LED基础培训资料

1、LED 基础知识,提纲,LED基础知识 LED的概念， LED的发光原理， LED的历史， LED的结构， LED的基本参数， LED的产品分类， LED的封装的基本工艺， LED使用注意事項,1.1 LED基本概念及特点,LED即发光二极管(也称为半导体发光二极管 ) LED是通过半导体PN结把电能转化成光能的器件。 特点：,+,-,1.LED使用低压电源，单颗供电电压在1点几伏-4点几V之间，安全。 2.使用寿命长，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,LE

2、D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。 3.响应时间短：其白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级 4.对环境污染：无有害金属汞 。 5.能量利用率高：消耗能量较同光效的白炽灯减少80% 6.价格：LED的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当，而通常每组信号灯需由上300500只二极管构成,半导体 ：导电性能介于导体与绝缘体之间的材料 ，电阻率介于金属和绝缘体之间并有负的电阻温

3、度系数的物质。 其中包括：a，元素半导体：如锗和硅; b，化合物半导体 :如砷化镓、磷化镓 ，硫化镉、硫化锌 本征半导体：不含杂质的半导体即纯净的半导体称为本征半导体。,N型半导体在纯净的硅晶体中掺入五价元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了N型半导体。N型半导体中，自由电子的浓度大于空穴的浓度，称为多数载流子，简称多子; N型半导体中，空穴为少数载流子，简称少子。 P型半导体 ：在纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位置，形成P型半导体。P型半导体中，多子为空穴。P型半导体中，少子为电子。 PN结的形成：将P型半导体与N型半导体制作在同一块硅片上，在它们的交

4、界面就形成PN结。,多子(空穴),少子(自由电子),少子(空穴),多子(自由电子),1.2 LED的发光原理,在正向电压下，因多子舆少子存在浓度差，多子就会产生扩散运动。电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。此时在PN结电子舆空穴复合达到动态平衡，当电压和电流(能量)达到某一定值(最小发光电压和电流)时，多子就跨越PN结，分别进入对方区域与对方多数载流子（多子）复合而发光。,P型半导体,N型半导体,1.3 LED的基础知识：历史,1、1965年，全球第一款商用化发光二极管诞生 ，效率0.1lm/W(lumens per watt 流明/瓦 ),比白炽灯低100倍，售价45$/只。,2、196

5、8年，LED的研发取得了突破性进展，利用氮掺杂工艺使GaAsP(磷砷镓 )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(磷化镓 )绿色芯片LED。 用途：指示用，长寿命10万小时，可靠 4、80年代AlGaAs(镓铝砷)技术使得LED效率达到10流明/瓦， 90年代的AlGaInP(磷化铝镓铟 )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。,5、1994年，中村修二研制出了第一只GaN(氮化镓 )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

6、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 (氮化镓 )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

7、200Lm/W前进。,载体,環氧樹脂,金線,晶粒,PIN脚,SMD LED結構介紹,1.4 LED结构,白色银胶,DIP LED結構介紹,LED晶片,用來產生反射效果,之杯狀支架陰極,(利用導電銀膠來接合),環氧樹脂透鏡,連接導線(金線),支架陽極,陰極支架短於陽極,膠體缺口 表示陰極,银胶,1.5 LED的特性,正向工作电流If：它是指发光二极管正常发光时的正向电流值。在实际使用中应根据需要选择IF在0.6IFm以下 正向工作电压VF：参数表中给出的工作电压是在给定的正向电流下得到的。一般是在IF=20mA时测得的。发光二极管正向工作电压VF在1.43V。在外界温度升高时，VF将下降。 在正

8、向电压正小于某一值（叫阈值）时，电流极小，不发光。当电压超过某一值后，正向电流随电压迅速增加，发光。由V-I曲线可以得出发光管的正向电压，反向电流及反向电压等参数。正向的发光管反向漏电流IR1.6mm 2605sec.,e.烙鐵 30W 3003sec.,焊接:,DIP SOLDER(WAVE SOLDER):,SMT IR REFLOW:,ESD要求 LED是静电敏感器件，特别是蓝光和白光LED，其ESD等级只有几百伏。生产过程必须进行ESD防护设计。,LED包裝使用注意事項 :,1.未拆封前儲存條件:5-30 ,最大相對濕度60%. 2.袋子開封後,元件若將進行紅外線回銲、氣相回銲、或類似

9、的焊接處理,必須在 : a. 24小時內完成焊接工作. b. 儲存低於30%RH. 3.假如不符合2a或2b的條件,則元件必須烘烤. 4.若元件需烘烤，烘烤條件為:60 3 ,12小時。,LED的结温定义为LED的PN结的温度，通常芯片具有很小的尺寸，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。 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，其他转化成热能； 4）环境的温度和联结材料，工艺。 降低结温与耐热封装材料是高可靠性LED的保证。,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