LED封装普及知识.doc

LED封装普及知识本文由程建设贡献 ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 发光二极管(LED) 发光二极管(LED) 产品简介 目 錄 一、发光二极体(LED)简介 发光二极体(LED)简介 LED主要制程及物料 二、LED主要制程及物料 公司主要产品结构介紹 三、公司主要产品结构介紹 LED主要光电参数简述 四、LED主要光电参数简述 LED优点 五、LED优点 一 LED简介 简介 LED(Light Emitting Diode)俗称发光二级体或发光二 极管，它包含了可见光和不可见光。属于光电半导体 的一类,在结构上包括P极与N极,是一种依靠半导体PN 结发光的光电元件，它分为Lamp系列,Top系列,食人鱼 系列,SMD系列，High Power（大功率）系列。 以Lamp来讲，它是由电子原材料 Lamp 电子原材料（晶片,金线或铝线， , 电子原材料 支架，银胶或绝缘胶），封装材料 封装材料（环氧树脂，色剂， 封装材料 辅助材料（模条）三大材料构成。 扩散剂），以及辅助材料 辅助材料 定义：LED就是由电子材料，封装材料，辅助材料 联结而成的一个发光的闭路电子元件。 LED的五大物料與五大製程 的五大物料與五大製程 五大物料 晶片 支架 銀膠 金線 環氧樹脂 銲線 封膠 切腳 測試 固晶 五大製程 LED主要发光电子物料晶片 晶片的构成：由金垫，P极，N极，PN结，背金层构成（双pad晶片无背金层）。 晶片的分类： 1.1按组成分： 二元：如GaAs(砷化镓)，GaP（磷化镓）等 三元：InGaN(氮化铟镓)，GaAlAs(砷化镓铝)，GaAsP(磷化镓砷)等 四元：AlGaInP（铝钾铟磷）.AlGaInAs （铝钾磷砷） 1.2按极性分： P/N极晶片（正极性） N/P极晶片（反极性） 双电极（蓝，绿，紫光） 1.3按发光类型分： 表面发光型: 光线大部分从晶片表面发出 五面发光型： 表面，侧面都有较多的光线射出 1.4按发光颜色分： 红，橙，黄，黄绿，纯绿，蓝绿， 蓝，紫光 1.5按晶片的大小尺寸分： 8mil 9mil 10mil 12mil (红，橙，黄，黄绿）12mil 14mil （蓝，绿，紫光） 晶片之结构 晶片的结构 四大结构P型层, N型层, 基层 (Substrate)与电极 电极分上电极屯下电极 电极材料部分有Al及Au 依P型层及N型层的位置，分为 两种 P型层在上, 则为正极性 N型层在上, 则为反极性 基层一般为GaAs, GaP,等 晶片之 晶片之材质及其發光顏色 晶片发光原理 晶片是由P层半导体元素，N层半导体元素靠电子移动而重新排列组 合成的PN结合体。也正是这种变化使晶片能够处于一个相对稳定的状态。 在晶片被一定的电压施加到正向电极时，P侧电极即注入电洞，N侧 电极即注入电子，电洞在P区移动扩散，电子同时也是N区移动扩散，若 电洞与电子的能量达到某定值以上时，则电洞即跨越P区，源源不断的游 向N区， N区的电子同时也会跨越N区，向P区移动。电洞与电子在移动 扩散时，电洞与电子两者将会互相结合，激发出光子，产生光能。 P層 發光 N層 電子 發光 + + + + + + HOLE電 洞 光的三要素 光的三要素 顏 色(COLOR,HUE) 表示光色彩的種類。 表示光色彩的種類。 彩 度(CONTRAST) 表示光同一色系色彩的深淺。 表示光同一色系色彩的深淺。 亮 度(BRIGHTNESS) 表示光明暗的程度。 表示光明暗的程度。 光的種類 光的種類 10-3nm 1nm 10nm 100nm 280nm 315nm 380nm 白色光 分 成 七 色 光 譜 1.5m 中紅外線 5m 100m 1mm 極超短波 遠紅外線 波 紅 外 線 區 1000nm 780nm 近紅外線 長 波 長 光 射線 X射線 紫 外 線 區 短 波 長 遠紫外線 中紫外線 近紫外線 可見光線 化學線 (由日照產生化 學線作用引起) 光 見 近 ( 波) ( 波 ) 線 LED顏色區分 LED顏色區分 380nm 430nm 紫色(Purple) 紫色(Purple) 藍色(Blue) 藍色(Blue) 490nm 505nm 515nm 535nm 585nm 600nm 630nm 700nm 藍綠色(Bluish 藍綠色(Bluish Green) 翠綠色(Green) 翠綠色(Green) 純綠色(Pure 純綠色(Pure Green) 黃綠色(Yellow 黃綠色(Yellow Green) 黃色(Yellow) 黃色(Yellow) 琥珀色(Amber) 琥珀色(Amber) 橙色(Orange) 橙色(Orange) 紅色(Red) 紅色(Red) 紅橙黃綠藍靛紫，為人眼可見之光， 是一般人類所能察覺光的波長，介於 380780nm之間。 