LED封装简介（课堂PPT）

1、123一一 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，它是由电子原材料电子原材料（晶片,金线或铝线，支架，银胶或绝缘胶），封装材料封装材料（环氧树脂，色剂，扩散剂），以及辅助材料辅助材料（模条）三大材料构成。 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。4 LED的五大物料與五大製程的五大物料

2、與五大製程五大物料五大物料五大製程五大製程晶片支架固晶銀膠金線銲線環氧樹脂封膠切腳測試5LED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

3、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）6晶片之结构 晶片的结构晶片的结构 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7晶片之材质及其發光顏色晶片之材质及其發光顏色8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

4、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。HOLE電 洞+-發 光P層N層電 子發 光910光的種類光的種類射線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

5、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)11380nm430nm490nm505nm515nm535nm585nm600nm630nm700nm12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。13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

6、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

7、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。14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

8、较差，但由于目前白光LED市场热销，仍呈现供不应由求现象。 15 3 chips 3 chips 型: Red Chip + Green Chip+Blue Chip 2 chips2 chips 型型: Blue Chip+ Yellow Chip 1 chip1 chip 型型 : Blue Chip+ Yellow荧荧光光粉粉 UV Chip +RGB荧荧光粉光粉 ZnSe（锌，硒）锌，硒）CIE 座标图白光产生的种类白光产生的种类16固晶焊线图正极负极正极负极1718LED晶片用來產生反射效果之杯狀支架陰極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导电银胶19

9、支架(Lead Frame)20High Power LED21TOPLED结构 PIN脚LED支架银胶晶片金线环氧树脂22LED光电参数定义 一，顺向电压（一，顺向电压（Forward VoltageForward Voltage）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=25Forward Voltage vs.ForwardCurrent(Ta=25)1101001.52.02.53.03.54.04.55.05.5Forward Voltage VF(V)Forward Curren

10、tIF(mA)23LED光电参数定义 二，发光颜色，波长二，发光颜色，波长 （Color HueColor Hue Wavelength Wavelength SpectrumSpectrum） 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. c. :(半波寬)Peak Wavelength p:610nm(峰值波長)Dominant Wavelength d:624nm(主波長) :22

11、nm(半波寬)Spectral Radiance (Peak 610nm)0.00.20.40.60.81.0520540560580600620640660680700Wave Length(nm)Normalized Response24LED光电参数定义 三，发光强度（三，发光强度（luminous Intensityluminous Intensity）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.RelativeL

12、uminosity (Ta=25)0.00.51.01.52.02.53.03.54.0020406080100120Forward Current IF(mA)RelativeLuminosity (a.u)25LED光电参数定义四，发光角度（四，发光角度（221/2 1/2 Viewing AngleViewing Angle）LED為指向性元件 表示發光強度50%時的角度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26LED光电参数定义 五，色温（五，色温（Color Temperature)Color Temperature) 单位：绝对温度（Kelvin,K

13、) 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

14、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：6000K27Planck curvePlanck curve 标准黑体曲线（标准黑体曲线（Black body locusBlack body locus）28291.LED优点优点寿命长寿命长, ,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，耗电量小发热量低，耗电量小, ,白炽灯的1/8,荧光灯的1/3）体积小体积小, ,重量輕重量輕,

15、 ,可封裝成可封裝成各种类型堅固耐用堅固耐用, ,不怕震動不怕震動。环氧树脂封装，防水，耐恶劣环境使用多色显示多色显示, ,利用RGB可实现七彩色显示。工作溫度穩定性好工作溫度穩定性好。响应时间快响应时间快, ,一般為毫微秒一般為毫微秒(ns)(ns)級。級。冷光冷光，不是熱光源。不是熱光源。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，30LED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：亮化工程景观、装饰灯作为一种冷光源，LED照

16、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，2002年全国市场超过20亿元，几乎全部采用国产显示屏。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，而且推广的速度很快，市场需求量很大.汽车用灯：包含汽车内部的仪表板、音响指示灯、开关的背光源、阅读灯和外部的刹车灯、尾灯、侧灯、头灯等均在逐步采用LED显示。据报道，2001年全世界超高亮度L