LED制程介绍-ppt课件

1、LED知识介绍发光二极管：LED，Light Emitting Diode是一种固态半导体元件，可以將电能直接转化为光源。其工作原理是利用發光二管的材料：也就是-族元素化合物，在单晶上形成具有P-N接合面半导体。借由外部施加Vcc电压，使电子与空穴結合达热平衡时，过剩的能量会以光的形式直接释放出。而不是 传统灯泡 ，采用滤光镜 間接得到所需光谱。它的发光效率、发光波长是与使用的材料、构造、添加物有關。HOLE電洞+-發光P層N層電子發光发光原理IBIIBIIIIVVVIVIIB 硼硼CN 氮氮OFAl 鋁鋁SiP 磷磷SCLCuZnGa鎵鎵GeAs 砷砷SeBrAgCdIn 銦銦SnSb 銻銻

2、TeILED晶片的元素为III-V族化合半导体LED发光原理光的分类光的分类射線X射線遠紫外線近紫外線可見光線中紫外線近紅外線中紅外線遠紅外線10-3nm1nm10nm100nm280nm315nm380nm780nm1000nm1.5m5m100m1mm極超短波紫外線區紅外線區短波長長波長白色光分成七色光譜稜鏡化學線(由日照產生化學線作用引起)光(人眼所見電磁波範圍)接近光性質有大熱能電波熱線(熱能也稱為熱波)紅橙黃綠藍靛紫，為人眼可見之光，是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78

3、0nm1mm。380nm430nm490nm505nm515nm535nm585nm600nm630nm700nmLead frameLensBond WireLED ChipadhesivePCBTraditional packageHigh Power packageLED的封装LED類別介紹LAMPSMDHIGHPOWERPin-through-holeSurface Mount TechnologyVisibleInvisibleLED 生产流程進料檢驗進料檢驗固晶固晶打線打線封膠封膠光電特性測試光電特性測試捲帶捲帶包裝出貨包裝出貨烘烤烘烤烘烤烘烤切腳切腳 LED的五大物料與五大製程五

4、大物料五大物料五大製程五大製程晶片基材固晶銀膠金線銲線環氧樹脂封膠切腳測試LED结构图LED光电参数定义n一、顺向电压一、顺向电压Forward VoltageForward Voltage）n单位单位V V）n 红，黄，黄绿：红，黄，黄绿：TypTyp：2.0V Max:2.4V2.0V Max:2.4Vn 紫，蓝，绿，白：紫，蓝，绿，白：TypTyp：3.2V Max:4.0V3.2V Max:4.0Vn测试条件：测试条件：IF=20mA Ta=25IF=20mA Ta=25Forward Voltage vs.ForwardCurrent(Ta=25)1101001.52.02.53.0

5、3.54.04.55.05.5Forward Voltage VF(V)Forward CurrentIF(mA)n二，发光颜色，波长二，发光颜色，波长 （Color Hue Wavelength SpectrumColor Hue Wavelength Spectrum）n 单位单位nm)nm)n a. p: a. p:發光體或物體發光體或物體( (經由反射或穿透經由反射或穿透) )在分光儀上量得在分光儀上量得的能量的能量n 分佈分佈, ,其峰值位置對應的波長其峰值位置對應的波長, ,稱為稱為p(peak).p(peak).n b. d : b. d :而而d (dominant)d (do

6、minant)是以人眼所見的可見光區是以人眼所見的可見光區(400-(400-700), 700), 決定發光體或物體的光線主要落在什麼波長決定發光體或物體的光線主要落在什麼波長. .n c. c. :( :(半波寬半波寬) )nPeak Wavelength p:610nm(Peak Wavelength p:610nm(峰值波長峰值波長) )nDominant Wavelength d:624nm(Dominant Wavelength d:624nm(主波長主波長) )n :22nm( :22nm(半波寬半波寬) )Spectral Radiance (Peak 610nm)0.00.2

7、0.40.60.81.0520540560580600620640660680700Wave Length(nm)Normalized ResponsePS:人眼對555nm波長光(綠色)的感度最佳, 隨之比它波長越短或越長, 則感度越差, 此種人眼感度特性, 稱為視感度n三，发光强度三，发光强度luminous Intensityluminous Intensity）n单位单位cd(Candla)cd(Candla)n表示光源在一定方向范圍內發出的光通量的大小。表示光源在一定方向范圍內發出的光通量的大小。n一般而言，光源之光线会向不同方向以不同强度放射一般而言，光源之光线会向不同方向以不同强

