,由于椭圆形的塑料封装外壳类似凸透镜,具有聚光的效果,可以使发出来1的光线「比较集中」。
LED分BIN管控管理规定(汽车照明LED模组)
版本号:A01 LED分BIN管控管理规定页数:6页之1LED分BIN管控管理规定编制/日期:审核/日期:批准/日期:实施日期:版本历史记录:版本号:A01LED分BIN管控管理规定页数:6页之21.目的为确保公司需管控LED BIN段的产品的LED分BIN能够得到有效的控制,特制订本规定。
2.适用范围适用于本公司所有汽车照明LED模组的LED分BIN管控。
3.定义3.1 LED BIN:LED厂家为了保证同一最小包装封装的LED光源在正常工作时通过肉眼目测亮度、发光颜色无可见差异,而对所生产的所有LED光源通过光选机设备进行分类,经过分类的LED光源会按照不同电压不同电流不同光通量输出,被分成多个种类,即为“档位”,也叫LED BIN或BIN区。
3.2 BIN 段分类:电压BIN、亮度BIN、色温BIN。
3.3 分BIN管控:为了防止LED光源工作时彼此间有目视可见色差而采取的管控措施。
4.权责4.1 技术部:负责根据客户要求或产品的设计需要,定义产品所引用LED的BIN段要求,并将这些要求以文件说明方式发放(BOM表、技术要求、技术图纸等);4.2 采购部:根据技术要求或系统BOM里技术部指定的LED BIN段要求给供应商下采购订单;4.3品质部:根据技术要求或系统BOM里技术部指定的LED BIN段要求做进料检验、SMT首件检查、过程检验;4.4 仓库:根据技术要求或系统BOM里技术部指定的LED BIN段要求做电子料的出入库、区分储存管理,产成品的出入库、区分储存管理;4.5 生产部:根据生产投料单或技术要求实施现场物料、半成品、成品的BIN段区分管控。
版本号:A01LED分BIN管控管理规定页数:6页之35.工作内容5.1 LED 的分BIN管控来源部门5.1.1 电子工程师根据顾客要求,自身业务经验,LED规格书、产品类型等决定产品是否需要做LED的分BIN管控,产成品是否需配BIN段使用。
LED基础知识
LED基础知识一、L ED基本信息1、LED:LED(Light Emitting Diode),发光二极管,是一种固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。
2、LED的心脏是一个半导体的晶片,半导体晶片由两部分组成,一部分是P型半导体,在它里面空穴占主导地位,另一端是N型半导体,在这边主要是电子。
但这两种半导体连接起来的时候,它们之间就形成一个“P-N结”。
当电流通过导线作用于这个晶片的时候,电子就会被推向P区,在P区里电子跟空穴复合,然后就会以光子的形式发出能量,这就是LED发光的原理。
3、LED分类3.1、LED LampC0 Φ5mm草帽型LEDC1 Φ5mm草帽型3inLEDD0 带定向角度圆柱型LEDE0 Φ5mm椭圆型LEDE3 Φ3mm椭圆型LED有极性,一般脚长的为+极,脚短的为-极.3.2、食人鱼型Z0 Φ5mm食人鱼型LEDZ1 面包头食人鱼型LEDZ2 Φ3mm食人鱼型LEDZ3 平头食人鱼型LED* 面包头食人鱼型双晶LED* Φ5mm食人鱼型3inLED注:食人鱼简介食人鱼LED,是一种封装,正方形的,透明树脂封装,四个引脚,负极处有个缺脚的LED。
食人鱼是散光型的LED,发光角度大于120度,发光强度很高,而且能承受更大的功率。
车用刹车灯\转向灯用的比较多。
老美一般叫它eagle-eye led(鹰眼LED)。
据说这种LED刚刚诞生的时候立刻引起了大家的关注,其发展趋势象食人鱼一样凶猛故得此名。
另外一种说法是因为它的形状很像亚马孙河中的食人鱼。
