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LID工作原理(一)
LED基本工作原理
1 LED的原理概述
发光二极管主要由 PN 结芯片、电极和光学系统组成。其发光体--晶片的尺寸一般为
8.9.10.12..13.14mil （1mil=0.0254 毫米），目前市面上晶片尺寸越来越大,超过40mil。其发光过程包括三部分：正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。当电子经过该晶片时，带负电的电子移动到带正电的空穴区域并与之复合，电子和空穴消失的同时产生光子。电子和空穴之间的能量（带隙）越大，产生的光子的能量就越高。光子的能量反过来与光的颜色对应，可见光的频谱范围内，蓝色光、紫色光携带的能量最多，桔色光、红色光携带的能量最少。由于不同的材料具有不同的带隙，从而能够发出不同颜色的光。
2 发光二极管的伏安特性
顺向电压(VF)v.s.顺向电流(IF);
逆向电压(VR)v.s.逆向电流(IR);
LED是电流驱动元件,非电压驱动元件;
测试时,VR =5V时,IR <10μA也就是说:IR =10μA时, VR>5V;
电流从正极PIN脚流入，经金线流至芯片正极（P极），再流至芯片P/N结，从而激发芯片发光（芯片为P/N结处发光），再流至N结，至杯底后经短脚流出，而形成一完整的封闭电路
通常芯片设计时考虑其正常工作电流为20mA，因此，使用发光二极管及生产测试时，通过发光二极管的电流均为20mA，此电流称为正向电流（If）。
伏安特性曲线图
1 、三要素
LED的VF,IV,λd(x,y)称为其光电特性三要素;
IV是指在一定正向电流下的亮度;
λd是指其主波长;波长决定了发光的颜色。X,Y是指在CIE光谙图中色度坐标系统中的坐标值。可見光的波段从紫光(約 380nm )到紅光(770nm )
不可見光的波長 紅外線長於 770nm 紫外線短於 380nm。
VF顺向电压
,一般： 红、黄、黄绿，VF值在1.8-2.3V蓝、绿、紫，VF值在2。8-3.6V之间。
2、IF顺向电流
IF 值通常为 20mA 被设为一个测试条件和常亮时的一个标准电流. IF 增大时 LAMP 的颜色、亮度、 VF 特性及工作温度均会受到影响，它是正常工作时的一个先决条件， IF 值增大：寿命缩短、 VF 值增大、波长偏低、温度上升、亮度增大、角度不变.
3、.VR反向电压
由于 LAMP 是二极管具有单向导电特性 ，反向通电时反向电流为 0 ，而反向电压高到一定程度时会把二极管击穿，刚好能把二极管击穿的电压称为反向崩溃电压，可以用“ VR ”来表示。
VR 特性：
1 ＞ VR 是衡量 P/N 结反向耐压特性，当然 VR 赿高赿好； R Y YG O VR可以做到20-40V红、黄、黄绿等四元晶片反向电压可做到 15 － 20V。 B PG可以做到5V以上. 2 IR（反向加电压时流过的电流） 特性：
① IR 是反映二极管的反向特性， IR 值太大说明 P/N 结特性不好，快被击穿； IR 值太小或为 0 说明二极管的反向很好；IR一般要求是10ūA以下。
②通常 IR 值较大时 VR 值相对会小， IR 值较小时 VR 值相对会大；
③ IR 的大小与晶片本身和封装制程均有关系，制程主要体现在银胶过
多或侧面沾胶，双线材料焊线时焊偏，静电亦会造成反向击穿，使 IR 增
大。
4、IV（LAMP的发光强度，称为亮度）
指 LAMP 有流过电流时的光强，单位一般用毫烛光（ mcd ）来衡量，1000mcd=1cd由于一批晶片做出的 LAMP 光强均不相同，封装厂商会将其按不同的等级分类，分为低、中、高等多个等级，而 LAMP 的价格也与其亮度大小有关系。同一亮度 LAMP 顺向电流越大，亮度越高。亮度还跟角度有关系，同样物料角度越大亮度越低，角度越小，亮度越高，所以要求亮度的同时要考虑到角度的大小.