8、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出其光通量，在特定方向所放出之可见光之强度称为光强光强nIVIV与与IFIF成正比成正比Forward Current vs.RelativeLuminosity (Ta=25)0.00.51.01.52.02.53.03.54.0020406080100120Forward Current IF(mA)RelativeLuminosity (a.u)四，发光角度四，发光角度21/2 Viewing Angle）LED為指向性元件為指向性元件 表示發光強度表示發光強度50%時的角度時的角度LED亮度与角度成反比，亮度与角度成反比，亮度相同的兩

9、顆亮度相同的兩顆LED, 21/2愈大則愈大則Iv愈小愈小n五，色温五，色温Color Temperature)Color Temperature)n 单位：绝对温度单位：绝对温度Kelvin,K)Kelvin,K)n一个光源之色温被定义为与其具有相同光色之一个光源之色温被定义为与其具有相同光色之“标标准黑体准黑体Black boby radiator)Black boby radiator)”本身之绝对温度值，以量本身之绝对温度值，以量化光源的光色表现。根据化光源的光色表现。根据Max Planck(Max Planck(普朗克普朗克) )的理论，的理论，将一具完全吸收与放射能力的标准黑体加

10、热，温度逐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；渐升高光度亦随之改变；CIECIE色座标上的黑体曲线色座标上的黑体曲线Black body locusBlack body locus显示黑体由红显示黑体由红橙红橙红黄黄黄白黄白白白蓝白的过程。黑体加温到出现与光源蓝白的过程。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应点。标准黑体之温度越高，其辐射出之光线光谱中

11、蓝色成份就越多，红色成份也就相对越少，反之，标蓝色成份就越多，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。份就越少，红色成份就越多。n一个灯的光色可以简单的以色温来表示，以发出光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，其色温为色为暖白色之普通白炽灯泡为例，其色温为2700K2700K，而，而一般日光灯之色温为一般日光灯之色温为6000K6000K，光之色温主要可分成三大，光之色温主要可分成三大类：类：n暖白色：暖白色：3300K3300Kn中间色：中间色：3

12、3003300至至6000K6000Kn冷白色：冷白色：6000K6000K白光LED简介n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。 n3 chips 3 chips 型型: : n Red Chip + Green Red Chi

13、p + Green Chip+Blue ChipChip+Blue Chipn2 chips 2 chips 型型: :nBlue Chip+ Yellow Blue Chip+ Yellow ChipChipn1 chip 1 chip 型型 : :n Blue Chip+ Yellow Blue Chip+ Yellow荧荧光粉光粉n UV Chip +RGB UV Chip +RGB荧光粉荧光粉nZnSeZnSe锌，硒）锌，硒）CIE 座标图白光产生的种类白光产生的种类理想白光：0.33，0.33介于目前的技术还达不到，只能接近LED优点优点壽命長壽命長, ,一般大於一般大於1010萬小

14、時。萬小時。功耗小功耗小, ,亮度高亮度高, ,可與積體電路匹配。可與積體電路匹配。體積小體積小, ,重量輕重量輕, ,可封裝成各種類型的顯示器。可封裝成各種類型的顯示器。堅固耐用堅固耐用, ,不怕震動。不怕震動。多色顯示多色顯示, ,可實現彩色顯示。可實現彩色顯示。工作溫度穩定性好。工作溫度穩定性好。響應時間快響應時間快, ,一般為毫微秒一般為毫微秒(ns)(ns)級。級。冷光，不是熱光源。冷光，不是熱光源。當與光電晶體結合時可以作為低噪音光開關。當與光電晶體結合時可以作為低噪音光開關。電壓低電壓低, ,可以用太陽能電池作電源可以用太陽能電池作電源, ,並易與積體電路相匹配。並易與積體電路相

15、匹配。LED的应用与发展方向的应用与发展方向n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：n亮化工程景观、装饰灯n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n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，特种白光照明等，并逐步向白光照明迈进，将是取代白炽灯、钨丝灯和荧光灯的最大潜力商品n大、中、小屏幕显示器：各种广告牌、体育记分牌、金融和交通指示牌等，分为全色、三色、单色显示屏，全国共有100多个单位在开发生产，现已成立LED显示屏分会，2019年全国市场超过20亿元，几乎全部采用国产显示屏。n交通信号灯：主要用超高亮度红、绿、黄色LED，因为采用LED信号灯既节能，可靠性又高，所以在全国范围内，交通信号灯正在逐步更新换代，而且推广的速