在小功率LED里面食人鱼LED是最亮的(?)3.3、SMD LEDT0 SMD3528单晶LEDT5 SMD3528双晶LEDT3 SMD3528 3in LEDT1 SMD5050单晶LEDT2 SMD5050双晶LEDT6 SMD5050 3in LEDT7 SMD3020单晶LEDT8 SMD3350侧发光LEDT9 SMD5050 0.5W单晶LEDT4 SMD5252 3in LED3.4、High Power LEDH5 0.5W带60℃角度LEDH0 1W High Power LEDHL 1W High Power带透镜LEDH6 1W High Power 6in LEDHF 1W High Power 6in带透镜LEDH3 3W High Power LEDHA 3W High Power带透镜LED*H9 1.2W High Power 9in LED注:High Power LED简介大功率LED是指拥有大额定工作电流的发光二极管。
【VIP专享】LED基础知识
烘烤/清洗
固晶
烘烤
焊线
包装
编带
测试分bin
烘烤
灌胶
描述LED的参数
一.亮度相关:
1.发光强度(luminous intensity):光源在某一方向上发出光子的能力。单位: cd(坎德拉),1cd=1000mcd(毫坎德拉)。
2.光通量(luminous flux):光源发出的光子的总量。单位:lm(流 明),1lm=1000mlm(毫流明)
五.金线(Au wire)
金线:纯金材质的细线,用于连 接LED芯片电极与支架的金属 片。
六.透镜(Lens),齐纳二极管(Zener)
1.透镜:用于改变LED发光角度
2.齐纳二极管(Zener):用于保 护LED芯片,提高LED的ESD
LED制程
►一.固晶(die attach) ►二.焊线(w.测试分bin(sorting) ►五.编带(taping) ►六.包装(package)
► 2.色坐标(CIE):由国际照明委员会建立的,用X,Y坐标值来表示颜色的方法。所有 的颜色(包括单色光颜色,混和光颜色),都可以用色坐标表示。
► 3.色温(CCT):是表示光源光色的尺度,单位为K(开尔文)。 在LED领域,通常用 来表示白光的颜色。
各种色温颜色的色坐标位置:
►三.电性相关:
b)水平结构晶片(双电极芯片):晶片的正负极,都在晶片的顶部,电流在芯片内部 是水平流向。
二.支架(lead frame)
► LED支架:LED在封装之前的底基座,在LED支架的基础上,将芯片固定进去,焊上正负 电极,再用封装胶一次封装成形。LED支架承担承载芯片,实现电路连接,热导出,固 定pin脚的功能。
什么是LED
LED分bin 分类基本知识说课讲解
L E D分b i n分类基本知识人眼對於光的顏色及亮度的解析度非常高,特別是對於顏色的差異和變化非常敏感。
圖2-14所示的是人眼對顏色變化的敏感曲線。
從圖中可以看出對於不同顏色波長的光人眼的敏感度是不同的。
例如,對於波長為585 nm的光,當顏色變化大於1nm時,人眼就可以感覺到。
而對於波長為650 nm的紅光,當顏色變化在3nm的時候,人眼才能察覺到。
對於波長為465 nm的藍光和525 nm的綠光,人眼的解析度分別為~2 nm和~3nm。
在早期,由於LED主要被作用指示或顯示燈用,而且一般以單個器件出現,所以對於其波長的分選和亮度的控制要求並不高。
可是隨著LED的效率和亮度的不斷提高,其應用範圍越來越廣。
當LED作為陣列顯示和螢幕元件時,由於人眼對於顏色波長和亮度的敏感性,用沒有分選過的LED就產生了不均勻的現象,就而影響到人們的視覺效果。
不論是波長不均勻或是光亮度的不均勻都會給人產生不舒服的感覺。
這是各LED顯示器製造廠家不願看到的,也是人們無法接受的。
LED的分選不可能將光學、電學特性和壽命及可靠性等所有參數都做,而是按照通常大家所關心的幾個關鍵參數進行分類分選。
這些關鍵參數有:主波長、發光強度、光通量、色溫、工作電壓、反向擊穿電壓等。
LED的測試與分選是LED供應商的一項必要的工序。
而且目前它是許多LED晶片廠商的產能瓶頸,也是LED晶片成本的一個重要來源。
在外延片的均勻度得到控制以前,比較行之有效的方法是解決快速低成本的晶片分選問題。
