f、發光體接近點光源，便於燈具設計。
g、發光響應時間快，是各種訊號燈的最好光源。
h、體積小，便於做成薄型燈具，節省安裝空間。
1.2、led晶元的型別
1.2.1 半導體光電器件的分類
1.2.2 led按輸入功率分
1.2.3 led的發展趨勢
由於led的材料及生產工藝的不斷改進，其光效也在不斷提高，但並不是說led晶元尺寸越大發光就越強。當晶元大於1.666*1.
666mm時，發光不會與晶元面積成正比增強，這個面積最大約是3w功率的led晶元。所以，要得到更大亮度的光源，就需要用多個led組合成高亮度的光源。
白光led在2023年只有10lm，而2023年已達到70~80lm，到2023年已達到120~150lm，這已接近專家計算的led最終大量應用時的光通量，所以人們期待的用白光led替代白熾燈、螢光燈的照明時代即將來臨。
另外，led白色光源的取得主要有兩種途徑：一是藍光led晶元加上rgb螢光粉激發，rgb基色按比例混合後生成白光；二是紫外光加上螢光粉激發生成白光；三是利用新型的外延材料製作發白光的led晶元，這是最終的照明光源發展模式。
1.2.4 大功率led晶元
目前，市場上常見的晶元的電流有50ma、70ma、100ma、150ma、200ma、350ma、700ma.等。
對於大功率藍、綠光晶元，目前常見的有以藍寶石（al2o3）或碳化矽（sic）為襯底的正裝晶元。目前普遍採用倒裝晶元的方式封裝，一是能提高出光效率；二是可以降低熱阻，以利led晶元點燃時能將熱量盡快傳出去。
在選用led時，如果要求不高，就要按照顏色、晶元面積、驅動電流、裸晶亮度這些指標來選擇。如果為了確定led晶元要選用什麼支架（熱沉），則要考慮led晶元的面積和高度。所以無論是led封裝廠還是燈具廠，如果要做出好的器件或燈具，首先要考慮的是led晶元指標，然後再根據封裝後led器件的技術指標選擇晶元。
這樣才能做出好的器件和好的燈具。
大功率led因其材料和製造工藝的影響，在封裝後必須對其光通量、光強、色溫、角度、熱阻等指標進行測試和分檔，以確保批量產品的設計引數一致。
1.2.5 大功率led晶元製造技術的發展趨勢
目前，大功率led晶元存在的問題是大部分電能消耗在發熱上，所以發光效率很低，而發熱卻十分嚴重。大功率led最終的功率效率取決於整個生產流程中的電注入效率、內量子效率、出光效率、封裝效率、光轉換效率。當前，最大的技術問題是提高內量子效率和出光效率，降低光衰（提高壽命）與降低成本。
二、led的封裝
led晶元只是一塊很小的固體，它的兩個電極要在顯微鏡下才能看見，加入電流後就會發光。為了實現輸入訊號、保護晶元正常工作、輸出可見光的功能，在製作工藝上除了要對led的兩個電極進行焊接，從而引出正、負電極外，同時還要對led晶元和兩個電極進行封裝保護。
led的核心發光部分是由p型和n型半導體構成的pn結晶元，當注入pn結的電子與空穴產生復合時，就會發出可見光、紫外光和近紅外光。但pn結區發出的光子是非定向的，即向各個方向發射有相同的概率，因此並不是晶元產生的所有光都可以發射出來。發光的多少取決於半導體材料的質量、晶元結構、幾何形狀、封裝內部材料與包封材料。
因此，對於led的封裝，要根據led晶元大小、功率大小來選擇。
2.1 引腳式封裝
led引腳式封裝採用引線架作為各種封裝外形的引腳，將led晶元黏結在引線架上。晶元的正極用金絲鍵合連到另一引線架上，負極用銀漿黏結在支架反光杯內或用金絲和反光杯引腳相連，然後頂部用環氧樹脂包封，做成直徑不同的圓形外形。
led封裝的作用是保護晶元、焊線金絲不受外界侵蝕，固化後的環氧樹脂可以形成不同的形狀而起到透鏡的功能，從而控制光的發射角。晶元的折射率與空氣折射率相差很大，使晶元內部的全反射臨界角很小，因此晶元發光層產生的光只有小部分被取出，大部分在晶元內部經多次反射而被吸收。選用相應折射率的環氧樹脂作為過渡，可以提高晶元的出光效率。
環氧樹脂構成的管殼具有很好的耐濕性、絕緣性和高機械強度，對晶元發出的光的折射率很高，並且可以選擇不同折射率的封裝材料。晶元外形的幾何開形狀對出光效率的影響是不同的，出光光強的分布與晶元結構、光輸出方式、封裝透鏡所用的材料和形狀有關。
引腳封裝最常用的是φ3mm、φ5mm、φ8mm和φ10mm單芯封裝方式。對於引腳封裝的led，總的要求如下：
a、出光效率要高，要選擇好的晶元和封裝材料進行一次光學設計，採用合適的工藝，精心操作，達到理想的出光率。
b、均勻性好，合格率高，黑燈率控制在3/10000。
c、光斑均勻，色溫一致，引腳乾淨無汙點。
2.1.1 光學設計的基本概念
