LED基础知识-LED光源的封装(讲义)

LED基础知识-LED光源的封装(讲义).txt我都舍不得欺负的人，哪能让别人欺负？一辈子那么长，等你几年算什么我爱的人我要亲手给她幸福别人我不放心我想你的时候我一定要找得到你不许你们欺负他！全世界只有我才可以！放弃你，下辈子吧！！本文由wugaojun119贡献ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。

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江苏伯乐达光电科技有限公司LED基础知识/白光LED封装陈志忠 2007/8/31江苏伯乐达光电科技有限公司伯乐达做的LED是A级！江苏伯乐达光电科技有限公司 JIangsu Bright Optoelectronic Technology Co.Ltd 伯乐达－Bright！江苏伯乐达光电科技有限公司提纲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的封装技术江苏伯乐达光电科技有限公司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+-江苏伯乐达光电科技有限公司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－》量子阱江苏伯乐达光电科技有限公司1.3 LED的基础知识：历史江苏伯乐达光电科技有限公司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。

江苏伯乐达光电科技有限公司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。

江苏伯乐达光电科技有限公司1.4.1 基本参数－电学参数正向工作电压 Vf@If ? 反向漏电流Ir@Vr ? 功率P=Vf*If ? 测量方法IfVr IrVf1.4.2 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））江苏伯乐达光电科技有限公司江苏伯乐达光电科技有限公司发光功率（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。

江苏伯乐达光电科技有限公司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)60300若60度发光角度光强为2000mcd, 则光通量约为1.68lm90270900 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 热学参数与可靠性江苏伯乐达光电科技有限公司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江苏伯乐达光电科技有限公司其他可靠性测试：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：测试LED对昼夜和四季的适应性冷热冲击：测试其开关特性高温工作：加速老化，测试寿命过锡试验：深加工耐温能力大电流老化测试：比加温更苛刻的老化条件，考虑结温分布不均匀性 ESD抗静电击穿能力：抗静电能力江苏伯乐达光电科技有限公司江苏伯乐达光电科技有限公司LED寿命寿命LED作为电子－空穴对复合发光，对半导体而言，理论上它的寿命是无限长的。

10万-100万小时的寿命概念源于半导体的性能。

使用寿命则是指能够发挥作用的寿命，一般当光衰超过50％,LED的寿命就到期了。

浴盆效应：初期和后期失效率较高，初始工作还会出现性能高低起伏的退火期,而中间期大多数器件能够正常工作。

在同一批LED样本中，统计失效率来评价整体器件水平。

在规定时间内，失效率越低，可靠性越好。

寿命的测试方法江苏伯乐达光电科技有限公司LED的光衰一般遵循以下规律： I=I0*EXP（-t/τ）时间常数τ与温度有关系，在一定的时间内分别测得温度Τ1对应的时间常数τ1，Τ2对应的τ2。

我们把LED失效的因素归结于一个激活能Εa，则有τ=τ0? EXP（-Ea/ΚΤ）根据上面Τ1，Τ2对应的两个时间常数τ1，τ2则可得到τ0与Εa的值，这样我们就可以求得一定结温下的寿命值。

以上的温度均指结温。

1.5 LED结构江苏伯乐达光电科技有限公司江苏伯乐达光电科技有限公司Lumileds PackagingGaN-LED芯片的基本结构江苏伯乐达光电科技有限公司p-electrode (Ni/Au) p-electrode (Ni/Au) p-GaN layer InGaN MQW active layer n-GaN layer GaN buffer layer Sapphire substrate n-electrode(Ti/Al)芯片基本结构:flip-chip江苏伯乐达光电科技有限公司芯片基本结构:SiC 垂直结构江苏伯乐达光电科技有限公司芯片基本结构:金属衬底、垂直结构N-electrode pad ITO contact layer江苏伯乐达光电科技有限公司N-GaNInGaN/GaN MQW P-GaN Transparent ohmic contact Ag Reflector Cu Heat Sinking 1.6 LED分类江苏伯乐达光电科技有限公司按发光颜色分：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。

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。

从发光强度角分布图来分有三类：（1）高指向性。

半值角为5°～ 20°或更小。

（2）标准型。

其半值角为20°～45°。

（3）大角度。

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。

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。

LED分类江苏伯乐达光电科技有限公司数码管 (Display)普通LED (P2)食人鱼 (P4)贴片 (SMD)大功率 (High Power Led)江苏伯乐达光电科技有限公司江苏伯乐达光电科技有限公司江苏伯乐达光电科技有限公司1.7 LED产业链 ? LED设备，原材料：MOCVD，激光划片机，检测设备 ? 上游：材料生长，结构设计；亮度，波长，正向电压，可靠性；外延片2” ? 中游：芯片制备；正向电压，出光，可靠性；芯片：0.3mm-1.5mm ? 下游：封装；出光效率，正向电压，可靠性，散热；LED lamp, SMT, high power，数码管等 ? 应用产品：灯具，工程；出光效率，散热，美学设计，建筑，文化等；装饰照明，路灯，LCD背光，车灯，太阳灯，普通照明，特种照明产业链材料体系上游衬底等原材料中科镓英： GaAs 外延中游芯片下游江苏伯乐达光电科技有限公司封装应用厦门三安、山东华光、河北汇能、广东福地、广东普光、北京圣科佳南昌欣磊、上海金桥大晨、深圳奥伦德、河北立德厦门三安、上海蓝光、深圳方大、大连路美、江西联创、上海蓝宝、北京长电、广东福地、广东普光AlGaInP 南大光电：MO 源中科嘉浦、深圳淼浩：蓝宝石 GaN 南大光电：MO 源大连光明化工、大连科利德：高纯氨气北京睿源佛山国星、北京利厦门华联、亚德、宁波升普、西安青深圳量子、松、上河北鑫谷、海三思、江苏伯乐南京洛普、深达、江苏稳润、天圳海洋津天星、王、深江苏奥雷、圳珈伟、杭州创元、厦门通福日科光士达、江苏伯乐达、乐达、江苏鸿联江苏伯乐达光电科技有限公司二、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2.1 白光LED的概念江苏伯乐达光电科技有限公司三基色通过适当的混合能产生所有的颜色，同样绝大多数颜色也可以分解成红、绿、蓝三种色光，这就是色度学中最基本原理——三基色原理三基色原理。