(1)LED的分選方法:LED的分選有兩種方法進行:一是以晶片為基礎的測試分選,二是對封裝後的LED管子進行分選。
1)以LED管子的形式進行分選:封裝好的LED管子可以按照波長、發光強度、發光角度以及工作電壓等分類。
其結果是把LED分成很多檔次和類別,然後測試分選機會自動地根據設定把LED分裝在不同的Bin內。
由於人們對於LED的要求越來越嚴,早期的分選機是32Bin後來增加到64Bin。
LED基本理论知识(配图完整版)
LED基本理论知识半导体发光器件包括半导体发光二极管(简称LED)、数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏(简称矩阵管)等。
事实上,数码管、符号管、米字管及矩阵管中的每个发光单元都是一个发光二极管。
一、半导体发光二极管工作原理、特性及应用(一)LED发光原理图1 发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物,如GaAs(砷化镓)、GaP Array(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。
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*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a.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。
b.最大正向直流电流I F m:允许加的最大的正向直流电流。
超过此值可损坏二极管。
c.V R m: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。
LED分类、发光原理及基本特性
LED的分类一、按发光管发光颜色按发光管发光颜色分,可分成红色、橙色、绿色(又细分黄绿、标准绿和纯绿)、蓝光等。
另外,有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。
根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色,上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。
散射型发光二极管和达于做指示灯用。
二、按发光管出光面特征按发光管出光面特征分圆灯、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φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。
国外通常把φ3mm的发光二极管记作T-1;把φ5mm的记作T-1(3/4);把φ4.4mm 的记作T-1(1/4)。
由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。
从发光强度角分布图来分有三类:(一)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,或与光检出器联用以组成自动检测系统。
(二)标准型。
通常作指示灯用,其半值角为20°~45°。
(三)散射型。
这是视角较大的指示灯,半值角为45°~90°或更大,散射剂的量较大。
三、按发光二极管的结构按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。
四、按发光强度和工作电流按发光强度和工作电流分有普通亮度的LED(发光强度<10mcd);超高亮度的LED (发光强度>100mcd);把发光强度在10~100mcd间的叫高亮度发光二极管。
一般LED的工作电流在十几mA至几十mA,而低电流LED的工作电流在2mA以下(亮度与普通发光管相同)。
除上述分类方法外,还有按芯片材料分类及按功能分类的方法。
