LED基础知识要点文档格式.docx

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替代白炙灯泡的光源有很多，包括CFL萤光灯、LED照明光源、OLED照明光源等等。

随着各国陆续停止生产、禁用白炙灯泡，其他替代照明的普及度会慢慢提高，并依据光源的属性和特点，在不同的领域中享有优势。

LED照明突出优点及广泛的用途，高亮度LED的出现具有划时代意义，它将是人类继爱迪生发明白炽灯泡之后最伟大的发明之一。

最早研制的LED只能发出红色的光，用于电子设备中的指示灯。

关键词：

LED照明优点用途

　　高亮度LED的出现具有划时代意义，它将是人类继爱迪生发明白炽灯泡之后最伟大的发明之一。

　　如今，LED已能发出红色、黄色、蓝色、绿色、橙色、琥珀色、蓝绿双色、红绿双色、黄绿色、纯绿色、翠绿色、白色各种光束。

在我国各大城市，已经到处可见LED的眩目光彩，LED正在改变我们的生活和工作环境。

　　半导体技术在引发微电子革命之后，正在孕育一场新的产业革命——照明革命。

LED已成为信息时代的闪亮标志，将逐步取代白炽灯和荧光灯等传统照明技术。

　　突出的优点、广泛的用途

　　到过美国纽约时代广场的人也许不会忘记，高高在上的可口可乐广告画面清晰，色彩鲜艳，栩栩如生，在电脑控制下的图象变幻无穷。

其实，早在上个世纪90年代初，德国慕尼黑机场以及法国和西班牙的高速公路上就出现了采用LED照明的广告牌或道路指示灯，检修时不用登高打开灯箱，只要在地面打开导光管的光源盒，就能更换光源。

　　LED魅力四射，优点多多。

除了寿命长、耗能低之外，LED更大的长处有三点：

一是应用非常灵活，可以做成点、线、面各种形式的轻薄短小产品；

二是环保效益更佳，由于光谱中没有紫外线和红外线，既没有热量，也没有辐射，属于典型的绿色照明光源，而且废弃物可回收，没有污染；

三是控制极为方便，只要调整电流，就可以随意调光，不同光色的组合变化多端，利用时序控制电路，更能达到丰富多彩的动态变化效果。

　　LED不仅可用于大型广告显示屏，还可以用于建筑和交通照明。

LED作为城市重点建筑的夜景照明，在勾勒轮廓上可以大显身手，能够模拟任何色彩，光通量的损耗和维护费用也大大降低。

由于体积小，LED适合制作成线条灯具，LED作成地灯，指示方向、步道和车道，安全可靠，经久耐用。

以往，在城市的夜空中，最妖娆的也许就数霓虹灯了，但是，由于霓虹灯最容易损坏，我们常常看到，霓虹灯显示的画面和文字总是缺胳膊掉腿。

如果采用LED取代霓虹灯作为显示标志，不仅可以避免残缺不全的遗憾，而且可以达到随欲的境界。

　　最初，LED只是作为微型指示灯，在计算机、音响和录像机等高档设备中应用，随着大规模集成电路和计算机技术的不断进步，LED显示屏正在迅速崛起，作为新一代显示媒体，LED已成为现代城市一道靓丽的风景线，广泛应用于各种公共场合。

近年来，LED逐渐扩展到通用照明领域，从证券行情到股票机，从笔记本电脑到数码相机，从PDA到手机，从室内照明到汽车车灯，LED无处不在。

　　有机LED显示屏的单个元素反应速度是LCD液晶屏的1000倍，在强光下也可以照看不误，并且适应零下40度的低温。

据悉，国外一家公司正在开发一种头盗式取景器，将指甲盖大小的高分辨率有机LED显示器置入其中，戴上这种半透明头盔显示器，飞行员可以毫不费力地查看各种飞行数据；

正在进行手术的外科医生眼睛无需离开手术台，就能看到复杂的诊断图像；

飞行机械师在检修飞机时，目光所至即可看到相应部件的维修手册。

更令人心动不已的是，戴上有机LED显示屏制成的眼镜，还可以开开心心看电影，视角可以达到160度。

　　LED照亮未来

　　在现代都市中，大功率气体放电灯、泛光照明、霓虹灯、灯箱广告等光源所产生的光污染，已经对人类、自然环境以及天文观察造成严重危害。

21世纪，解决光污染，是照明技术急待突破的课题，LED应运而生，前途无量。

　　白光LED的出现，是LED从标识功能向照明功能跨出的实质性一步。

白光LED最接近日光，更能较好反映照射物体的真实颜色，所以，从技术角度看，白光LED无疑是LED最尖端的技术。

　　白光LED的应用市场将非常广泛，也是取代白炽钨丝灯泡及荧光灯的“杀手”。

目前，白色LED已开始进入一些应用领域，应急灯、手电筒、闪光灯等产品相继问世。

但是，由于价格十分昂贵，故而难以普及。

一组亮度相当于40瓦白炽灯的白色LED，其售价为220美元，白色LED普及的前提是价格下降，而价格下降必须在白色LED形成一定市场规模才有可能，毫无疑问，两者的融合最终有赖于技术进步。