5、光通量 (Luminous flux,Φ)
指光源每秒钟所发出的量之总和, 单位为：流明 (lumen, lm)一般钨丝灯泡的发光效率在6 - 2 5 L m / w之间，日光灯的发光效率在45-95Lm/w之间。 目前LED超过100LM/W.，
6、照度 (illuminance)单位勒克斯 (Lux, lx)
照度是光通量与被照面之比值。1 lumen之光通量均匀分布在面积为一平方米之区域。 照度(Luminosity)指物体被照亮的程度，采用单位面积所接受的光通量来表示，表示单位为勒[克斯](Lux,lx) ，即 1m ／ m2 。 1 勒[克斯]等于 1 流[明](lumen,lm)的光通量均匀分布于 1m2 面积上的光照度。照度是以垂直面所接受的光通量为标准，若倾斜照射则照度下降。
7、W/D（主波长，单位是nm，纳米）
LAMP 正常工作时的颜色特性， 通常用 W/D 来衡量颜色的变化特性，在电流和温度不同的情况下主波长测试值均不相同的，我公司将 W/D 按不同的等级分类。 并用不同的字母表示.
8、△θ（半强度视角，单位是“度”）
发光管 LAMP 发光强度为一半时所对应的角度。角度的大小与晶片体积的 大小、支架碗杯的角度、 杯深、模粒的球面直径、卡点等有关系。角度越大 照出的光圈越大，反之越小。
9、光效(Luninous efficacy of a source)
单位:流明每瓦特(LM/W)光源所发出的总光通量与该光源所消耗的电功率的比值.
10、色温（Colour Temperature ）單位：絕對溫度 ( Kelvin, K )
色温表示光源光谱质量最通用的指标。色温是按绝对黑体来定义的，光源的辐射在可见区和绝对黑体的辐射完全相同时，此时黑体的温度就称此光源的色温。低色温光源的特征是能量分布中，红辐射相对说要多些，通常称为“暖光”；色温提高后，能量分布中，蓝辐射的比例增加，通常称为“冷光”。一些常用光源的色温为：钨丝灯为2760-2900K中午阳光为5400K 蓝天为12000-18000K就LED来说，一般2500K-5000K叫暖白色，5000K-6000K叫做正白偏黄色，6000K-10000K叫做白色，10000K以上一般称为偏蓝色
一 . 使用注意事项及标准
LED 器件即发光二极管元器件在产品应用中, LED 的焊接,成形,安装,清洗等对其LED 应有的特性影响是一个很大的因素,相应的LED使用和仓储温度等方面也非常重要，包括静电防护等等。现就相关事项作如下几点简要的说明。以期统一标准、规范操作、达到改善LED的使用状况和品质之目的！
（一）LED焊接条件
1、 烙铁焊接：烙铁（最高30W）尖端温度不超过280℃；焊接时间不超过5秒；
焊接位置至少离胶体3毫米。
2、 浸焊：浸焊最高温度260℃，浸焊时间不超过5秒，浸焊位置至少离胶体3毫
米。
（二） 引脚成形方法
1、 必需离胶体2毫米才能折弯支架。
2、 支架成形必须用夹具或由专业人员来完成。
3、 支架成形必须在焊接前完成。
4、
5、
6、
7、 支架成形需保证引脚和间距与线路板上一致。
8、
9、
(三) 清冼
当用化学品清洗胶体时必须特别小心，因为有些化学品对胶体表面有损伤并引起褪色如三氯乙烯、丙酮等。可用乙醇檫拭、浸渍，时间在常温下不超过3分钟。
（四）工作及储存温度【LID工作原理】
LED LAMPS发光二极管 Topr-25℃~85℃ 、 Tstg-40℃~100℃
（五）LED使用注意事项：
（1） LED是直流器件，反向电压不得大于５ｖ，标准工作电流20mA,最大工作电流30mA,不可以过载，否则LED容易损坏。
（2） 长脚为LED的正极（阳极，接电源正极）.