LED的发光原理LED(Light Emitting Diode),发光二极管,是一种固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。
LED显示屏基础知识大全中国led学习好资料
LED显示屏基础知识大全-中国led学习好资料1、什么是LED?LED是发光二极管的英文缩写(Light emitting diode),显示屏行业所说的“LED”特指能发出可见光波段的LED。
2、什么是像素?LED显示屏的最小发光像素,同普通电脑显示器中说的“像素”含义相同。
3、什么是像素距(点间距)?由一个像素点中心到另一个像素点中心的距离。
4、什么是LED显示单元模组?由若干个显示像素组成的,结构上独立、能组成LED显示屏的最小单元。
典型有“8*8”、“8*16” “16*16”等,通过特定的电路及结构能组装成模组。
5、什么是DIP?DIP是Double In-line Package的缩写,双列直插式组装。
6、什么是SMT?什么是SMD?SMT就是表面组装技术(Surface Mounted Technology的缩写),是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺;SMD是表面组装器件(Surface mounted device 的缩写)。
7、什么是LED显示模组?由电路及安装结构确定的、具有显示功能、能通过简单拼装实现显示屏功能的基木单元。
8、什么是LED显示屏?通过一定的控制方式,由LED器件阵列组成的显示屏幕。
9、什么是插灯模组?优点和缺点是什么?是指DIP封装的灯将灯脚穿过PCB板,通过焊接将锡灌满在灯孔内,由这种工艺做成的模组就是插灯模组;优点是视角大,亮度高,散热好;缺点是像素密度小。
10、什么是表贴模组?优点和缺点是什么?表贴也叫做SMT,将SMT封装的灯通过焊接工艺焊接在PCB板的表面, 灯脚不用穿过PCB板,由这种工艺做成的模组叫做表贴模组;优点是: 显示效果好,像素密度大,适合室内观看;缺点是亮度不够高,灯管自身散热不够好。
11、什么是亚表贴模组?优点和缺点是什么?亚表贴是介于DIP和SMT之间的一种产品,其LED灯的封装表而和 SMT —样,但是它的正负级引脚和DIP的一样,生产时也是穿过PCB 来焊接的,其优点是:亮度高,显示效果好,缺点是:工艺复杂,维修困难。
LED 分BIN
0.2820
0.2840
0.2860
0.2880
0.2900
0.2920
0.2940
0.2960
0.2980
0.3000
0.3020
0.3040
21
2-5 不同廠商 LED 分Bin 規則
T.G.—N154C6-L04為例
亮度 電壓
70 mcd 0.1mA
色度
NICHIA —N133I6為例
亮度
電壓
50 mcd
0.2mA
色度
22
2-6
LED 分Bin編碼
T.G. LED
23
2-7
LED 分Bin編碼— 出貨標籤
24
感謝聆聽 !
25
電壓 標示 電壓範圍 代碼 Low high A L1 2.8 3.0 B L2 3.0 3.2 M1 3.2 3.4 C
LED 出廠編碼
bj256a1622L1
亮度等級
色度
亮度
電壓
20
2-4
色度等級
LED 分Bin -2
0.2980 0.2960 0.2940 0.2920 0.2900 0.2880 0.2860 0.2840 0.2820 0.2800 0.2780 0.2760 0.2740 0.2720 0.2700 0.2680 0.2660 0.2640 0.2620 0.2600 0.2580 0.2800
LED 電氣特性-1
13
1-8
LED 電氣特性-2
14
1-8
LED 電氣特性-3
電流變化 x.y色度
環境溫度與通入電流的關係
LED的耐用性與環境溫度有關, 當環境溫度越高, 承受的電流越低.
LED培训资料之完整版
