LED常见分类--几种前沿领域的LED封装形式全解
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为 （3.4）
sr s s n( r s )
因为 s r，所以对于发光器件LED芯片的像距为负值，即 芯片成虚像。虚像像距的大小就决定了光束发散角的大小。
§4.3.2 平面封装 一、平面封装概述
下页图是平面封装的各种类型:
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第4章 LED的封装形式
2018/10/23
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第4章 LED的封装形式
LED发光显示器可由数码管或米字管、符号管、矩阵管组 成各种多位产品，由实际需求设计成各种形状与结构。以数码 管为例，有反射罩式、单片集成式、单条七段式等三种封装结 构，连接方式有共阳极和共阴极两种，一位就是通常说的数码 管，两位以上的一般称作显示器。
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第4章 LED的封装形式
二、根据发光管出光面特征分类 根据发光管出光面特征的不同, 可分为圆灯、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 φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。 国外分类标识： φ3mm的发光二极管记作T-1； φ5mm的记作T-1(3/4)； φ4.4mm的记作T-1(1/4)。
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第4章 LED的封装形式
Y VY UYS UY 黄色 较亮黄色 最亮黄色 最亮黄色 GaAsP/G aP GaAsP/G aP AlGaInP AlGaInP 585 585 587 595 HIR SIR VIR IR 红外线 红外线 红外线 红外线 GaAlAs GaAlAs GaAlAs GaAs 850 880 940 940
3. 金线和铝线
4. 反光杯
（略）
制作反光杯时，都是制作在支架的大头端，它的作用就是 把芯片发出的光能通过反光杯的反射最大限度地提高LED的出 光率。反光杯的形状有圆锥状、球面状和非球面状（如抛物面 状），如下图示。
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第4章 LED的封装形式
(a) 圆锥反光杯
(b) 球面反光杯
LED数码管封装结构图
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第4章 LED的封装形式
下图（a）给出的是LDM-8188双色点阵管封装结构，(b)给出了 LDM-8188AHK和LDM-8188BHK内部连线图，LDM-8188AHK 属于行共阴、列共阳内部连接, 而LDM-8188BHK则属于行共阳、 列共阴内部连接。
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第4章 LED的封装形式 §4.3 几种常用LED的典型封装形式
§4.3.1 引脚式LED（lamp-LED）封装
一、引脚封装形式概述 lamp-LED最先研发成功投放市场的封装结构，品种数量 繁多，技术成熟度较高，封装内结构与反射层仍在不断改进。 典型的传统LED安置在能承受0.1W输入功率的包封内，其 90％的热量是由负极的引脚架散发至PCB板，再散发到空气中 ，如何降低工作时pn结的温升是封装与应用必须考虑的。 环氧树脂包封，其光性能优良，工艺适应性好，产品可靠 性高，可做成有色透明或无色透明和有色散射或无色散射的透 镜封装，不同的透镜形状构成多种外形及尺寸。
n n n n s s r nr f s 1 n r f s 1 n
（3.1）
式中，r为环氧树脂球面的曲率半径。 n’ =1.0时, 物方焦距和 像方焦距分别是：
（3.2）
（3.3）
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第4章 LED的封装形式
由（3.1）式可求得芯片的像距s ’
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第4章 LED的封装形式
(a)
(b)
(c)
(d)
食人鱼LED的封装结构
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第4章 LED的封装形式
食人鱼LED的封装有其特殊性，首先要选定食人鱼LED的 支架，如下图示。根据每一个食人鱼管子要放几个LED芯片， 需要确定食人鱼支架中冲凹下去的杯形、大小及深浅。
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第4章 LED的封装形式
从发光强度角(半值角)分布图来分有三类： 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，或与光检测器联用以组成自动检测系统。 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°或更大，散射 剂的量较大。
其他点 阵管内 部结构 也都大 同小异
(b )
(a )
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第4章 LED的封装形式
光柱显示器的基本结构:
LED芯片
XR
X2
阴极干道
X1
Y10
Y8
Y6
Y4
Y2
Y1 Y3 Y5 Y7 Y9
(a)
(b)
LED光柱显示器的基本结构
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第4章 LED的封装形式
平面器件封装 光柱 面光源 SMD贴装
