1.LED是什么?

答:LED是英文Light Emitting Diode,即發(fā)光二極管,是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件，它是利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料,當(dāng)兩端加上正向電壓,半導(dǎo)體中的載流子發(fā)生復(fù)合引起光子發(fā)射而產(chǎn)生光.LED可以直接發(fā)出紅、黃、藍、綠、青、橙、紫、白色的光.第一個商用二極管產(chǎn)生于 1960年.它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料,置于一個有引線的架子上,然后四周用環(huán)氧樹脂密封,起到保護內(nèi)部芯線的作用,所以LED的抗震性能好.

2.LED為什么是第四代光源(綠色照明)?

答:按電光源的發(fā)光機理分類:第一代光源:電阻發(fā)光如白熾燈.第二代光源:電弧和氣體發(fā)光如鈉燈.第三代光源:熒光粉發(fā)光如熒光燈.第四代光源:固態(tài)芯片發(fā)光如LED.

3.LED的發(fā)光機理和工作原理有哪些?

答:發(fā)光二極管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化鎵）、GaP（磷化鎵）、GaAsP（磷砷化鎵）等半導(dǎo)體制成的，其核心是PN結(jié).因此它具有一般P-N結(jié)的I-N特性，即正向?qū)ǎ聪蚪刂?、擊穿特?此外,在一定條件下,它還具有發(fā)光特性.在正向電壓下,電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進入對方區(qū)域的少數(shù)載流子（少子）一部分與多數(shù)載流子（多子）復(fù)合而發(fā)光.

4.LED有哪些光學(xué)特性?

答:1.LED發(fā)出的光既不是單色光,也不是寬帶光,而是結(jié)余二者之間.2.LED光源似點光源又非點光源.3.LED發(fā)出光的顏色隨空間方向不同而不同.4.恒流操作下的LED的結(jié)溫強烈影響著正向電壓VF.

5.LED有哪幾種構(gòu)成方式?

答:LED 因其顏色不同,而其化學(xué)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(dāng)?shù)谋壤旌隙傻?

LED 的制造過程類似于半導(dǎo)體,但加工的精度不如半導(dǎo)體,目前成本仍然較高。

6.各種顏色的發(fā)光波長是多少?

答:目前國內(nèi)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(xiàn)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（SMT－LED）封裝, 3、板上芯片直裝式（COB）LED封裝, 4、系統(tǒng)封裝式（SiP）LED封裝 5. 晶片鍵合和芯片鍵合.

8.LED有哪幾種分類方法?

答:1．按發(fā)光管發(fā)光顏色分

按發(fā)光管發(fā)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(fā)光二極管中包含二種或三種顏色的芯片.

根據(jù)發(fā)光二極管出光處摻或不摻散射劑、有色還是無色,上述各種顏色的發(fā)光二極管還可分成有色透明、無色透明、有色散射和無色散射四種類型。散射型發(fā)光二極管和達于做指示燈用.

2．按發(fā)光管出光面特征分

按發(fā)光管出光面特征分圓燈、方燈、矩形、面發(fā)光管、側(cè)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(fā)光二極管記作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(fā)光強度角分布情況.從發(fā)光強度角分布圖來分有三類：

（1）高指向性.一般為尖頭環(huán)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,可作局部照明光源用，或與光檢出器聯(lián)用以組成自動檢測系統(tǒng).

（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(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)分

按發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)分有全環(huán)氧包封、金屬底座環(huán)氧封裝、陶瓷底座環(huán)氧封裝及玻璃封裝等結(jié)構(gòu).

4．按發(fā)光強度和工作電流分

按發(fā)光強度和工作電流分有普通亮度的LED（發(fā)光強度<10mcd）；超高亮度的LED（發(fā)光強度>100mcd）；把發(fā)光強度在10～100mcd間的叫高亮度發(fā)光二極管.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(fā)光管相同）.

除上述分類方法外，還有按芯片材料分類及按功能分類的方法.

9.LED的生產(chǎn)工藝步驟有哪些?

