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LED简介

时间:2014年08月12日  整理:有芯网
  1. LED简介

LED(light emitting diode) 发光二极管。是一种能发光的半导体电子元件。这种电子元件早在1962年出现,早期只能发出低光度的红光,之后发展出其他单色光的版本,时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线,光度也提高到相当的光度。而用途也由初时作为指示灯、显示板等;随着技术的不断进步,发光二极管已被广泛的应用于显示器、电视机采光装饰和照明。

LED最明显的电路应用就是其单向导电性,叫作正向偏置(正向偏压),当电流流过时,电子与空穴在其内复合而发出单色光,这叫电致发光效应,而光线的波长、颜色跟其所采用的半导体材料种类与掺入的元素杂质有关。

早期的LED主要应用于灯光指示或者开关,由于其发光效率高,寿命长,不易破损,开关速度高,高可靠性等传统光源不及的优点,越来越多被应用背光源,景观,照明。LED灯饰是近来很热门的应用。

 

  1. LED构造

LED的基本结构是一块电致发光的半导体材料,置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,起到保护内部芯线的作用,所以LED的抗震性能好。

 

使用到的材料包括:

(1)       芯片(chip: 光发半导体材料(实际PN结)

(2)       支架(lead frame: 固定芯片及散热

(3)       金线(gold wire: 导电(一端接阳极,一端接阴极)

(4)       银胶(Ag paste: 经过烘烤后,把芯片固定在支架上

(5)       硅胶(silicon/ 环氧树脂(resin: 经过烘烤后,保护内部芯片,金线的作用

(6)       磷光粉(phosphor: 主要是针对想要得到白光的LED。一般使用发光蓝光的LED芯片,利用三基色的混色原理,加入黄粉或一定比例的红粉,可以得到白光。

 

  1. 发光原理

发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片,在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层,称为PN结。在某些半导体材料的PN结中,注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来,从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压,少数载流子难以注入,故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管,通称LED当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压),电流从LED阳极流向阴极时,半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线,光的强弱与电流有关。

 

  1. LED制程

LED的制造过程主要是指LED的封装过程。主要可以划分为:

(1)       固晶(die bonding: 使用银胶将芯片固定在LED的支架上。固晶之后需要经过两个小时的高温烘烤,以使芯片可以更稳固的固定在支架上。

(2)       打线(wire bonding: 将金线将芯片的阳极,阴极以及支架相互连接,以形成回路,通电时,有电流流过芯片发光。

(3)       点胶(dispensing: 把混合好的胶水,一般用A,B胶,磷光粉按一定的比例混合均匀后,用专用的设备,按照设定的点胶量射进支架的穴里。点胶前一般需要预加热,主要是去除支架穴里的湿气;点胶后需要进高温炉子里进行烘考,以便将胶水烘干。

(4)       裁切(Trim: 一般LED都是几百颗组成一片,以便生产的时候方便拿取及提高效率,点胶后了之后,必须将其拆分为一颗一颗的,以例测试其特性并分类。

(5)       分选(Sorting: 裁切后的单颗LED将放到特定的设备里,按照指定的特性项目,一般有亮度,色座标,正向电压等项目进行区分和归类。然后将其按指定的数量包装。

(6)       配对(Matching: 一般LED按相应的光电特性选别后,相应特性的LED并不集中,造成在使用数量不多,以为增加可用数量,提高可使用的比例,会进行一系列的测试,把一些对应的特性别的LED,按照一定的位置关系可以配对使用。

  1. LED参数

 

LED的参数,其实就是指LED的特性。目前在LED制造领域,主要有如下参数被广泛的应运与管理,以控制好LED的特性。

(1)       正向工作电流If

它是指发光二极体正常发光时的正向电流值,电流值的大小也正是影响LED亮度的条件。

(2)       正向电压Vf

参数表中给出的工作电压是在给定的正向电流下得到的。一般是在IF=20mA时测得的。

(3)       V-I特性

发光二极体的电压与电流的关係,在正向电压正小于某一值(叫閾值)时,电流极小,不发光。当电压超过某一值后,正向电流随电压迅速增加,发光。

(4)       发光强度Iv

发光二极体的发光强度通常是指法线(对圆柱形发光管是指其轴线)方向上的发光强度。若在该方向上辐射强度为(1/683W/sr时,则发光1坎德拉(符号为cd)。由于一般LED的发光二强度小,所以发光强度常用烛光(坎德拉, mcd)作单位。

(5)       发光角度

一般指:-90°- +90°

(6)       最大正向直流电流IFm

允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极体。

(7)       最大反向电压VRm

所允许加的最大反向电压。超过此值,发光二极体可能被击穿损坏。