发光二极管(LED) 产品简介

目 录 一、发光二极体(LED)简介 二、LED主要制程及物料 三、主要产品结构介绍 四、LED主要光电参数简述 五、LED优点

一 LED简介 LED(Light Emitting Diode)俗称发光二级体或发光二极管，它包含了可见光和不可见光。属于光电半导体的一类,在结构上包括P极与N极,是一种依靠半导体PN结发光的光电元件，它分为Lamp系列,Top系列,食人鱼系列,SMD系列，High Power（大功率）系列…。　　　 以Lamp来讲，它是由电子原材料（晶片,金线，支架，银胶或绝缘胶），封装材料（环氧树脂，色剂，扩散剂），以及辅助材料（模条）三大材料构成。 定义：LED就是由电子材料，封装材料，辅助材料联结而成的一个发光的闭路电子元件。

LED的五大物料与五大制程

LED主要发光电子物料－晶片 晶片的构成：由金垫，P极，N极，PN结，背金层构成（双pad晶片无背金层）。 晶片的分类： 1.1按组成分： 二元：如GaAs(砷化镓)，GaP（磷化镓）等 三元：InGaN(氮化铟镓)，GaAlAs(砷化镓铝)，GaAsP(磷化镓砷)等 四元：AlGaInP（铝钾铟磷）.AlGaInAs （铝钾磷砷） 1.2按极性分： 　　P/N极晶片（正极性） 　　N/P极晶片（反极性） 　　双电极（蓝，绿，紫光） 1.3按发光类型分： 表面发光型: 光线大部分从晶片表面发出 五面发光型： 表面，侧面都有较多的光线射出 1.4按发光颜色分： 红，橙，黄，黄绿，纯绿，蓝绿， 蓝，紫光 1.5按晶片的大小尺寸分： 　　8mil 9mil 10mil 12mil (红，橙，黄，黄绿）12mil 14mil （蓝，绿，紫光） 1.6按功耗分： 低功率（毫瓦级） ，中功率（百毫瓦级） ，高功率（大于1W）

晶片之结构 晶片的结构 四大结构P型层, N型层, 基层(Substrate)与电极 电极分上电极和下电极， 电极材料部分有Al及Au 基层一般为GaAs, GaP,…等

晶片的材质及其发光顏色

晶片发光原理 　晶片是由P层半导体元素，N层半导体元素依靠电子移动而重新排列组合成的PN结合体。也正是这种变化使晶片能够处于一个相对稳定的状态。 　　在晶片被一定的电压施加到正向电极时，P侧电极即注入电洞，N侧电极即注入电子，电洞在P区移动扩散，电子同时也是N区移动扩散，若电洞与电子的能量达到某定值以上时，则电洞即跨越P区，源源不断的游向N区， N区的电子同时也会跨越N区，向P区移动。电洞与电子在移动扩散时，电洞与电子两者将会互相结合，激发出光子，产生光能。

●光的三要素︰ 顏 色(COLOR,HUE) 表示光色彩的种类。 彩 度(CONTRAST) 表示光同一色系色彩的深淺。 亮 度(BRIGHTNESS) 表示光明暗的程度。

●光的种类︰ γ射线 10-3nm X射线 1nm 10nm 短 紫 波 远紫外线 化学线 外 长 (由日照产生化 100nm 线 区 化学线 (由日照产生化 学线作用引起) 100nm 280nm 中紫外线 315nm 近紫外线 380nm 白色光 可见光线 光 (人眼所见电磁波范围) 780nm 分成七色光谱 近红外线 红 外 线 区 接近 光性质 热线 (热能 也称为 热波) 棱镜 1000nm 长 波 1.5μm 中红外线 5μm 有大热能 远红外线 100μm 电波 1mm 极超短波

●LED顏色區分 紫色(Purple) 蓝色(Blue) 蓝绿色(Bluish Green) 翠绿色(Green) 380nm 紫色(Purple) 430nm 蓝色(Blue) 490nm 蓝绿色(Bluish Green) 505nm 翠绿色(Green) 515nm 纯绿色(Pure Green) 535nm 黄绿色(Yellow Green) 585nm 黄色(Yellow) 600nm 琥珀色(Amber) 橙色(Orange) 630nm 红色(Red) 780nm

