半导体照明认证---led封装、热、力、光、电知识概述

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1、LED封装知识概述本文档内容是在参照、应用大家上传的资料及我查找的资料的基础上，整理概括出来的。其中不包含“品质管理程序”、“电子技术”、“IE基础知识”等内容希望能对大家的复习有些用处，文档中为数不多的“案例分析”仅供大家参考。由于个人能力和时间有限，其中必有不少纰漏之处，望各位同学能慷慨指出。产品基础LED定义：应用半导体电激发光原理将电能转化为光能的固态半导体器件，俗称发光二极管。LED分类：按功率分（行业定义）——大功率LED（总功耗>1w）、中功率LED（总功耗0.5至1w）、小功率LED（总功耗<0.5w

2、）（国家标准）——大功率（额定电流>100mA）、小功率（额定电流<100mA）按封装形式分——lamp式LED、食人鱼封装LED、平面式封装LED（如数码管）SMD（贴片式）LED、K2（功率型）封装LEDLED的基本特性：发光效率高、耗电量小、寿命长、安全可靠性强、环保可回收、品种多样、传导性好，反应速度快（《LED封装技术P2》）半导体发光材料的条件：1.属于直接带隙材料，拥有合适的带隙宽度2.有导电率高的p型和n型晶体，可制造优良的pn结3.完整性好的优质晶体4.发光复合率大LED的发光条件（《LED封装技术

3、P6》）：1.化合物半导体晶体的禁带宽度要能够用来获得希望的发光波长2.发光材料能容易制成pn二极管，各个结层的晶格常数a要匹配3.以禁带宽的材料（覆面层）夹着活性层发光区域的两侧，使光容易射出4.能有稳定的物理及化学结构5.有直接带隙或间接带隙的晶体（直接带隙晶体比间接带隙晶发光效率高很多）（注：以上两个“条件”有待整合）LED发光原理：芯片中的半导体材料在正向电压作用下，p区的空穴和n区的电子在pn结区域复合时产生自发辐射的荧光，光子能量越大，光的波长越短。LED封装定义：将芯片与电极引线/管座和透镜等组件通过一

4、定的工艺技术结合在一起，使之成为可直接使用的发光器件的过程。LED封装原理：针对LED的封装材料组成而言。首先用固晶胶将芯片固定于支架上，利用反射杯收集管芯各面发出的光，向期望的方向角内发射；再用金线将芯片与支架作电性连接，金线与支架起到散热导电作用；应用不同荧光粉比例与胶水混合涂布于不同芯片波上可得不同颜色；接着顶部包封一定形状、一定材料性质(掺或不掺散色剂)的环氧树脂，使保护管芯等不受外界侵蚀，控制光的发散角，提高管芯的光出射效率。总而言之，就是应用LED各种封装物料的特性，互相配合，使LED产品具有良好的出光效

5、率、散热能力、节能效果、可靠性及性价比。LED封装的作用：1.保护芯片等不受外界侵蚀损伤2.以机械方式使各种材料有效配合，实现电气连接、发光调节3.有效地将内部产生的热排出4.使产品各项性能（如光学性能）合乎要求白光LED的实现方式：单芯片——1.蓝光芯片+YAG荧光粉（效率高，制备简单，温度稳定性好，显色性好而一致性差）2.InGaN蓝光芯片+红荧光粉+绿荧光粉3.紫外线芯片（UV芯片）+红、绿、蓝荧光粉（显色性好，制备简单但发光效率低，紫外线泄露有害健康，荧光粉温度稳定性不是很好。）（注：“芯片+荧光粉”方式共有

6、缺点：发光亮度不足且均匀度难控制）4.蓝光芯片+ZnSe单结晶基板多芯片——1.蓝光芯片+黄光芯片2.蓝绿光芯片+黄光芯片3.蓝光芯片+黄绿光芯片（应用双色芯片产生白光的LED成本便宜但显色性较差）4.蓝光芯片+绿光芯片+黄光芯片（效率高，色温可控，显色性好，但三基色光衰不同使色温不稳定，控制电路复杂，成本高）5.蓝光芯片+绿光芯片+黄光芯片+红光芯片其他——1.光子晶体白光LED（研发中）2.量子阱白光LED（研发中）LED的应用领域：1.显示屏幕（如广告牌，信息显示屏等）2.交通照明（如路灯，交通工具照明灯，交通

7、信号灯等）3.安全照明（如矿灯，防爆灯等）4.特种照明（如军用、医用照明等）5.家居或装饰照明（如台灯，彩灯等）半导体照明应用产品开发原则：1.适应市场需求2.适合大批量生产3.有利于降低成本4.方便照明应用5.产品可靠性提高6.有助于产品性能指标提高7.具有自主知识产权8.主流产品标准化热学基础热平衡：物体吸收和放出热量相等的现象热运动：物体内大量分子、原子的不规则运动热的传递：热量从高温物质传递到低温物质的现象称为热传递，有热传导、对流、辐射三种方式（也是物体的散热方式）热阻定义：热流通道上的温度差与通道上耗散功

8、率之比（LED热阻指pn结到焊点的热阻）单位为℃/W热阻值（以匀称圆柱为例）：Q=λ.A.△t/L（λ：导热系数，△t：两端温差，L：圆柱长度，A：导热面积）注：热阻的串联、并联与电阻计算方法一致热现象：自然界中与物体冷热程度（温度）有关的现象称为热现象部分热现象如下图所示：光学基础光的本质：光是一种携带一定能量的电磁波，也是由不同能量的光子组