LED知識100問答

2021-03-03 23:06:56 字數 5060 閱讀 7308

1.led是什麼?

答:led是英文light emitting diode,即發光二極體,是一種半導體固體發光器件,它是利用固體半導體晶元作為發光材料,當兩端加上正向電壓,半導體中的載流子發生復合引起光子發射而產生光.led可以直接發出紅、黃、藍、綠、青、橙、紫、白色的光.

第乙個商用二極體產生於 2023年.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.

2.led為什麼是***光源(綠色照明)?

答:按電光源的發光機理分類:第一代光源:

電阻發光如白熾燈.第二代光源:電弧和氣體發光如鈉燈.

第三代光源:螢光粉發光如螢光燈.***光源:

固態晶元發光如led.

3.led的發光機理和工作原理有哪些?

答:發光二極體是由ⅲ-ⅳ族化合物,如gaas(砷化鎵)、gap(磷化鎵)、gaasp(磷砷化鎵)等半導體製成的,其核心是pn結.因此它具有一般p-n結的i-n特性,即正嚮導通,反向截止、擊穿特性.

此外,在一定條件下,它還具有發光特性.在正向電壓下,電子由n區注入p區,空穴由p區注入n區。進入對方區域的少數載流子(少子)一部分與多數載流子(多子)復合而發光.

4.led有哪些光學特性?

答:1.led發出的光既不是單色光,也不是寬頻光,而是結餘二者之間.

2.led光源似點光源又非點光源.3.

led發出光的顏色隨空間方向不同而不同.4.恆流操作下的led的結溫強烈影響著正向電壓vf.

5.led有哪幾種構成方式?

答: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。

6.各種顏色的發光波長是多少?

答:目前國內常用幾種顏色的超高亮led的光譜波長分布為460~636nm,波長由短到長依次呈現為藍色、綠色、黃綠色、黃色、黃橙色、紅色.常見幾種顏色led的典型峰值波長是:

藍色——470nm,藍綠色——505nm,綠色——525nm,黃色——590nm,橙色——615nm,紅色——625nm.

7.led有哪幾種封裝方式?

答:封裝方式: 1、引腳式(lamp)led封裝, 2、表面組裝(貼片)式(**t-led)封裝, 3、板上晶元直裝式(cob)led封裝, 4、系統封裝式(sip)led封裝 5.

晶元鍵合和晶元鍵合.

8.led有哪幾種分類方法?

答:1.按發光管發光顏色分

按發光管發光顏色分,可分成紅色、橙色、綠色(又細分黃綠、標準綠和純綠)、藍光等.另外,有的發光二極體中包含二種或三種顏色的晶元.

根據發光二極體出光處摻或不摻散射劑、有色還是無色,上述各種顏色的發光二極體還可分成有色透明、無色透明、有色散射和無色散射四種型別。散射型發光二極體和達於做指示燈用.

2.按發光管出光面特徵分

按發光管出光面特徵分圓燈、方燈、矩形、面發光管、側向管、表面安裝用微型管等。圓形燈按直徑分為φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等.

國外通常把φ3mm的發光二極體記作t-1;把φ5mm的記作t-1(3/4);把φ4.4mm的記作t-1(1/4).

由半值角大小可以估計圓形發光強度角分布情況.從發光強度角分布圖來分有三類:

(1)高指向性.一般為尖頭環氧封裝,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,可作區域性照明光源用,或與光檢出器聯用以組成自動檢測系統.

(2)標準型.通常作指示燈用,其半值角為20°~45°.

(3)散射型.這是視角較大的指示燈,半值角為45°~90°或更大,散射劑的量較大.

3.按發光二極體的結構分

按發光二極體的結構分有全環氧包封、金屬底座環氧封裝、陶瓷底座環氧封裝及玻璃封裝等結構.

4.按發光強度和工作電流分

按發光強度和工作電流分有普通亮度的led(發光強度<10mcd);超高亮度的led(發光強度》100mcd);把發光強度在10~100mcd間的叫高亮度發光二極體.一般led的工作電流在十幾ma至幾十ma,而低電流led的工作電流在2ma以下(亮度與普通發光管相同).

除上述分類方法外,還有按晶元材料分類及按功能分類的方法.

9.led的生產工藝步驟有哪些?

答:1.工藝:

a)清洗:採用超聲波清洗pcb或led支架,並烘乾.

b)裝架:在led管芯(大圓片)底部電極備上銀膠後進行擴張,將擴張後的管芯(大圓片)安置在刺晶台上,在顯微鏡下用刺晶筆將管芯乙個乙個安裝在pcb或led支架相應的焊盤上,隨後進行燒結使銀膠固化.

c)壓焊:用鋁絲或金絲焊機將電極連線到led管芯上,以作電流注入的引線。led直接安裝在pcb上的,一般採用鋁絲焊機.(製作白光top-led需要金線焊機)

d)封裝:通過點膠,用環氧將led管芯和焊線保護起來.在pcb板上點膠,對固化後膠體形狀有嚴格要求,這直接關係到背光源成品的出光亮度。

這道工序還將承擔點螢光粉(白光led)的任務.

e)焊接:如果背光源是採用**d-led或其它已封裝的led,則在裝配工藝之前,需要將led焊接到pcb板上.

f)切膜:用沖床模切背光源所需的各種擴散膜、反光膜等.

g)裝配:根據圖紙要求,將背光源的各種材料手工安裝正確的位置.

h)測試:檢查背光源光電引數及出光均勻性是否良好.

1.led的封裝的任務

是將外引線連線到led晶元的電極上,同時保護好led晶元,並且起到提高光取出效率的作用.關鍵工序有裝架、壓焊、封裝.