　　据美国能源部预测，2010年前后，美国将有55%的白炽灯和荧光灯被LED替代，每年节电价值可达350亿美元，可能形成一个500亿美元的大产业。

日本提出，LED将在2006年大规模替代传统白炽灯。

为了抢占未来市场的制高点，通用电气、飞利浦、奥斯拉姆等世界三大照明工业巨头纷纷行动，与半导体公司合作成立LED照明企业，目标是在2010年前把LED发光效率再提高8倍，价格降低99%。

　　未来照明市场的争夺战已经开火。

我国拥有巨大的照明工业和照明市场，去年，我国照明电器销售收入445亿元，出口创汇43亿美元，专家预计3年内我国发光二极管产业的产值可达30亿～40亿美元。

在半导体发光器件领域，我国与世界先进水平差距较小，我国自主研制的第一个LED比世界上第一个LED仅仅晚几个月，整体技术水平也只比发达国家相差3年左右。

为了适应高速增长的市场需求，我国已将LED分别列为31项国家鼓励发展的电子产品和20种鼓励外商投资的电子产品和技术。

二极管的特性与应用

几乎在所有的电子电路中，都要用到半导体二极管，它在许多的电路中起着重要的作用，它是诞生最早的半导体器件之一，其应用也非常广泛。

二极管的工作原理

晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。

当不存在外加电压时，由于p-n结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。

当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。

当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。

当外加的反向电压高到一定程度时，p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。

二极管的分类

二极管种类有很多，按照所用的半导体材料，可分为锗二极管（Ge管）和硅二极管（Si管）。

根据其不同用途，可分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管等。

按照管芯结构，又可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。

点接触型二极管是用一根很细的金属丝压在光洁的半导体晶片表面，通以脉冲电流，使触丝一端与晶片牢固地烧结在一起，形成一个“PN结”。

由于是点接触，只允许通过较小的电流（不超过几十毫安），适用于高频小电流电路，如收音机的检波等。

面接触型二极管的“PN结”面积较大，允许通过较大的电流（几安到几十安），主要用于把交流电变换成直流电的“整流”电路中。

平面型二极管是一种特制的硅二极管，它不仅能通过较大的电流，而且性能稳定可靠，多用于开关、脉冲及高频电路中。

二极管的导电特性

二极管最重要的特性就是单方向导电性。

在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。

下面通过简单的实验说明二极管的正向特性和反向特性。

1.正向特性。

在电子电路中，将二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位端，二极管就会导通，这种连接方式，称为正向偏置。