•的能力, 以发出的光通量除以耗电量来表 示,单位 每瓦流明(Lm/w).
•
•
显色性
光源对于物体颜色呈现的程度称为显色性,通常也叫做 显色指数(Ra)。光源对物体颜色呈现的程度称为显色 性,也就是颜色的逼真程度,显色性高的光源对颜色的 再现较好,我们所看到的颜色也就较接近自然原色,显 色性低的光源对颜色的再现较差,我们所看到的颜色偏 差也较大。
•
•
光强
发光体在特定方向单位立体角内所发射的光通量(Im),单位 坎德拉 mcd。
国际单位是candela(坎德拉)简写cd,是指单色光源(频率 540X10ˇ12HZ,波长0.550微米)的光,在给定方向上(该方向上 的辐射强度为(1/683)瓦特/球面度))的单位立体角内发出的发 光强度。
•
•
8、LED的优势:
• • • • 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。其亮度半衰期通常可达到十万小时。如用LED替代传统的汽车用灯,那么它的 寿命将远大于汽车本体的寿命,具有终身不用修理与更换的特点。 2.耗电低:LED是一种低压工作器件,因此在同等亮度下,耗电最小,可大量降低 能耗。相反,随着今后工艺和材料的发展,将具有更高的发光效率。人们作过计算, 假如日本的照明灯具全部用LED替代,则可减少二座大型电厂,从而对环境保护十分 有利。 3.响应时间快:LED一般可在几十毫秒(ns)内响应,因此是一种告诉器件,这也 是其他光源望尘莫及的。采用LED制作汽车的高位刹车灯在高速状态下,大提高了汽 车的安全性 4.体积小,重量轻、耐抗击:这是半导体固体器件的固有特点。彩LED可制作各类 清晰精致的显示器件。 5.易于调光、调色、可控性大:LED作为一种发光器件,可以通过流过电流的变化 控制亮度,也可通过不同波长LED的配置实现色彩的变化与调节。因此用LED组成的 光源或显示屏,易于通过电子控制来达到各种应用的需要,与IC电脑在兼容性无比毫 困难。另外,LED光源的应用原则上不受窨的限制,可塑性极强,可以任意延伸,实 现积木式拼装。目前大屏幕的彩色显示屏非LED莫属。 6.用LED制作的光源不存在诸如水银、铅等环境污染物,不会污染环境。因此人们将 LED光源称为“绿色”光源是受之无愧的。
LED分bin 分类基本知识
人眼對於光的顏色及亮度的解析度非常高,特別是對於顏色的差異和變化非常敏感。
圖2-14所示的是人眼對顏色變化的敏感曲線。
從圖中可以看出對於不同顏色波長的光人眼的敏感度是不同的。
例如,對於波長為585 nm的光,當顏色變化大於1nm時,人眼就可以感覺到。
而對於波長為650 nm的紅光,當顏色變化在3nm的時候,人眼才能察覺到。
對於波長為465 nm的藍光和525 nm的綠光,人眼的解析度分別為~2 nm和~3nm。
在早期,由於LED主要被作用指示或顯示燈用,而且一般以單個器件出現,所以對於其波長的分選和亮度的控制要求並不高。
可是隨著LED的效率和亮度的不斷提高,其應用範圍越來越廣。
當LED作為陣列顯示和螢幕元件時,由於人眼對於顏色波長和亮度的敏感性,用沒有分選過的LED就產生了不均勻的現象,就而影響到人們的視覺效果。
不論是波長不均勻或是光亮度的不均勻都會給人產生不舒服的感覺。
這是各LED顯示器製造廠家不願看到的,也是人們無法接受的。
LED的分選不可能將光學、電學特性和壽命及可靠性等所有參數都做,而是按照通常大家所關心的幾個關鍵參數進行分類分選。
這些關鍵參數有:主波長、發光強度、光通量、色溫、工作電壓、反向擊穿電壓等。
LED的測試與分選是LED供應商的一項必要的工序。
而且目前它是許多LED晶片廠商的產能瓶頸,也是LED晶片成本的一個重要來源。
在外延片的均勻度得到控制以前,比較行之有效的方法是解決快速低成本的晶片分選問題。
(1)LED的分選方法:LED的分選有兩種方法進行:一是以晶片為基礎的測試分選,二是對封裝後的LED管子進行分選。
1)以LED管子的形式進行分選:封裝好的LED管子可以按照波長、發光強度、發光角度以及工作電壓等分類。