红橙黄绿蓝靛紫，为人眼可见光。是一般人类所能察觉光的波长，介于380～780nm之间。 紫色光波以下的波长称为紫外线，大约介于100nm~380nm。 红色光波以上的波长称为紅外线，大约介于780nm~1mm。 发光二极管(LED)的顏色、彩度、亮度是由晶片所决定。

白光LED简介 所谓白光是多种颜色混合而成的光，以人类眼睛所能见的白光形式至少须两种光混合，如二波长光(蓝色光+黄色光)或三波长光(蓝色光+绿色光+红色光)，目前已商品化的产品仅有二波长蓝光单晶片加上YAG黄色荧光粉，在未来较被看好的是三波长光，以无机紫外光晶片加R.G.B三基色荧光粉，此外有机单层三波长型白光LED也有成本低、制作容易的优点。预计三波长白光LED今年有商品化的机机会，未来应用在取代荧光灯、紧凑型节能荧光灯泡及LCD背光源等市场，对白光LED的市场成长有很大的帮助 自从出现发光二极管LED以来，人们一直在努力追求实现固体光源，随着发光二极管LED制造工艺的不断进步和新型材料（氮化物晶体和荧光粉）的开发及应用，使发白色光的LED半导体固体光源性能不断完善并进入实用阶段。白光LED的出现，使高亮度LED应用领域跨足至高效率照明光源市场。曾经有人指出，高亮度LED将是人类继爱迪生发明白炽灯泡之后，最伟大的发明之一。

白光LED简介 在技术方面白光LED目前主要分为两种发光方式:目前主要的商品化作法是日亚化学(Nichia)以460nm波长的InGaN蓝光晶粒涂上一层YAG荧光物质，利用蓝光LED照射此一荧光物质以产生与蓝光互补的555nm波长黄光，再利用透镜原理将互补的黄光、蓝光予以混合，便可得出肉眼所需的白光。目前在白光LED技术方面仍以日亚化学领先，拥有众多专利权。第二种是日本住友电工亦开发出以ZnSe（锌，硒）为材料的白光LED，不过发光效率较差，但由于目前白光LED市场热销，仍呈现供不应由求现象。

白光产生的种类 CIE 座标图 3 chips 型: Red Chip + Green Chip+Blue Chip 2 chips 型: Blue Chip+ Yellow Chip 1 chip 型 : Blue Chip+ Yellow荧光粉 UV Chip +RGB荧光粉 ZnSe（锌，硒）

固晶＆焊线图 负极 正极 TCL沟道 负极 正极

二、主要产品结构介绍

LED Lamp 结构介紹 环氧树脂透镜 LED晶片 连接导线(金线) 用来产生反射效果 的杯状支架阴极 导电银胶 胶体缺口 支架阳极 表示阴极 支架阳极 LED Lamp 结构介紹 阴极支架短于阳极

●LAMP固晶焊线 利用固晶胶将晶片固定在支架上，然后焊上导线 (金线)。 支架(Lead Frame)

LED光电参数定义 一: 顺向电压（Forward Voltage） 红，黄，黄绿：Typ：2.0V Max:2.4V 单位（V） 测试条件：IF=20mA Ta=25℃

LED光电参数定义 二: 发光颜色，波长 （Color Hue Wavelength Spectrum） 单位（nm) a. λp: (峰值波长)发光体或物体(经由反射或穿透)在分光仪上测量得的能量 分布,其峰值位置对应的波長,称为λp(peak). b. λd :(主波长)而λd (dominant)是以人眼所见的可见光区(380-780nm), 　决定发光体或物体的光线主要落在什么波长. c. △ λ:(半波宽) Peak Wavelength λp:610nm(峰值波长) Dominant Wavelength λd:624nm(主波长) △ λ:22nm(半波宽) △λ

LED光电参数定义 三: 发光强度（luminous Intensity） IV与IF成正比 备注:当IF(驱动电流)达到一定值时, 　　　单位﹕cd(Candla)或mcd(1cd=1000mcd)　 表示光源在一定方向范围內发出的光通量的大小。 一般而言，光源的光线会向不同方向以不同强度放射出其光通量，在特定方向所放出的可见光的强度称为光强 　IV与IF成正比 备注:当IF(驱动电流)达到一定值时, IV(发光强度)会呈现光输出饱和现象

