LED基礎(chǔ)知識(shí)課件

1、LED 基礎(chǔ)知識(shí) 1Innovative Technology 2012-12-252LED主要發(fā)展示意圖2012-12-25-族元素32012-12-25LED工作原理52012-12-25LED基本結(jié)構(gòu)及圖像符號(hào)62012-12-25射線X射線遠(yuǎn)紫外線近紫外線可見(jiàn)光線中紫外線近紅外線中紅外線遠(yuǎn)紅外線10-3nm1nm10nm100nm280nm315nm380nm780nm1000nm1.5m5m100m1mm極超短波紫外線區(qū)紅外線區(qū)短波長(zhǎng)長(zhǎng)波長(zhǎng)白色光分成七色光譜稜鏡化學(xué)線(由日照產(chǎn)生化學(xué)線作用引起)光(人眼所見(jiàn)電磁波範(fàn)圍)接近光性質(zhì)有大熱能電波熱線(熱能也稱為熱波)光的種類2012-12

2、-25常用各個(gè)顏色LED的峰值波長(zhǎng)82012-12-25LED響應(yīng)時(shí)間102012-12-25LED光譜特性12在LED譜線峰值兩側(cè)，存在發(fā)光強(qiáng)度等于峰值一半的兩點(diǎn)，這兩點(diǎn)之間的寬度叫光譜半寬度（譜線寬度或半高寬度），用表示，單位為nm；是LED的單色性參數(shù)表示光譜純度2012-12-25LED光輸出與溫度特性曲線14PN結(jié)溫增高10使發(fā)光主波長(zhǎng)發(fā)生偏移約1nm ,這是測(cè)量LED結(jié)溫的原理方法之一,但目前不實(shí)用.2012-12-25LED 封裝形式依外型分類插件式,Lamp type ( DIP)表面黏著式 SMDTOP LEDSide LED152012-12-25封裝的目的將半導(dǎo)體晶片封裝

3、程可以供商業(yè)使用之電子元件保護(hù)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(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)各式封裝形式, 提供不同之產(chǎn)品應(yīng)用 162012-12-25LED 封裝製程固晶 (die attached)烘烤 (epoxy curing)打線 (wire bonding)成型 (molding)分割 (singluration)測(cè)試 (testing)分類 (sorting)172012-12-25白光 LED簡(jiǎn)介18所謂白光是多種顏色混合而成的光，以人類眼睛所能見(jiàn)的白光形式至少須兩種光混合，如二波長(zhǎng)光(藍(lán)色光+黃色光)或三波長(zhǎng)光(藍(lán)色光+綠色光+紅色光)，目

4、前已商品化的產(chǎn)品僅有二波長(zhǎng)藍(lán)光單晶片加上YAG黃色熒光粉，在未來(lái)較被看好的是三波長(zhǎng)光，以無(wú)機(jī)紫外光晶片加R.G.B三基色熒光粉，此外有機(jī)單層三波長(zhǎng)型白光LED也有成本低、制作容易的優(yōu)點(diǎn)。預(yù)計(jì)三波長(zhǎng)白光LED今年有商品化的機(jī)機(jī)會(huì)，未來(lái)應(yīng)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(chǎng)，對(duì)白光LED的市場(chǎng)成長(zhǎng)有很大的幫助自從出現(xiàn)發(fā)光二極管LED以來(lái)，人們一直在努力追求實(shí)現(xiàn)固體光源，隨著發(fā)光二極管LED制造工藝的不斷進(jìn)步和新型材料（氮化物晶體和熒光粉）的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用，使發(fā)白色光的LED半導(dǎo)體固體光源性能不斷完善并進(jìn)入實(shí)用階段。白光LED的出現(xiàn)，使高亮度LED應(yīng)用領(lǐng)域跨足至高效率照明光源市場(chǎng)。曾經(jīng)

5、有人指出，高亮度LED將是人類繼愛(ài)迪生發(fā)明白熾燈泡之后，最偉大的發(fā)明之一。2012-12-25白光 LEDRGB LED 混光Red LEDGreen LEDBlue LED基板202012-12-25白光 LED基板Blue LEDBlue LED 激發(fā)RG螢光粉212012-12-25白光 LED基板UV LEDUV LED 激發(fā)RGB螢光粉232012-12-25藍(lán)光LED+YAG熒光粉（BY法）242012-12-25LED光電參數(shù)定義262012-12-25LED光電參數(shù)定義272012-12-25LED光電參數(shù)定義發(fā)光顏色，波長(zhǎng) （Color Hue Wavelength Spec