其結果是把LED分成很多檔次和類別,然後測試分選機會自動地根據設定把LED分裝在不同的Bin內。
由於人們對於LED的要求越來越嚴,早期的分選機是32Bin後來增加到64Bin。
LED分BIN介绍
LED分BIN介绍人眼对于光的颜色及亮度的分辨率非常高,特别是对于颜色的差异和变化非常敏感。
图2-14所示的是人眼对颜色变化的敏感曲线。
从图中可以看出对于不同颜色波长的光人眼的敏感度是不同的。
例如,对于波长为585 nm的光,当颜色变化大于1nm时,人眼就可以感觉到。
而对于波长为650 nm的红光,当颜色变化在3nm的时候,人眼才能察觉到。
对于波长为465 nm的蓝光和525 nm 的绿光,人眼的分辨率分别为~2 nm和~3nm。
在早期,由于LED主要被作用指示或显示灯用,而且一般以单个器件出现,所以对于其波长的分选和亮度的控制要求并不高。
可是随着LED的效率和亮度的不断提高,其应用范围越来越广。
当LED作为阵列显示和屏幕元件时,由于人眼对于颜色波长和亮度的敏感性,用没有分选过的LED就产生了不均匀的现象,就而影响到人们的视觉效果。
不论是波长不均匀或是光亮度的不均匀都会给人产生不舒服的感觉。
这是各LED显示器制造厂家不愿看到的,也是人们无法接受的。
LED的分选不可能将光学、电学特性和寿命及可靠性等所有参数都做,而是按照通常大家所关心的几个关键参数进行分类分选。
这些关键参数有:主波长、发光强度、光通量、色温、工作电压、反向击穿电压等。
LED的测试与分选是LED供应商的一项必要的工序。
而且目前它是许多LED 芯片厂商的产能瓶颈,也是LED芯片成本的一个重要来源。
在外延片的均匀度得到控制以前,比较行之有效的方法是解决快速低成本的芯片分选问题。
(1)LED的分选方法:LED的分选有两种方法进行:一是以芯片为基础的测试分选,二是对封装后的LED管子进行分选。
a.以LED管子的形式进行分选:封装好的LED管子可以按照波长、发光强度、发光角度以及工作电压等分类。
其结果是把LED分成很多档次和类别,然后测试分选机会自动地根据设定把LED分装在不同的Bin内。
由于人们对于LED的要求越来越严,早期的分选机是32Bin后来增加到64Bin。
灯条BIN值-自己整理
灯条BIN值问题人眼对于光的颜色及亮度的分辨率非常高,特别是对于颜色的差异和变化非常敏感。
同时,对于不同颜色波长的光人眼的敏感度是不同的。
例如,对于波长为585 nm的光,当颜色变化大于1nm时,人眼就可以感觉到。
而对于波长为650 nm的红光,当颜色变化在3nm 的时候,人眼才能察觉到。
对于波长为465 nm的蓝光和525 nm的绿光,人眼的分辨率分别为~2 nm和~3nm。
在早期,由于LED主要被作用指示或显示灯用,而且一般以单个器件出现,所以对于其波长的分选和亮度的控制要求并不高。
可是随着LED的效率和亮度的不断提高,其应用范围越来越广。
当LED作为阵列显示和屏幕元件时,由于人眼对于颜色波长和亮度的敏感性,用没有分选过的LED就产生了不均匀的现象,就而影响到人们的视觉效果。
不论是波长不均匀或是光亮度的不均匀都会给人产生不舒服的感觉。
这是各LED显示器制造厂家不愿看到的,也是人们无法接受的。
LED的分选不可能将光学、电学特性和寿命及可靠性等所有参数都做,而是按照通常大家所关心的几个关键参数进行分类分选。
这些关键参数有:主波长、发光强度、光通量、色温、工作电压、反向击穿电压等。
灯珠封装完成后,每个灯珠个体间会有差异(光强、光色、VF值。
VF指的是LED的工作电压,IV指的是LED的亮度,WL指的是LED的主波长,BIN值的是公司内部分光档次),需要根据这三种参数进行分类,然后再打上参数标签,最后包装.这个工序叫分bin.CIE xyY颜色空间CIE XYZ的三基色刺激值X,Y和Z对定义颜色很有用,其缺点是使用比较复杂,而且不直观。
因此,1931年国际照明委员会为克服这个不足而定义了一个叫做CIE xyY的颜色空间。
