LED是一種半導(dǎo)體，通電即會發(fā)光。憑借其高效率、長壽命和其他突出的特點，LED已廣泛取代了傳統(tǒng)光源。現(xiàn)在的重點是在“光的質(zhì)量”、“光的功能”等關(guān)鍵詞上創(chuàng)造新價值。

01 ?LED的發(fā)光原理

發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦浴．?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。 ?

在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED。 ? 通俗得來講就是：當(dāng)電流通過晶片時，N型半導(dǎo)體內(nèi)的電子與P型半導(dǎo)體內(nèi)的空穴在發(fā)光層劇烈地碰撞復(fù)合產(chǎn)生光子，以光子的形式發(fā)出能量（即大家看見的光）。

02 LED物理結(jié)構(gòu)

LED主要由以下幾個部分構(gòu)成：芯片（作用：光源發(fā)光）、支架：包括襯底及散熱基座、引腳等（作用：散熱、導(dǎo)電）、金線（作用：導(dǎo)電）、透明樹脂（作用：保護(hù)晶粒、透光）。

03 LED的具體參數(shù)

發(fā)光二極管最大工作電流

最大工作電流URM是指發(fā)光二極管長期正常工作所允許通過的最大正向電流。使用中不能超過此值，否則將會燒毀發(fā)光二極管。

發(fā)光二極管的結(jié)溫

LED結(jié)溫：LED的基本結(jié)構(gòu)是一個半導(dǎo)體的P—N結(jié)。實驗指出，當(dāng)電流流過LED元件時，P—N結(jié)的溫度將上升，嚴(yán)格意義上說，就把P—N結(jié)區(qū)的溫度定義為LED的結(jié)溫。通常由于元件芯片均具有很小的尺寸，因此我們也可把LED芯片的溫度視之為結(jié)溫。說白了就是LED的溫度結(jié)點，到達(dá)溫度結(jié)點的時候LED的壽命和性能都會受到影響。

發(fā)光二極管最大反向電壓

最大反向電壓URM是指發(fā)光二極管在不被擊穿的前提下，所能承受的最大反向電壓。發(fā)光二極管的最大反向電壓URM一般在5V左右，使用中不應(yīng)使發(fā)光二極管承受超過5V的反向電壓，否則發(fā)光二極管將可能被擊穿。

發(fā)光二極管發(fā)光強度

IV表示從特定方向觀測到的亮度。單位cd（坎德拉，對應(yīng)的更小單位是毫坎德拉,即mcd），一單位立體角內(nèi)發(fā)出一流明的光稱為一坎德拉。比較光強時需要特別注意指向角。光強是指單位立體角內(nèi)發(fā)出的光通量。透鏡作為LED封裝的組成部分可以向特定方向集中光輸出（用透鏡集光），即使光輸出小也能集光，因此光強變大。需要特別指出的是，IV值通常需要指定該LED是在多大的正向電流IF下測量到的。

發(fā)光二極管光通量 Φv [lm]

是指從光源發(fā)射出來的全部光量。單位為lm（流明）。

發(fā)光二極管主波長 λD[nm]

LED一般用波長表示顏色。主波長相當(dāng)于眼睛看到的顏色所對應(yīng)的波長，與發(fā)光波長的峰值波長有差異，單位為nm（納米）。

各種發(fā)光二極管發(fā)光顏色LED的波長參數(shù)

紫：400～435nm、藍(lán)：435～480nm、藍(lán)綠：480～500nm、綠：500～560nm、黃綠：560～580nm、黃：580～595nm、橙：595～610nm、紅：610～760nm、白，通常用下面的色坐標(biāo)來表示。或者簡單用暖白、正白、冷白表示。

發(fā)光二極管色度坐標(biāo) x, y

它指用二維正交坐標(biāo)系（x和y）表示LED發(fā)光顏色的實際值。主要反映了LED光源所表現(xiàn)出來的物理顏色，色坐標(biāo)比用色溫表示的顏色更加精準(zhǔn)，清楚。

