基本知識

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LED的電學特性、光學特性及熱學特性

LED是利用化合物材料製成pn結的光電器件。它具備pn結結型器件的電學特性:I-V特性、C-V特性和光學特性:光譜回應特性、發光光強指向特性、時間特性以及熱學特性。 LED電學特性 .. 閱讀全文
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什麼是LED?

LED是發光二極體( Light Emitting Diode, LED)的簡稱,也被稱作發光二極管,這種半導體組件發展以來一般是作為指示燈、顯示板,但目前隨著技術增加,已經能作為光源使用,它不但能夠高效率地直接將電能轉化為光能,而且擁有最長達數萬小時~10 萬小時的使用壽命,同時具備不若傳統燈泡易碎,並能省電,同時擁有環保無汞、體積小、可應用在低溫環境、光源具方向性、造成光害少與色域豐富等優點。 隨著白光LED的出現與更多科技的導入,目前在家用電器及筆記本電腦的指示燈、汽車防霧燈、室內照明等照明設備日漸蓬勃,LED的應用越來越普遍。 LED的發明 在1955年時,美國無線電公司(Radio Corporation of America)的Rubin Braunstein發現了砷化鎵(GaAs)與及其他半導體合金的紅外線放射作用,而1962年美國通用電氣公司(GE)的Nick Holonyak Jr則開發出可見光的LED。不過,LED真正的起飛是在1990年代白光LED出現後,才開始漸漸被重視,而應用面越來越廣。 .. 閱讀全文
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LED優點及產業分類

LED是通電時可發光的半導體材料製成的發光元件,材料使用III- V族化學元素(如:磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)等),發光原理是將電能轉換為光,也就是對化合物半導體施加電流,透過電子與電洞的結合,過剩的能量會以光的形式釋出,達成發光的效果,屬於冷性發光。 LED最大的特點在於:無須暖燈時間(idling time)、反應速度很快(約在10^-9秒)、體積小、用電省、污染低、適合量產,具高可靠度,容易配合應用上的需要製成極小或陣列式的元件,適用範圍頗廣,如汽車、通訊產業、電腦、交通號誌燈、液晶面板用背光源、LED螢幕等。 LED產業主要可以分成上、中、下游三類。上游為單晶片及其外延,中游為LED晶片加工,下游為封裝測試以及應用。其中,上游和中游技術含量較高,資本投入密度大。從上游到下游,產品在外觀上差距相當大。LED發光顏色與亮度由磊晶材料決定,且磊晶占LED製造成本70%左右,對LED產業極為重要。 .. 閱讀全文
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淺談LED的一次光學設計與二次光學設計

大功率LED照明零組件在成為照明產品前,一般要進行兩次光學設計。把LED IC封裝成LED光電零組件時,要先進行一次光學設計,以解決LED的出光角度、光強、光通量大小、光強分佈、色溫的範圍與分佈。這就是所謂的一次光學設計。二次光學設計是針對大功率LED照明來說:一般大功率LED都有一次透鏡,發光角度為120度左右。二次光學就是將經過一次透鏡後的光再通過一個光學透鏡改變它的光學性能。 我們必須清醒的認識到,一次光學設計是二次光學設計的基礎。只有一次光學設計封裝設計合理,能夠保證每個LED發光零組件的出光品質,才能在一次光學設計的基礎上進行二次光學設計,以保證整個發光系統的出光品質。簡單地說,一次光學設計的目的是盡可能多的取出LED晶片中發出的光。二次光學設計的目的則是讓整個燈具系統發出的光能滿足設計需求。 以下為LED光學設計的基本結構圖,僅供參考:
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LED晶粒的組成與分類

LED晶粒是由P層半導體元素,N層半導體元素靠電子移動而重新排列組合成的PN結合體。LED晶粒是五大原物料:晶粒,支架,銀膠,金線,環氧樹 脂中最重要的組成部分。
主要由金墊、P極、N極、PN結、背金層構成(雙pad晶粒無背金層)組成。 我們先來初步瞭解LED晶粒的發光原理:在晶粒被一定的電壓施加正向電極時,正向P區的空穴則會源源不斷的游向N區,N區的電子則會相對于孔穴向P區運 動。在電子,空穴相對移動的同時,電子空穴互相結對,激發出光子,產生光能。電流從陽極流向陰極時,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。 我們再繼續瞭解LED晶粒的分類。LED晶粒按極性分類可分為:N/P,P/N。按發光部位分為表面發光型(光線大部分從晶粒表面發出)和五面發光型(表 面,側面都有較多的光線射出)。如果按組成分可分為:二元、三元、四元LED晶粒。所謂的二元、三元、四元LED晶粒,是指該晶粒中所含有效元素的數目。 如果按組成元素分可以分為以下幾種類型: A.二元晶粒(磷、鎵):H、G等 (有兩種有效元素) B.三元晶粒(磷、鎵、砷):SR、HR、UR等 (有三種有效元素) .. 閱讀全文
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冷光源與熱光源的區別

