LED封裝普及知識.doc

LED封裝普及知識本文由程建設貢獻 ppt文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機查看。 發(fā)光二極管(LED) 發(fā)光二極管(LED) 產(chǎn)品簡介 目 錄 一、發(fā)光二極體(LED)簡介 發(fā)光二極體(LED)簡介 LED主要制程及物料 二、LED主要制程及物料 公司主要產(chǎn)品結(jié)構(gòu)介紹 三、公司主要產(chǎn)品結(jié)構(gòu)介紹 LED主要光電參數(shù)簡述 四、LED主要光電參數(shù)簡述 LED優(yōu)點 五、LED優(yōu)點 一 LED簡介 簡介 LED(Light Emitting Diode)俗稱發(fā)光二級體或發(fā)光二 極管，它包含了可見光和不可見光。屬于光電半導體 的一類,在結(jié)構(gòu)上包括P極與N極,是一種依靠半導體PN 結(jié)發(fā)光的光電元件，它分為Lamp系列,Top系列,食人魚 系列,SMD系列，High Power（大功率）系列。 以Lamp來講，它是由電子原材料 Lamp 電子原材料（晶片,金線或鋁線， , 電子原材料 支架，銀膠或絕緣膠），封裝材料 封裝材料（環(huán)氧樹脂，色劑， 封裝材料 輔助材料（模條）三大材料構(gòu)成。 擴散劑），以及輔助材料 輔助材料 定義：LED就是由電子材料，封裝材料，輔助材料 聯(lián)結(jié)而成的一個發(fā)光的閉路電子元件。 LED的五大物料與五大製程 的五大物料與五大製程 五大物料 晶片 支架 銀膠 金線 環(huán)氧樹脂 銲線 封膠 切腳 測試 固晶 五大製程 LED主要發(fā)光電子物料晶片 晶片的構(gòu)成：由金墊，P極，N極，PN結(jié)，背金層構(gòu)成（雙pad晶片無背金層）。 晶片的分類： 1.1按組成分： 二元：如GaAs(砷化鎵)，GaP（磷化鎵）等 三元：InGaN(氮化銦鎵)，GaAlAs(砷化鎵鋁)，GaAsP(磷化鎵砷)等 四元：AlGaInP（鋁鉀銦磷）.AlGaInAs （鋁鉀磷砷） 1.2按極性分： P/N極晶片（正極性） N/P極晶片（反極性） 雙電極（藍，綠，紫光） 1.3按發(fā)光類型分： 表面發(fā)光型: 光線大部分從晶片表面發(fā)出 五面發(fā)光型： 表面，側(cè)面都有較多的光線射出 1.4按發(fā)光顏色分： 紅，橙，黃，黃綠，純綠，藍綠， 藍，紫光 1.5按晶片的大小尺寸分： 8mil 9mil 10mil 12mil (紅，橙，黃，黃綠）12mil 14mil （藍，綠，紫光） 晶片之結(jié)構(gòu) 晶片的結(jié)構(gòu) 四大結(jié)構(gòu)P型層, N型層, 基層 (Substrate)與電極 電極分上電極屯下電極 電極材料部分有Al及Au 依P型層及N型層的位置，分為 兩種 P型層在上, 則為正極性 N型層在上, 則為反極性 基層一般為GaAs, GaP,等 晶片之 晶片之材質(zhì)及其發(fā)光顏色 晶片發(fā)光原理 晶片是由P層半導體元素，N層半導體元素靠電子移動而重新排列組 合成的PN結(jié)合體。也正是這種變化使晶片能夠處于一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)。 在晶片被一定的電壓施加到正向電極時，P側(cè)電極即注入電洞，N側(cè) 電極即注入電子，電洞在P區(qū)移動擴散，電子同時也是N區(qū)移動擴散，若 電洞與電子的能量達到某定值以上時，則電洞即跨越P區(qū)，源源不斷的游 向N區(qū)， N區(qū)的電子同時也會跨越N區(qū)，向P區(qū)移動。電洞與電子在移動 擴散時，電洞與電子兩者將會互相結(jié)合，激發(fā)出光子，產(chǎn)生光能。 P層 發(fā)光 N層 電子 發(fā)光 + + + + + + HOLE電 洞 光的三要素 光的三要素 顏 色(COLOR,HUE) 表示光色彩的種類。 表示光色彩的種類。 彩 度(CONTRAST) 表示光同一色系色彩的深淺。 表示光同一色系色彩的深淺。 亮 度(BRIGHTNESS) 表示光明暗的程度。 表示光明暗的程度。 