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1、LED基础知识/白光LED封装陈志忠2007/8/31伯乐达做的LED是A级!江苏伯乐达光电科技有限公司JIangsuBrightOptoelectronicTechnologyCo.Ltd伯乐达-Bright!提纲LED基础知识LED的概念,LED的发光原理LED的历史LED的基本参数,LED的结构,LED的产品分类,LED的产业链,白光LED封装白光LED的概念,白光LED的优点白光LED基本参数白光LED封装的基本工艺白光LED的封装技术1.1LED基本概念LED是发光二极管LIGHTEMISSIONDIODE;LIGHTEMITTINGDIODE.LED是通过半导体PN结把电能
2、转化成光能的器件+-其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性,即正向导通,反向截止、击穿特性。在正向电压下,电子由N区注入P区,空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子(少子)一部分与多数载流子(多子)复合而发光。量子阱把经过结区的电子空穴限制住,提高复合效率。1.2LED的基础知识:基本原理PN结-》量子阱1.3LED的基础知识:历史1、1965年,全球第一款商用化发光二极管诞生,效率0.1lm/W,比白炽灯低100倍,售价45$/只。2、1968年,LED的研发取得了突破性进展,利用氮掺杂工艺使GaAsP器件的效率达到了1流明/瓦,并且能够发出红光、橙光和黄色光。3
3、、1971年,GaP绿色芯片LED。用途:指示用,长寿命10万小时,可靠4、80年代AlGaAs技术使得LED效率达到10流明/瓦,90年代的AlGaInP技术使得LED效率达到100流明/瓦。用途:显示,信号用。用于室外的运动信息发布以及汽车的高位刹车灯。5、1994年,中村修二研制出了第一只GaN基高亮度蓝色发光二极管。用途:由于蓝光LED的出现,人们首次实现红黄蓝LED的全色显示,从90年代中期开始,许多广告、体育和娱乐场所开始应用LED大屏幕显示。6、1997年,中村修二和美国人修博特先后研制出了GaN蓝色发光二极管激发黄光荧光粉得到白光LED,效率不足10lm/W。7、200
4、0年,日亚报道了15lm/W白光LED,8、2003年,日亚报道的光效达到60lm/W,2006年3月,其光效达到100lm/W,9、2006年7月,Cree公司报道了130lm/W白光LED,10、2006年11月,日亚报道的光效达到150lm/W,其效率已经超过节能灯,实现了真正意义上的照明。11、2007年3月,美国CREE公司光效达到157lm/W,目前LED的效率向200Lm/W前进。1.4.1基本参数-电学参数正向工作电压Vf@If反向漏电流Ir@Vr功率P=Vf*If测量方法VfIfIrVr峰值波长(lp,nm),半峰宽(FWHM,nm)色纯度:反应了单色光和白光的比例主
5、波长(ld,nm),视觉函数(V(l))1.4.2光学参数发光功率(Po,mW),光通量(Lf,lm)发光效率(Le,lm/W)当Lf=632∫V(l)Po(l)dl,当电功率全部转化成光功率,最大的发光效率为632lm/W,若蓝光激发荧光粉或三色LED混合得到白光,其效率小于300lm/W.发光强度(Iv,Lop,mcd):单位立体角内的光通量.照度(illumination,lm/m2,Lx):单位面积上光通量,被照表面的明亮情况。亮度(luminance,Cd/m2):单位面积上的发光强度。光源的明亮情况。光通量与光强的关系LED的光强与角度有关系,而光通量与角度无关;发光角度为
6、一半光强所夹的角(15o,30o,60o,90o,100o,120o,150o,180o)9006003000300600900LuminousOutput(mcd)若LED作为点光源,光通量F与光强IV的关系F=IV*2p*(1-cosq1/2)若60度发光角度光强为2000mcd,则光通量约为1.68lm但是光强随着角度变化并不是常数,以上公式只能近似的计算光通量,实际的情况是光强随着角度增大而减少。具体的数值需要通过配光曲线计算得到。1.4.3热学参数与可靠性LED的结温定义为LED的PN结的温度,通常芯片具有很小的尺寸,因此通常把芯片的温度等效结温。结温高将使得LED性能变差,
7、失效。影响结温的因素:1)不良的器件结构,大的串连电阻发热;2)封装材料的热阻,大的热阻导致散热的困难,材料和导热途径;3)发光效率低下,30%的电能转化成光能,其他转化成电能;4)环境的温度和联结材料,工艺。降低结温与耐热封装材料是高可靠性LED的保证。其他可靠性测试:恒温恒湿:高温高湿测量其对高湿环境下的可靠性高低温循环:测试LED对昼夜和四季的适应性冷热冲击:测试其开关特性高温工作:加速老化,测试寿命过锡试验:深加工耐温能力大电流老化测试
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