数码管
点阵
单 位 数 码 管
多 位 数 码 管
双 色 数 码 管
单 色 点 阵
双 色 点 阵
各 种 字 符 字 体
单 色 光 柱
多 色 光 柱
环 形 光 柱
多 芯 片 集 成 白 光
大 功 率 芯 片 组 合
食 人 鱼 封 装
硬 片
软 片 光 带
平面封装的各种类型
大功率LED到底5章详述。
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第4章 LED的封装形式 §4.4 几种前沿领域的LED封装形式
LED器件的封装已经有40年的历史，近几年，随着LED产 业的迅速发展，LED的应用领域不断扩大，对LED器件的封装 形式及性能提出了更高、更特别的要求。为适应各种LED应用 领域的不同要求，各LED封装企业推出了各种性能先进可靠的 LED器件，满足了应用端的要求，同时也推动了LED封装技术 的进步。 §4.4.1 高亮度 低衰减 完美配光的红绿蓝直插式椭圆封装 户外大型彩色LED显示屏度部分属于直插式椭圆形LED。 每块上百平米的彩色显示屏包含有上百万只LED，椭圆形LED 属于高端LED领域，需具备如下主要优异特性：
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第4章 LED的封装形式
三、根据发光二极管的结构分类
根据发光二极管的结构，可分为全环氧包封、金属底座环 氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等。
四、根据发光强度和工作电流分类 根据发光强度和工作电流，可分为普通亮度LED(发光强度 <10mcd)、高亮度LED(10～100mcd)和超高亮度LED(发光强度 >100mcd)。 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)。 上面对LED分类中与LED封装形式有关的属于二、三分类, 下面我们对LED的封装形式进行简单分类。
第4章 LED的封装形式
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第4章 LED的封装形式 §4.1 LED常见分类
LED应用日渐普及的LED产品分类众多, 根据LED发光颜色 、发光管出光面特征、发光管结构、发光强度和工作电流、芯片 材料、功能等标准有不同的分类方法。第1章中简单介绍了LED的 封装分类，在此再介绍上述六种分类方法的前四种分类。 一、根据发光管发光颜色分类 根据发光管发光颜色不同，可分成红光、橙光、绿光(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2种或3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。
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第4章 LED的封装形式
下图是几款顶端发光的SMD发光二极管。
顶端发光的SMD发光二极管
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第4章 LED的封装形式
§4.3.4 食人鱼封装 食人鱼LED很受用户的欢迎。它的形状很像亚马孙河中 的食人鱼。 食人鱼LED产品有很多优点，由于食人鱼LED所用的支 架是铜制的，面积较大，因此传热和散热快。 一般情况下，食人鱼LED的热阻会比φ3mm、φ5mm管 子的热阻小一半，所以很受用户的欢迎。 一、食人鱼LED的封装工艺 食人鱼LED的封装有其特殊性，首先要选定食人鱼LED 的支架，如下页图示。根据每一个食人鱼管子要放几个LED 芯片，需要确定食人鱼支架中冲凹下去的杯形、大小及深浅.
§4.3.3 SMD(贴片式)封装 在2002年，贴片式封装的LED(SMD LED)逐渐被市场所接 受，并获得一定的市场份额，从引脚式封装转向SMD符合整个 电子行业发展大趋势，很多生产厂商推出此类产品。 一、SMD封装的工艺
芯片安放 银浆固化 金丝键合 封装
出货检查
编带
测试分选
划片
烘干固化
SMD的封装流程
(a) 七段数码管
(b) 数码管和矩阵管
(c) 米字管
数码管矩阵管和米字管
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第4章 LED的封装形式
二、典型平面封装器件结构原理 R5011和LG5011七段数码管的封装结构和共阴共阳内部连 线图。5011A为共阴数码管内部连线，5011B为共阳数码管内部 连线。其他型号的数码管封装结构和内部连线都大同小异。
食人鱼封装支架
二、食人鱼LED的应用 城市高层建筑物的轮廓灯， 汽车的刹车灯、转向灯、倒车灯。
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第4章 LED的封装形式
§4.3.5 功率型封装 进入21世纪后，LED的高效化、超高亮度化、全色化不断 发展创新，红光、橙光LED的光效已达到100lm/W，绿光LED 为50lm/W，单只LED的光通量也达到数十流明。目前实验室水 平208lm/W。实用化的也达到了130lm/W。 LED芯片和封装不再沿袭传统的设计理念与制造生产模式 。在增加芯片的光输出方面，不仅限于通过改变材料内的杂质 数量、晶格缺陷和位错来提高内部效率，同时，如何改善管芯 及封装内部结构，增强LED内部产生光子出射的几率，提高光 效，解决散热问题，进行取光和热衬优化设计，改进光学性能 ，加速贴片式装化进程，更是LED研发的主流方向。
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第4章 LED的封装形式
二、引脚式封装结构
1.支架 支架和芯片在前边我们一介绍过，在此不再重复，引脚式支 架一般是20只一排，上下均有连接筋。
环氧树 脂透镜 金线
芯片
反光杯
支架负极
支架正极
引脚式封装结构图
引脚式封装 支架