定义CIE xyY颜色空间的根据是,对于一种给定的颜色,如果增加它的明度,每一种基色的光通量也要按比例增加,这样才能匹配这种颜色。
因此,当颜色点离开原点(X=0,Y=0,Z=0)时,X:Y:Z的比值保持不变。
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人眼對於光的顏色及亮度的解析度非常高,特別是對於顏色的差異和變化非常敏感。
圖2-14所示的是人眼對顏色變化的敏感曲線。
從圖中可以看出對於不同顏色波長的光人眼的敏感度是不同的。
例如,對於波長為585 nm的光,當顏色變化大於1nm時,人眼就可以感覺到。
而對於波長為650 nm的紅光,當顏色變化在3nm的時候,人眼才能察覺到。
對於波長為465 nm的藍光和525 nm的綠光,人眼的解析度分別為~2 nm和~3nm。
在早期,由於LED主要被作用指示或顯示燈用,而且一般以單個器件出現,所以對於其波長的分選和亮度的控制要求並不高。
可是隨著LED的效率和亮度的不斷提高,其應用範圍越來越廣。
當LED作為陣列顯示和螢幕元件時,由於人眼對於顏色波長和亮度的敏感性,用沒有分選過的LED就產生了不均勻的現象,就而影響到人們的視覺效果。
不論是波長不均勻或是光亮度的不均勻都會給人產生不舒服的感覺。
這是各LED顯示器製造廠家不願看到的,也是人們無法接受的。
LED的分選不可能將光學、電學特性和壽命及可靠性等所有參數都做,而是按照通常大家所關心的幾個關鍵參數進行分類分選。
這些關鍵參數有:主波長、發光強度、光通量、色溫、工作電壓、反向擊穿電壓等。
LED的測試與分選是LED供應商的一項必要的工序。
而且目前它是許多LED晶片廠商的產能瓶頸,也是LED晶片成本的一個重要來源。
在外延片的均勻度得到控制以前,比較行之有效的方法是解決快速低成本的晶片分選問題。
(1)LED的分選方法:
LED的分選有兩種方法進行:一是以晶片為基礎的測試分選,二是對封裝後的LED管子進行分選。
1)以LED管子的形式進行分選:
封裝好的LED管子可以按照波長、發光強度、發光角度以及工作電壓等分類。
其結果是把LED分成很多檔次和類別,然後測試分選機會自動地根據設定把LED分裝在不同的Bin內。
由於人們對於LED的要求越來越嚴,早期的分選機是32Bin後來增加到64Bin。
現在已有72Bin的商用分選機。
即使這樣,分Bin的數量仍然無法滿足生產和市場的需求。
LED測試分選機,是在一個特定的電流下,比如20mA,對於LED進行測試。
一般還會做一個反向電壓值的測試。
現在商業的測試分選機大概在40-50萬人民幣一台,其測試速度在每小時10000只左右。
如果按照每月20天,每天20小時的工作時間計算,每一台分選機的產能為每月4KK。
對於LED封裝廠來說,如果他們的客戶是用在大型顯示幕上或是其它高檔應用上,他們對LED的品質就會有較高的要求。
特別是在波長與亮度的一致性上的要求會很嚴格。
假如LED封裝廠在採購晶片上沒有提出嚴格的要求,則這些封裝廠在做了大量的封裝後會發現,他們還是無法提供足夠多的LED給他們的客戶。
因為在他們已封裝好的LED中很少的數量能滿足某一客戶的要求。
當封裝廠把他們其中的一少部分提供給其中的一個客戶後,其餘大部分變成為放在倉庫裡的存貨。
這種情形迫使LED封裝廠在採購LED晶片時提出嚴格的要求,特別是對波長、亮度和工作電壓的指標。
比如,過去人們的波長要求是±2 nm,而現在則要求為±1 nm,甚至在某些應用上,人們已提出±0.5 nm的要求。
這樣對於晶片廠就產生了巨大的壓力,因為他們在賣晶片時必須進行嚴格的分選。
2)以晶片的形式分選
相比較封裝好的LED,晶片分選的難度很大,主要的原因是LED的晶片一般都很小,從9mil—14mil(0.22 mm—0.35 mm)的尺寸。
這樣小的晶片在抓放的過程中需要比較精確的機械和圖像識別系統,而測試則需要微探針才能夠完成。
這使得設備的造價變得較高,而且測試速度受到限制。
