LED知识培训课件

LEDIntroduction

2023/2/6BRT2LED原理LED:發光二極體LightEmittingDiode發光原理是一種通電後可以發光的半導體晶片，電子-電洞在活性層結合過程中其過剩能量以光的形式釋放出來。活性層材料的變化（如InGaN、AlInGaP、GaAs等）可使發光二極體放出各種不同波長的電磁波，發出不同顏色的光。通常為元素週期表上III-V族或II-VI族元素所組成。經封裝為不同型式的包裝後,可用於指示燈,顯示看板,儀錶背光,遙控器等用途.2023/2/6BRT3GaN藍光LED發光機制2023/2/6BRT5LED的特性發光原理是屬於冷性發光，非藉由加熱或放電發光，所以元件壽命比鎢絲燈泡長約50~100倍無需暖燈時間，點亮響應速度快(約3~400ns).電光轉換效率高，耗電量小。耐震性佳，可靠度高，系統運轉成本低。色彩飽和度佳，色彩生動豐富，辨識性優良易小型，薄型，輕量化，無形狀限制，容易製成各式應用2023/2/6BRT6LED技術結構LED的發展內含許多核心技術，如磊晶製程、電極製作、晶粒切割與結構封裝等，各項技術皆與發光效能和使用壽命息息相關，其中結構封裝不但保護發光二極體晶片，提昇產品使用壽命，且對整體外部取光效率(LightExtractionEfficiency)影響重大。2023/2/6BRT7LED技術結構2023/2/6BRT9LED傳統封裝型式(a)砲彈型(b)表面黏著型LED2023/2/6BRT10SMD-LED之基本構造基材PCBorL/F膠體Resin晶片Die銀膠or非導電膠金線or鋁線2023/2/6BRT11SMD-LED製造流程PCBPreparationPCB準備PCBBrush/PCB刷洗PostMoldCure/壓模烘烤FinalVisualInspection/最終目檢(FVI)Molding/壓模(MD)Cure/烘烤(Epoxycure)WireBonding/銲線(打線)(WB)DieBonding/固晶(黏晶)(DB)Taping/包裝(TP)DieSawing/切割(DS)Sorting&Testing/測試及分類(ST)VisualInspection/切割後目檢(VI)Packing/封袋裝箱baking/烘乾TinPlating/銲腳鍍錫VisualInspection/人工目檢(VI)2023/2/6BRT13LED光電特性2023/2/6BRT14電氣特性以AllnGapI-VCurve示，當正向電壓其內部電阻非常高，一直持續到電壓高於導通電壓VT(約1.6~2.2V)，正向電流快速增加，內部電阻急遽降低。逆向電壓其內部電阻非常高，一直持續到電壓高於崩潰電壓VB，逆向電流快速增加並對LED造成永久性損害。2023/2/6BRT15正向工作區I-VCurveIF=IseVf/ηVtVF=Vt+RsIF+(ΔVF/ΔT)*(T-25℃）Vt

是LED的啟動電壓。

Rs表示LED等效電阻。

T

環境温度。2023/2/6BRT17LED工作電氣特性LEDI-VCurve中可以看出：VF增加一小的電壓△VF，相應會產生一較大的正向電流△IF。△VF增加0.1~0.5V，△IF可能增加5~30mA由於其VF有一定的離散性，若没有测量VF及分級，在串、並LED的電路中，有可能各串LED的ΣVF有較大的差值，造成各串的内阻不同，使並联的LED不能均流，会使發光亮度，色度不一致，甚至电流大的一串中的LED受损2023/2/6BRT18LED工作電氣特性2023/2/6BRT19LED等效電路2023/2/6BRT21常見LED故障模式電過載故障高能量的電氣暫態(電流)可能會破壞LED晶片與構裝，造成故障。取決於電氣暫態的幅度與持續時間。熱過載故障

LED構裝各材質擁有不同熱膨脹係數，因此當內部溫度超過最大額定值或發生週期性變化可能導致不同類型故障2023/2/6BRT22電過載故障LED承受電流高於資料表(規格書)限制(EOS)，加快光輸出的衰減速度，甚至導致災難故障。實際情況取決於電過載類型與LED類型。額定功率Pd=If(max)*Vf(max)額定暫態電流(Pulseof1/10dutyand10usecwidth)IfpESD電氣暫態抵抗能力2023/2/6BRT23ESD(ElectrostaticDischarge)LEDESDModel:1.Human-BodyModel(HBM)Thedischargecurrentisabout1.33Afrom2KVESD2023/2/6BRT25MachineModel(MM)Theequivalentcapacitanceofmachineislegislated200pF，theequivalentresistanceislegislated0ΩinaccordingtoEIAJ-IC-121Method202023/2/6BRT26熱過載故障元件構裝受到熱膨脹係數限制，若過高的周圍溫度與過高的晶片發熱(由於過大操作電流或過大的熱阻抗)使元件內部溫度超過最大額定值，或發生周期性變化，損害功能。操作溫度(-40~+85℃)存放溫度(-40~+85℃)晶片界面額定溫度Tj(max)Tj=(θjc+θcs+θsa)*P+Ta2023/2/6BRT27LED可靠性測試操作壽命測試機械和環境測試2023/2/6BRT29LED應用領域車用燈具通訊設備電腦/OA設備Centerhigh-mountedstoplamps(CHMSLs)ExteriortrucklightingInstrumentclustersOtherdashboardRadios/cassetteplayersCellulartelephonesPBX/PABXequipmentPCcarddiagnosticsResidentialandbusinesstelephonesSwitchingequipmentCopiersDiskdrivesFaxmachinesLANequipmentMainframecomputersandperipheralsModemsMonitorsPersonalcomputersPrinters消費性電子產品工業及量測各項顯示系統SignsCabletunersCalculatorsandtoysCDplayersElectricalappliancesRadiosSecuritysystemsStereoequipmentSmokedetectoreTVsVCRsandcamcordersIndustrialequipmentMedicalinstrumentsP