LED是一種半導(dǎo)體，通電即會(huì)發(fā)光。憑借其高效率、長(zhǎng)壽命和其他突出的特點(diǎn)，LED已廣泛取代了傳統(tǒng)光源?，F(xiàn)在的重點(diǎn)是在“光的質(zhì)量”、“光的功能”等關(guān)鍵詞上創(chuàng)造新價(jià)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(gè)PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?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(shí)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(zhǎng)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(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，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(lái)講就是：當(dāng)電流通過(guò)晶片時(shí)，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(jiàn)的光）。
02 LED物理結(jié)構(gòu)
LED主要由以下幾個(gè)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(shù)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(zhǎng)期正常工作所允許通過(guò)的最大正向電流。使用中不能超過(guò)此值，否則將會(huì)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(gè)半導(dǎo)體的P—N結(jié)。實(shí)驗(yàn)指出，當(dāng)電流流過(guò)LED元件時(shí)，P—N結(jié)的溫度將上升，嚴(yán)格意義上說(shuō)，就把P—N結(jié)區(qū)的溫度定義為L(zhǎng)ED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(shuō)白了就是LED的溫度結(jié)點(diǎn)，到達(dá)溫度結(jié)點(diǎn)的時(shí)候LED的壽命和性能都會(huì)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(guò)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(qiáng)度
IV表示從特定方向觀測(cè)到的亮度。單位cd（坎德拉，對(duì)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(qiáng)時(shí)需要特別注意指向角。光強(qiáng)是指單位立體角內(nèi)發(fā)出的光通量。透鏡作為L(zhǎng)ED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(qiáng)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(cè)量到的。
發(fā)光二極管光通量 Φv [lm]
是指從光源發(fā)射出來(lái)的全部光量。單位為lm（流明）。
發(fā)光二極管主波長(zhǎng) λD[nm]
LED一般用波長(zhǎng)表示顏色。主波長(zhǎng)相當(dāng)于眼睛看到的顏色所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，與發(fā)光波長(zhǎng)的峰值波長(zhǎng)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(zhǎng)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(lái)表示?；蛘吆?jiǎn)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(shí)際值。主要反映了LED光源所表現(xiàn)出來(lái)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(shí)，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(qiáng)度分布圖形（圖12）中，發(fā)光強(qiáng)度等于最大強(qiáng)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(duì)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(guò)選取不同的材料及選用不同的封裝尺寸來(lái)得到不同大小的半值角。
從發(fā)光強(qiáng)度角分布圖來(lái)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(dòng)檢測(cè)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(gè)重要參數(shù)，對(duì)光強(qiáng)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(zhǎng)壽燈。它為固體冷光源，環(huán)氧樹(shù)脂封裝，燈體內(nèi)也沒(méi)有松動(dòng)的部分，不存在燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰等缺點(diǎn)，在恰當(dāng)?shù)碾娏骱碗妷合?，使用壽命可達(dá)6萬(wàn)到10萬(wàn)小時(shí)，比傳統(tǒng)光源壽命長(zhǎng)10倍以上。
從LED的正常使用來(lái)看，影響LED壽命的最主要因素就是熱。熱量的來(lái)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(lái)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(huì)根據(jù)燈的Lm值，來(lái)劃分燈的亮度檔，亮度檔越高的LED其Lm值也越大，同時(shí)亮度也就越亮。
色塊
色塊其實(shí)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(gè)最大值和最小值，在色坐標(biāo)系中是一個(gè)，x和y的坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的也就有一個(gè)最大值和最小值，這樣一個(gè)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(lái)區(qū)分led。色塊是以這個(gè)區(qū)域?yàn)榉秶谶@個(gè)區(qū)域里面，還可以細(xì)分成更小的區(qū)域，那么這個(gè)更小的區(qū)域，就是led的分bin,不同的bin，對(duì)應(yīng)的色溫略有差異。雖然大范圍都是一樣，都在同一個(gè)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(diǎn)不同波段問(wèn)題
每一個(gè)角點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)都不是一個(gè)確定的值，生產(chǎn)中難免會(huì)有波動(dòng)，所以每個(gè)角點(diǎn)又細(xì)分為四個(gè)波段，每個(gè)波段的長(zhǎng)度大約為2nm左右。在制作背光時(shí)要加以區(qū)分，否則后期可能會(huì)出現(xiàn)同色異譜的現(xiàn)象。
什么是同色異譜？?jī)蓚€(gè)有色樣品在某一個(gè)相同光源下似乎是相同的顏色，但在另外一個(gè)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(guò)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(huì)是白色，而其幅度對(duì)應(yīng)頻率的頻譜會(huì)是一條水平線。因此一般會(huì)將頻譜為水平線的信號(hào)以“白色”來(lái)稱呼。
LED電源驅(qū)動(dòng)方式: ?
A.恒流式: ? 恒流驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)LED是很理想的,缺點(diǎn)就是價(jià)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(kāi)路.恒流驅(qū)動(dòng)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?yàn)樗凶畲蟪惺茈娏骷半妷褐? ?
B.穩(wěn)壓式: ? 穩(wěn)壓電路確定各項(xiàng)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(kāi)路,但是嚴(yán)禁負(fù)載完全短路.整流后的電壓變化會(huì)影響LED的亮度.要使每串以穩(wěn)壓電路驅(qū)動(dòng)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(diǎn)(Quantum dot)LED
05 LED制作工藝
點(diǎn)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(jī)械振動(dòng)、沖擊產(chǎn)生破損而造成組件特性變化；針對(duì)白光，點(diǎn)膠（熒光膠）有另一個(gè)決定性的作用，調(diào)配出不同的顏色/色度。?
點(diǎn)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(diǎn)膠是LED封裝制程中的最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，點(diǎn)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(wú)法出貨。
點(diǎn)透明膠：
一般來(lái)講，只有非白光材料點(diǎn)透明膠，其目的主要是保護(hù)組件特性；A/B膠以規(guī)格書(shū)給定比例混合，攪拌均勻抽真空后點(diǎn)膠即可，點(diǎn)膠做到無(wú)氣泡不漏金 線即可，工藝要求比較簡(jiǎn)單。
點(diǎn)熒光膠的原因 ：
一般最常見(jiàn)的需要點(diǎn)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(jī)制是利用LED產(chǎn)生藍(lán)色光線，其中部份藍(lán)光會(huì)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(yǔ)
LED產(chǎn)品的色彩變化，主要是通過(guò)熒光粉及LED芯片波長(zhǎng)的變化；所以，可根據(jù)產(chǎn)品的需求來(lái)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(guò)X坐標(biāo)較大的熒 光粉來(lái)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(guò)Y坐標(biāo)較大熒光 粉的來(lái)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(guò)XY坐標(biāo)較大熒光粉的來(lái)滿足；
審核編輯：劉清