1、LED器件技術培訓LEDLED器件技術培訓器件技術培訓LED器件技術培訓目 錄 LEDLED概述概述LEDLED器件應用基礎器件應用基礎光度學與色度學視覺特性圖像質量的評價LED器件工作原理半導體基本發光原理LED器件參數LED器件特性曲線LED器件參數的測試LED器件的驅動方式LED器件使用的注意事項LEDLED制造工藝流程制造工藝流程LED器件技術培訓LED概述 LED (Light Emitting Diode ),又稱發光二極管，它們利用固體導體芯片作為發光材料，當兩端施加正向電壓，半導體中的載流子發生復合，放出過剩的能量而引起光子發射產生可見光。LED器件技術培訓LED器件應用基礎光

2、度學定義： 光度是對有關光的輻射能量與人眼亮度感受兩者關系的描述。 在LED器件中常用發光強度來說明器件的光度特殊性。發光強度定義為光源在單位立體角內發出的光通量,用I表示 I I=d=d/d/d 光通量光通量 單位為流明（單位為流明（lmlm）；）； 立體角立體角 單位為立體弧度單位為立體弧度 ； I I 發光強度發光強度 單位為坎德拉（單位為坎德拉（cdcd）。）。相對視明函數曲線波長LED器件技術培訓LED器件應用基礎 何謂光： 定義：光是電磁波的一種。波長在0.1mm-10nm之電磁波稱為光?？梢姽獾牟ㄩL范圍為380nm-760nm。波長在760nm-0.1mm的為紅外線光，波長超過0

3、.1mm的是電波，而波長在380nm-10nm的為紫外線光。波長小于10nm的是X線光。LED器件技術培訓LED器件應用基礎色度學 定義： 有關色彩形成與彩色視覺關系的描述。 在不同環境下，肉眼對不同顏色光線的敏感程度不同；（如在暗視覺敏曲線中最敏感部位光線的波長比暗視覺敏曲線中之波長小于50nm，兩者最敏感光線有所不同）. 波長 定義： 波長是決定半導體發光之顏色的主要參數 ，且不同波長其發光顏色也隨之變化?？梢姽庵ㄩL介于380nm-760nm之間，大致分類為：暗紅色（700nm）、深紅色（640-660nm）、桔紅色（615-635nm）、琥珀色（600-610nm）、黃色（580-59

4、5nm）、黃綠色（565-575nm）、純綠（500-540nm）、藍色（435-490nm）、紫色(380-430nm)。明暗相對視明函數曲線波長暗視覺明視覺LED器件技術培訓LED器件應用基礎視覺特征：是各種顯示設備設計時需認真考慮的一個重要因素，它大部份取結于人的主觀感受。應注意以下幾點： 1、亮度的對比靈敏度； 2、空間分辨力； 3、馬赫效應； 4、視沉惰性；圖像質量的評價： 1、滿足顯示效果之要求（如發光亮度、顏色等）； 2、檢定人必須客觀公正，按行業之標準進行適度地評判。LED器件技術培訓LED器件的工作原理半導體基本發光原理：發光二極管(Light Emitting Diode)

5、是由半導體材料制成的元件。其晶片發光原理是：在晶片的PN結上加正向電壓時，載流子的擴散運動大于漂移運動，致使P區的空穴（即電洞）注入到N區，N區的電子注入到P區，在相互注入的電子和空穴相遇后就產生復合，復合時發出的能量則大部份以光的形式出現。晶片的發光部分是PN接合部份（即PN結面，一般部份稱為活性層）進行發光，再從晶片表面向外發出。P N+-ERa+-+ +P N-+E+-+-+ -LED器件技術培訓LED器件的工作原理LED器件技術參數 在工程應用中，正確掌握和理解LED器件的參數成功設計的基礎。LED器件的參數可以分為電參數、光參數和結構參數。 一、極限參數 極限參數是指在應用中不得超過

6、的各種量值。（極限功耗PM） Led器件正常工作于正偏置狀態，正向電流沿正向電壓方向流過，電場做功一部份轉化成為光能，還有相當部份轉化為熱能，引起PN結發熱，使結溫上升。當溫度上升達到其最大值TJM時，器件的耗散功率就不允許增加，這時的功率即為極限功耗PM（極限工作電流IFM) 極限工作電流是因極限功耗而引起的參數。當LED器件處于正偏置時，其正向電壓的變化很小，引起耗散功率增加的原因是正向電流的增加。LED器件技術培訓LED器件的工作原理（最高允許反向電壓VS) LED器件也和其它二極管一樣，在反向偏置時當反向電壓加大到一定程度就會引起擊穿。LED器件的反向擊穿電壓相當低，一般只有四五伏特，