將led晶元封裝成led光電器件，必須進行光學設計，這種設計在業務稱為一次光學設計（即封裝設計）。主要是決定發光器件的出光角度、光通量大小、光強大小、光強分布、色溫範圍和色溫分布等。在使用led發光器件時，整個系統的出光效果、光強、色溫的分布狀況也必須進行設計，這稱之為二次光學設計。
二次光學設計必須在一次光學設計的基礎上進行。一次光學設計是保證每個led發光器件的出光質量，二次光學設計是保證整個發光系統（或燈具）的出光質量。
引腳式封裝出光效率的高低、效果的好壞，關鍵是由一次光學設計的晶元、支架、模粒三大要素決定的：
·led晶元是發光的主體，發光多少直接與晶元的質量有關。
·支架承載著晶元，起固定晶元的作用。支架碗的形狀大小及與晶元的匹配，對出光效率起著重要作用。
·模粒灌滿環氧樹脂後就成為透鏡，出光的角度和光斑的質量都與模粒形成的透鏡有關。
根據三要素之間的關係，一次光學設計可分為折射式、反射式和折反射式三種。
折射式：
折射式led設計的主要物件就是設計折射面的面形，即模粒的形裝。聚光面可以分為球面和非球面，包容的立體角有限，有70%~80的光從封裝的側面洩漏，因此效率低。
在管芯處增加反光杯，可以將管芯側面發出的光線收集，在一定程度上可以提高集光效率，但會增加發光面的尺寸，從而增大發散角。如要要求光束很窄，近似平行光時，必須增大led封裝尺寸，相當於加長焦距，因而限制了應用範圍。因此，增加反光杯不能從根本上解決集光效率低的問題。
集光效率與聚光面所包容的立體角成正比，立體角越大，集光效率就越高。折射式led利用單個折射面聚光，包容立體角較小，聚光能力有限。只有採用反射式才能大幅度提高包容的立體角。
反射式：背向與正向
背向反射式的反射面為一鍍有反射膜的拋物面，管芯位於拋物面的焦點上，發出的光線經拋物面反射，光線的出射方向與管芯的發光方向相反。這種方式的集光率可達80%以上，但實際使用時有兩個問題：一是led橫向比縱向尺寸大四倍，只能適用於很薄的情況中；二是光束中心處發散角稍大。
另外，背向反射式電極和管芯對光線有遮擋。
正向反射式的反射面仍是拋物面，只不過使用的是拋物面的側面部分，光線入射角大於45度，滿足全反射條件，可實現80%以上的集光效率。正向反射式led不用鍍膜，工藝簡單，其橫向尺寸與縱向尺寸相當，光束發散角小，並且光線沒有遮擋。
折反射式：
折反射式led管芯正面發光較強且縱向尺寸小，在正向反射式的基礎上增加乙個折射面而起到聚光的作用。與現有led不同的是，這種方式將側面洩漏的光線向前反射，從而增大了集光效率。
正向反射式和折反射式的立體角可以分別達到4.7和5，比目前的折射式led集光效率提高兩倍以上，這種新型的光學設計的led具有出光效率高和光束***等優點。
要使封裝的led出光效果好，必須認真選擇封裝材料（環氧樹脂）的折射率和透光率。根據光折射率的規則，環氧樹脂的折射率最好應在1.7~1.
8之間，但是，目前環氧樹脂的折射率只能達到1.5，所以對新的封裝材料的研究是努力提高其折射率，使之能達到1.6以上，這樣出光效率才會提高。
引腳式封裝是目前led封裝中最普通，最常用的一種封裝形式，但目前引腳式封裝普遍存在著散熱、發光效率、使用壽命及器件的一致性問題。因此，在封裝方面所使用的材料、工藝等有待提高。目前，採用矽樹脂調和螢光粉做成5mm的白光led，其使用壽命可以提高到上萬小時。
2.1.2 平面發光器件的封裝
平面發光器件是由多個發光二極體晶元組合而成的結構型器件。如面發光顯示器、數碼管、符號管、「公尺」字管、矩陣管、光柱等。使用發光二極體做成的平面顯示器與其它顯示器件相比，具有工作電壓低、省電、多色、色彩鮮明、壽命長、耐振等特點。
數碼管：
led發光顯示器可由數碼管、「公尺」字管、符號管和矩陣管組成各種顯示器件。數碼管有反射罩式、單片整合式，它們大都理由多個晶元以共陽極和共陰極兩種電路組成。
反射罩式數碼管：一般用白色塑料做成帶反射腔的7段式外殼，將led晶元黏在與反射罩的7個反射腔互相對應的印製電路板上。每個反射腔底部的中心位置就是led晶元，以形成發光區域。
反射罩式數碼管具有字形大、用料省、組裝靈活等優點。其封裝方式有空封和實封兩種。
對數碼管的品質要求為：發光顏色均勻，封裝表面平整，不可有雜物或氣泡，視覺要寬，整體器件要表整，不可有變形和彎曲。
常見的數碼管有如下幾種：a、4位0.4英吋的數碼管 b、1位1.5英吋雙色數碼管
單色和雙色點陣：其封裝方法與數碼管相似，也分為共陰和共陽兩種。這種點陣可用做室內顯示屏，它是普遍採用的顯示器件，規格也有很多種：
包括：8*8的5mm、5*7的5mm等。三基色點陣製作比絞困難，製作成本昂貴，很難實理高質量。
全彩顯示屏通常使用單管5mm的紅、綠、藍單位管或用表貼二極體。
LED基礎知識
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