《LED基础知识介绍》PPT课件.ppt

LED基础知识介绍,安徽徽博照明科技有限公司 -徽博照明LED,目录,一、LED简介,三.LED常用术语,二.LED优点,四.LED芯片介绍,五.LED封装技术,六.LED重要参数,七.LED应用,1.什么是LED LED 是取自 Light Emitting Diode 三个字的 缩写，中文译为“发光二极管”，顾名思义发光二极管是一种可以将电能转化为 光能的电子器件具有二极管的特性。,一、LED简介,2.发光二极管的工作原理 LED发射的是自发辐射光（非相干光）。大多采用双异质结结构，把有源层夹在P型和N型限制层间，但没有光学谐振腔，故无阈值。LED分为正面发光型和侧面发光型，侧面发光型LED的驱动电流较大，输出光功率小，但光束发射角小，与光纤的耦合效率高，故入纤光功率比正面发光型LED高。,3.LED的基本结构 第一个商用二极管产生于 1960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.,4.LED光源的特点 电 压：LED使用低压电源，单颗电压在1.9-4V之间，比使用高压电源更安全的电源。 效 能：光效高，目前实验室最高光效已达到 208 lm/w（cree）,是目前光效最高的照明产品。 抗震性：LED是固态光源，由于它的特殊性，具有其他光源产品不能比拟的抗震性。 稳定性：10万小时，光衰为初始的70% 响应时间：LED灯的响应时间为纳秒级，是目前所有光源中响应时间最快的产品。 环 保：无金属汞等对身体有害物质。 颜 色：LED的带快相当窄，所发光颜色纯，无杂色光，覆盖整过可见光的全部波段，且可由RGB组合成任何想要可见光。,LED色彩丰富 由于LED带宽比较窄，颜色纯度高，因此LED的色彩比其他光源的色彩丰富得多。 据有关专家计算，LED的色彩比其他光源丰富30%,因此，它能够更准确的反应物体的真实性，当然也更受消费者的青睐！,二.LED的优点,1、体积小 LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常小，非常轻。 2、耗电量低 LED耗电相当低，直流驱动，超低功耗（单管0.03-0.06瓦），电光功率转换接近30%。一般来说LED的工作电压是2-3.6V，工作电流是0.02-0.03A；这就是说，它消耗的电能不超过0.1W，相同照明效果比传统光源节能近80%。 3、使用寿命长 有人称LED光源为长寿灯。它为固体冷光源，环氧树脂封装，不存在灯丝发光易烧、热沉积等缺点，在恰当的电流和电压下，使用寿命可达6万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上。,4、高亮度、低热量 LED使用冷发光技术，发热量比普通照明灯具低很多。 5、环保 LED是由无毒的材料作成，不像荧光灯含水银会造成污染，同时LED也可以回收再利用。光谱中没有紫外线和红外线，既没有热量，也没有辐射，眩光小，冷光源，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源 6、坚固耐用 LED被完全封装在环氧树脂里面，比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分，使得LED不易损坏。,7、多变幻 LED光源可利用红、绿、蓝三基色原理，在计算机技术控制下使三种颜色具有256级灰度并任意混合，即可产生256256256=16777216种颜色，形成不同光色的组合变化多端，实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。 8、技术先进 与传统光源单调的发光效果相比，LED光源是低压微电子产品。它成功融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌入式控制技术等，所以亦是数字信息化产品，是半导体光电器件“高新尖”技术，具有在线编程、无限升级、灵活多变的特点。 9、综合 长寿命-寿命可超过十万小时，相比钨丝灯泡的寿命只有1000小时，稳固-没有移动部件，没有玻璃，大小-大多数的直径只有5毫米，能耗-高达90%的转换率将电能转化成光能，需要极少的电力供应，环保无毒-没有水银等有毒重金属，多功能性-可实现各种颜色变化，温度低-比HID或白炽灯更少的热辐射，直流低电压-某些应用场下更安全,三.LED常用照明术语,光通量() :点光源或非点光源在单位时间内所发出的能量,其中可产生视觉者(人能感觉出来的辐射通量)即称为光通量。