紫色光波以下的波長稱為紫外線，大 約介於100nm380nm。 紅色光波以上的波長稱為紅外線，大 約介於780nm1mm。 发光二极体(LED)的顏色、彩度、亮 度是由晶片所決定。 白光LED简介 所谓白光是多种颜色混合而成的光，以人类眼睛所能见的白光形式至少 须两种光混合，如二波长光(蓝色光+黄色光)或三波长光(蓝色光+绿色光 +红色光)，目前已商品化的产品仅有二波长蓝光单晶片加上YAG黄色荧光 粉，在未来较被看好的是三波长光，以无机紫外光晶片加R.G.B三基色荧 光粉，此外有机单层三波长型白光LED也有成本低、制作容易的优点。预 计三波长白光LED今年有商品化的机机会，未来应用在取代荧光灯、紧凑 型节能荧光灯泡及LCD背光源等市场，对白光LED的市场成长有很大的帮 助 自从出现发光二极管LED以来，人们一直在努力追求实现固体光源，随着 发光二极管LED制造工艺的不断进步和新型材料（氮化物晶体和荧光粉） 的开发及应用，使发白色光的LED半导体固体光源性能不断完善并进入实 用阶段。白光LED的出现，使高亮度LED应用领域跨足至高效率照明光源 市场。曾经有人指出，高亮度LED将是人类继爱迪生发明白炽灯泡之后， 最伟大的发明之一。 白光LED简介 在技术方面白光LED目前主要分为两种发光方式:目前主要的商品化作法是日亚化 学(Nichia)以460nm波长的InGaN蓝光晶粒涂上一层YAG荧光物质，利用蓝光LED 照射此一荧光物质以产生与蓝光互补的555nm波长黄光，再利用透镜原理将互补 的黄光、蓝光予以混合，便可得出肉眼所需的白光。目前在白光LED技术方面仍 以日亚化学领先，拥有众多专利权。第二种是日本住友电工亦开发出以ZnSe（锌， 硒）为材料的白光LED，不过发光效率较差，但由于目前白光LED市场热销，仍 呈现供不应由求现象。 CIE 座标图 白光产生的种类 3 chips 型: Red Chip + Green Chip+Blue Chip 2 chips 型: Blue Chip+ Yellow Chip 1 chip 型 : Blue Chip+ Yellow荧光 荧 粉 UV Chip +RGB荧光粉 荧 ZnSe（锌，硒） （ 固晶焊线图 负极 正极 负极 正极 二、公司主要产品结构介绍 公司主要产品 主要产品结构介绍 環氧樹脂透鏡 LED晶片 連接導線(金線) 导电银胶 支架陽極 用來產生反射效果 之杯狀支架陰極 膠體缺口 表示陰極 LED Lamp 結構介紹 陰極支架短於陽極 LAMP固晶銲線 LAMP固晶銲線 利用銀膠將晶片固定 在支架上，然後銲上 導線 (金線)。 金線) 支架(Lead Frame) High Power LED TOP LED结构 环氧树脂 金线 LED支架 晶片 银胶 PIN脚 LED光电参数定义 一，顺向电压（Forward Voltage） Voltage） 顺向电压（ 单位（V） 红，黄，黄绿：Typ：2.0V Max:2.4V 紫，蓝，绿，白：Typ：3.2V Max:4.0V 测试条件：IF=20mA Ta=25 Forward Voltage vs.Forward Current(Ta=25) Forward Current IF(mA) 100 10 1 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 Forward Voltage VF(V) LED光电参数定义 二，发光颜色，波长 （Color Hue Wavelength Spectrum） 发光颜色， Spectrum） 单位（nm) a. p:發光體或物體(經由反射或穿透)在分光儀上量得的能量 分佈,其峰值位置對應的波長,稱為p(peak). b. d :而d (dominant)是以人眼所見的可見光區(400-700), 決定發光體或 物體的光線主要落在什麼波長. c. :(半波寬) Spectral Radiance (Peak 610nm) 1.0 N o rm alized R esp o n se Peak Wavelength p:610nm(峰值波長) Dominant Wavelength d:624nm(主波長) :22nm(半波寬) 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700 Wave Length(nm) LED光电参数定义 三，发光强度（luminous Intensity） Intensity） 发光强度（ 单位cd(Candla) 表示光源在一定方向范圍內發出的光通量的大小。 一般而言，光源之光线会向不同方向以不同强度放射出其光通量，在特 定方向所放出之可见光之强度称为光强 IV与IF成正比 Forward Current vs.Relative Luminosity (Ta=25) 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0 20 40 60 80 100 120 Relative Luminosity (a.u) Forward Current IF(mA) LED光电参数定义 Angle） 四，发光角度（21/2 Viewing Angle） 发光角度（ LED為指向性元件 表示發光強度50%時的角度 LED LED亮度与角度成反比， 亮度相同的兩顆LED, 21/2愈大則Iv愈小 LED光电参数定义 五，色温（Color Temperature) 色温（ 单位：绝对温度（Kelvin,K) 一个光源之色温被定义为与其具有相同光色之“标准黑体（Black boby radiator)” 本身之绝对温度值，以量化光源的光色表现。根据Max Planck(普朗克)的理论，将 一具完全吸收与放射能力的标准黑体加热，温度逐渐升高光度亦随之改变；CIE色 座标上的黑体曲线（Black body locus）显示黑体由红橙红黄黄白 白蓝白的过程。黑体加温到出现与光源相同或接近光色时的温度，定义为该光 源的相关色温度，此温度可以在色度图上之普朗克轨迹上找到其对应点。标准黑体 之温度越高，其辐射出之光线光谱中蓝色成份就越多，红色成份也就相对越少，反 之，标准黑体之温度越低，其辐射出之光线光谱中的蓝色成份就越少，红色成份就 越多。 一个灯的光色可以简单的以色温来表示，以发出光色为暖白色之普通白炽灯泡为 例，其色温为2700K，而一般日光灯之色温为6000K，光之色温主要可分成三大类： 暖白色：3300K 中间色：3300至6000K 冷白色：6000K 标准黑体曲线（Black body locus） 标准黑体曲线（ locus） 标准黑体曲线 Planck curve Planck 三、LED产品的优点及 LED产品的优点及 应用 1.LED优点 优点 优点 寿命长,理论上为10萬小時，一般大於5萬小時。 （是荧光灯的10倍） 发热量低，耗电量小,白炽灯的1/8,荧光灯的1/3） 发热量低， 可封裝成各 体积小,重量輕,可封裝成 种类型 体积小 堅固耐用,不怕震動。环氧树脂封装，防水，耐恶 堅固耐用, 劣环境使用 多色显示,利用RGB可实现七彩色显示。 多色显 工作溫度穩定性好。 响应时间快,一般為毫微秒(ns)級。 响应时间快 是熱光源。 冷光，不是熱光源。 電壓低,可以用太陽能電池作電源， LED应用简介 由于超高亮度LED具有非常广泛的用途，特别是白光LED的出现，给应用面带来更丰富的内容。目前国内有几百个单 位在开发、生产超高亮度LED的各种应用，热点应用主要包括以下几个主要方面： 作为一种冷光源，LED照明灯具有绿色环保、节能、色彩绚丽等传统光源不可比拟的优点。目前， LED轮廓灯、LED护栏灯、 LED灯带、LED灯泡等被广泛应用于桥梁、大厦广场、标志物、仿古建筑、招牌广告等轮廓勾勒以及立交桥护栏、危险路段、警 戒标志及其高楼轮廓、庭院护栏等场所，对美化城市、塑造景观有重要作用 亮化工程景观、装饰灯 白光照明： 已开始从小功率白光LED灯用起，如安全照明灯、显微镜灯、白光背光源、手电筒、太阳能灯，特种白光