發(fā)光二極管色溫

色溫是指當(dāng)光源所發(fā)出的光的顏色與黑體在某一溫度下輻射的顏色相同時，黑體的溫度就稱為該光源的色溫。色溫越低，顏色越偏向橙色，色溫越高，顏色越偏向藍(lán)色。

發(fā)光二極管發(fā)光視角

在發(fā)光強度分布圖形（圖12）中，發(fā)光強度等于最大強度一半構(gòu)成的角度稱為半值角。芯片的厚度、封裝模條的外形尺寸、支架反射杯的深度以及支架在模腔中的插入深度都對半值角的大小有直接影響。制造中，可以根據(jù)客戶要求，通過選取不同的材料及選用不同的封裝尺寸來得到不同大小的半值角。

從發(fā)光強度角分布圖來分有三類：

A高指向性：一般為尖頭環(huán)氧封裝，或是帶金屬反射腔封裝，且不加散射劑。半值角為5°～20°或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或與光檢出器聯(lián)用以組成自動檢測系統(tǒng)。

B標(biāo)準(zhǔn)型：通常作指示燈用，其半值角為20°～45°。

C散射型：這是視角較大的指示燈，半值角為45°～90°或更大。

發(fā)光二極管工作溫度

工作環(huán)境溫度是影響二極管工作的一個重要參數(shù)，對光強電流等參數(shù)都有很大影響。

發(fā)光二極管使用壽命

人稱LED光源為長壽燈。它為固體冷光源，環(huán)氧樹脂封裝，燈體內(nèi)也沒有松動的部分，不存在燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰等缺點，在恰當(dāng)?shù)碾娏骱碗妷合拢褂脡勖蛇_(dá)6萬到10萬小時，比傳統(tǒng)光源壽命長10倍以上。

從LED的正常使用來看，影響LED壽命的最主要因素就是熱。熱量的來源，有材料正常的電阻在通電產(chǎn)生的焦耳熱，PN結(jié)產(chǎn)生的熱，還有工藝中帶來的寄生電阻產(chǎn)生的焦耳熱，還有光被吸引后產(chǎn)生的熱。熱量的積累使得溫度升高，溫度升高使得芯片的性能衰退、退化老化、變性。

亮度檔

供應(yīng)商在產(chǎn)出LED燈后，會根據(jù)燈的Lm值，來劃分燈的亮度檔，亮度檔越高的LED其Lm值也越大，同時亮度也就越亮。

色塊

色塊其實就是色溫的區(qū)域范圍。LED的色溫按標(biāo)準(zhǔn)是分段的，既然是分段，就有一個最大值和最小值，在色坐標(biāo)系中是一個，x和y的坐標(biāo)對應(yīng)的也就有一個最大值和最小值，這樣一個色溫段就是以小塊的區(qū)域，即所謂的色塊。bin就是按色溫段來區(qū)分led。色塊是以這個區(qū)域為范圍，在這個區(qū)域里面，還可以細(xì)分成更小的區(qū)域，那么這個更小的區(qū)域，就是led的分bin,不同的bin，對應(yīng)的色溫略有差異。雖然大范圍都是一樣，都在同一個色塊里面。如下圖為，以色坐標(biāo)為基準(zhǔn)進(jìn)行色塊的劃分。

同角點不同波段問題

每一個角點所對應(yīng)的波長都不是一個確定的值，生產(chǎn)中難免會有波動，所以每個角點又細(xì)分為四個波段，每個波段的長度大約為2nm左右。在制作背光時要加以區(qū)分，否則后期可能會出現(xiàn)同色異譜的現(xiàn)象。

什么是同色異譜？兩個有色樣品在某一個相同光源下似乎是相同的顏色，但在另外一個相同的光源下似乎是不同的顏色，如下圖，這種現(xiàn)象就是同色異譜。

頻譜

光源由不同的顏色所組成，各顏色的光有不同的頻率，所占的比例可能也有不同。三棱鏡透過折射的方式，將不同頻率的光折射到不同的位置，因此可以看到不同顏色的光。同樣的也可以將一般光源用三棱鏡處理，投映出連續(xù)的或不連續(xù)的彩色光帶。光帶的顏色表示其頻率，而明暗可表示其比例的多寡，這就是光的頻譜，一般稱為光譜。

若所有頻率的顏色含量都一様，其合成的顏色會是白色，而其幅度對應(yīng)頻率的頻譜會是一條水平線。因此一般會將頻譜為水平線的信號以“白色”來稱呼。

LED電源驅(qū)動方式: ?