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第4章 LED的封装形式
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第4章 LED的封装形式
例如: 圆形按直径分为φ2mm、φ3mm、φ4.4mm、φ5mm、 φ7mm等数种，环氧树脂的不同组份可产生不同的发光效果。
引脚封装的几种封装样品
特点：
弯曲成所需形状 作电源指灯示用
产生较强视觉冲击的闪烁光 封装成双色和三色显示器件
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(c) 抛物面反光杯
反光杯பைடு நூலகம்构
5.环氧树脂或硅胶透镜
n
n
r
r
o
s (a) 单球面透镜
s
(b) 非球面透镜
圆顶形透镜
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第4章 LED的封装形式
设环氧树脂的折射率为n（n=1.52左右），空气的折射率为n’ (n’ =1.0)，单球面光学折射系统的焦距为像方焦距为，芯片发 光面距球面定点的距离为（根据笛卡尔符号法则），则芯片所 成像的位置满足物象关系式：
2. 晶片 在此给出常用晶片列表：
表4.2 LED晶片特性表 晶片型号 SBI SBK DBK SGL DGL DGM PG SG G VG UG 发光颜色 蓝色 较亮蓝色 较亮蓝色 青绿色 较亮青绿色 较亮青绿色 纯绿 标准绿 绿色 较亮绿色 最亮绿色 组成元素 lnGaN/ SiC lnGaN/SiC InGaN/GaN lnGaN/ SiC LnGaN/GaN lnGaN GaP GaP GaP GaP AIGaInP 波长/nm 430 468 470 502 505 523 555 560 565 565 574 晶片型号 HY SE HE UE UEF E R SR HR UR H 发光颜色 超亮黄色 高亮桔色 超亮桔色 最亮桔色 最亮桔色 桔红 红色 较亮红色 超亮红色 最亮红色 高红 组成元素 AlGaInP GaAsP/GaP AlGaInP AlGaInP AlGaInP GaAsP/GaP GaAsP GaAlAs GaAlAs GaAlAs GaP 波长/nm 595 610 620 620 630 635 655 660 660 660 697 9
sr s s n( r s )
因为 s r，所以对于发光器件LED芯片的像距为负值，即 芯片成虚像。虚像像距的大小就决定了光束发散角的大小。
§4.3.2 平面封装 一、平面封装概述
下页图是平面封装的各种类型:
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第4章 LED的封装形式
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第4章 LED的封装形式
LED发光显示器可由数码管或米字管、符号管、矩阵管组 成各种多位产品，由实际需求设计成各种形状与结构。以数码 管为例，有反射罩式、单片集成式、单条七段式等三种封装结 构，连接方式有共阳极和共阴极两种，一位就是通常说的数码 管，两位以上的一般称作显示器。
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第4章 LED的封装形式
二、根据发光管出光面特征分类 根据发光管出光面特征的不同, 可分为圆灯、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 φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。 国外分类标识： φ3mm的发光二极管记作T-1； φ5mm的记作T-1(3/4)； φ4.4mm的记作T-1(1/4)。
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第4章 LED的封装形式
Y VY UYS UY 黄色 较亮黄色 最亮黄色 最亮黄色 GaAsP/G aP GaAsP/G aP AlGaInP AlGaInP 585 585 587 595 HIR SIR VIR IR 红外线 红外线 红外线 红外线 GaAlAs GaAlAs GaAlAs GaAs 850 880 940 940
3. 金线和铝线
4. 反光杯
（略）
制作反光杯时，都是制作在支架的大头端，它的作用就是 把芯片发出的光能通过反光杯的反射最大限度地提高LED的出 光率。反光杯的形状有圆锥状、球面状和非球面状（如抛物面 状），如下图示。
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第4章 LED的封装形式
(a) 圆锥反光杯
(b) 球面反光杯
LED数码管封装结构图
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第4章 LED的封装形式
下图（a）给出的是LDM-8188双色点阵管封装结构，(b)给出了 LDM-8188AHK和LDM-8188BHK内部连线图，LDM-8188AHK 属于行共阴、列共阳内部连接, 而LDM-8188BHK则属于行共阳、 列共阴内部连接。
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第4章 LED的封装形式 §4.3 几种常用LED的典型封装形式
§4.3.1 引脚式LED（lamp-LED）封装
一、引脚封装形式概述 lamp-LED最先研发成功投放市场的封装结构，品种数量 繁多，技术成熟度较高，封装内结构与反射层仍在不断改进。 典型的传统LED安置在能承受0.1W输入功率的包封内，其 90％的热量是由负极的引脚架散发至PCB板，再散发到空气中 ，如何降低工作时pn结的温升是封装与应用必须考虑的。 环氧树脂包封，其光性能优良，工艺适应性好，产品可靠 性高，可做成有色透明或无色透明和有色散射或无色散射的透 镜封装，不同的透镜形状构成多种外形及尺寸。