光的種類 光的種類 10-3nm 1nm 10nm 100nm 280nm 315nm 380nm 白色光 分 成 七 色 光 譜 1.5m 中紅外線 5m 100m 1mm 極超短波 遠紅外線 波 紅 外 線 區(qū) 1000nm 780nm 近紅外線 長 波 長 光 射線 X射線 紫 外 線 區(qū) 短 波 長 遠紫外線 中紫外線 近紫外線 可見光線 化學線 (由日照產(chǎn)生化 學線作用引起) 光 見 近 ( 波) ( 波 ) 線 LED顏色區(qū)分 LED顏色區(qū)分 380nm 430nm 紫色(Purple) 紫色(Purple) 藍色(Blue) 藍色(Blue) 490nm 505nm 515nm 535nm 585nm 600nm 630nm 700nm 藍綠色(Bluish 藍綠色(Bluish Green) 翠綠色(Green) 翠綠色(Green) 純綠色(Pure 純綠色(Pure Green) 黃綠色(Yellow 黃綠色(Yellow Green) 黃色(Yellow) 黃色(Yellow) 琥珀色(Amber) 琥珀色(Amber) 橙色(Orange) 橙色(Orange) 紅色(Red) 紅色(Red) 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。 發(fā)光二極體(LED)的顏色、彩度、亮 度是由晶片所決定。 白光LED簡介 所謂白光是多種顏色混合而成的光，以人類眼睛所能見的白光形式至少 須兩種光混合，如二波長光(藍色光+黃色光)或三波長光(藍色光+綠色光 +紅色光)，目前已商品化的產(chǎn)品僅有二波長藍光單晶片加上YAG黃色熒光 粉，在未來較被看好的是三波長光，以無機紫外光晶片加R.G.B三基色熒 光粉，此外有機單層三波長型白光LED也有成本低、制作容易的優(yōu)點。預 計三波長白光LED今年有商品化的機機會，未來應用在取代熒光燈、緊湊 型節(jié)能熒光燈泡及LCD背光源等市場，對白光LED的市場成長有很大的幫 助 自從出現(xiàn)發(fā)光二極管LED以來，人們一直在努力追求實現(xiàn)固體光源，隨著 發(fā)光二極管LED制造工藝的不斷進步和新型材料（氮化物晶體和熒光粉） 的開發(fā)及應用，使發(fā)白色光的LED半導體固體光源性能不斷完善并進入實 用階段。白光LED的出現(xiàn)，使高亮度LED應用領域跨足至高效率照明光源 市場。曾經(jīng)有人指出，高亮度LED將是人類繼愛迪生發(fā)明白熾燈泡之后， 最偉大的發(fā)明之一。 白光LED簡介 在技術(shù)方面白光LED目前主要分為兩種發(fā)光方式:目前主要的商品化作法是日亞化 學(Nichia)以460nm波長的InGaN藍光晶粒涂上一層YAG熒光物質(zhì)，利用藍光LED 照射此一熒光物質(zhì)以產(chǎn)生與藍光互補的555nm波長黃光，再利用透鏡原理將互補 的黃光、藍光予以混合，便可得出肉眼所需的白光。目前在白光LED技術(shù)方面仍 以日亞化學領先，擁有眾多專利權(quán)。第二種是日本住友電工亦開發(fā)出以ZnSe（鋅， 硒）為材料的白光LED，不過發(fā)光效率較差，但由于目前白光LED市場熱銷，仍 呈現(xiàn)供不應由求現(xiàn)象。 CIE 座標圖 白光產(chǎn)生的種類 3 chips 型: Red Chip + Green Chip+Blue Chip 2 chips 型: Blue Chip+ Yellow Chip 1 chip 型 : Blue Chip+ Yellow熒光 熒 粉 UV Chip +RGB熒光粉 熒 ZnSe（鋅，硒） （ 固晶焊線圖 負極 正極 負極 正極 二、公司主要產(chǎn)品結(jié)構(gòu)介紹 公司主要產(chǎn)品 主要產(chǎn)品結(jié)構(gòu)介紹 環(huán)氧樹脂透鏡 LED晶片 連接導線(金線) 導電銀膠 支架陽極 用來產(chǎn)生反射效果 之杯狀支架陰極 膠體缺口 表示陰極 LED Lamp 結(jié)構(gòu)介紹 陰極支架短於陽極 LAMP固晶銲線 LAMP固晶銲線 利用銀膠將晶片固定 在支架上，然後銲上 導線 (金線)。 金線) 支架(Lead Frame) High Power LED TOP LED結(jié)構(gòu) 環(huán)氧樹脂 金線 LED支架 晶片 銀膠 PIN腳 LED光電參數(shù)定義 一，順向電壓（Forward Voltage） Voltage） 順向電壓（ 單位（V） 紅，黃，黃綠：Typ：2.0V Max:2.4V 紫，藍，綠，白：Typ：3.2V Max:4.0V 測試條件：IF=20mA Ta=25 Forward Voltage vs.Forward Current(Ta=25) Forward Current IF(mA) 100 10 1 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 Forward Voltage VF(V) LED光電參數(shù)定義 二，發(fā)光顏色，波長 （Color Hue Wavelength Spectrum） 發(fā)光顏色， Spectrum） 