6、trum） 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(duì)應(yīng)的波長(zhǎng),稱為p(peak). b. d :而d (dominant)是以人眼所見(jiàn)的可見(jiàn)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(zhǎng). c. :(半波寬)2012-12-25光通量的單位:流明(lm)眼睛視網(wǎng)膜上的視覺(jué)細(xì)胞明視覺(jué):錐體細(xì)胞 3cd/m2.暗視覺(jué):桿體細(xì)胞0.003cd/m2.2012-12-25明視覺(jué),中間視覺(jué)和暗視覺(jué)說(shuō)明2012-12-251W功率555nm的黃綠光發(fā)出的光通量是:683lm.說(shuō)明:對(duì)人的眼睛555nm的黃綠光最敏感.其它顏色的光線的敏

7、感度低于555nm的值.有V()曲線.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高壓鈉燈54000lm-138lm/w 400W高壓汞燈21600lm-54lm/w 400W金鹵燈38000lm-95lm/w發(fā)光效率就能說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題. 發(fā)光效率(luminous efficiency): 光源發(fā)出的光通量/光源的輸入功率. 發(fā)光效能(luminous efficacy): 系統(tǒng)(光源+電器)發(fā)出的光通量/系統(tǒng)的輸入功率.2012-12-25常見(jiàn)光源的光效: 白熾燈 10-12lm/w 鹵鎢燈 15-20lm/w 熒光燈-鹵磷酸鈣粉 50-70lm/w

8、-三基色粉 80104lm/w 高壓汞燈 54lm/w 高壓鈉燈 70-120lm/w 金鹵燈 60-90lm/w 陶瓷金鹵燈 85-100lm/w LED(白) 60-90lm/w2012-12-25LED光電參數(shù)定義發(fā)光強(qiáng)度I：?jiǎn)挝涣Ⅲw角中的光通量.單位(cd)1cd = 1lm/1sr立體角:包圍空間一點(diǎn)的空間角度:2012-12-25LED光電參數(shù)定義照度E：被照面上單位面積S上接受的光通量.單位:勒克司(lx). E= /S.即 1lx=1lm/1m2eg:夏天的太陽(yáng)下:80000-100000lx滿月下:2lx辦公室:500lx車間一般照明:150-300lx體育場(chǎng)(國(guó)際):垂直1

9、200lx居住小區(qū)最佳半柱面照度Esc:310lx362012-12-25LED光電參數(shù)定義發(fā)光角度（21/2 Viewing Angle）LED為指向性元件 表示發(fā)光強(qiáng)度50%時(shí)的角度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2012-12-25LED光電參數(shù)定義色溫（Color Temperature)單位：絕對(duì)溫度（Kelvin,K)一個(gè)光源之色溫被定義為與其具有相同光色之“標(biāo)準(zhǔn)黑體（Black boby radiator)”本身之絕對(duì)溫度值，以量化光源的光色表現(xiàn)。根據(jù)MaxPlanck(普朗克)的理論，將一具完全吸收與放射能力的標(biāo)準(zhǔn)黑體加熱，溫度逐漸升高光度

10、亦隨之改變；CIE色座標(biāo)上的黑體曲線（Blackbodylocus）顯示黑體由紅橙紅黃黃白白藍(lán)白的過(guò)程。黑體加溫到出現(xiàn)與光源相同或接近光色時(shí)的溫度，定義為該光源的相關(guān)色溫度，此溫度可以在色度圖上之普朗克軌跡上找到其對(duì)應(yīng)點(diǎn)。標(biāo)準(zhǔn)黑體之溫度越高，其輻射出之光線光譜中藍(lán)色成份就越多，紅色成份也就相對(duì)越少，反之，標(biāo)準(zhǔn)黑體之溫度越低，其輻射出之光線光譜中的藍(lán)色成份就越少，紅色成份就越多。一個(gè)燈的光色可以簡(jiǎn)單的以色溫來(lái)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：6000K20