必须说明，当加在二极管两端的正向电压很小时，二极管仍然不能导通，流过二极管的正向电流十分微弱。

只有当正向电压达到某一数值（这一数值称为“门槛电压”，锗管约为0.2V，硅管约为0.6V）以后，二极管才能直正导通。

导通后二极管两端的电压基本上保持不变（锗管约为0.3V，硅管约为0.7V），称为二极管的“正向压降”。

2.反向特性。

在电子电路中，二极管的正极接在低电位端，负极接在高电位端，此时二极管中几乎没有电流流过，此时二极管处于截止状态，这种连接方式，称为反向偏置。

二极管处于反向偏置时，仍然会有微弱的反向电流流过二极管，称为漏电流。

当二极管两端的反向电压增大到某一数值，反向电流会急剧增大，二极管将失去单方向导电特性，这种状态称为二极管的击穿。

二极管的主要参数

用来表示二极管的性能好坏和适用范围的技术指标，称为二极管的参数。

不同类型的二极管有不同的特性参数。

对初学者而言，必须了解以下几个主要参数：

1、额定正向工作电流

是指二极管长期连续工作时允许通过的最大正向电流值。

因为电流通过管子时会使管芯发热，温度上升，温度超过容许限度（硅管为140左右，锗管为90左右）时，就会使管芯过热而损坏。

所以，二极管使用中不要超过二极管额定正向工作电流值。

例如，常用的IN4001－4007型锗二极管的额定正向工作电流为1A。

2、最高反向工作电压

加在二极管两端的反向电压高到一定值时，会将管子击穿，失去单向导电能力。

为了保证使用安全，规定了最高反向工作电压值。

例如，IN4001二极管反向耐压为50V，IN4007反向耐压为1000V。

3、反向电流

反向电流是指二极管在规定的温度和最高反向电压作用下，流过二极管的反向电流。

反向电流越小，管子的单方向导电性能越好。

值得注意的是反向电流与温度有着密切的关系，大约温度每升高10，反向电流增大一倍。

例如2AP1型锗二极管，在25时反向电流若为250uA，温度升高到35，反向电流将上升到500uA，依此类推，在75时，它的反向电流已达8mA，不仅失去了单方向导电特性，还会使管子过热而损坏。

又如，2CP10型硅二极管，25时反向电流仅为5uA，温度升高到75时，反向电流也不过160uA。

故硅二极管比锗二极管在高温下具有较好的稳定性。

LED生产工艺,led的制作流程全过程!

1.LED芯片检验

镜检：

材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑（lockhill芯片尺寸及电极大小是否符合工艺要求电极图案是否完整

