LED封裝簡(jiǎn)介（課堂PPT）

1、123一一 LED簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 LED(Light Emitting Diode)俗稱發(fā)光二級(jí)體或發(fā)光二極管，它包含了可見(jiàn)光和不可見(jiàn)光。屬于光電半導(dǎo)體的一類(lèi),在結(jié)構(gòu)上包括P極與N極,是一種依靠半導(dǎo)體PN結(jié)發(fā)光的光電元件，它分為L(zhǎng)amp系列,Top系列,食人魚(yú)系列,SMD系列，High Power（大功率）系列。以Lamp來(lái)講，它是由電子原材料電子原材料（晶片,金線或鋁線，支架，銀膠或絕緣膠），封裝材料封裝材料（環(huán)氧樹(shù)脂，色劑，擴(kuò)散劑），以及輔助材料輔助材料（模條）三大材料構(gòu)成。 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(gè)發(fā)光的閉路電子元件。4 LED的五大物料與五大製程的五大物料

2、與五大製程五大物料五大物料五大製程五大製程晶片支架固晶銀膠金線銲線環(huán)氧樹(shù)脂封膠切腳測(cè)試5LED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(wú)背金層）。晶片的分類(lèi)：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(lán)，綠，紫光）1.3按發(fā)光類(lèi)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

3、1.4按發(fā)光顏色分： 紅，橙，黃，黃綠，純綠，藍(lán)綠， 藍(lán)，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(lán)，綠，紫光）6晶片之結(jié)構(gòu) 晶片的結(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7晶片之材質(zhì)及其發(fā)光顏色晶片之材質(zhì)及其發(fā)光顏色8晶片發(fā)光原理 晶片是由P層半導(dǎo)體元素，N層半導(dǎo)體元素靠電子移動(dòng)而重新排列組合成的PN結(jié)合體。也正是這種

4、變化使晶片能夠處于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。在晶片被一定的電壓施加到正向電極時(shí)，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(dòng)擴(kuò)散，電子同時(shí)也是N區(qū)移動(dòng)擴(kuò)散，若電洞與電子的能量達(dá)到某定值以上時(shí)，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(shí)也會(huì)跨越N區(qū)，向P區(qū)移動(dòng)。電洞與電子在移動(dòng)擴(kuò)散時(shí)，電洞與電子兩者將會(huì)互相結(jié)合，激發(fā)出光子，產(chǎn)生光能。HOLE電 洞+-發(fā) 光P層N層電 子發(fā) 光910光的種類(lèi)光的種類(lèi)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

5、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)11380nm430nm490nm505nm515nm535nm585nm600nm630nm700nm12紅橙黃綠藍(lán)靛紫，為人眼可見(jiàn)之光，是一般人類(lèi)所能察覺(jué)光的波長(zhǎng)，介於380780nm之間。紫色光波以下的波長(zhǎng)稱為紫外線，大約介於100nm380nm。紅色光波以上的波長(zhǎng)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。13白光LED簡(jiǎn)介所謂白光是多種顏色混合而成的光，以人類(lèi)眼睛所能見(jiàn)的白光形式至

6、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

7、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)有人指出，高亮度LED將是人類(lèi)繼愛(ài)迪生發(fā)明白熾燈泡之后，最偉大的發(fā)明之一。14白光LED簡(jiǎn)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(xué)(Nichia)以460nm波長(zhǎng)的InGaN藍(lán)光晶粒涂上一層YAG熒光物質(zhì)，利用藍(lán)光LED照射此一熒光物質(zhì)以產(chǎn)生與藍(lán)光互補(bǔ)的555nm波長(zhǎng)黃光，再利用透鏡原理將互補(bǔ)的黃光、藍(lán)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(xué)領(lǐng)先，擁有眾多專利權(quán)。第二種是日本住友電工亦開(kāi)發(fā)出以ZnSe（鋅，硒）為材料的白光LED，不過(guò)發(fā)光效率

