led (light emitting diode)俗稱發光二極管,是一種依靠半導體pn結發光的光電元件,就led lamp而言,它由電子元件和封裝系統組成。相應的,其基本原料組成可分為電子元件材料,封裝材料。輔助材料三大類。
一。 電子元件材料。
電子元件材料包括晶片。金線。支架。銀膠,正是由這些材料聯結成一個發光的閉路電子元件。
1. 晶片的基本構造:
a. 晶片。
p layer
n layer
n substrate
n-electrode
晶片的基本構造就是由電極。基板。pn結構成。
其中pn結是晶片結構中最重要的部分,晶片發光就是通過pn結的自由電子移動來實現的,目前晶片常用的電極有金電極。鋁電極兩種,底部背金層有點背金。全背金兩種方。
式一般情況下,我們采用全背金,這樣是為了保證pn結發出的光線能最大限度地反向出去,但這樣電極面積增大,會造成吸收光量的增加。
基板常用的材質有等,它們主要作用有二:
1) 抗震動。沖擊;
2) 散熱;
2. 晶片的發光原理:
半導體元素與n層半導體元素由于電子移動而重新排列組合,形成pn結合層,從而使之處于相對穩定的狀態;但一旦在外力作用下,施加正向電壓,n區自由電子即向p區運動, p區的空穴源源不斷地游向n區,在電子空穴作定向移動的同時,電子空穴互相結對,激發出光子,產生光能。
3. 晶片的分類:
3.1按組成的種類分為:
二元晶片,如gap/gap,gan
三元晶片,如等。
四元晶片,如algainp algainas.
3.2按發光顏色可以划分為:
紅色晶片材質: gap, gaalas, algainp
橙色晶片材質: gaalas algainp
黃色晶片材質: gaalas algainp
綠色晶片材質: gap, algainp
藍綠bg)bluish green (500nm-520nm)
純綠pg)pure green (520nm-550nm)
標準綠sg) standard green(550nm-560nm)
黃綠yg) yellow green(560nm-570nm)
藍色晶片材質: sic. gan znse ingan
3. 3按晶片電極性划分:
p/n極晶片。
n/p極晶片。
單面雙電極晶片,一般為藍色晶片。如 blue chip.
3. 4按發光類型划分:
表面發光型光線大部分從晶片表面發射出來。
五面發光型表面。側面都有較多成份的光線射出。
3. 5按pn結類型划分:
同質結晶片。
異質結晶片。
雙異質結晶片。
4. 晶片的重要性能指標。
4.1 vf順向電壓,執行led亮燈之電流對應之二極體的電壓值,有電流產生,自由電子作定向移動,存在電位差,產生電壓降。
4.2 iv光強,led點亮時所能觀測到的亮度值,單位cd(candela),lcd=1000mcd.
4.3 ir反向電流,在限定條件下反向漏電流,為二極體的基本特性,ir越小越好,產生原因為電子的不規則移動。
4.4 λd主波長。發光體大部分電磁波的發射距離。
4.5 λp峰值波長,led晶片發光為雜色光,其所發出的最遠的電磁波的發射距離。
4.6 δλ光譜寬度,晶片的發光為雜色光,它是由不同頻率的電磁波組合而成,組成光線的最小頻率電磁波與最大頻率電磁波之間的距離稱為光譜寬度。
5. 晶片發光效率η是衡量晶片將電能轉化為光能的能力的一個重要指標。
f/(vf*if)
f:光通量,單位為1m.
η:發光效率,單位為1m/w.
提高晶片發光效率的途徑有:
5. 1提高內量子效率,可從以下三個方面考慮:
a. 晶體品質。
b. 能隙型態。
c. 元件結構(單質或雙質)
5. 2增加光輸出效率:
a. 采用電流散布層,減少電極附近光損失。
b. 增加基板透光性。
6. 生產中多發問題。
6.1 vf升高,主要有以下原因造成:
a. 晶片本身品質。
b. 銀膠點得太多。
c. 銀膠烘烤程度不夠,因此應嚴格控制烘烤溫度與時間。
d. 金線焊球大小不當。
6.2 ir升高,主要有以下原因造成:
a. 晶片本身品質。
b. 銀膠點得太多,嚴重的會造成短路。
c. 靜電影響,一般地,藍色晶片在50v的靜電下將會被擊死。
d. 焊線壓力控制不當,造成晶片內崩引起ir升高。
b.金線。1.
金線中金元素含量在99.99%以上,同時含有數個ppm計的等參雜元素,用以增強其延伸率。韌性。
可焊接性,常用的金線直徑有1.0mil.1.