冷光源:冷光源是利用化學能、電能、生物能激發的光源(螢火蟲、霓虹燈、LED等)。具有十分優良的光學,變閃特性。物體發光時,它的溫度並不比環境溫度高,這種發光叫為冷光源,如LED是利用電子空穴對複合發光。 從嚴格意義上來說,LED發光二極光是電致發光也有熱量產生,只是相對白熾燈等光源來說低了點。LED電光轉換效率為30%左右,其中內量子效率70%左右(接近理論極限),外量子效率50%左右。(這只是實驗數據,並不是準確值) 熱光源:利用熱能激發的光源,如白熾燈在3,000-4,000K溫度時熱輻射發光。白熾燈有80-90%的能量轉換能熱能,10%左右的能量轉換為光能。因此發光效率較低。我們不是根據燈具外殼的溫度來定義為冷光源,還是熱光源。燈具週邊的溫度高低,只能評判該燈具散熱措施的優劣。
 
區別冷光源和熱光源,我們不能僅從定義上來區分。實際上我們所說的冷光源並不是指發光的過程當中不產生熱量,而是指發光的方式不是由熱能轉換為光能。白熾燈就是典型由電能轉化為熱能,再將熱能轉化為光能的過程。熱能損耗較高,發光效率低,按目前LED白光的發展趨勢來看冷光源替代熱光源的時代也為之不遠了。因此我們可以把LED看作冷光源。
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穩壓二極體和LED的搭配

LED( Light Emitting Diode,發光二極管)的光電轉換效能高,其基本結構是一塊電致發光的半導體晶體,置於一個有引線的架子上,然後四周用環氧樹脂密封,作為保護內部芯線之用。如果有電流通過,晶體就會發光,不同的半導體晶體會發不同顏色的光。其原理是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。   而什麼是穩壓二極體(齊納二極體,zener diode)呢?   當二極體發生電流擊穿時,只要擊穿電流還未到達雪崩擊穿所需的電流時,二極體並不損壞,而且使二極體反向電壓固定在一個特定值上。當加在二極體兩端的方向電壓消失後二極體會自動恢復,不會損壞。這種擊穿稱為齊納擊穿。人們利用二極體齊納擊穿的這個特性,製成穩壓二極體。   .. 閱讀全文
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LED基礎知識之集膚效應

大家在做LED測試時應該會發現當以高頻電流驅動IC,經常會出現燒黑現象,最終導致死燈。具體表現在金線周圍膠體因持續高溫下矽膠碳化燒黑,這是由於高頻下阻抗遠高於直流阻抗,阻抗的升高使金線發熱更加嚴重使膠體燒黑,產生這一現象的原因就是集膚效應。 一、什麼是集膚效應
集膚效應又叫趨膚效應,當交變電流通過導體時,電流將集中在導體表面流過,這種現象叫集膚效應。集膚效應是電磁學,渦流學(渦旋電流)的術語。這種現象是由通電鐵磁性材料,靠近未通電的鐵磁性材料,在未通電的鐵磁性材料表面產生方向相反的磁場,有了磁場就會產生切割磁力線的電流,這個電流就是所謂的渦旋電流,這個現象就是集膚效應。 二、集膚效應的原理 .. 閱讀全文
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LED基礎知識之EOS與ESD的區別

 一、什麼是EOS?   EOS為Electrical Over Stress的縮寫,指所有的過度電性應力。當外界電流或電壓超過器件的最大規範條件時,器件性能會減弱甚至損壞。   EOS通常產生於 1.電源(AC/DC) 干擾、電源雜訊和過電壓。 .. 閱讀全文
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垂直結構LED技術面面觀

由於藍寶石基板的導熱係數差,影響LED的發光效率。為了解決LED的散熱難題,未來有可能將主要採用垂直結構LED的架構,促進LED產業的技術發展。關於垂直結構LED技術相信大家都有所耳聞,下面僅從技術表層進行介紹,謹供參考。 我們知道,LED晶片有兩種基本結構,橫向結構(Lateral)和垂直結構(Vertical)。橫向結構LED晶片的兩個電極在LED晶片的同一側,電流在n-和p-類型限制層中橫向流動不等的距離。垂直結構的LED晶片的兩個電極分別在LED外延層的兩側,由於圖形化電極和全部的p-類型限制層作為第二電極,使得電流幾乎全部垂直流過LED外延層,極少橫向流動的電流,可以改善平面結構的電流分佈問題,提高發光效率,也可以解決P極的遮光問題,提升LED的發光面積。 .. 閱讀全文
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