答:1.工藝：

a)清洗：采用超聲波清洗PCB或LED支架，并烘干.

b)裝架：在LED管芯（大圓片）底部電極備上銀膠后進行擴張,將擴張后的管芯（大圓片）安置在刺晶臺上,在顯微鏡下用刺晶筆將管芯一個一個安裝在PCB或LED支架相應(yīng)的焊盤上,隨后進行燒結(jié)使銀膠固化.

c)壓焊：用鋁絲或金絲焊機將電極連接到LED管芯上，以作電流注入的引線。LED直接安裝在PCB上的,一般采用鋁絲焊機.（制作白光TOP-LED需要金線焊機）

d)封裝：通過點膠，用環(huán)氧將LED管芯和焊線保護起來.在PCB板上點膠，對固化后膠體形狀有嚴格要求,這直接關(guān)系到背光源成品的出光亮度。這道工序還將承擔(dān)點熒光粉（白光LED）的任務(wù).

e)焊接：如果背光源是采用SMD-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(jù)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：檢查背光源光電參數(shù)及出光均勻性是否良好.

1.LED的封裝的任務(wù)

是將外引線連接到LED芯片的電極上，同時保護好LED芯片，并且起到提高光取出效率的作用.關(guān)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(jù)不同的應(yīng)用場合采用相應(yīng)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、SMD-LED、High-Power-LED等.

3.LED封裝工藝流程

4.封裝工藝說明

1.芯片檢驗

鏡檢：材料表面是否有機械損傷及麻點麻坑（lockhill）芯片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

由于LED芯片在劃片后依然排列緊密間距很?。s0.1mm），不利于后工序的操作。我們采用擴片機對黏結(jié)芯片的膜進行擴張，是LED芯片的間距拉伸到約0.6mm.也可以采用手工擴張，但很容易造成芯片掉落浪費等不良問題.

3.點膠

在LED支架的相應(yīng)位置點上銀膠或絕緣膠.（對于GaAs、SiC導(dǎo)電襯底，具有背面電極的紅光、黃光、黃綠芯片，采用銀膠。對于藍寶石絕緣襯底的藍光、綠光LED芯片，采用絕緣膠來固定芯片.）

工藝難點在于點膠量的控制，在膠體高度、點膠位置均有詳細的工藝要求.

由于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涂在LED背面電極上，然后把背部帶銀膠的LED安裝在LED支架上.備膠的效率遠高于點膠，但不是所有產(chǎn)品均適用備膠工藝.

5.手工刺片

將擴張后LED芯片（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芯片一個一個刺到相應(yīng)的位置上.手工刺片和自動裝架相比有一個好處，便于隨時更換不同的芯片，適用于需要安裝多種芯片的產(chǎn)品.

6.自動裝架 

自動裝架其實是結(jié)合了沾膠（點膠）和安裝芯片兩大步驟，先在LED支架上點上銀膠（絕緣膠）,然后用真空吸嘴將LED芯片吸起移動位置,再安置在相應(yīng)的支架位置上.

自動裝架在工藝上主要要熟悉設(shè)備操作編程，同時對設(shè)備的沾膠及安裝精度進行調(diào)整.在吸嘴的選用上盡量選用膠木吸嘴，防止對LED芯片表面的損傷，特別是蘭、綠色芯片必須用膠木的。因為鋼嘴會劃傷芯片表面的電流擴散層.

7.燒結(jié)

燒結(jié)的目的是使銀膠固化，燒結(jié)要求對溫度進行監(jiān)控，防止批次性不良.銀膠燒結(jié)的溫度一般控制在150℃，燒結(jié)時間2小時.根據(jù)實際情況可以調(diào)整到170℃，1小時.絕緣膠一般150℃，1小時.

銀膠燒結(jié)烘箱的必須按工藝要求隔2小時（或1小時）打開更換燒結(jié)的產(chǎn)品，中間不得隨意打開.燒結(jié)烘箱不得再其他用途,防止污染.

8.壓焊

壓焊的目的將電極引到LED芯片上，完成產(chǎn)品內(nèi)外引線的連接工作.

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芯片電極上壓上第一點，再將鋁絲拉到相應(yīng)的支架上方，壓上第二點后扯斷鋁絲。金絲球焊過程則在壓第一點前先燒個球，其余過程類似.

壓焊是LED封裝技術(shù)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，工藝上主要需要監(jiān)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照片，兩者在微觀結(jié)構(gòu)上存在差別，從而影響著產(chǎn)品質(zhì)量.）我們在這里不再累述.