（3）焊接设备（包括电烙铁、自动焊接机台及测试机台）需接地，操作人员需配备防静电环。【LID工作原理】
（4）开包装后未使用完应在12小时内封口。
（六）LED静电防护措施
静电的基本物理特性为：吸引或排斥，与大地有电位差，会产生放电电流。这三种特性对电子元件的影响：
1、静电吸附灰尘，降低元器件绝缘电阻（缩短寿命）。
2、静电放电破坏，使元器件受损坏不能工作（安全破坏）。
3、静电放电电产或电流产生的热，使元件器受伤（潜在损伤）。
4、静电放电产生的电磁场幅度很大(达几百伏/米）频谱极宽（从几十兆到几千兆），对电子器件造成干扰甚至损坏（电磁干扰）。
目前针对高亮度LED在使用上存在的最大问题是ESD(静电)的影响。静电是造成LED材料漏电（IR / 反向电流）的主要因素，90%的静电均来源于作业中没有对设备进行接地及操作员没有配备相应的防静电设置，LED在漏电后其亮度和颜色不会即时表现出不良现象,但在正常持久工作时其亮度会明显下降或不稳定及不亮, 因而在制造作业中，除了按照相应的LED操作标准要求控制以外，应在防静电方面做如下一些控制：
1、测试机台需接地【LID工作原理】
2、人员需配备防静电环.防静电工作服。
3、翻扩晶片时一定要在离子风机正常运转情况下进行。
4、焊线机台四大参数的调整。
5、尽量避免材料有剧烈磨擦，如在材料盘内来回挪动材料及在桌面上反复挪动，材料均易造成漏电。 注意各类器件外线的排列，以防极性装错。器件不可与发热元件靠得太近，工作条件不要超过其规定的极限。 务必不要在引脚变形的情况下安装LED。 当决定在孔中安装时，计算好面孔及线路板上孔距的尺寸和公差以免支架受过度的压力。 安装LED时，建议用导套定位。 在焊接温度回到正常以前，必须避免使LED受到任何的震动或外力。
LID工作原理(二)
LED工作原理
LED工作原理
液晶是一种介乎于液体和晶体之间的物质，其显示的原理是通过给液晶施加不同的电压来改变其分子排列状态，从而控制光线的通过量，以便显示多种多样的图像。而液晶自身并不会发光，它只是控制光线的通过与否，因此所有的液晶面板都需要背光源来提供照明。
Field OFF //0Field ON
图1 液晶驱动原理
实际上，LED也就是我们通常所说的发光二极管，通俗些讲，它就是在PN结中注入载流子，少数载流子与多数载流子复合后，释放出能量，表现以光的形式，从而实现电致发光。它也并非什么新物件了，这些年已经被应用在户外广告、标牌、指示灯、汽车前大灯、电器按键背光源等多个方面。
发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。
图4 LED背光光源的工作原理
更重要的是，LED可发出从紫外到红外不同波段、不同颜色的光线，早些时候，LED还只能发出单波长光线，还不能像白炽灯那样工作，甚至只有蓝、红、绿等颜色。
如果只是这样的话，LED无法被做成白光源，也就没法被应用为液晶电视的背光源了。而这些年，众多液晶电视厂商也都在这方面动脑筋，着重开发白光LED背光源。在这一方面，日本企业一直都是先行者，它们在1996年就提出了些解决方案，以日亚化学为例，它们提出的方案就是在蓝色LED上涂抹黄色荧光粉实现白光输出。
LED背光的优势点：
首先，采用了LED 背光，液晶面板的体积将进一步缩小；其次，LED是由众多栅格状的LED 组成，每个“格子”中都拥有一个LED，这样LED 背光就能实现真正的光源平面化；我们知道，平面化光源不仅有优异的亮度均匀性，还不需要复杂的光路设计，应用了LED的液晶电视就可以被做得更薄，还能实现真正的光源平面化另外，在发光寿命方面，LED背光源技术更是可以超出传统的CCFL许多。咱们知道，普通的CCFL 背光源的使用寿命一般在3万小时左右，即便是顶级的CCFL背光源的寿命也不过6万小时。而LED 背光则完全没有这样的问题，现阶段白色LED 背光的寿命已经高达10万小时，很多专家还提出这一成绩甚至有进一步发展的空间，消费者即使是24小时不间断使用，LED液晶电视也
是可以应付的了。（由于LED首次应用在液晶电视上，因此该项指标目前的LED屏还只有25000小时左右）
在色彩表现方面，LED 背光也有明显的优势。我们知道，传统的CCFL 背光由于色纯度等问题，在色阶方面表现不佳。这就导致了液晶在灰度和色彩过渡方面不如CRT。据测试, 采用CCFL 背光只能实现NTSC 色彩区域的百分之六七十，而应用了LED背光之后，液晶面板却能轻松地实现100%的NTSC色域表现。像索尼“Bravia”系列LED 背光液晶电视就选用了能同LED 波长作最佳搭配的彩色滤光片，色域甚至可以达到126%。