光通量的单位为流明(简写lm),1流明(lumen或lm)定义为一国际标准烛光的光源在单位立体弧角内所通过的光通量。 光照度：可用照度计直接测量。光照度的单位是勒克斯，是英文lux的音译，也可写为lx。被光均匀照射的物体，在1平方米面积上得到的光通量是1流明时，它的照度是1勒克斯。 发光强度：简称光强，国际单位是candela（坎德拉）简写cd。Lcd是指光源在指定方向的单位立体角内发出的光通量。光源辐射是均匀时，则光强为I=F/，为立体角，单位为球面度（sr）,F为光通量，单位是流明，对于点光源由I=F/4 。左右。 光亮度：表示发光面明亮程度的，指发光表面在指定方向的发光强度与垂直且指定方向的发光面的面积之比，单位是坎德拉/平方米。对于一个漫散射面，尽管各个方向的光强和光通量不同，但各个方向的亮度都是相等的。电视机的荧光屏就是近似于这样的漫散射面，所以从各个方向上观看图像，都有相同的亮度感。,显色性：光源对物体呈现的程度，即颜色的逼真程度。常称“显色指数”单位：Ra。 光 效：光源发出的光通量除以光源的功率。它是衡量光源节能的重要指标。单位：每瓦流明（Lm/w）。 色 温：光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时，黑体的温度称为该光源的色温。单位：开尔文（k）。 光束角：通常称角度，指于垂直光束中心线之一平面上，发光强度等于50%最大发光强度的二个方向之间的夹角 。,结温：是指管芯 PN 结的平均温度，用 T J 表示。 LED结温高低 直接影响到LED出光效率、器件寿命、可靠性、发射波长等 是LED器件封装和器件应用设计必须着重解决的核心问题.,热阻：是指反映阻止热量传递能力的综合参量。单位：/W， 即物体持续传热功率为1W时，导热路径两端的温差。 总热阻为各层热阻之和.,四.LED芯片介绍,1.Led芯片的结构 LED芯片有两种基本结构，水平结构（Lateral）和垂直结构（Vertical）。 横向结构LED芯片的两个电极在LED芯片的同一侧，电流在n-和p-类型限制层中横向流动不等的距离。 垂直结构的LED芯片的两个电极分别在LED外延层的两侧，由于图形化电极和全部的p-类型限制层作为第二电极，使得电流几乎全部垂直流过LED外延层，极少横向流动的电流，可以改善平面结构的电流分布问题，提高发光效率，也可以解决P极的遮光问题，提升LED的发光面积。,2.芯片的分类 1).引脚式：有两个引脚，一般用于小功率。 优点：技术成熟，产品可靠，成本低，体积小，适用范围广 缺点：允许通过的最电流较小，亮度低，没有特别的散热设计，热电通道都是通过引脚完成，散热性能不佳，寿命受到限制。,2).SMD封装：表面贴片式二极管，可满足表面贴装 结构的各种电子产品的需要，但功率也不能做得很 大。 优点：一致性好，适合大规模生产，能够集成多颗芯片得到极大的功率。 缺点：热量过于集中散热较难。,3).食人鱼封装：有四个引脚，两个为正，两个为负，导热性能比小功率好。 食人鱼这个名字是从外国传入的，因为的外型类似亚马逊河中的食人鱼。 特点：支架为铜制，面积大散热快可以长时间使用，常用作汽车刹车灯、转向灯。,五.LED的封装技术,1.扩晶：把排列的密密麻麻的晶片弄开一点便于固晶。 2.固晶：在支架底部点上导电/不导电的胶水(导电与否视晶片是上下LED封装车间型PN结还是左右型PN结而定）然后把晶片放入支架里面。 3.短烤：让胶水固化焊线时晶片不移动。 4.焊线：用金线把晶片和支架导通。 5.前测：初步测试能不能亮。,6.灌胶：用胶水把芯片和支架包裹起来。 7.长烤：让胶水固化。 8.后测：测试能亮与否以及电性参数是否达标。 9.分光分色把颜色和电压大致上一致的产品分出来。 10.包装。,六.LED的重要参数,1极限参数的意义 （1）允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值，LED发热、损坏。 （2）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管。 （3）最大反向电压VRm：所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。 （4）工作环境topm:发光二极管可正常工作的环境温度范围。低于或高于此温度范围，发光二极管将不能正常工作，效率大大降低。,2电参数的意义 (1)正向工作电流If：它是指发光二极管正常发光时的正向电流值。在实际使用中应根据需要选择IF在0.6IFm以下。 (2)正向工作电压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。发光二极管正向工作电压VF在1.43V。在外界温度升高时，VF将下降。 (3)V-I特性：发光二极管的电压与电流的关系在正向电压正小于某一值（叫阈值）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。由V-I曲线可以得出发光管的正向电压，反向电流及反向电压等参数。正向的发光管反向漏电流IR10A以下。,七.LED的应用,(1)显示屏、交通讯号显示光源的应用LED灯具有抗震耐冲击、光响应速度快、省电和寿命长等特点，广泛应用于各种室内、户外显示屏，分为全色、双色和单色显示屏，全国共有100多个单位在开发生产。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，而且推广速度快，市场需求量很大，是个很好的市场机会。 (2)汽车工业上的应用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、侧灯以及头灯等。汽车用白炽灯不耐震动撞击、易损坏、寿命短，需要经常更换。1987年，我国开始在汽车上安装LED高位刹车灯。由于LED响应速度快,可以及早提醒司机刹车，减少汽车追尾事故，在发达国家，使用LED制造的中央后置高位刹车灯已成为汽车的标准件，美国HP公司在1996年推出的LED汽车尾灯模组可以随意组合成各种汽车尾灯。,(3)LED背光源以高效侧发光的背光源最为引人注目，LED作为LCD背光源应用，具有寿命长、发光效率高、无干扰和性价比高等特点，已广泛应用于电子手表、手机、BP机、电子计算器和刷卡机上，随着便携电子产品日趋小型化，LED背光源更具优势，因此背光源制作技术将向更薄型、低功耗和均匀一致方面发展。LED是手机关键器件，一部普通手机或小灵通约需使用10只LED器件，而一部彩屏和带有照相功能的手机则需要使用约20只LED器件。现阶段手机背光源用量非常大，一年要用35亿只LED芯片。我国手机生产量很大，而且大部分LED背光源还是进口的，对于国产LED产品来说，这是个极好的市场机会。 (4)LED照明光源早期的产品发光效率低，光强一般只能达到几个到几十个mcd，适用在室内场合，在家电、仪器仪表、通讯设备、微机及玩具等方面应用。随着LED散热技术的改进，LED光源替代白炽灯和荧光灯甚至是碘钨灯、高压钠灯等大功率光源的替代趋势已从局部应用领域开始发展。日本为节约能源，正在计划替代白炽灯的发光二极管项目(称为“照亮日本“)，头五年的预算为50亿日元，如果LED替代半数的白炽灯和荧光灯，每年可节约相当于60亿升原油的能源,相当于五个1.35106kW核电站的发电量，并可减少二氧化碳和其它温室气体的产生，改善人们生活居住的环境。我国也于2004年投资50亿大力发展节能环保的半导体照明计划。,(5)其它应用例如一种受到儿童欢迎的闪光鞋，走路时内置的LED会闪烁发光，仅温州地区一年要用5亿只发光二极管；利用发光二极管作为电动牙刷的电量指示灯，据国内正在投产的制造商介绍,该LED灯具(5张)公司已有少量保健牙刷上市，预计批量生产时每年需要3亿只发光灯；正在流行的LED圣诞灯，由于造型新颖、色彩丰富、不易碎破以及低压使用的安全性，近在香港等东南亚地区销势强劲，受到人们普遍的欢迎，正在威胁和替代现有电泡的圣诞市场。 (6)家用室内照明的LED产品越来受人欢迎，LED筒灯，LED天花灯，LED日光灯，LED光纤灯已悄悄地进入家庭！ (7)led广告宣传车，从2010年起开始流入国内。LED移动广告车（OMDM)，Outdoor Mobile Direct Mail advertising是LED行业兴起后的伴生产物。是指由LED屏作为信息输出设备，移动车身作为重体的广告设备，自身可以变换位置，一般自带发电机、音响、电脑等设备，属于广告车中的一种。,LED办公照明 LED日光灯,LED面板灯,LED商业照明 LED射灯,LED天花灯,LED筒灯,LED蜡烛灯,LED工矿灯,LED路灯,