LED的基本概念课件

1、LED的基本概念第一章第一章 认识认识LEDLED的基本概念本章内容：从上游认识本章内容：从上游认识LEDl1.1 LED的基本概念的基本概念l1.2 LED芯片制造的工艺流程芯片制造的工艺流程l1.3 LED芯片的类型芯片的类型l1.4 LED芯片的发展趋势芯片的发展趋势LED的基本概念引言引言50年发展，目前年发展，目前LED发展水平发展水平l发光效率：发光效率：70lm/W，光强达到烛光量级。，光强达到烛光量级。l烛光单位是光强的旧单位，已用坎德拉代替。烛光单位是光强的旧单位，已用坎德拉代替。l颜色：几乎覆盖了可见光区，同时出现了白光。颜色：几乎覆盖了可见光区，同时出现了白光。l寿命：数

2、万小时寿命：数万小时l性价比：性能提高性价比：性能提高10倍，成本为原来的倍，成本为原来的1/10LED的基本概念1.1 LED的基本概念的基本概念LED的基本概念1.1节内容节内容l一、一、LED工作原理工作原理l二、二、 LED的外部结构的外部结构l三、三、 LED的内部芯片结构的内部芯片结构l四、四、LED的颜色的颜色l五、五、LED的优缺点的优缺点LED的基本概念1、LED的的pn结结LED的基本概念2、LED的工作原理的工作原理lLED（Light Emitting Diode）发光二极管。）发光二极管。l“二极管：二极管：”是一种二极管，与普通二极是一种二极管，与普通二极管一样。有

3、两个电极，外加电源，正向导管一样。有两个电极，外加电源，正向导通，反向截止。即单向导通特性，具有二通，反向截止。即单向导通特性，具有二极管的一切特性。极管的一切特性。l“发光发光”：pn结处的载流子复合，辐射出结处的载流子复合，辐射出“光光”，并伴随，并伴随“热热”产生。产生。LED的基本概念3、LED发光原理发光原理LED的基本概念3、LED发光原理发光原理lLED有有pn结结lp (positive)区：正电荷，空穴。区：正电荷，空穴。ln (negative)区：负电荷，电子。区：负电荷，电子。l外加电源正向导通电压，空穴和电子在外加电源正向导通电压，空穴和电子在pn结处复合，复合过程中

4、的部分能量以光的结处复合，复合过程中的部分能量以光的形式发射。形式发射。LED的基本概念3、LED发光原理发光原理复合的两个过程复合的两个过程l光辐射复合：有用的。光辐射复合：有用的。l热辐射复合：使芯片温度升高，影响热辐射复合：使芯片温度升高，影响LED的特性，尤其是寿命。的特性，尤其是寿命。l提高光辐射复合、减小热辐射复合。提高光辐射复合、减小热辐射复合。LED的基本概念1、LED的结构图的结构图LED的基本概念1、LED结构图说明结构图说明lLED芯片：是芯片：是LED的核心，芯片的材料决的核心，芯片的材料决定了发光颜色，芯片的尺寸决定了发光的定了发光颜色，芯片的尺寸决定了发光的功率。功

5、率。l透明环氧树脂封装：作用一是密封、二是透明环氧树脂封装：作用一是密封、二是对对LED芯片发出的光进行一次光学整形。芯片发出的光进行一次光学整形。l有发射碗的阴极杆、楔形支架：连接有发射碗的阴极杆、楔形支架：连接LED芯片的内部和外部电极。芯片的内部和外部电极。l引线架：引线架：LED的外部电极，用于接电源。的外部电极，用于接电源。LED的基本概念1、 LED结构图进一步说明结构图进一步说明l上面的封装只是一种封装结构：引脚封装。上面的封装只是一种封装结构：引脚封装。l其它的封装形式结构类似，具体在第其它的封装形式结构类似，具体在第2章介章介绍。绍。l封装：对封装：对LED来说，就是将芯片，

6、内部、来说，就是将芯片，内部、外部电极，一次光学整形，散热等因素考外部电极，一次光学整形，散热等因素考虑进来，进行密封的过程。封装的好坏影虑进来，进行密封的过程。封装的好坏影响发光效率、寿命等，非常重要。响发光效率、寿命等，非常重要。l封装过程：一般由特定的设备完成。封装过程：一般由特定的设备完成。LED的基本概念1、外延片、外延片典型外延片直接：典型外延片直接：200mm外延片厚度：外延片厚度：35030m/27030m可选择可选择LED的基本概念2、芯片、芯片LED的基本概念3、LED外延片和芯片区别外延片和芯片区别 l外延片需要切割后才变成芯片，外延片是外延片需要切割后才变成芯片，外延片

7、是芯片的材料，芯片就可以直接封装成灯珠芯片的材料，芯片就可以直接封装成灯珠了。灯珠、粒。了。灯珠、粒。l200mm直径外延片，切割成直径外延片，切割成320320m的芯片，可以切割多少片？的芯片，可以切割多少片？万3010332. 032. 010052LED的基本概念4、LED芯片的基本结构图芯片的基本结构图LED的基本概念4、LED芯片的基本结构说明芯片的基本结构说明由外延片的结构决定l衬底 l外延层ln区l发光层lp区l透明导电层lp型电极、n型电极LED的基本概念1、LED发光颜色发光颜色l波长决定光的颜色。波长决定光的颜色。l材料决定材料决定LEDLED的发光颜色，即发光波长。的发光