2.LED扩片

由于LED芯片在划片后依然排列紧密间距很小（约0.1mm），不利于后工序的操作。

我们采用扩片机对黏结芯片的膜进行扩张，是LED芯片的间距拉伸到约0.6mm。

也可以采用手工扩张，但很容易造成芯片掉落浪费等不良问题。

3.LED点胶

在LED支架的相应位置点上银胶或绝缘胶。

（对于GaAs、SiC导电衬底，具有背面电极的红光、黄光、黄绿芯片，采用银胶。

对于蓝宝石绝缘衬底的蓝光、绿光LED芯片，采用绝缘胶来固定芯片。

）

工艺难点在于点胶量的控制，在胶体高度、点胶位置均有详细的工艺要求。

由于银胶和绝缘胶在贮存和使用均有严格的要求，银胶的醒料、搅拌、使用时间都是工艺上必须注意的事项。

4.LED备胶

和点胶相反，备胶是用备胶机先把银胶涂在LED背面电极上，然后把背部带银胶的LED安装在LED支架上。

备胶的效率远高于点胶，但不是所有产品均适用备胶工艺。

5.LED手工刺片

将扩张后LED芯片（备胶或未备胶）安置在刺片台的夹具上，LED支架放在夹具底下，在显微镜下用针将LED芯片一个一个刺到相应的位置上。

手工刺片和自动装架相比有一个好处，便于随时更换不同的芯片，适用于需要安装多种芯片的产品。

6.LED自动装架

自动装架其实是结合了沾胶（点胶）和安装芯片两大步骤，先在LED支架上点上银胶（绝缘胶），然后用真空吸嘴将LED芯片吸起移动位置，再安置在相应的支架位置上。

自动装架在工艺上主要要熟悉设备操作编程，同时对设备的沾胶及安装精度进行调整。

在吸嘴的选用上尽量选用胶木吸嘴，防止对LED芯片表面的损伤，特别是蓝、绿色芯片必须用胶木的。

因为钢嘴会划伤芯片表面的电流扩散层。

7.LED烧结

烧结的目的是使银胶固化，烧结要求对温度进行监控，防止批次性不良。

银胶烧结的温度一般控制在150℃，烧结时间2小时。

根据实际情况可以调整到170℃，1小时。

绝缘胶一般150℃，1小时。

银胶烧结烘箱的必须按工艺要求隔2小时（或1小时）打开更换烧结的产品，中间不得随意打开。

烧结烘箱不得再其他用途，防止污染。

8.LED压焊

压焊的目的将电极引到LED芯片上，完成产品内外引线的连接工作。

LED的压焊工艺有金丝球焊和铝丝压焊两种。

右图是铝丝压焊的过程，先在LED芯片电极上压上第一点，再将铝丝拉到相应的支架上方，压上第二点后扯断铝丝。

金丝球焊过程则在压第一点前先烧个球，其余过程类似。

压焊是LED封装技术中的关键环节，工艺上主要需要监控的是压焊金丝（铝丝）拱丝形状，焊点形状，拉力。

9.LED封胶

LED的封装主要有点胶、灌封、模压三种。

基本上工艺控制的难点是气泡、多缺料、黑点。

设计上主要是对材料的选型，选用结合良好的环氧和支架。

（一般的LED无法通过气密性试验）

9.1LED点胶：

TOP-LED和Side-LED适用点胶封装。

手动点胶封装对操作水平要求很高（特别是白光LED），主要难点是对点胶量的控制，因为环氧在使用过程中会变稠。

白光LED的点胶还存在荧光粉沉淀导致出光色差的问题。

9.2LED灌胶封装

Lamp-LED的封装采用灌封的形式。

灌封的过程是先在LED成型模腔内注入液态环氧，然后插入压焊好的LED支架，放入烘箱让环氧固化后，将LED从模腔中脱出即成型。

9.3LED模压封装

将压焊好的LED支架放入模具中，将上下两副模具用液压机合模并抽真空，将固态环氧放入注胶道的入口加热用液压顶杆压入模具胶道中，环氧顺着胶道进入各个LED成型槽中并固化。

10.LED固化与后固化

固化是指封装环氧的固化，一般环氧固化条件在135℃，1小时。

模压封装一般在150℃，4分钟。

后固化是为了让环氧充分固化，同时对LED进行热老化。

后固化对于提高环氧与支架（PCB）的粘接强度非常重要。

一般条件为120℃，4小时。

11.LED切筋和划片

由于LED在生产中是连在一起的（不是单个），Lamp封装LED采用切筋切断LED支架的连筋。

SMD-LED则是在一片PCB板上，需要划片机来完成分离工作。

12.LED测试

测试LED的光电参数、检验外形尺寸，同时根据客户要求对LED产品进行分选。

13.LED包装

将成品进行计数包装。

超高亮LED需要防静电包装。

全球八大LED制造商

1,CREE

著名LED芯片制造商，美国CREE公司，产品以碳化硅（SiC），氮化镓（GaN）,硅（Si）及相关的化合物为基础,包括蓝,绿,紫外发光二极管（LED）,近紫外激光,射频（RF）及微波器件,功率开关器件及适用于生产及科研的碳化硅（SiC）晶圆片

2,OSRAM

OSRAM是世界第二大光电半导体制造商，产品有照明，传感器，和影像处理器。

公司总部位于德国，研发和制造基地在马来西亚，约有3400名员工，2004年销售额为45.9亿欧元。

OSRAM最出名的产品是LED，长度仅几个毫米，有多种颜色，低功耗，寿命长

3,NICHIA

日亚化学，著名LED芯片制造商，日本公司，成立于1956年，开发出世界第一颗蓝色LED（1993年）,世界第一颗纯绿LED（1995年）,在世界各地建有子公司。

4,ToyodaGosei

ToyodaGosei丰田合成，总部位于日本爱知，生产汽车部件和LED，LED约占收入10%,

丰田合成与东芝所共同开发的白光LED，是采用紫外光LED与萤光体组合的方式，与一般蓝光LED与萤光体组合的方式不同。

5,Agilent

作为世界领先的LED供应商，其产品为汽车、电子信息板及交通讯号灯、工业设备、蜂窝电话及消费产品等为数众多的产品提供高效、可靠的光源。

这些元件的高可靠性通常可保证在设备使用寿命期间不用再更换光源。

安捷伦低成本的点阵LED显示器、品种繁多的七段码显示器及安捷伦LED光条系列产品都有多种封装及颜色供选择

6,TOSHIBA

东芝半导体是汽车用ＬＥＤ的主要供货商，特别是仪表盘背光，车子电台，导航系统，气候控制等单元。

使用的技术是InGaAlP，波长从560nm（puregreen）到630nm（red）。

近期，东芝开发了新技术UV+phosphor（紫外+荧光），ＬＥＤ芯片可发出紫外线，激发荧光粉后组合发出各种光，如白光，粉红，青绿等光。

7,LUMILEDS

LumiledsLighting是全球大功率LED和固体照明的领导厂商，其产品广泛用于照明，电视，交通信号和通用照明，LuxeonPowerLightSources是其专利产品，结合了传统灯具和LED的小尺寸，长寿命的特点。

还提供各种LED晶片和LED封装，有红，绿，蓝，琥珀，白等LED.

LumiledsLighting总部在美国，工厂位于荷兰，日本，马来西亚，由安捷伦和飞利浦合资组建于１９９９年，２００５年飞利浦完全收购了该公司。

8,SSC

首尔半导体乃韩国最大的LED环保照明技术生产商，并且是全球八大生产商之一（资料来源：

StrategiesUnlimited--LED市场研究公司）。

首尔半导体的主要业务乃生产全线LED组装及定制模组产品，包括采用交流电驱动的半导体光源产品如：

Acriche、侧光LED、顶光LED、切片LED、插件LED及食人鱼（超强光）LED等。

产品已广泛应用于一般照明、显示屏照明、移动电话背光源、电视、手提电脑、汽车照明、家居用品及交通讯号等范畴之中。

led晶片基础知识

一.led晶片的作用:

led晶片为LED的主要原材料,LED主要依靠晶片来发光. 