8、較差，但由于目前白光LED市場(chǎng)熱銷(xiāo)，仍呈現(xiàn)供不應(yīng)由求現(xiàn)象。 15 3 chips 3 chips 型: Red Chip + Green Chip+Blue Chip 2 chips2 chips 型型: Blue Chip+ Yellow Chip 1 chip1 chip 型型 : Blue Chip+ Yellow熒熒光光粉粉 UV Chip +RGB熒熒光粉光粉 ZnSe（鋅，硒）鋅，硒）CIE 座標(biāo)圖白光產(chǎn)生的種類(lèi)白光產(chǎn)生的種類(lèi)16固晶焊線圖正極負(fù)極正極負(fù)極1718LED晶片用來(lái)產(chǎn)生反射效果之杯狀支架陰極環(huán)氧樹(shù)脂透鏡連接導(dǎo)線(金線)支架陽(yáng)極陰極支架短於陽(yáng)極膠體缺口表示陰極導(dǎo)電銀膠19

9、支架(Lead Frame)20High Power LED21TOPLED結(jié)構(gòu) PIN腳LED支架銀膠晶片金線環(huán)氧樹(shù)脂22LED光電參數(shù)定義 一，順向電壓（一，順向電壓（Forward VoltageForward Voltage）單位（V） 紅，黃，黃綠：Typ：2.0V Max:2.4V 紫，藍(lán)，綠，白：Typ：3.2V Max:4.0V 測(cè)試條件：IF=20mA Ta=25Forward Voltage vs.ForwardCurrent(Ta=25)1101001.52.02.53.03.54.04.55.05.5Forward Voltage VF(V)Forward Curren

10、tIF(mA)23LED光電參數(shù)定義 二，發(fā)光顏色，波長(zhǎng)二，發(fā)光顏色，波長(zhǎng) （Color HueColor Hue Wavelength Wavelength SpectrumSpectrum） 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. c. :(半波寬)Peak Wavelength p:610nm(峰值波長(zhǎng))Dominant Wavelength d:624nm(主波長(zhǎng)) :22

11、nm(半波寬)Spectral Radiance (Peak 610nm)0.00.20.40.60.81.0520540560580600620640660680700Wave Length(nm)Normalized Response24LED光電參數(shù)定義 三，發(fā)光強(qiáng)度（三，發(fā)光強(qiáng)度（luminous Intensityluminous Intensity）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(huì)向不同方向以不同強(qiáng)度放射出其光通量，在特定方向所放出之可見(jiàn)光之強(qiáng)度稱為光強(qiáng)IV與IF成正比Forward Current vs.RelativeL

12、uminosity (Ta=25)0.00.51.01.52.02.53.03.54.0020406080100120Forward Current IF(mA)RelativeLuminosity (a.u)25LED光電參數(shù)定義四，發(fā)光角度（四，發(fā)光角度（221/2 1/2 Viewing AngleViewing 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26LED光電參數(shù)定義 五，色溫（五，色溫（Color Temperature)Color Temperature) 單位：絕對(duì)溫度（Kelvin,K

13、) 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)Max Planck(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，溫度逐漸升高光度亦隨之改變；CIE色座標(biāo)上的黑體曲線（Black body locus）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

14、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(lèi)： 暖白色：3300K 中間色：3300至6000K 冷白色：6000K27Planck curvePlanck curve 標(biāo)準(zhǔn)黑體曲線（標(biāo)準(zhǔn)黑體曲線（Black body locusBlack body locus）28291.LED優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)壽命長(zhǎng)壽命長(zhǎng), ,理論上為10萬(wàn)小時(shí)，一般大於5萬(wàn)小時(shí)。（是熒光燈的10倍）發(fā)熱量低，耗電量小發(fā)熱量低，耗電量小, ,白熾燈的1/8,熒光燈的1/3）體積小體積小, ,重量輕重量輕,

15、 ,可封裝成可封裝成各種類(lèi)型堅(jiān)固耐用堅(jiān)固耐用, ,不怕震動(dòng)不怕震動(dòng)。環(huán)氧樹(shù)脂封裝，防水，耐惡劣環(huán)境使用多色顯示多色顯示, ,利用RGB可實(shí)現(xiàn)七彩色顯示。工作溫度穩(wěn)定性好工作溫度穩(wěn)定性好。響應(yīng)時(shí)間快響應(yīng)時(shí)間快, ,一般為毫微秒一般為毫微秒(ns)(ns)級(jí)。級(jí)。冷光冷光，不是熱光源。不是熱光源。電壓低電壓低, ,可以用太陽(yáng)能電池作電源可以用太陽(yáng)能電池作電源，30LED應(yīng)用簡(jiǎn)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(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

16、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(chē)用燈：包含汽車(chē)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(chē)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L