《LED封裝技術(shù)》習(xí)題解答資料(共8頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上LED封裝技術(shù)習(xí)題解答第一次作業(yè)1. 第一只發(fā)光二極管是哪年有哪家公司發(fā)明的？答：1962年由美國(guó)通用公司發(fā)明。2. LED有哪些主要優(yōu)點(diǎn)？答：(1)高效低耗（節(jié)能）；(2)綠色環(huán)保（無(wú)汞污染，安全可靠）；(3)壽命長(zhǎng)（50000小時(shí)），每天按8小時(shí)算，可以用17年；(4)響應(yīng)速度快（啟動(dòng)在ns-ms量級(jí)）；(5)體積小，重量輕；(6)耐振動(dòng)（固態(tài)器件）；(7)色彩鮮明、辨識(shí)性優(yōu)良（色飽度高和顯色指數(shù)高）；(8)平面發(fā)光，光束方向性好（最大在2空間內(nèi)）。3. LED封裝的主要功能有哪些？ 答：(1)機(jī)械保護(hù)，以提高可靠性；(2)電氣連接和加強(qiáng)散熱，給芯片供電，并盡量降

2、低芯片結(jié)溫，提高LED性能，延長(zhǎng)使用壽命；(3)光學(xué)控制，提高出光效率，優(yōu)化光束分布等。第二次作業(yè)1. 能帶與能級(jí)的區(qū)別是什么？ 答：?jiǎn)蝹€(gè)原子的能級(jí)是分立的，N個(gè)相距無(wú)限遠(yuǎn)的原子能級(jí)也是分立的，當(dāng)固體中N個(gè)原子緊密排列時(shí)，由于原子間能級(jí)的共有化運(yùn)動(dòng)，原來(lái)同一大小的能級(jí)這時(shí)彼此數(shù)值上就有小的差異。同一能級(jí)就分裂成為一系列和原來(lái)能級(jí)很接近的仍包含N個(gè)能量的新能級(jí)。這些新能級(jí)基本上連成一片形成能帶。2. (1) 已知GaAs半導(dǎo)體材料的 Eg=1.424eV，求該材料的發(fā)光波長(zhǎng)=？(2) 已知 InGaAsP 的發(fā)光波長(zhǎng)是1300nm，求該材料的禁帶寬度Eg=？解：（1） （2）答： GaAs半導(dǎo)體

3、材料的發(fā)光波長(zhǎng)是870nm，InGaAsP的禁帶寬度是0.954eV。3. 某直接帶隙半導(dǎo)體材料的發(fā)光波長(zhǎng)為550nm，求其在常溫27時(shí)光譜的半強(qiáng)度全寬 。解：答：該半導(dǎo)體材料在常溫27時(shí)的半強(qiáng)度全款為11.3nm。4. 在AlGaN半導(dǎo)體材料中，Al的百分比是0.63，求其在常溫27的峰值波長(zhǎng)，并求出該發(fā)光材料光譜的半強(qiáng)度全寬。解：（1） （2）答：峰值波長(zhǎng)是227nm，該發(fā)光材料光譜的半強(qiáng)度全寬1.9nm。第三次作業(yè)1. 已知電子的有效質(zhì)量me=9.1×10-31kg，空穴的有效質(zhì)量 mh=3.8×10-30kg， GaAs單量子阱厚度d=8nm，計(jì)算在第一個(gè)電子的子能

4、帶態(tài)(n=1) 和在第一個(gè)空穴子能帶態(tài)(n=1)的偏移。解：答：電子和空血穴的子能帶態(tài)分別是5.85meV和1.40meV。2. GaAs量子阱帶隙能量Eg1=1.424 eV，由上題已知條件，求該LED在第一子能帶態(tài)的發(fā)光波長(zhǎng)。解：答：該LED的發(fā)光波長(zhǎng)為866nm。3. 繪出置于120o反光碗（反光杯）的芯片上發(fā)光層中點(diǎn)和邊緣點(diǎn)兩個(gè)發(fā)光點(diǎn)發(fā)出的與芯片表面法線成0o、45o、90o三條光線在反光碗上的反射光線（繪制在兩個(gè)圖上）。繪圖如下：結(jié)論，芯片每個(gè)反光點(diǎn)上發(fā)出的0o、45o、90o三條光線只有90o的那條光線可以通過(guò)光杯反射而起到聚集光束的作用。中間發(fā)光點(diǎn)邊緣發(fā)光點(diǎn)第四次作業(yè)1. 銀膠從