n n n n s s r nr f s 1 n r f s 1 n
（3.1）
式中，r为环氧树脂球面的曲率半径。 n’ =1.0时, 物方焦距和 像方焦距分别是：
（3.2）
（3.3）
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第4章 LED的封装形式
由（3.1）式可求得芯片的像距s ’
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第4章 LED的封装形式
(a)
(b)
(c)
(d)
食人鱼LED的封装结构
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第4章 LED的封装形式
食人鱼LED的封装有其特殊性，首先要选定食人鱼LED的 支架，如下图示。根据每一个食人鱼管子要放几个LED芯片， 需要确定食人鱼支架中冲凹下去的杯形、大小及深浅。
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第4章 LED的封装形式
从发光强度角(半值角)分布图来分有三类： 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，或与光检测器联用以组成自动检测系统。 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°或更大，散射 剂的量较大。
其他点 阵管内 部结构 也都大 同小异
(b )
(a )
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第4章 LED的封装形式
光柱显示器的基本结构:
LED芯片
XR
X2
阴极干道
X1
Y10
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Y6
Y4
Y2
Y1 Y3 Y5 Y7 Y9
(a)
(b)
LED光柱显示器的基本结构
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第4章 LED的封装形式
平面器件封装 光柱 面光源 SMD贴装
数码管
点阵
单 位 数 码 管
多 位 数 码 管
双 色 数 码 管
单 色 点 阵
双 色 点 阵
各 种 字 符 字 体
单 色 光 柱
多 色 光 柱
环 形 光 柱
多 芯 片 集 成 白 光
大 功 率 芯 片 组 合
食 人 鱼 封 装
硬 片
软 片 光 带
平面封装的各种类型
大功率LED到底5章详述。
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第4章 LED的封装形式 §4.4 几种前沿领域的LED封装形式
LED器件的封装已经有40年的历史，近几年，随着LED产 业的迅速发展，LED的应用领域不断扩大，对LED器件的封装 形式及性能提出了更高、更特别的要求。为适应各种LED应用 领域的不同要求，各LED封装企业推出了各种性能先进可靠的 LED器件，满足了应用端的要求，同时也推动了LED封装技术 的进步。 §4.4.1 高亮度 低衰减 完美配光的红绿蓝直插式椭圆封装 户外大型彩色LED显示屏度部分属于直插式椭圆形LED。 每块上百平米的彩色显示屏包含有上百万只LED，椭圆形LED 属于高端LED领域，需具备如下主要优异特性：
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三、根据发光二极管的结构分类
根据发光二极管的结构，可分为全环氧包封、金属底座环 氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等。
四、根据发光强度和工作电流分类 根据发光强度和工作电流，可分为普通亮度LED(发光强度 <10mcd)、高亮度LED(10～100mcd)和超高亮度LED(发光强度 >100mcd)。 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)。 上面对LED分类中与LED封装形式有关的属于二、三分类, 下面我们对LED的封装形式进行简单分类。
第4章 LED的封装形式
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第4章 LED的封装形式 §4.1 LED常见分类
LED应用日渐普及的LED产品分类众多, 根据LED发光颜色 、发光管出光面特征、发光管结构、发光强度和工作电流、芯片 材料、功能等标准有不同的分类方法。第1章中简单介绍了LED的 封装分类，在此再介绍上述六种分类方法的前四种分类。 一、根据发光管发光颜色分类 根据发光管发光颜色不同，可分成红光、橙光、绿光(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2种或3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。
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下图是几款顶端发光的SMD发光二极管。
顶端发光的SMD发光二极管
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第4章 LED的封装形式
§4.3.4 食人鱼封装 食人鱼LED很受用户的欢迎。它的形状很像亚马孙河中 的食人鱼。 食人鱼LED产品有很多优点，由于食人鱼LED所用的支 架是铜制的，面积较大，因此传热和散热快。 一般情况下，食人鱼LED的热阻会比φ3mm、φ5mm管 子的热阻小一半，所以很受用户的欢迎。 一、食人鱼LED的封装工艺 食人鱼LED的封装有其特殊性，首先要选定食人鱼LED 的支架，如下页图示。根据每一个食人鱼管子要放几个LED 芯片，需要确定食人鱼支架中冲凹下去的杯形、大小及深浅.
