LED基础知识

发布 2019-06-20 09:18:55 阅读 9207

是什么?

答:led是英文light emitting diode,即发光二极管,是一种半导体固体发光器件,它是利用固体半导体芯片作为发光材料,当两端加上正向电压,半导体中的载流子发生复合引起光子发射而产生光。led可以直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。

第一个商用二极管产生于 2023年。它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。

为什么是***光源(绿色照明)?

答:按电光源的发光机理分类:第一代光源:

电阻发光如白炽灯。第二代光源:电弧和气体发光如钠灯。

第三代光源:荧光粉发光如荧光灯。***光源:

固态芯片发光如led.

的发光机理和工作原理有哪些?

答:发光二极管是由ⅲ-ⅳ族化合物,如gaas(砷化镓)、gap(磷化镓)、gaasp(磷砷化镓)等半导体制成的,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。

此外,在一定条件下,它还具有发光特性。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。

有哪些光学特性?

答:( 1.)led发出的光既不是单色光,也不是宽带光,而是结余二者之间。

2.)led光源似点光源又非点光源。

3.)led发出光的颜色随空间方向不同而不同。

4.)恒流操作下的led的结温强烈影响着正向电压vf.

有哪几种构成方式?

答:led 因其颜色不同,而其化学成份不同:

如红色 :铝-铟-镓-磷化物。

绿色和蓝色: 铟-镓-氮化物。

白色和其它色都是用rgb三基色按适当的比例混合而成的。

led 的制造过程类似于半导体,但加工的精度不如半导体,目前成本仍然较高。

6.各种颜色的发光波长是多少?

答0:目前国内常用几种颜色的超高亮led的光谱波长分布为460~636nm,波长由短到长依次呈现为蓝色、绿色、黄绿色、黄色、黄橙色、红色。常见几种颜色led的典型峰值波长是:

蓝色——470nm,蓝绿色——505nm,绿色——525nm,黄色——590nm,橙色——615nm,红色——625nm.

有哪几种封装方式?

答:封装方式: 1、引脚式(lamp)led封装, 2、表面组装(贴片)式(smt-led)封装, 3、板上芯片直装式(cob)led封装, 4、系统封装式(sip)led封装 5.

晶片键合和芯片键合。

有哪几种分类方法?

答:1.按发光管发光颜色分。

按发光管发光颜色分,可分成红色、橙色、绿色(又细分黄绿、标准绿和纯绿)、蓝光等。另外,有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。

根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色,上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。散射型发光二极管和达于做指示灯用。

2.按发光管出光面特征分。

按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。圆形灯按直径分为φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。

国外通常把φ3mm的发光二极管记作t-1;把φ5mm的记作t-1(3/4);把φ4.4mm的记作t-1(1/4).

由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。从发光强度角分布图来分有三类:

1)高指向性。一般为尖头环氧封装,或是带金属反射腔封装,且不加散射剂。半值角为5°~20°或更小,具有很高的指向性,可作局部照明光源用,或与光检出器联用以组成自动检测系统。

2)标准型。通常作指示灯用,其半值角为20°~45°.

3)散射型。这是视角较大的指示灯,半值角为45°~90°或更大,散射剂的量较大。

3.按发光二极管的结构分。

按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。

4.按发光强度和工作电流分。

按发光强度和工作电流分有普通亮度的led(发光强度<10mcd);超高亮度的led(发光强度》100mcd);把发光强度在10~100mcd间的叫高亮度发光二极管。一般led的工作电流在十几ma至几十ma,而低电流led的工作电流在2ma以下(亮度与普通发光管相同).

除上述分类方法外,还有按芯片材料分类及按功能分类的方法。

的生产工艺步骤有哪些?

答:1.工艺:

a)清洗:采用超声波清洗pcb或led支架,并烘干。

b)装架:在led管芯(大圆片)底部电极备上银胶后进行扩张,将扩张后的管芯(大圆片)安置在刺晶台上,在显微镜下用刺晶笔将管芯一个一个安装在pcb或led支架相应的焊盘上,随后进行烧结使银胶固化。

c)压焊:用铝丝或金丝焊机将电极连接到led管芯上,以作电流注入的引线。led直接安装在pcb上的,一般采用铝丝焊机。(制作白光top-led需要金线焊机)

d)封装:通过点胶,用环氧将led管芯和焊线保护起来。在pcb板上点胶,对固化后胶体形状有严格要求,这直接关系到背光源成品的出光亮度。

这道工序还将承担点荧光粉(白光led)的任务。

e)焊接:如果背光源是采用smd-led或其它已封装的led,则在装配工艺之前,需要将led焊接到pcb板上。

f)切膜:用冲床模切背光源所需的各种扩散膜、反光膜等。

g)装配:根据图纸要求,将背光源的各种材料手工安装正确的位置。

h)测试:检查背光源光电参数及出光均匀性是否良好。

的封装的任务

是将外引线连接到led芯片的电极上,同时保护好led芯片,并且起到提高光取出效率的作用。关键工序有装架、压焊、封装。

封装形式 led封装形式可以说是五花八门,主要根据不同的应用场合采用相应的外形尺寸,散热对策和出光效果。led按封装形式分类有lamp-led、top-led、side-led、smd-led、high-power-led等。

封装工艺流程

4.封装工艺说明

1.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.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.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.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.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.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,特别是兰、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.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.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。

对压焊工艺的深入研究涉及到多方面的问题,如金(铝)丝材料、超声功率、压焊压力、劈刀(钢嘴)选用、劈刀(钢嘴)运动轨迹等等。(下图是同等条件下,两种不同的劈刀压出的焊点微观**,两者在微观结构上存在差别,从而影响着产品质量。)我们在这里不再累述。

9.点胶封装 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)如右图所示的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。

10.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。

11.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。

12.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。

13.后固化

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。

14.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。

15.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。

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