目前典型的晶片分選測試系統,平均每台在100萬元左右,而每小時的分選數量大約為2000個左右。
這使得晶片分選測試的產能每月不到1KK。
這與封裝好的LED的分選相比顯
得既昂貴又緩慢,性價比很低。
目前晶片的分選有兩種方法:一是測試分選由同一台機器完成,它的優點是可靠,但速度太慢,產能太低。
另一種是測試與分選由兩台機器完成。
一台設備,如圖2-16所示,專門用於測試,並記錄下每個晶片的位置及參數,然後把這些資料傳遞到另一台專門用於分選的設備上,進行快速分選。
這樣做的優點是快速,但它的缺點是可靠性比較低,容易出現差錯。
因為在測試與分選兩個步驟之間通常還有襯底減薄和晶片分離的工藝過程,而在這個過程中,外延片有可能碎裂或局部殘缺。
碎裂或局部殘缺的片子使得實際的晶片分佈與儲存在分選機裡的資料不符,這樣會造成分選困難。
從以上的討論可以看出,晶片分選的成本高,產能比較低。
一台6片的MOCVD需要大約5台測試分選機與之配套,僅初期設備上的投資就需60萬美元。
從根本上解決分選瓶頸問題的關鍵是改善外延片的均勻性。
如果一片外延片上它的波長分佈在2 nm之內,亮度的變化在±15%之內,則我們可以將這個片子上的所有晶片歸為一個Bin,只要通過測試把不合格的晶片去除就可以了。
這樣做將大大增加晶片的產能和降低晶片的成本。
當然,在均勻性不是很好的情況下,人們也可以用測試並把“不合格”的晶片用噴墨塗抹的方式處理掉,從而快速地得到想要的“合格” 晶片。
但這樣做的成本太高,把很多符合其他客戶要求的晶片都做為不合格的廢品處理了。
最後核算出的成本可能是市場無法接受的水準。
從以上關於LED管子與晶片分選的比較中可以看出,比較經濟的做法是對LED管子進行分選。
但是由於LED管子的種類繁多,從不同的形式到不同的形狀,從不同的直徑到不同的發光角度,不同的客戶有不同的要求,不同的應用有不同的要求,這使得全部在LED管子上進行分選變得很難操作,不太現實。
況且目前LED的應用主要分佈在幾個波長段和亮度段的範圍,一個封裝廠很難準備各種各樣的客戶和需求能消化掉所有的各種形式和種類的LED。
比較實際的做法還是購買客戶所需要的晶片來封裝成所需要的LED管子。
所以問題的關鍵又回到了MOCVD 的外延工藝過程。
如何生長出所需波長及亮度的LED外延片是降低成本的關鍵點,這個問題不解決,LED的產能及成本仍將是一個不能完全解決的問題。
在外延片的均勻度得到控制以前,比較行之有效的方法是解決快速低成本的晶片分選問題。
(2)分選設備
目前,LED晶片的分選設備主要由美國和日本廠商提供,而LED管子的分選機大多由臺灣廠商提供,大陸還沒有可提供類似設備的廠家。
LED晶片分選機主要包括兩大硬體部分和一套系統軟體。
硬體部分:一是機器手,另一部分是微探針和光電測試儀。
而這三部分分別由不同廠家提供再集成起來,像ASM所提供的LED晶片分選設備就是用臺灣的測試儀,而LED管子的分選機則包括LED管子的機械傳輸、儲存和光電測試兩部分。
(3)LED分選的重要性
正象上面所提到的,LED的測試與分選是LED供應商的一項必要的工序。
而且目前它是許多LED晶片廠商的產能瓶頸。
也是LED晶片成本的一個重要來源。
在外延片的均勻度得到控制以前,比較行之有效的方法是解決快速低成本的晶片分選問題。
(4)LED分選技術發展趨勢
1. 在外延片的均勻度得到控制以前,研發快速低成本晶片分選工藝和設備對降低成本至關重要。
2. 隨著W級功率LED技術的發展,傳統LED產品參數檢測標準及測試方法已不能滿足照明應用的需要,須開發全新的測試標準和方法,包含更多的與照明相關的光學內容。
3. 在LED系統壽命測試中,研發LED系統的長期性能和壽命快速測定評價技術。
縮短壽命測試的長時間週期,讓LED照明系統的設計人員能夠簡便的評估並且製造改良的產品。
4. 照明LED是處於大電流驅動下工作,這就對其提出更高的可靠性要求。
傳統LED的篩選方
式不適合照明用大功率LED,必須開發新的篩選試驗辦法,剔除早期失效品,保證產品的可靠性。