7、而且LED器件一旦擊穿之后，就會造成永久性的損壞，因此不要對LED器件進行反向擊穿試驗。在進行破壞試驗時是可以測試反向擊穿電壓的。(最大允許正向脈沖電流IFP) LED發光器件，在一定頻率、一定占空比的正向電流驅動下，所能承受的最大正向脈沖電流就是最大允許正向脈沖電流。由于是在脈沖方式下工作，所以在同等結溫限制條件下，正向脈沖電流的最大允許值要比直流值大。LED器件技術培訓LED器件的工作原理電參數順向電壓（VF）：一般指在一定的正向工作電流條件下并能使晶片導通的正向壓降。VF隨IF的變化而稍有變化，其值也與溫度有關，隨溫度的上升VF有所下降。VF之值視LED器件所用半導體材料的不同而不同一般

8、在1.7V3V之間。順向電壓過大，會使晶片擊穿（即燒死）。順向電流（IF）：是指晶片在施加順向電壓后，所產生的一個正向導通電流。此電流大小，是跟VF值的大小有關。一般晶片正常工作電流在10mA-20mA左右。瞬間承受最大電流一般可達到160mA-200mA左右。逆向電壓（VR）：是指施加到晶片上的反向電壓。逆向電流（IR）：是指晶片施加反向電壓后，所產生的一個漏電流。此電流是越小越好。因為電流大了容易造成反向擊穿。導通時間T on:當器件在脈沖電流驅動下工作時，在脈沖的下降沿從受激射開始到達到發光強度穩定值的90為止所需要的時間。截止時間T ct:當器件在脈沖電流驅動下工作時，在脈沖的下降沿從

9、受激輻射結束到發光強度下降到穩定值的10為止所需要的時間。LED器件技術培訓LED器件的工作原理光參數發光強度IV：沿LED發光器件發光面法線方向的發光強度。由于發光強度與正向電流有關，所以在表明發光強度時應該以一定的正向工作電流為條件。一般取IF=20mA（參IV與IF特性曲線圖）。發光波長P：普通LED器件所發出的光，其光譜在一個較窄的波長范圍內變化，不同波長之所發出的光強也有所不同，其值與LED器件所用半導體材料有關。LED器件技術培訓LED器件的工作原理特性曲線發光強度IV與正向電流IF的關系曲線總體上看發光強度是隨正向電流的增加而增加的，但是不同半導體材料制成的LED器件，其發光強度

10、IV與正向電流IF的變化關系有所不同。不同的IV與IF的關系曲線描述了為達到所需要的發光強度，LED應該用多大的電流來驅動。曲線越陡，達到同樣發光強度所需要的驅動電流越小，因而發熱量就小，有利于器件的工作。IV與IF關系曲線IF（mA）Iv(mcd)LED器件技術培訓LED器件的工作原理伏安特性發光二極管的電流與電壓之間的關系和其它電器元件一增，稱為伏安特性。由于LED器件的主要功能是發光，因此正向特性十分重要，而反向特性意義不大，所以LED器的伏安特性一般就是指它的正向特性。發光二極管的伏安特性與一般二極管基本相似，只是開始導通的正向電壓比較大，大約在1.6V3.0V之間，視不同的半導體材料

11、而定。正向伏安特性曲線LED器件技術培訓LED器件參數的測試LED器件參數包括以下兩個：1、電參數的測量2、光參數的測量LED器件技術培訓LED器件的工作原理LED器件的驅動方式從LED器件的發光機理可以知道，當向LED器件施加正向電壓時，流過器件的正向電流使其發光。因此LED的驅動就是如何使它的PN結處于正偏置，而且為了控制（調節）它的發光強度，還要解決正向電流的調節問題。具體的驅動方法可以分為直流驅動，恒流驅動，脈沖驅動和掃描驅動等。直流驅動直流驅動是最簡單的驅動方法，由電阻R與發光二極管LED串聯后直接連接到電源Vcc上。連接時令LED的陰極接電源的負極方向，陽極接正極方向。只要保證LE