2mil等。
linch=1000mil lmil=0.0254mm
直徑越大,焊接性能越牢固,但焊點也會增大,影響發光pattern,產生遮光。
2. 下面是直徑為1.0mil與1.2mil的金線機械性能比較表:
c.支架。1. 支架的材質有:鐵材。銅材。
常用的為鐵材,它是不同化學成分的冷軋鋼;
銅材有青銅、黃銅兩種,其導熱。導電性能較鐵材支架優良,用于高單價,特殊產品。
2. 支架是將素材沖壓成形,經由一系列的電鍍工藝而獲得,基電鍍工藝流程為:
素材→熱脫脂(60℃) 水洗→電解脫脂→水洗→酸活化→水洗→鍍銅→**。
預鍍銀←水洗←**←鍍銅←水洗←**←鍍鎳←水洗←酸中和←水洗。
**→工業厚銀→**→水洗→防變色處理→水洗→熱水洗→烘干。
3. 支架的碗杯深度。碗杯形狀及張角非常重要,它直接影響成品,燈的發光角度,支架的鍍銀層也十分重要,碗杯內的鍍銀層厚度及均勻度不僅決定支架本身抗熱,抗沖擊性能及使用壽命,也決定碗杯反射度,進而影響到光線的吸收與射出。
一般地,固焊區銀層厚度在2.0μm以上,非功能區銀層厚度在1.2μm以上。
4. 支架按杯型可分為平頭支架(廣角度),圓杯支架,橢圓杯支架,雙晶橢圓杯支架,特殊支架等。
d. 銀膠。
1.銀膠主要化學成分為銀粉玻璃沙,環氧樹脂,稀釋劑同時含有少量的其用途有二:
1) 導通支架與晶片;
2) 將晶片粘附于支架碗杯底部。
2. 保存方式:
須冷藏以維持粘度及避免填充物沉殿,啟用前,先置于室溫。解凍後方可使用,如有分離現象,可輕微攪拌到均勻為止,避免空氣進入。
3. 透明膠不吸光,能使光線產生全反射,有利于提高光線輸出效率,因此有時在制作白燈等高檔lamp時,采用透明膠代替銀膠,但透明膠tg點較低,不易焊線。,同時增加散熱難度。
4. cotco常用的銀膠有stmv兩種。 st-3007-20的tg點約120~140℃, 5052mv的tg點為67℃.
5. 烘烤溫度與熱導率的關係曲線:
正常情況下,銀膠硬化越充分,其熱導率、導電率、粘著強度都達到最佳狀態。
造成b現象產生的原因為:樹脂和硬化劑都已分解,剩餘的金屬成份(ag)所造成的升溫現象。此時強度與電氣特性都會下降並惡化。
銀膠在溫度突然激升時, 硬化劑會分解。因此物件的加溫過程要徐進緩升。
二。 封裝材料。
1. 相關述語與基本知識。
1) tg(glass transtation temperature):玻璃轉移溫度,高分子材料由硬而脆之玻璃狀態轉高為轉而溫之橡膠態之溫度範圍。
2) 硬化的定義:
化學上---完全反應。
工業上---使用時能得到最佳性質所必須的硬化程度。
3) 放熱效應:環氧樹脂與硬化劑瓜是放熱反應,環氧樹脂的熱傳導很差,粘度又大,所增加的熱不易肖散,對整體來說,此系統的反應是處于絕熱狀態,熱量效應與樹脂的重量。模具的形狀也有關系,在反應過程中,因熱量的積,常使中心反應溫度比其他地方高。
4) dsc(differential scanning colorimetry):示差掃描熱卡分析,用于材料的分子形態。運動相度化和溫度關系分析,如:
玻璃轉移。結晶。熔融。
硬化或交職。氧化誘導溫度或時間。純度。
老化。相容性等。
5) tma(thermal mechanical analysis):熱流機械分析,用于材料尺寸。體積安定性分析。
6) 交聯密度:單位長度內的交聯點。
7) 玻璃轉移溫度(tg)高于使用溫度5-10%適合。
當同一配方,其所得硬化物玻璃轉移溫度(tg)愈高時:
a. 交聯密度較高;
b. 硬度愈高,對機械或熱應力而言脆;
c. 收縮愈大;
d. 內應力愈大(收縮內應力)
e. 吸濕性較高;
f. 使用壽命下降;
g. temp-cycle下降;
紫外线LED基本知识
紫外线led uvled 即紫外线发光二极管,是led的一种,波长范围为 10 400nm。常见的紫外线led波长有400nm,395nm,390nm,385nm,380nm,375nm,365nm,310nm,254nm等。1 发光原理 pn结的端电压构成一定势垒,当加正向偏置电压时势垒下降,p区...
LED基本知识考试试题
a 30 b 50 c 70 d 80 5.以下哪种不是led的正极表示方式 ab pc 阳极 d 阴极。6.以下哪种是led的负极表示方式 ab pc 阳极 d n 7.以下哪种不是发光二极管的优点 a 体积小 b 色彩丰富 c 节能 d 单颗亮度高。作为汽车的刹车灯是因为 a 体积小 b 色彩鲜...
党建基本知识
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