LED基础知识...ppt

1、2012-12-25,LED 基础知识,1,Innovative Technology for a Brilliant World,2012-12-25,2,LED主要发展示意图,2012-12-25,-族元素,3,2012-12-25,晶片之材质及其發光顏色,4,2012-12-25,LED工作原理,5,2012-12-25,LED基本结构及图像符号,6,2012-12-25,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,10-3nm,1nm,10nm,100nm,280nm,315nm,380nm,780nm,1000nm,1.5m,5m,100m,1

2、mm,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),光的种类,2012-12-25,常用各个颜色LED的峰值波长,8,2012-12-25,LEDV-I特性,9,2012-12-25,LED响应时间,10,2012-12-25,LEDC-V特性,11,LED电容一般指包括PN结结电容与内引线分布电容的总和，其中PN结结电容居支配地位。 由于PN结面积大小不一，在零偏压下的结电容C0大小不同。 LED电容直接影响由其所构成

3、的电路的频率响应，当用LED作为显示屏的发光单元时，对各个LED的电容差异必须规定一个范围，以便统一开关时间。,2012-12-25,LED光谱特性,12,在LED谱线峰值两侧，存在发光强度等于峰值一半的两点，这两点之间的宽度叫光谱半宽度（谱线宽度或半高宽度），用表示，单位为nm；是LED的单色性参数表示光谱纯度,2012-12-25,LED发光光谱,13,2012-12-25,LED光输出与温度特性曲线,14,PN结温增高10使发光主波长发生偏移约1nm ,这是测量LED结温的原理方法之一,但目前不实用.,2012-12-25,LED 封裝形式,依外型分類 插件式,Lamp type ( D

4、IP) 表面黏著式 SMD TOP LED Side LED,15,2012-12-25,封装的目的,將半導體晶片封裝程可以供商業使用之電子元件 保護晶片防禦輻射, 水氣, 氧氣, 以及外力破壞 提高元件之可靠度 改善/提升晶片性能 提供晶片散熱機構 設計各式封裝形式, 提供不同之產品應用,16,2012-12-25,LED 封裝製程,固晶 (die attached),烘烤 (epoxy curing),打線 (wire bonding),成型 (molding),分割 (singluration),測試 (testing),分類 (sorting),17,2012-12-25,白光 LED

5、简介,18,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

6、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。,2012-12-25,白光LED之優點,省電 耐震 應答速度快 壽命長 低電壓啟動 演色性佳 溫度低 商品設計自由度高,19,2012-12-25,白光 LED,RGB LED 混光,Red LED,Green LED,Blue LED,基板,20,2012-12-25,白光 LED,基板,Blue LED,Blue LED 激發RG螢光粉,21,2012-12-

7、25,白光 LED,Blue LED 激發YAG螢光粉,基板,Blue LED,22,2012-12-25,白光 LED,基板,UV LED,UV LED 激發RGB螢光粉,23,2012-12-25,蓝光LED+YAG荧光粉（BY法）,24,2012-12-25,LED光电参数定义,顺向电压（Forward 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=25,2012-12-25,LED光电参数定义,26,2012-12-25,LED光电参数定义,27,2012-12-25,L

8、ED光电参数定义,发光颜色，波长 （Color Hue Wavelength Spectrum） 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. :(半波寬),2012-12-25,LED光电参数定义,光通量：1.看得见的光辐射功率.单位:瓦,29,2012-12-25,光通量的单位:流明(lm) 眼睛视网膜上的视觉细胞 明视觉:锥体细胞 3cd/m2. 暗视觉:杆体细胞0.003cd/m

9、2.,2012-12-25,明视觉,中间视觉和暗视觉说明,2012-12-25,1W功率555nm的黄绿光发出的光通量是:683lm. 说明:对人的眼睛555nm的黄绿光最敏感. 其它颜色的光线的敏感度低于555nm的值.有V()曲线.,2012-12-25,相同的功率(W),不同的光源得到的光通量 ()是不同的: 400W高压钠灯54000lm-138lm/w 400W高压汞灯21600lm-54lm/w 400W金卤灯38000lm-95lm/w 发光效率就能说明这个问题. 发光效率(luminous efficiency): 光源发出的光通量/光源的输入功率. 发光效能(luminous

10、 efficacy): 系统(光源+电器)发出的光通量/系统的 输入功率.,2012-12-25,常见光源的光效: 白炽灯 10-12lm/w 卤钨灯 15-20lm/w 荧光灯-卤磷酸钙粉 50-70lm/w -三基色粉 80104lm/w 高压汞灯 54lm/w 高压钠灯 70-120lm/w 金卤灯 60-90lm/w 陶瓷金卤灯 85-100lm/w LED(白) 60-90lm/w,2012-12-25,LED光电参数定义,发光强度I：单位立体角中的光通量.单位(cd)1cd = 1lm/1sr 立体角: 包围空间一点的 空间角度:,2012-12-25,LED光电参数定义,照度E：

11、被照面上单位面积S上接受的光通量.单位:勒克司(lx). E= /S.即 1lx=1lm/1m2 eg: 夏天的太阳下:80000-100000lx 满月下:2lx 办公室:500lx 车间一般照明:150-300lx 体育场(国际):垂直1200lx 居住小区最佳半柱面照度Esc:310lx,36,2012-12-25,LED光电参数定义,发光角度（21/2 Viewing 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,2012-12-25,LED光电参数定义,色温（Color Temperature)

12、单位：绝对温度（Kelvin,K) 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MaxPlanck(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（Blackbodylocus）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

13、之光线光谱中的蓝色成份就越少，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：6000K,2012-12-25,标准黑体曲线（Blackbodylocus）,2012-12-25,显色指数Ra,40,2012-12-25,Ra的得来,41,2012-12-25,LED光电参数定义,品管部,42,2012-12-25,色坐标,43,将颜色用数字表达出来，目的： 计算测量配色比较等。 将颜色用数字表示的基础是： 1)颜

14、色中有三个颜色：RGB是不能从其它 颜色中混合出来的,称三种基色； 2)任何其它颜色C都可以用红(R)绿(G)蓝 (B)三原色相加混合出来。 C=R+G+B,2012-12-25,白光LED色坐标的划分,品管部,44,2012-12-25,LED应用简介,45,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、LE

15、D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L

16、ED，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LED在汽车上的用量占26%的份额，一部汽车可用LED200只到300只 背光源：主要是液晶LCD显示器上用的背光源，有白色和其他各种颜色，现阶段手机背光源用量非常大，一年要用35亿只LED。据报道，全世界2001年超高亮度LED在背光源上的用量占30%的份额。 LED指示灯： 广泛用于各种家电，仪器，设备之电源指

17、示,2012-12-25,防水性能的定义,IP（INGRESS PROTECTION）防护等级是由IEC（INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION）所起草。将电器依其防尘防湿气之特性加以分级。这里所指的外物含工具，人的手指等均不可接触到电器内之带电部分，以免触电。IP防护等级是由两个数字所组成，第1个数字表示灯具离尘、防止外物侵入的等级，第2个数字表示灯具防湿气、防水侵入的密闭程度，数字越大表示其防护等级越高。,46,2012-12-25,第一个数字表示防尘等级,0 ：没有保护 1 ：防止大的固体侵入 2 ：防止中等大小的固体侵入 3 ：防止小固体进入侵入 4 ：防止物体大于 1mm 的固体进入 5 ：防止有害的粉尘堆积 6 ：完全防止粉尘进入,47,2012-12-25,第二个数字表示防水等级,0 ：没有保护 1 ：水滴