LED基础知识-LED光源的封装讲义

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LED基础知识/白光LED封装

陈志忠2007/8/31

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伯乐达做的LED是A级！

XX伯乐达光电科技XX JIangsu Bright Optoelectronic Technology Co.Ltd

伯乐达－Bright！

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提纲

LED基础知识

LED的概念，LED的发光原理LED的历史LED的基本参数，LED的结构，LED的产品分类，LED的产业链，

白光LED封装

白光LED的概念，白光LED的优点白光LED基本参数白光LED封装的基本工艺白光LED的封装技术

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1.1 LED基本概念

LED是发光二极管LIGHT EMISSION DIODE ; LIGHT EMITTING DIODE . ? LED是通过半导体PN结把电能转化成光能的器件

+

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1.2 LED的基础知识：基本原理

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。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N 的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光。量子阱把经过结区的电子空穴限制住，提高复合效率。

PN结－》量子阱

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1.3 LED的基础知识：历史

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1、1965年，全球第一款商用化发光二极管诞生，效率0.1lm/W,比白炽灯低100倍，售价45$/只。

2、1968年，LED的研发取得了突破性进展，利用氮掺杂工艺使GaAsP器件的效率达到了1流明/瓦，并且能够发出红光、橙光和黄色光。

3、1971年，GaP绿色芯片LED。用途：指示用，长寿命10万小时，可靠

4、80年代AlGaAs技术使得LED效率达到10流明/瓦，90年代的AlGaInP技术使得LED效率达到100流明/瓦。用途：显示，信号用。用于室外的运动信息发布以及汽车的高位刹车灯。

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5、1994年，中村修二研制出了第一只GaN基高亮度蓝色发光二极管。用途：由于蓝光LED的出现，人们首次实现红黄蓝LED的全色显示，从90年代中期开始，许多广告、体育和娱乐场所开始应用LED大屏幕显示。

6、1997年，中村修二和美国人修博特先后研制出了GaN蓝色发光二极管激发黄光荧光粉得到白光LED，效率不足10lm/W。

7、2000年，

日亚报道了15lm/W白光LED，8、2003年，日亚报道的光效达到60lm/W，2006年3月，其光效达到100lm/W，9、2006年7月，Cree公司报道了130lm/W白光LED，10、2006年11月，日亚报道的光效达到150lm/W，其效率已经超过节能灯，实现了真正意义上的照明。

11 、2007年3月，美国CREE公司光效达到157lm/W，目前LED的效率向200Lm/W前进。

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1.4.1 基本参数－电学参数

正向工作电压VfIf ? 反向漏电流IrVr ? 功率P=Vf*If ? 测量方法

If

Vr Ir

Vf

1.4.2 光学参数

? ? 峰值波长（λp，nm），半峰宽（FWHM，nm）色纯度：反应了单色光和白光的比例主波长（λd，nm），视觉函数（V（λ））

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发光功率（Po，mW)，光通量（Lf，lm）发光效率（Le，lm/W）当Lf=632∫V （λ）Po （λ）d λ,当电功率全部转化成光功率,最大的发光效率为632lm/W,若蓝光激发荧光粉或三色LED 混合得到白光,其效率小于300lm/W. 发光强度(Iv,Lop，mcd）:单位立体角内的光通量. 照度(illumination，lm/m2 ,Lx）:单位面积上光通量，被照表面的明亮情况。亮度（luminance，Cd/m2)：单位面积上的发光强度。光源的明亮情况。

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光通量与光强的关系

–LED的光强与角度有关系，而光通量与角度无关；发光角度为一半光强所夹的角（15o，30o，60o，90o，100o，120o，150o，180o）

0 330 30

若LED作为点光源，光通量Φ与光强ΙV的关系Φ= IV ?2π?（1－cosθ1/2)

60

300

若60度发光角度光强为2000mcd, 则光通量约为1.68lm

90

270

900 600 300 0 300 600 900 Luminous Output (mcd)

但是光强随着角度变化并不是常数，以上公式只能近似的计算光通量，实际的情况是光强随着角度增大而减少。具体的数值需要通过配光曲线计算得到。

1.4.3 热学参数与可靠性

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LED的结温结温定义为LED的PN结的温度，通常芯片具有很小的结温尺寸，因此通常把芯片的温度等效结温。结温高将使得LED性能变差，失效性能变差，性能变差失效。影响结温的因素：1）不良的器件结构，大的串连电阻发热；2）封装材料的热阻，大的热阻导致散热的困难，材料和导热途径；3）发光效率低下，30％的电能转化成光能，其他转化成电能；4）环境的温度和联结材料，工艺。降低结温与耐热封装材料耐热封装材料是高可靠性LED的保证。降低结温耐热封装材料

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其他可靠性测试：恒温恒湿：高温高湿测量其对高湿环境下的可靠性高低温循环：测