§4.3.3 SMD(贴片式)封装 在2002年，贴片式封装的LED(SMD LED)逐渐被市场所接 受，并获得一定的市场份额，从引脚式封装转向SMD符合整个 电子行业发展大趋势，很多生产厂商推出此类产品。 一、SMD封装的工艺
芯片安放 银浆固化 金丝键合 封装
出货检查
编带
测试分选
划片
烘干固化
SMD的封装流程
(a) 七段数码管
(b) 数码管和矩阵管
(c) 米字管
数码管矩阵管和米字管
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二、典型平面封装器件结构原理 R5011和LG5011七段数码管的封装结构和共阴共阳内部连 线图。5011A为共阴数码管内部连线，5011B为共阳数码管内部 连线。其他型号的数码管封装结构和内部连线都大同小异。
食人鱼封装支架
二、食人鱼LED的应用 城市高层建筑物的轮廓灯， 汽车的刹车灯、转向灯、倒车灯。
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§4.3.5 功率型封装 进入21世纪后，LED的高效化、超高亮度化、全色化不断 发展创新，红光、橙光LED的光效已达到100lm/W，绿光LED 为50lm/W，单只LED的光通量也达到数十流明。目前实验室水 平208lm/W。实用化的也达到了130lm/W。 LED芯片和封装不再沿袭传统的设计理念与制造生产模式 。在增加芯片的光输出方面，不仅限于通过改变材料内的杂质 数量、晶格缺陷和位错来提高内部效率，同时，如何改善管芯 及封装内部结构，增强LED内部产生光子出射的几率，提高光 效，解决散热问题，进行取光和热衬优化设计，改进光学性能 ，加速贴片式装化进程，更是LED研发的主流方向。
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二、引脚式封装结构
1.支架 支架和芯片在前边我们一介绍过，在此不再重复，引脚式支 架一般是20只一排，上下均有连接筋。
环氧树 脂透镜 金线
芯片
反光杯
支架负极
支架正极
引脚式封装结构图
引脚式封装 支架
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例如: 圆形按直径分为φ2mm、φ3mm、φ4.4mm、φ5mm、 φ7mm等数种，环氧树脂的不同组份可产生不同的发光效果。
引脚封装的几种封装样品
特点：
弯曲成所需形状 作电源指灯示用
产生较强视觉冲击的闪烁光 封装成双色和三色显示器件
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(c) 抛物面反光杯
反光杯பைடு நூலகம்构
5.环氧树脂或硅胶透镜
n
n
r
r
o
s (a) 单球面透镜
s
(b) 非球面透镜
圆顶形透镜
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第4章 LED的封装形式
设环氧树脂的折射率为n（n=1.52左右），空气的折射率为n’ (n’ =1.0)，单球面光学折射系统的焦距为像方焦距为，芯片发 光面距球面定点的距离为（根据笛卡尔符号法则），则芯片所 成像的位置满足物象关系式：
2. 晶片 在此给出常用晶片列表：
表4.2 LED晶片特性表 晶片型号 SBI SBK DBK SGL DGL DGM PG SG G VG UG 发光颜色 蓝色 较亮蓝色 较亮蓝色 青绿色 较亮青绿色 较亮青绿色 纯绿 标准绿 绿色 较亮绿色 最亮绿色 组成元素 lnGaN/ SiC lnGaN/SiC InGaN/GaN lnGaN/ SiC LnGaN/GaN lnGaN GaP GaP GaP GaP AIGaInP 波长/nm 430 468 470 502 505 523 555 560 565 565 574 晶片型号 HY SE HE UE UEF E R SR HR UR H 发光颜色 超亮黄色 高亮桔色 超亮桔色 最亮桔色 最亮桔色 桔红 红色 较亮红色 超亮红色 最亮红色 高红 组成元素 AlGaInP GaAsP/GaP AlGaInP AlGaInP AlGaInP GaAsP/GaP GaAsP GaAlAs GaAlAs GaAlAs GaP 波长/nm 595 610 620 620 630 635 655 660 660 660 697 9