12、D處于正偏，發光二極管與電阻的位置是可以互換的。 在直流驅動方式可分串聯與并聯兩種。RVccLEDIUIfVfVccVcc/RLED直流驅動LED器件技術培訓LED器件的工作原理基極電流控制基極電壓控制LED器件技術培訓LED器件的工作原理脈沖驅動利用人眼的視覺惰性，采用向LED器件重復供電的方法使之點亮，就是通常說的脈沖驅動方式。脈沖驅動方式時應該注意兩個問題： a、脈沖電流幅值的確定； b、重復頻率的選擇。脈沖驅動的主要應用有兩個方面（掃描驅動與占空比控制）： a、掃描驅動的主要目的是節約驅動器、簡化電路； b、占空比控制的主要目的是調節器件的發光強度，多用于圖像顯示中灰度級控制，兩者兼容

13、。Ia=（1/t）idt=If(Ton/T) R脈沖源LEDiIaIaToffTTontIfLED脈沖驅動 LED器件技術培訓LED器件的工作原理掃描驅動掃描驅動是通過數字邏輯電路，使若干LED器件輪流導通，用節省控制驅動電路。R1R2RnLEDnLEDnLED1LED1Ton1Ton2Toff1ToffnTonnLED器件技術培訓LED器件的工作原理LED器件使用的注意事項LED二極管焊接過程的技術要求 白光（藍光、綠光同白光）LED二極管在焊接的過程中請嚴格遵守以下要求操作： 1工人生產時一定要戴防靜電手套，防靜電手腕，電烙鐵一定要接地，嚴禁徒手觸摸白光LED的兩只引線腳。因為白光LED的

14、防靜電為100V，而人在工作臺上工作濕度為60%-90%時人體的靜電會損壞發光二極管的結晶層，工作一段時間后（如10小時）二極管就會失效（不亮）。嚴重時會立即失效。 2焊接溫度為260，3秒。溫度過高，時間過長會燒壞芯片。為了更好地保護LED，LED膠體與PC板應保持2mm以上的間距，以使焊接熱量在引腳中散除。 3LED的正常工作電流為20mA，電壓的微小波動（如0.1V）都將引起電流的大幅度波動（10%-15%）。因此，在電路設計時應根據LED的壓降配對不同的限流電阻，以保證LED處于最佳工作狀態。電流過大，LED會縮短壽命，電流過小，達不到所需光強。LED器件技術培訓LED器件的工作原理正

15、確選擇和應用LED器件： 為了使LED顯示屏達到理想的顯示效果，需要正確選擇和運用LED器件，應該注意以下各點：正確選擇LED器件的發光強度。 正確選擇器件發光的顏色，有助于提高顯示亮度的主觀感受。 在LED顯示屏的安裝方面需要注意的問題，主要有屏體大小與觀察距離的關系和安裝傾角等。 屏體安裝時，應注意器件發光的指向性，當屏體安裝高度很高時，應該使屏體保持一定的傾角，以便使發光的主要方向指向最佳觀察位置。此外，屏體的安裝還要注意顯示屏的電磁輻射對外界影響，以及外界電磁輻射對顯示屏的影響。戶外顯示屏為避免陽光照射造成反差降低的后果，可以考慮加裝整體的或分散到每個光源的遮光板或罩。LED器件技術培

16、訓Led工藝制造流程上游磊晶中游晶粒下游封裝單晶片（-族基板）結構設計結構成長結構成長材料特性/厚度測量磊晶片金屬膜蒸鍍光罩蝕刻熱處理切割崩裂測量晶粒固晶粘著打線樹脂封裝烘烤測試包裝LED器件技術培訓晶片制程是由-族化合物.如GaAS、GaP、GaASP/GaALAS、InGaALP、GaN等半導體制成的,其核心是PN結,因此它具有一般P-N結的I-N特性,即正向導通反向截止,擊穿特性.此外,在一定條件下,它還具有發光特性,在正流子(少子)一部分與多數載流子(多子)復合而發光.若能產生可見光(波長在380mm紫光-780nm紅光)在半導體中會使有到幾個名詞：1傳導帶：是指有自由移動電子存在之場所。2價電子帶：是指不能自由移動之電子存在之場所。3禁制帶：是指在價電子帶和傳導帶之間，是沒有電子亦沒有空穴（電洞）之間隙。E價電帶 空穴導帶 電子禁帶EnEHLED器件技術培訓晶片發光顏色（即波長）和能量的關系其中 E：電子（或電洞）之放出能量。 C：光速：3108 m/s ：波長 h：普郎克（Planck）常數：6.62610-34J.S轉換后：=120/E 所以說晶片的發光顏色跟能量的大小有關，能量越小，波長就越長。而能量的大小是跟禁制帶的寬度有關。禁制帶越寬，能量就越大，波長就越小。例：鎵砷（GaAs）之禁制帶寬度（即