二.led晶片的组成.

主要有砷（AS）铝（AL）镓（Ga）铟（IN）磷（P）氮（N）锶（Ｓi）这几种元素中的若干种组成. 

三.led晶片的分类 

1.按发光亮度分:

A.一般亮度:

R﹑H﹑G﹑Y﹑E等.

B.高亮度:

VG﹑VY﹑SR等

C.超高亮度:

UG﹑UY﹑UR﹑UYS﹑URF﹑UE等

D.不可见光（红外线）:

IR﹑SIR﹑VIR﹑HIR

E.红外线接收管

T

F.光电管:

PD

2.按组成元素分:

A.二元晶片（磷﹑镓）:

H﹑G等

B.三元晶片（磷﹑镓﹑砷）:

SR﹑HR﹑UR等

C.四元晶片（磷﹑铝﹑镓﹑铟）:

SRF﹑HRF﹑URF﹑VY﹑HY﹑UY﹑UYS﹑UE﹑HE、UG 

四.led晶片特性表（详见下表介绍）

led晶片型号发光颜色组成元素波长（nm）晶片型号发光颜色组成元素波长（nm）

SBI蓝色lnGaN/sic430HY超亮黄色AlGalnP595

SBK较亮蓝色lnGaN/sic468SE高亮桔色GaAsP/GaP610

DBK较亮蓝色GaunN/Gan470HE超亮桔色AlGalnP620

SGL青绿色lnGaN/sic502UE最亮桔色AlGalnP620

DGL较亮青绿色LnGaN/GaN505URF最亮红色AlGalnP630

DGM较亮青绿色lnGaN523E桔色GaAsP/GaP635

PG纯绿GaP555R红色GAaAsP655

SG标准绿GaP560SR较亮红色GaA/AS660

G绿色GaP565HR超亮红色GaAlAs660

VG较亮绿色GaP565UR最亮红色GaAlAs660

UG最亮绿色AIGalnP574H高红GaP697

Y黄色GaAsP/GaP585HIR红外线GaAlAs850

VY较亮黄色GaAsP/GaP585SIR红外线GaAlAs880

UYS最亮黄色AlGalnP587VIR红外线GaAlAs940

UY最亮黄色AlGalnP595IR红外线GaAs940

五.注意事项及其它

1.led晶片厂商名称:

A.光磊（ED）B.国联（FPD）C.鼎元（TK）D.华上（AOC）

E.汉光（HL）F.AXTG.广稼

2.led晶片在生产使用过程中需注意静电防护

大功率LED路灯与传统高压钠灯路灯的科学数据对比

假设某城市有三段道路长度分别为3公里、5公里、10公里，铺设路灯以每隔30米一盏，每边一盏计算，这三段路所需的路灯总数分别为202盏、333盏、666盏、传统高压钠灯路灯以功率为250W的高压钠灯为准，而LED路灯以功率为50W替换为准进行对比！

传统高压钠灯路灯单价为1000元/盏，LED路灯单价为2500/盏，那铺设传统高压钠灯路灯三种长度的道路所需光源成本分别为：

202*1000=202000元，333*1000=333000元，666*1000=666000元，铺设LED路灯三种长度的道路所需的光源成本分别为：

202*2500=650000，333*2500=832500，666*2500=1665000，对比情况如下 

传统高压钠灯路灯 

LED路灯

3公里 

202000 

650000

5公里 

333000 

832500

10公里 

666000 

1665000

接下来我们来分析三段长度的道路两种光源铺设电缆的成本，3公里道路传统高压钠灯路灯主干线电缆负载流量I=P/U=202*250/220=230A，它需横截面积为60mm2的铜芯电缆，其单价为120元/米，则其电缆成本为120*3000=36万元，LED路灯干线电缆负载流量I=P/U=202*50/220=44A，它需横截面积为10mm2的铜芯电缆，它需横截面为12mm2的铜芯电缆，单价为12元/米，电缆成本为12*3000=3.6万元，5公里道路传统高压钠灯路灯主干线电缆负载流量I=P/U=333*250/220=377A，它需横截面为90mm2的铜芯电缆，单价为180元/米，电缆成本为980*5000=90万元，LED路灯主干线