8、颜色，即发光波长。l两类材料两类材料l（AlGaInPAlGaInP）磷化铝、磷化镓、磷化铟的合金。）磷化铝、磷化镓、磷化铟的合金。一般是红、橙、黄一般是红、橙、黄LEDLEDl（InGaNInGaN）氮化镓、氮化铟。）氮化镓、氮化铟。一般是蓝一般是蓝LEDLEDLED的基本概念2、LED的几个代表颜色的几个代表颜色l1.蓝色蓝色LED，发光谱峰，发光谱峰p=460465nml2.绿色绿色LED，发光谱峰，发光谱峰p=550nml3.红色的红色的LED，发光谱峰，发光谱峰p=680700nml4.红外红外LED，发光谱峰，发光谱峰p=910nmLED的基本概念1、LED的优点的优点l（1）节能

9、：目前）节能：目前70lm/W的发光效率，的发光效率，2015年年150200lm/W的发光效率。的发光效率。l发光效率定义：每瓦的电功率转换成的光通量。发光效率定义：每瓦的电功率转换成的光通量。l（2）环保：无紫外、红外部分辐射，无汞。）环保：无紫外、红外部分辐射，无汞。l（3）寿命长：数万小时，连续使用是几年的）寿命长：数万小时，连续使用是几年的概念。概念。l（4）结构牢固：从引脚封装结构可以看出是）结构牢固：从引脚封装结构可以看出是全固态结构，抗震动、抗冲击。全固态结构，抗震动、抗冲击。LED的基本概念1、LED的优点的优点l（5 5）便于灯具设计：近似点光源，二）便于灯具设计：近似点光

10、源，二次光学设计。次光学设计。l（6 6）发光响应速度快：即给电就有光，）发光响应速度快：即给电就有光，交通信号。交通信号。l（7 7）做成薄型结构：节省空间，）做成薄型结构：节省空间，LEDLED大大屏幕，背光源等。屏幕，背光源等。LED的基本概念2、LED的缺点的缺点l（1）色彩还原能力差）色彩还原能力差过去的过去的LED平均显色指数（平均显色指数（CRI）较低，）较低，因此在因此在LED照射下显示的顏色没有白照射下显示的顏色没有白炽灯真实，容易造成视觉的误差和判炽灯真实，容易造成视觉的误差和判断失误。但近来萤光粉、断失误。但近来萤光粉、LED使用材使用材料技术提升，料技术提升，CRI已经

11、有厂商逐渐拉高已经有厂商逐渐拉高到到90的水准。的水准。 LED的基本概念2、LED的缺点的缺点l （2）单个）单个LED功率低功率低由于单个由于单个LED功率低，功率低，LED光源亮度光源亮度值不是很高，为了提高亮度就需要多值不是很高，为了提高亮度就需要多个个LED串或并联使用，例如汽车尾灯。串或并联使用，例如汽车尾灯。虽然单个虽然单个LED并不是很贵，但是数量并不是很贵，但是数量多了成本就会很高。多了成本就会很高。LED的基本概念2、LED的缺点的缺点l（3） 光照距离短光照距离短虽然多虽然多LED的方法能提高光源亮度，但是并不的方法能提高光源亮度，但是并不能增加光照距离。因为能增加光照距

12、离。因为LED发出的光线发散，发出的光线发散，即使聚光调节良好，其照明距离在过去的技术即使聚光调节良好，其照明距离在过去的技术水准下也仅仅能只有几十米，水准下也仅仅能只有几十米，LED光源适合用光源适合用于近距离的照明，并不适合远距离的探照性活于近距离的照明，并不适合远距离的探照性活动。不过，随着技术力的提升，动。不过，随着技术力的提升，LED的光照距的光照距离也能够拉长。离也能够拉长。LED的基本概念LED的缺点的缺点l（4）易出现黄圈问题）易出现黄圈问题白光的产生蓝光与黄光荧光粉。白光的产生蓝光与黄光荧光粉。 由于白光由于白光LED本身制造工艺上缺陷加上与反射本身制造工艺上缺陷加上与反射杯

13、或透镜的配合误差，容易造成黄圈问题。杯或透镜的配合误差，容易造成黄圈问题。主要表现在光斑周围出现黄圈，不易消除。主要表现在光斑周围出现黄圈，不易消除。白光白光LED顏色偏差还有色斑、顏色偏蓝或偏红顏色偏差还有色斑、顏色偏蓝或偏红等现象。近来，业界使用混合萤光粉，能获得等现象。近来，业界使用混合萤光粉，能获得理想的白光理想的白光LED，并高显色指数。，并高显色指数。 LED的基本概念LED的缺点的缺点l（5 5）散热问题）散热问题 如果不能够有效散热，产品的使用寿命如果不能够有效散热，产品的使用寿命就会缩短。业界正努力开发更多有效就会缩短。业界正努力开发更多有效的高散热系数材质来应用在的高散热系数材质来应用在LEDLED领域。领域。LED的基本概念l我们细数了我们细数了LED光源的优缺点，但是光源的优缺点，但是瑕不掩瑜，瑕不掩瑜， LED必将是新兴的下一代必将是新兴的下一代绿色照明光源。绿色照