5、冰箱取出為什么要放置退冰 答： 使瓶?jī)?nèi)空氣與室溫相同避免產(chǎn)生霧氣留在瓶?jī)?nèi)。水氣水份是銀膠的天敵。2. 退冰后為什么要輕緩慢地?cái)嚢璧秸扯染鶆驗(yàn)橹?答： 快速攪拌會(huì)因摩擦產(chǎn)生熱量造成銀膠的硬化加快不利于作業(yè)或儲(chǔ)存。3. 攪拌后為什么要立即使用答：利用均勻粘度產(chǎn)生緊密的接著力， 如不立即使用銀膠的銀粉會(huì)沉淀。4. 備膠后，點(diǎn)膠為什么要在1小時(shí)內(nèi)接著用?答： 放置時(shí)間太久銀膠表面會(huì)先膠化喪失接著力。5. 為什么要依照時(shí)間及溫度烘烤答： 烘烤時(shí)間太短銀膠硬化不完全。 烘烤過(guò)久溫度過(guò)高浪費(fèi)能源銀膠會(huì)膠化喪失接著力。6. 已知金線的極限抗拉強(qiáng)度，求直徑23m(0.9mil)的金絲的最大拉力； 焊接界面鋁墊的

6、極限抗拉強(qiáng)度，金絲球焊線機(jī)對(duì)該金絲的實(shí)際焊接面積為，求金線與鋁墊的界面拉脫力。解：金線的最大拉力為： 金線與鋁墊的界面拉脫力： 答：金線的最大拉力為8.8g，金線與鋁墊的界面拉脫力10.3g。第五次作業(yè)：1. 制造白光LED方法主要有哪幾種？答：制作白光LED有六種方法，分別是：（1）多色芯片白光LED（2）藍(lán)芯片+熒光粉白光LED（3）紫外線芯片+發(fā)紅/綠/藍(lán)光的螢光粉白光LED（4）藍(lán)芯片+ZnSe單結(jié)晶基板白光LED（5）光子晶體白光LED（6）量子阱白光LED2. 闡述多色芯片中三芯片白光LED紅、綠、藍(lán)光的混色原理。品紅紅綠藍(lán)白黃青答：三芯片LED是利用加色法的三基色原理而研發(fā)出來(lái)的

7、白光LED，當(dāng)混色比43(R):48(G):9(B)時(shí)，光通量的典型值為100lm，對(duì)應(yīng)CCT標(biāo)準(zhǔn)色溫為4420K，色坐標(biāo) x 為0.3612，y 為0.3529。如圖所示：3. 指出紫外單芯片+紅、綠、藍(lán)熒光粉的白光LED的優(yōu)缺點(diǎn)。答：優(yōu)點(diǎn)：顯色性好、制備簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：發(fā)光效率低。泄露的紫外光對(duì)人眼有傷害。紫外光的波長(zhǎng)越短時(shí)對(duì)人眼的傷害愈大，須將紫外光阻絕于白光LED結(jié)構(gòu)內(nèi)。再就是熒光粉溫度穩(wěn)定性問(wèn)題有待解決。4. 寫出YAG熒光粉的制備化學(xué)表達(dá)式。答：Y2O3+A12O3YAM(900-1100) YAM+A12O34YAP(1100-1250) 3YAP+A12O3YAG(1400-160