另外，LED采用的是低压驱动，它使用的是5V～24V的低压电源，非常安全，驱动电路模块的设计也较为简单；其稳定性也更好，平面状结构让LED拥有稳固的内部结构，抗震性能很出色（以AUO M185XW01 V6为例）。
最后在绿色环保方面，LED也是更具优势的，它不采用对环境有害的金属汞，更加安全环保；再者，LED背光源非常省电，其功耗要比CCFL冷阴极背光灯更低一些，因为LED内部驱动电压远低于CCFL，功耗和安全性均好于CCFL。（以22寸为例：LC-22KU46 44.6W;LC-22KN72 27.8W.）
可见，应用了LED背光源技术之后，液晶电视在色彩表现方面甚至可以同CRT相当。另外，LED还用于众多平面光源特性，可以实现CCFL望尘莫及的区域色彩和色度调节，从而可以实现更好的色彩还原，当然，在环保、节能等方面，LED背光同样是极具优势。
LID工作原理(三)
LED工作原理详解
LED工作原理详解
1.LED照明的发展历程
随着科学技术的突飞猛进，各种人造电光源技术得到了迅速的发展，电光源技术经历了第一代以白炽灯为代表的热辐射电光源、第二代以荧光灯为代表低压气体放电电光源、第三代以高压钠灯为代表的高压气体放电电光源和第四代以LED灯为代表的固体电光源的变迁。LED照明具有节能、环保、安全、体积小、长寿命等优点，在政府政策的扶持和技术取得重大突破的情况下，LED照明呈现出主导未来照明的不可逆势态。
1907 年，Round[1]年报道在SiC上发现了LED。而后，经过不懈的研究和探索，在1962年Nick Holonyak, Jr.做出了世界上第一只LED,1965年采用砷化镓磷化物生产出了第一个商用红光LED，LED开始商业化初始发展。M. George Craford 在 1972 年做出了第一只黄光LED。在七十年代中期采用磷化镓生产出了第一只绿光LED。【2】
1993中村修二在日本日亚化学工开发出了基于 GaN 高亮度蓝光LED【2】。中村修二创新使得LED生产商能够生产三原色（红、绿和蓝）LED 成为可能。1996年，LED行业利用这种新技术来开始白光LED的商业化生产。融合红绿蓝LED 或涂有荧光粉的蓝光 LED，制造出白光 LED是一项充满希望的高效常规照明技术。
1999年，安捷伦的前任技术科学家罗兰·海兹（Roland Haitz ）从 1965年 LED 商业化至1999年的30年发展历程观察得出：LED 的价格每 10 年将降为原来的 1/10，性能则提高 20 倍。提出了关于 LED 发展的海兹定律【3】，给 LED 的发展留出很大的想象空间。实际工作中得出的结论与预测如图 1 所示【2】，能很好的和海兹定律吻合。
图1.罗兰·海兹定律预测与实际结论
LED的产业链划分为以下环节：衬底、外延、芯片、封装、 LED驱动及灯具。
2.LED 工作原理
发光二极管其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。如图2所示，假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光，光子能量大小决定了光波波长，该过程称之为辐射符合。除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光，而是形成热，该过程称之为非辐射复合。
图2.电子与空穴复合过程
2.1衬底材料
衬底材料是为了降低在其上生长的LED薄膜器件的晶体缺陷密度的一个载体，其选择最主要考虑因素是其晶格常数与LED器件所用材料的匹配性，包括晶格常数和热膨胀系数，两者越接近就越有可能生长出好的 LED 器件，反之，其内生缺陷密度就不能降低。如果晶格不匹配，会影响芯片的透光性和散热性
能。目前用的衬底材料有：蓝宝石、SiC、Si衬底、GaN衬底和其他衬底材料。
2.1.1蓝宝石
蓝宝石价格适中，并且透光性能良好，但是由于其晶格常数和 GaN的晶格常数不匹配，如果直接在其上生长 GaN薄膜，就会导致晶体缺陷密度高，严重影响产品的质量性能。后来，中村修二通过改进外延设备，在生长活性外延层前，先生长 AlN 外延作为缓冲层，同时解决 P型掺杂问题后，才使得基于蓝宝石衬底生产蓝光 LED的技术得到质的飞跃。现在，蓝宝石成为被最广泛采用的 LED衬底材料。目前，蓝宝石衬底需要做的是：扩大蓝宝石衬底可生产尺寸，提高基于蓝宝石
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