單位（nm) a. p:發(fā)光體或物體(經(jīng)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(qū)(400-700), 決定發(fā)光體或 物體的光線主要落在什麼波長. c. :(半波寬) Spectral Radiance (Peak 610nm) 1.0 N o rm alized R esp o n se Peak Wavelength p:610nm(峰值波長) Dominant Wavelength d:624nm(主波長) :22nm(半波寬) 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700 Wave Length(nm) LED光電參數(shù)定義 三，發(fā)光強度（luminous Intensity） Intensity） 發(fā)光強度（ 單位cd(Candla) 表示光源在一定方向范圍內(nèi)發(fā)出的光通量的大小。 一般而言，光源之光線會向不同方向以不同強度放射出其光通量，在特 定方向所放出之可見光之強度稱為光強 IV與IF成正比 Forward Current vs.Relative Luminosity (Ta=25) 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0 20 40 60 80 100 120 Relative Luminosity (a.u) Forward Current IF(mA) LED光電參數(shù)定義 Angle） 四，發(fā)光角度（21/2 Viewing Angle） 發(fā)光角度（ LED為指向性元件 表示發(fā)光強度50%時的角度 LED LED亮度與角度成反比， 亮度相同的兩顆LED, 21/2愈大則Iv愈小 LED光電參數(shù)定義 五，色溫（Color Temperature) 色溫（ 單位：絕對溫度（Kelvin,K) 一個光源之色溫被定義為與其具有相同光色之“標準黑體（Black boby radiator)” 本身之絕對溫度值，以量化光源的光色表現(xiàn)。根據(jù)Max Planck(普朗克)的理論，將 一具完全吸收與放射能力的標準黑體加熱，溫度逐漸升高光度亦隨之改變；CIE色 座標上的黑體曲線（Black body locus）顯示黑體由紅橙紅黃黃白 白藍白的過程。黑體加溫到出現(xiàn)與光源相同或接近光色時的溫度，定義為該光 源的相關色溫度，此溫度可以在色度圖上之普朗克軌跡上找到其對應點。標準黑體 之溫度越高，其輻射出之光線光譜中藍色成份就越多，紅色成份也就相對越少，反 之，標準黑體之溫度越低，其輻射出之光線光譜中的藍色成份就越少，紅色成份就 越多。 一個燈的光色可以簡單的以色溫來表示，以發(fā)出光色為暖白色之普通白熾燈泡為 例，其色溫為2700K，而一般日光燈之色溫為6000K，光之色溫主要可分成三大類： 暖白色：3300K 中間色：3300至6000K 冷白色：6000K 標準黑體曲線（Black body locus） 標準黑體曲線（ locus） 標準黑體曲線 Planck curve Planck 三、LED產(chǎn)品的優(yōu)點及 LED產(chǎn)品的優(yōu)點及 應用 1.LED優(yōu)點 優(yōu)點 優(yōu)點 壽命長,理論上為10萬小時，一般大於5萬小時。 （是熒光燈的10倍） 發(fā)熱量低，耗電量小,白熾燈的1/8,熒光燈的1/3） 發(fā)熱量低， 可封裝成各 體積小,重量輕,可封裝成 種類型 體積小 堅固耐用,不怕震動。環(huán)氧樹脂封裝，防水，耐惡 堅固耐用, 劣環(huán)境使用 多色顯示,利用RGB可實現(xiàn)七彩色顯示。 多色顯 工作溫度穩(wěn)定性好。 響應時間快,一般為毫微秒(ns)級。 響應時間快 是熱光源。 冷光，不是熱光源。 電壓低,可以用太陽能電池作電源， LED應用簡介 由于超高亮度LED具有非常廣泛的用途，特別是白光LED的出現(xiàn)，給應用面帶來更豐富的內(nèi)容。目前國內(nèi)有幾百個單 位在開發(fā)、生產(chǎn)超高亮度LED的各種應用，熱點應用主要包括以下幾個主要方面： 作為一種冷光源，LED照明燈具有綠色環(huán)保、節(jié)能、色彩絢麗等傳統(tǒng)光源不可比擬的優(yōu)點。目前， LED輪廓燈、LED護欄燈、 LED燈帶、LED燈泡等被廣泛應用于橋梁、大廈廣場、標志物、仿古建筑、招牌廣告等輪廓勾勒以及立交橋護欄、危險路段、警 戒標志及其高樓輪廓、庭院護欄等場所，對美化城市、塑造景觀有重要作用 亮化工程景觀、裝飾燈 白光照明： 已開始從小功率白光LED燈用起，如安全照明燈、顯微鏡燈、白光背光源、手電筒、太陽能燈，特種白光