8、0) 第六次作業(yè)：1.影響白光LED壽命的主要因素有哪些？答：（1）芯片良好的導(dǎo)熱性；（2）芯片的抗靜電性能；（3）芯片的抗浪涌電壓和電流等。2.pn結(jié)溫度升高對(duì)白光LED有什么影響？答：（1）pn結(jié)溫升，光衰增大，色溫也產(chǎn)生變化；（2）發(fā)光主波長(zhǎng)漂移；（3）影響藍(lán)光對(duì)熒光粉的有效激發(fā)。3.直插0.06瓦小功率LED負(fù)極引腳焊點(diǎn)的溫度為42.5，芯片到焊點(diǎn)的總熱阻16/W，試求該LED的結(jié)溫是多少？解：答：該小功率LED芯片結(jié)溫是43.464.某大功率LED,其功率為5瓦，支架焊接點(diǎn)的溫度為55，芯片到焊接點(diǎn)的總熱阻7/W，試求該LED的結(jié)溫是多少？解：答：該LED的結(jié)溫是90。第七次作業(yè)：1

9、. 系統(tǒng)電路板的厚度為1.5mm，用其雙面敷銅制作發(fā)熱電子元件的散熱器。已知金屬化過(guò)孔外徑為7×10-4mm，壁厚為1×10-4mm，過(guò)孔數(shù)量為50個(gè)，敷銅材料的熱導(dǎo)率為390W/m·K，求該散熱器的熱阻是多少？解：答：該散熱器的熱阻是4.08×105/W。第八次作業(yè)：1. 某直插式LED球面曲率半徑為1.5mm，環(huán)氧樹脂包封材料的折射率為1.5，空氣折射率為1.0，芯片距離球面定點(diǎn)O的距離分別如表中所示，求芯片像的位置，填于表格中，并說(shuō)明像的虛實(shí)等特征。(mm)-1.5-3-4.5-6(mm)像的特征解：由和s=-1.5mm,-3mm,-4.5mm,-

10、6mm得：(mm)-1.5-3-4.5-6(mm)-1.5-612像的特征虛像虛像成像無(wú)窮遠(yuǎn)實(shí)像第九次作業(yè)1. 在直插式LED封裝時(shí)，芯片可以視為點(diǎn)光源，芯片位于環(huán)氧樹脂圓柱底面的坐標(biāo)原點(diǎn)處，圓柱高度為5mm。求三個(gè)隨機(jī)數(shù)時(shí)，芯片發(fā)出的某個(gè)光子與圓柱面的碰撞位置C的坐標(biāo)（保留兩位小數(shù)）。解：由，得： ， ，（mm），。 答：該光子在球面上的碰撞位置C。2. 在大功率單芯片LED封裝時(shí)，芯片可以視為點(diǎn)光源，假如芯片位于硅膠半球透鏡的圓心處，即坐標(biāo)原點(diǎn)處。若封裝球面的曲率半徑，求三個(gè)隨機(jī)數(shù)時(shí)，芯片發(fā)出的某個(gè)光子與球面的碰撞位置B的坐標(biāo)（保留兩位小數(shù)）。解：由，得： ， ，（mm），。 答：該光子在

11、球面上的碰撞位置C。第十次作業(yè)1. 某GaN發(fā)光二極管，溫度變化系數(shù)k = -2mV/K。在結(jié)溫50時(shí)它的正向電壓降為3.40伏，當(dāng)結(jié)溫上升到80時(shí)其正向電壓降是多少？解：由得： 答：其正向電壓降是3.34伏。2. 某大功率LED在環(huán)境溫度25 時(shí)，測(cè)得其正向電壓降為3.2伏、正向電流為1.56安，工作結(jié)溫75。若電光轉(zhuǎn)換效率為30%，求其熱阻是多少？解：由得：答：大功率LED的熱阻是14.3K/W。第十一次作業(yè)1. 已知某單色光在CIE1931-RGB系統(tǒng)中的色度坐標(biāo)r()=0.4, g()=0.4，b() =0.2（三者之和等于1)，求在CIE1931-XYZ系統(tǒng)的色度坐標(biāo) x()、y()、z() 的值(結(jié)果均保留四位有效數(shù)字)，并驗(yàn)證后三者之和是否也等于1？解：由 得：答：在CIE1931-XYZ系統(tǒng)的色度坐標(biāo) x()、y()、z() 的值分別為0.375、0.415、0.210，且三者之和等于1。2. 某單