LED的結構及發光原理

2021-03-03 22:55:02 字數 2921 閱讀 9888

led是英文light emitting diode(發光二極體)的縮寫,它的基本結構是一塊電致發光的半導體材料,置於乙個有引線的架子上,然後四周用環氧樹脂密封,起到保護內部芯線的作用,所以led的抗震效能好。

發光二極體的核心部分是由 p型半導體和n型半導體組成的晶元,在p型半導體和n型半導體之間有乙個過渡層,稱為p-n結。在某些半導體材料的pn結中,注入的少數載流子與多數載流子復合時會把多餘的能量以光的形式釋放出來,從而把電能直接轉換為光能。pn結加反向電壓,少數載流子難以注入,故不發光。

這種利用注入式電致發光原理製作的二極體叫發光二極體,通稱led。 當它處於正向工作狀態時(即兩端加上正向電壓),電流從 led陽極流向陰極時,半導體晶體就發出從紫外到紅外不同顏色的光線,光的強弱與電流有關。

led 的構成

led 因其顏色不同,而其化學成份不同:

如紅色 :鋁-銦-鎵-磷化物

綠色和藍色: 銦-鎵-氮化物

白色和其它色都是用rgb三基色按適當的比例混合而成的。

led 的製造過程類似於半導體,但加工的精度不如半導體,目前成本仍然較高.

發光二極體的核心部分是由p型半導體和n型半導體組成的晶元,在p型半導體和n型半導體之間有乙個過渡層,稱為p-n結。在某些半導體材料的pn結中,注入的少數載流子與多數載流子復合時會把多餘的能量以光的形式釋放出來,從而把電能直接轉換為光能。這種利用注入式電致發光原理製作的二極體叫發光二極體,通稱led。

當它處於正向工作狀態時(即兩端加上正向電壓),電流從led陽極流向陰極時,半導體晶體就發出從紫外到紅外不同顏色的光線,光的強弱與電流有關 。

led發光二極體的結構組成

led lamp(led 燈)主要由支架、銀膠、晶元、金線、環氧樹脂五種物料所組成。

一、支架:

1)、支架的作用:用來導電和支撐

2)、支架的組成:支架由支架素材經過電鍍而形成,由里到外是素材、銅、鎳、銅、銀這五層所組成。

3)、支架的種類:帶杯支架做聚光型,平頭支架做大角度散光型的lamp。

a、2002杯/平頭:此種支架一般做對角度、亮度要求不是很高的材料,其pin長比其他支架要短10mm左右。pin間距為2.28mm

b、2003杯/平頭:一般用來做φ5以上的lamp,外露pin長為+29mm、-27mm。pin間距為2.54mm。

c、2004杯/平頭:用來做φ3左右的lamp,pin長及間距同2003支架。

d、2004ld/dd:用來做藍、白、純綠、紫色的lamp,可焊雙線,杯較深。

e、2006:兩極均為平頭型,用來做閃爍lamp,固ic,焊多條線。

f、2009:用來做雙色的lamp,杯內可固兩顆晶元,三支pin腳控制極性。

g、2009-8/3009:用來做三色的lamp,杯內可固三顆晶元,四支pin腳。

二、銀膠

銀膠的作用:固定晶元和導電的作用。

銀膠的主要成份:銀粉佔75-80%、epoxy(環氧樹脂)佔10-15%、新增劑佔5-10%。

銀膠的使用:冷藏,使用前需解凍並充分攪拌均勻,因銀膠放置長時間後,銀粉會沉澱,如不攪拌均勻將會影響銀膠的使用效能。

3、晶元(chip):

發光二極體和led晶元的結構組成

1)、晶元的作用:晶元是led lamp的主要組成物料,是發光的半導體材料。

2)、晶元的組成:晶元是採用磷化鎵(gap)、鎵鋁砷(gaalas)或砷化鎵(gaas)、氮化鎵(gan)等材料組成,其內部結構具有單向導電性。

3)、晶元的結構:

焊單線正極性(p/n結構)晶元,雙線晶元。晶元的尺寸單位:mil

晶元的焊墊一般為金墊或鋁墊。其焊墊形狀有圓形、方形、十字形等。

4)、晶元的發光顏色:

晶元的發光顏色取決於波長,常見可見光的分類大致為:暗紅色(700nm)、深紅色(640-660nm)、紅色(615-635nm)、琥珀色(600-610nm)、黃色(580-595nm)、黃綠色(565-575nm)、純綠色(500-540nm)、藍色(450-480nm)、紫色(380-430nm)。

白光和粉紅光是一種光的混合效果。最常見的是由藍光+黃色螢光粉和藍光+紅色螢光粉混合而成。

5)、晶元的主要技術引數:

a、晶元的伏安特性圖:

b、順向電壓(vf):施加在晶元兩端,使晶元正嚮導通的電壓。此電壓與晶元本身和測試電流存在相應的關係。vf過大,會使晶元被擊穿。

c、順向電流(if):晶元在施加一定電壓後,所產生的正嚮導通電流。if的大小,與順向電壓的大小有關。晶元的工作電流在10-20ma左右。

d、逆向電壓(vr):施加在晶元上的反向電壓。

e、逆向電流(ir):是指晶元在施加反向電壓後,所產生的乙個漏電流。此電流越小越好。因為電流大了容易造成晶元被反向擊穿。

f、亮度(iv):指光源的明亮程度。單位換算:1cd=1000mcd

g、波長:反映晶元的發光顏色。不同波長的晶元其發光顏色也就不同。單位:nm

h、光:是電磁波的一種。波長在0.1mm-10nm之電磁波稱為光。

光可分為:波長大於0.1mm稱為電波;760nm-0.1nm叫紅外光;380nm-760nm叫可見光; 10nm-380nm叫紫外光;波長小於10nm的是x線光。

四、金線:

金線的作用:連線晶元pad(焊墊)與支架,並使其能夠導通。

金線的純度為99.99%au;延伸率為2-6%,金線的尺寸有:0.9mil、1.0mil、1.1mil等。

五、環氧樹脂:

環氧樹脂的作用:保護lamp的內部結構,可稍微改變lamp的發光顏色,亮度及角度;使lamp成形。

封裝樹脂包括:a膠(主劑)、b膠(硬化劑)、dp(擴散劑)、cp(著色劑)四部份組成。其主要成分為環氧樹脂(epoxy resin)、酸酐類(酸無水物 anhydride)、高光擴散性填料(light diffusion)及熱安定性染料(dye)

六、模條:

模條是lamp成形的模具,一般有圓形、方形、塔形等。支架植得深淺是由模條的卡點高低所決定。模條需存放在乾淨及室溫以下的環境中,否則會影響產品外觀不良。

LED結構與發光原理

led是英文light emitting diode 發光二極體 的縮寫,是一種半導體固體發光器件。利用固體半導體晶元作為發光材料,在半導體中通重載流子發生復合放出過剩的能量而引起光子發射,直接發出紅 橙 黃 綠 青 藍 紫和白色的光。led產品就是利用led作為光源製造出來的高科技產品。led是英...

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