《LED的基本概念》PPT课件.ppt

第一章 认识LED,本章内容：从上游认识LED,1.1 LED的基本概念 1.2 LED芯片制造的工艺流程 1.3 LED芯片的类型 1.4 LED芯片的发展趋势,引言,50年发展，目前LED发展水平 发光效率：70lm/W，光强达到烛光量级。 烛光单位是光强的旧单位，已用坎德拉代替。 颜色：几乎覆盖了可见光区，同时出现了白光。 寿命：数万小时 性价比：性能提高10倍，成本为原来的1/10,1.1 LED的基本概念,1.1节内容,一、LED工作原理 二、 LED的外部结构 三、 LED的内部芯片结构 四、LED的颜色 五、LED的优缺点,1、LED的pn结,一、LED的工作原理,2、LED的工作原理,LED（Light Emitting Diode）发光二极管。 “二极管：”是一种二极管，与普通二极管一样。有两个电极，外加电源，正向导通，反向截止。即单向导通特性，具有二极管的一切特性。 “发光”：pn结处的载流子复合，辐射出“光”，并伴随“热”产生。,一、LED的工作原理,3、LED发光原理,一、LED的工作原理,3、LED发光原理,LED有pn结 p (positive)区：正电荷，空穴。 n (negative)区：负电荷，电子。 外加电源正向导通电压，空穴和电子在pn结处复合，复合过程中的部分能量以光的形式发射。,一、LED的工作原理,3、LED发光原理,复合的两个过程 光辐射复合：有用的。 热辐射复合：使芯片温度升高，影响LED的特性，尤其是寿命。 提高光辐射复合、减小热辐射复合。,一、LED的工作原理,1、LED的结构图,二、 LED的结构,1、LED结构图说明,LED芯片：是LED的核心，芯片的材料决定了发光颜色，芯片的尺寸决定了发光的功率。 透明环氧树脂封装：作用一是密封、二是对LED芯片发出的光进行一次光学整形。 有发射碗的阴极杆、楔形支架：连接LED芯片的内部和外部电极。 引线架：LED的外部电极，用于接电源。,二、 LED的结构,1、 LED结构图进一步说明,上面的封装只是一种封装结构：引脚封装。 其它的封装形式结构类似，具体在第2章介绍。 封装：对LED来说，就是将芯片，内部、外部电极，一次光学整形，散热等因素考虑进来，进行密封的过程。封装的好坏影响发光效率、寿命等，非常重要。 封装过程：一般由特定的设备完成。,二、 LED的结构,1、外延片,典型外延片直接：200mm 外延片厚度：35030m/27030m可选择,三、 LED的内部芯片,外延片晶圆,2、芯片,三、 LED的内部芯片,芯片晶粒,3、LED外延片和芯片区别,外延片需要切割后才变成芯片，外延片是芯片的材料，芯片就可以直接封装成灯珠了。灯珠、粒。 200mm直径外延片，切割成320320m的芯片，可以切割多少片？,三、 LED的内部芯片,4、LED芯片的基本结构图,三、 LED的内部芯片,4、LED芯片的基本结构说明,由外延片的结构决定 衬底 外延层 n区 发光层 p区 透明导电层 p型电极、n型电极,三、 LED的内部芯片,1、LED发光颜色,波长决定光的颜色。 材料决定LED的发光颜色，即发光波长。 两类材料 （AlGaInP）磷化铝、磷化镓、磷化铟的合金。一般是红、橙、黄LED （InGaN）氮化镓、氮化铟。一般是蓝LED,四、 LED发光颜色,2、LED的几个代表颜色,1.蓝色LED，发光谱峰p=460465nm 2.绿色LED，发光谱峰p=550nm 3.红色的LED，发光谱峰p=680700nm 4.红外LED，发光谱峰p=910nm,四、 LED发光颜色,1、LED的优点,（1）节能：目前70lm/W的发光效率，2015年150200lm/W的发光效率。 发光效率定义：每瓦的电功率转换成的光通量。 （2）环保：无紫外、红外部分辐射，无汞。 （3）寿命长：数万小时，连续使用是几年的概念。 （4）结构牢固：从引脚封装结构可以看出是全固态结构，抗震动、抗冲击。,五、 LED的优缺点,1、LED的优点,（5）便于灯具设计：近似点光源，二次光学设计。 （6）发光响应速度快：即给电就有光，交通信号。 （7）做成薄型结构：节省空间，LED大屏幕，背光源等。,五、 LED的优缺点,2、LED的缺点,（1）色彩还原能力差 过去的LED平均显色指数（CRI）较低，因此在LED照射下显示的顏色没有白炽灯真实，容易造成视觉的误差和判断失误。但近来萤光粉、LED使用材料技术提升，CRI已经有厂商逐渐拉高到90的水准。,五、 LED的优缺点,2、LED的缺点,（2）单个LED功率低 由于单个LED功率低，LED光源亮度值不是很高，为了提高亮度就需要多个LED串或并联使用，例如汽车尾灯。虽然单个LED并不是很贵，但是数量多了成本就会很高。,五、 LED的优缺点,2、LED的缺点,（3） 光照距离短 虽然多LED的方法能提高光源亮度，但是并不能增加光照距离。因为LED发出的光线发散，即使聚光调节良好，其照明距离在过去的技术水准下也仅仅能只有几十米，LED光源适合用于近距离的照明，并不适合远距离的探照性活动。不过，随着技术力的提升，LED的光照距离也能够拉长。,五、 LED的优缺点,LED的缺点,（4）易出现黄圈问题 白光的产生蓝光与黄光荧光粉。 由于白光LED本身制造工艺上缺陷加上与反射杯或透镜的配合误差，容易造成黄圈问题。主要表现在光斑周围出现黄圈，不易消除。白光LED顏色偏差还有色斑、顏色偏蓝或偏红等现象。近来，业界使用混合萤光粉，能获得理想的白光LED，并高显色指数。,五、 LED的优缺点,LED的缺点,（5）散热问题 如果不能够有效散热，产品的使用寿命就会缩短。业界正努力开发更多有效的高散热系数材质来应用在LED领域。,五、 LED的优缺点,我们细数了LED光源的优缺点，但是瑕不掩瑜， LED必将