2.led封裝形式

led封裝形式可以說是五花八門,主要根據不同的應用場合採用相應的外形尺寸,散熱對策和出光效果.led按封裝形式分類有lamp-led、top-led、side-led、**d-led、high-power-led等.

3.led封裝工藝流程

4.封裝工藝說明

1.晶元檢驗

鏡檢:材料表面是否有機械損傷及麻點麻坑(lockhill)晶元尺寸及電極大小是否符合工藝要求電極圖案是否完整.

2.擴片

由於led晶元在劃片後依然排列緊密間距很小(約0.1mm),不利於後工序的操作。我們採用擴片機對黏結晶元的膜進行擴張,是led晶元的間距拉伸到約0.

6mm.也可以採用手工擴張,但很容易造成晶元掉落浪費等不良問題.

3.點膠

在led支架的相應位置點上銀膠或絕緣膠.(對於gaas、sic導電襯底,具有背面電極的紅光、黃光、黃綠晶元,採用銀膠。對於藍寶石絕緣襯底的藍光、綠光led晶元,採用絕緣膠來固定晶元.

)工藝難點在於點膠量的控制,在膠體高度、點膠位置均有詳細的工藝要求.

由於銀膠和絕緣膠在貯存和使用均有嚴格的要求,銀膠的醒料、攪拌、使用時間都是工藝上必須注意的事項.

4.備膠

和點膠相反,備膠是用備膠機先把銀膠塗在led背面電極上,然後把背部帶銀膠的led安裝在led支架上.備膠的效率遠高於點膠,但不是所有產品均適用備膠工藝.

5.手工刺片

將擴張後led晶元(備膠或未備膠)安置在刺片臺的夾具上,led支架放在夾具底下,在顯微鏡下用針將led晶元乙個乙個刺到相應的位置上.手工刺片和自動裝架相比有乙個好處,便於隨時更換不同的晶元,適用於需要安裝多種晶元的產品.

6.自動裝架

自動裝架其實是結合了沾膠(點膠)和安裝晶元兩大步驟,先在led支架上點上銀膠(絕緣膠),然後用真空吸嘴將led晶元吸起移動位置,再安置在相應的支架位置上.

自動裝架在工藝上主要要熟悉裝置操作程式設計,同時對裝置的沾膠及安裝精度進行調整.在吸嘴的選用上盡量選用膠木吸嘴,防止對led晶元表面的損傷,特別是蘭、綠色晶元必須用膠木的。因為鋼嘴會劃傷晶元表面的電流擴散層.

7.燒結

燒結的目的是使銀膠固化,燒結要求對溫度進行監控,防止批次性不良.銀膠燒結的溫度一般控制在150℃,燒結時間2小時.根據實際情況可以調整到170℃,1小時.

絕緣膠一般150℃,1小時.

銀膠燒結烘箱的必須按工藝要求隔2小時(或1小時)開啟更換燒結的產品,中間不得隨意開啟.燒結烘箱不得再其他用途,防止汙染.

8.壓焊

壓焊的目的將電極引到led晶元上,完成產品內外引線的連線工作.

led的壓焊工藝有金絲球焊和鋁絲壓焊兩種。右圖是鋁絲壓焊的過程,先在led晶元電極上壓上第一點,再將鋁絲拉到相應的支架上方,壓上第二點後扯斷鋁絲。金絲球焊過程則在壓第一點前先燒個球,其餘過程類似.

壓焊是led封裝技術中的關鍵環節,工藝上主要需要監控的是壓焊金絲(鋁絲)拱絲形狀,焊點形狀,拉力.

對壓焊工藝的深入研究涉及到多方面的問題,如金(鋁)絲材料、超聲功率、壓焊壓力、劈刀(鋼嘴)選用、劈刀(鋼嘴)運動軌跡等等.(下圖是同等條件下,兩種不同的劈刀壓出的焊點微觀**,兩者在微觀結構上存在差別,從而影響著產品質量.)我們在這裡不再累述.

9.點膠封裝 led的封裝主要有點膠、灌封、模壓三種.基本上工藝控制的難點是氣泡、多缺料、黑點.

設計上主要是對材料的選型,選用結合良好的環氧和支架.(一般的led無法通過氣密性試驗)如右圖所示的top-led和side-led適用點膠封裝。手動點膠封裝對操作水平要求很高(特別是白光led),主要難點是對點膠量的控制,因為環氧在使用過程中會變稠.

白光led的點膠還存在螢光粉沉澱導致出光色差的問題.

10.灌膠封裝

lamp-led的封裝採用灌封的形式.灌封的過程是先在led成型模腔內注入液態環氧,然後插入壓焊好的led支架,放入烘箱讓環氧固化後,將led從模腔中脫出即成型.

11.模壓封裝

將壓焊好的led支架放入模具中,將上下兩副模具用液壓機合模並抽真空,將固態環氧放入注膠道的入口加熱用液壓頂桿壓入模具膠道中,環氧順著膠道進入各個led成型槽中並固化.

12.固化與後固化

固化是指封裝環氧的固化,一般環氧固化條件在135℃,1小時.模壓封裝一般在150℃,4分鐘.

13.後固化

固化是為了讓環氧充分固化,同時對led進行熱老化.後固化對於提高環氧與支架(pcb)的粘接強度非常重要。一般條件為120℃,4小時.

14.切筋和劃片

由於led在生產中是連在一起的(不是單個),lamp封裝led採用切筋切斷led支架的連筋。**d-led則是在一片pcb板上,需要劃片機來完成分離工作.

15.測試

測試led的光電引數、檢驗外形尺寸,同時根據客戶要求對led產品進行分選.

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