11、12-12-25標(biāo)準(zhǔn)黑體曲線（Blackbodylocus）2012-12-25顯色指數(shù)Ra402012-12-25Ra的得來(lái)412012-12-25LED光電參數(shù)定義品管部422012-12-25色坐標(biāo)43將顏色用數(shù)字表達(dá)出來(lái)，目的： 計(jì)算測(cè)量配色比較等。將顏色用數(shù)字表示的基礎(chǔ)是： 1)顏色中有三個(gè)顏色：RGB是不能從其它顏色中混合出來(lái)的,稱三種基色； 2)任何其它顏色C都可以用紅(R)綠(G)藍(lán)(B)三原色相加混合出來(lái)。 C=R+G+B2012-12-25白光LED色坐標(biāo)的劃分品管部442012-12-25LED應(yīng)用簡(jiǎn)介45 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

12、應(yīng)用面帶來(lái)更豐富的內(nèi)容。目前國(guó)內(nèi)有幾百個(gè)單位在開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)超高亮度LED的各種應(yīng)用，熱點(diǎn)應(yīng)用主要包括以下幾個(gè)主要方面：亮化工程景觀、裝飾燈作為一種冷光源，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(diǎn)。目前， LED輪廓燈、LED護(hù)欄燈、LED燈帶、LED燈泡等被廣泛應(yīng)用于橋梁、大廈廣場(chǎng)、標(biāo)志物、仿古建筑、招牌廣告等輪廓勾勒以及立交橋護(hù)欄、危險(xiǎn)路段、警戒標(biāo)志及其高樓輪廓、庭院護(hù)欄等場(chǎng)所，對(duì)美化城市、塑造景觀有重要作用白光照明：已開(kāi)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(yáng)能燈，特種白光照明等，并逐步向白光照明邁進(jìn)，將是取代白熾燈、鎢絲燈和熒光燈

13、的最大潛力商品大、中、小屏幕顯示器：各種廣告牌、體育記分牌、金融和交通指示牌等，分為全色、三色、單色顯示屏，全國(guó)共有100多個(gè)單位在開(kāi)發(fā)生產(chǎn)，現(xiàn)已成立LED顯示屏分會(huì)，2002年全國(guó)市場(chǎng)超過(guò)20億元，幾乎全部采用國(guó)產(chǎn)顯示屏。交通信號(hào)燈：主要用超高亮度紅、綠、黃色LED，因?yàn)椴捎肔ED信號(hào)燈既節(jié)能，可靠性又高，所以在全國(guó)范圍內(nèi)，交通信號(hào)燈正在逐步更新?lián)Q代，而且推廣的速度很快，市場(chǎng)需求量很大.汽車用燈：包含汽車內(nèi)部的儀表板、音響指示燈、開(kāi)關(guān)的背光源、閱讀燈和外部的剎車燈、尾燈、側(cè)燈、頭燈等均在逐步采用LED顯示。據(jù)報(bào)道，2001年全世界超高亮度LED在汽車上的用量占26%的份額，一部汽車可用LED

14、200只到300只背光源：主要是液晶LCD顯示器上用的背光源，有白色和其他各種顏色，現(xiàn)階段手機(jī)背光源用量非常大，一年要用35億只LED。據(jù)報(bào)道，全世界2001年超高亮度LED在背光源上的用量占30%的份額。LED指示燈：廣泛用于各種家電，儀器，設(shè)備之電源指示2012-12-25防水性能的定義IP（INGRESS PROTECTION）防護(hù)等級(jí)是由IEC（INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION）所起草。將電器依其防塵防濕氣之特性加以分級(jí)。這里所指的外物含工具，人的手指等均不可接觸到電器內(nèi)之帶電部分，以免觸電。IP防護(hù)等級(jí)是由兩個(gè)數(shù)字所組成，第1個(gè)數(shù)字表示燈具離塵、防止外物侵入的等級(jí)，第2個(gè)數(shù)字表示燈具防濕氣、防水侵入的密閉程度，數(shù)字越大表示其防護(hù)等級(jí)越高。462012-12-25第一個(gè)數(shù)字表示防塵等級(jí)0 ：沒(méi)有保護(hù) 1 ：防止大的固體侵入 2 ：防止中等大小的固體侵入 3 ：防止小固體進(jìn)入侵入 4 ：防止物體大于 1mm 的固體進(jìn)入 5 ：防止有害的粉塵堆積 6 ：完全防止粉塵進(jìn)入 472012-12-25第二個(gè)數(shù)字表示防水等級(jí)0 ：沒(méi)有保護(hù) 1 ：水滴滴入到外殼無(wú)影響 2 ：當(dāng)外殼傾斜到 15 度時(shí)，水滴滴入到外殼無(wú)影響 3 ：水或雨水