A.恒流式: ? 恒流驅(qū)動電路驅(qū)動LED是很理想的,缺點就是價格較高.恒流電路雖然不怕負(fù)載短路,但是嚴(yán)禁負(fù)載完全開路.恒流驅(qū)動電路輸出的電流是恒定的,而輸出的直流電壓卻隨著負(fù)阻值的大小不同在一定范圍內(nèi)變化.要限制LED的使用數(shù)量,因為它有最大承受電流及電壓值. ?

B.穩(wěn)壓式: ? 穩(wěn)壓電路確定各項參數(shù)后,輸出的是固定電壓,輸出的電流卻隨著負(fù)載的增減而變化.穩(wěn)壓電路雖然不怕負(fù)載開路,但是嚴(yán)禁負(fù)載完全短路.整流后的電壓變化會影響LED的亮度.要使每串以穩(wěn)壓電路驅(qū)動LED顯示亮度均勻,需要加上合適的電阻才可以.

04 白光LED的發(fā)光方式

白光LED的形成方法

?藍(lán)光LED + 黃色熒光粉

藍(lán)光LED + 黃、紅色熒光粉

UV LED + 藍(lán)、綠、紅色熒光粉

藍(lán)光LED + 綠色LED + 紅色LED

量子點(Quantum dot)LED

05 LED制作工藝

點膠的目的：

為了維護(hù)本身的氣密性，并保護(hù)不受周圍環(huán)境中濕度與溫度的影響，以及防止電子組件受到機械振動、沖擊產(chǎn)生破損而造成組件特性變化；針對白光，點膠（熒光膠）有另一個決定性的作用，調(diào)配出不同的顏色/色度。?

點膠的重要性：

正是基于上述保護(hù)作用以及熒光膠的混色作用，點膠是LED封裝制程中的最重要的一個環(huán)節(jié)，點膠的好壞將直接影響到產(chǎn)品的顏色特性，影響到客符率，導(dǎo)致無法出貨。

點透明膠：

一般來講，只有非白光材料點透明膠，其目的主要是保護(hù)組件特性；A/B膠以規(guī)格書給定比例混合，攪拌均勻抽真空后點膠即可，點膠做到無氣泡不漏金 線即可，工藝要求比較簡單。

點熒光膠的原因 ：

一般最常見的需要點熒光膠的主要為藍(lán)色LED+黃色熒光粉的白光化封裝材料,這也是目前使用最廣泛的白光的制作方法，其原理是將可產(chǎn)生黃光的熒光粉分散于透明的硅膠內(nèi)，再用設(shè)于碗杯內(nèi)的藍(lán)色LED產(chǎn)生的光線激發(fā)轉(zhuǎn)換成白光，這種方式的白光發(fā)光機制是利用LED產(chǎn)生藍(lán)色光線，其中部份藍(lán)光會激發(fā)熒光粉變成黃色發(fā)光，剩余的藍(lán)光則只在外部進(jìn)行藍(lán)光與黃光混色進(jìn)而變成白光

06 結(jié)束語

LED產(chǎn)品的色彩變化，主要是通過熒光粉及LED芯片波長的變化；所以，可根據(jù)產(chǎn)品的需求來調(diào)試其產(chǎn)品的色彩；?

如若產(chǎn)品需求LED白光產(chǎn)品中的紅色能量較多，那主要可通過X坐標(biāo)較大的熒 光粉來滿足；?

如若產(chǎn)品需求LED白光產(chǎn)品中的綠色能量較多，那主要可通過Y坐標(biāo)較大熒光 粉的來滿足；

如若產(chǎn)品需求LED白光產(chǎn)品中的色彩飽和度較高，那主要可通過XY坐標(biāo)較大熒光粉的來滿足；

審核編輯：劉清