LED光电参数定义 四：发光角度---半值角（2θ1/2Viewing Angle） LED为指向性元件 ½表示发光强度50%时的角度 亮度相同的两颗LED, 2θ1/2愈大则Iv愈小 全角=半值角*2

LED光电参数定义 五：色温（Color Temperature) 单位：绝对温度（Kelvin,K) 　一个光源之色温被定义为与其具有相同光色之“标准黑体（Black boby radiator)”本身之绝对温度值，以量化光源的光色表现。根据Max Planck(普朗克)的理论，将一具完全吸收与放射能力的标准黑体加热，温度逐渐升高光度亦随之改变；CIE色座标上的黑体曲线（Black body locus）显示黑体由红——橙红——黄——黄白——白——蓝白的过程。黑体加温到出现与光源相同或接近光色时的温度，定义为该光源的相关色温度，此温度可以在色度图上之普朗克轨迹上找到其对应点。标准黑体之温度越高，其辐射出之光线光谱中蓝色成份就越多，红色成份也就相对越少，反之，标准黑体之温度越低，其辐射出之光线光谱中的蓝色成份就越少，红色成份就越多。 　一个灯的光色可以简单的以色温来表示，以发出光色为暖白色之普通白炽灯泡为例，其色温为2700K，而一般日光灯之色温为6000K，光之色温主要可分成三大类： 暖白色：＜3300K 中间色：3300至8000K 冷白色：＞8000K

标准黑体曲线（Black body locus） Planck curve

三、LED产品的优点及应用

1.LED优点︰ ●寿命长,理论上为10万小时，一般大于5万小万。（是荧光灯的10倍） ●发热量低，耗电量小,仅为白炽灯的1/8,荧光灯的1/3） ●体积小,重量轻,可封装成各种类型 ●坚固耐用,不怕震动。环氧树脂封装，防水，耐恶劣环境使用 ●多色显示,利用RGB可实现七彩色显示。 ●工作溫度稳定性好。 ●响应时间快,一般为毫微秒(ns)级。 ●冷光，不是热光源。 ●电压低,可以用太阳能电池作电源。

LED应用简介 由于超高亮度LED具有非常广泛的用途，特别是白光LED的出现，给应用面带来更丰富的内容。目前国内有几百个单位在开发、生产超高亮度LED的各种应用，热点应用主要包括以下几个主要方面： 亮化工程景观、装饰灯 　　作为一种冷光源，LED照明灯具有绿色环保、节能、色彩绚丽等传统光源不可比拟的优点。目前， LED轮廓灯、LED护栏灯、LED灯带、LED灯泡等被广泛应用于桥梁、大厦广场、标志物、仿古建筑、招牌广告等轮廓勾勒以及立交桥护栏、危险路段、警戒标志及其高楼轮廓、庭院护栏等场所，对美化城市、塑造景观有重要作用 白光照明： 　　已开始从小功率白光LED灯用起，如安全照明灯、显微镜灯、白光背光源、手电筒、太阳能灯，特种白光照明等，并逐步向白光照明迈进，将是取代白炽灯、钨丝灯和荧光灯的最大潜力商品 大、中、小屏幕显示器： 　　各种广告牌、体育记分牌、金融和交通指示牌等，分为全色、三色、单色显示屏，全国共有100多个单位在开发生产，现已成立LED显示屏分会，2002年全国市场超过20亿元，几乎全部采用国产显示屏。 交通信号灯： 　　主要用超高亮度红、绿、黄色LED，因为采用LED信号灯既节能，可靠性又高，所以在全国范围内，交通信号灯正在逐步更新换代，而且推广的速度很快，市场需求量很大. 汽车用灯： 　　包含汽车内部的仪表板、音响指示灯、开关的背光源、阅读灯和外部的刹车灯、尾灯、侧灯、头灯等均在逐步采用LED显示。据报道，2001年全世界超高亮度LED在汽车上的用量占26%的份额，一部汽车可用LED200只到300只 背光源： 　　主要是液晶LCD显示器上用的背光源，有白色和其他各种颜色，现阶段手机背光源用量非常大，一年要用35亿只LED。据报道，全世界2001年超高亮度LED在背光源上的用量占30%的份额。 LED指示灯： 　　　　广泛用于各种家电，仪器，设备之电源指示

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