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(shè)計上主要是對材料的選型，選用結(jié)合良好的環(huán)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(huán)氧在使用過程中會變稠.白光LED的點膠還存在熒光粉沉淀導(dǎo)致出光色差的問題.

10.灌膠封裝

Lamp-LED的封裝采用灌封的形式.灌封的過程是先在LED成型模腔內(nèi)注入液態(tài)環(huán)氧，然后插入壓焊好的LED支架，放入烘箱讓環(huán)氧固化后，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并抽真空，將固態(tài)環(huán)氧放入注膠道的入口加熱用液壓頂桿壓入模具膠道中，環(huán)氧順著膠道進入各個LED成型槽中并固化.

12.固化與后固化

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

13.后固化

固化是為了讓環(huán)氧充分固化，同時對LED進行熱老化.后固化對于提高環(huán)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 

由于LED在生產(chǎn)中是連在一起的（不是單個）,Lamp封裝LED采用切筋切斷LED支架的連筋。SMD-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的光電參數(shù)、檢驗外形尺寸，同時根據(jù)客戶要求對LED產(chǎn)品進行分選. 

16.包裝

將成品進行計數(shù)包裝.超高亮LED需要防靜電包裝.

10.LED的基本照明術(shù)語有哪些?

答:常用照明術(shù)語光通量： 符號 Φ，單位 流明 Lm,說明 發(fā)光體每秒種所發(fā)出的光量之總和，即光通量

光強：符號 I，單位 坎德拉 cd，說明 發(fā)光體在特定方向單位立體角內(nèi)所發(fā)射的光通量

照度：符號 E，單位 勒克斯 LUX，說明 發(fā)光體照射在被照物體單位面積上的光通量

亮度：符號 L，單位 尼脫 cd/m2，說明 發(fā)光體在特定方向單位立體角單位面積內(nèi)的光通量

光效：單位 每瓦流明 Lm/w，說明 電光源將電能轉(zhuǎn)化為光的能力，以發(fā)出的光通量除以耗電量來表示

平均壽命：單位 小時，說明 指一批燈泡至百分之五十的數(shù)量損壞時的小時數(shù) 

經(jīng)濟壽命：單位 小時，說明 在同時考慮燈泡的損壞以及光束輸出衰減的狀況下,其綜合光束輸出減至一特定的小時數(shù)。此比例用于室外的光源為百分之七十，用于室內(nèi)的光源如日光燈則為百分之八十.

色溫:光源發(fā)射光的顏色與黑體在某一溫度下輻射光色相同時,黑體的溫度稱為該光源的色溫.

光源色溫不同,光色也不同,色溫在3300K以下有穩(wěn)重的氣氛,溫暖的感覺；色溫在3000--5000K為中間色溫,有爽快的感覺；色溫在5000K以上有冷的感覺.不同光源的不同光色組成最佳環(huán)境,如表：

色溫>5000k: 光色為清涼型（帶藍的白色）,冷的氣氛效果；

色溫在3300-5000K：光色為 中間(白) ，爽快的氣氛效果；

色溫<3300K：光色為 溫暖(帶紅的白色) ，穩(wěn)重的氣氛效果 .

a. 色溫與亮度 高色溫光源照射下，如亮度不高則給人們有一種陰氣的氣氛；低色溫光源照射下，亮度過高會給人們有一種悶熱感覺.

b. 光色的對比 在同一空間使用兩種光色差很大的光源，其對比將會出現(xiàn)層次效果，光色對比大時，在獲得亮度層次的同時，又可獲得光色的層次.

顯色性: 光源的顯色性是由顯色指數(shù)來表明，它表示物體在光下顏色比基準光（太陽光）照明時顏色的偏離能較全面反映光源的顏色特性.

顯色分兩種

忠實顯色：能正確表現(xiàn)物質(zhì)本來的顏色需使用顯色指數(shù)(Ra)高的光源，其數(shù)值接近100，顯色性最好.

效果顯色：要鮮明地強調(diào)特定色彩,表現(xiàn)美的生活可以利用加色法來加強顯色效果.

由于光線中光譜的組成有差別，因此即使光色相同，燈的顯色性也可能不同.

燈具效率(也叫光輸出系數(shù))是衡量燈具利用能量效率的重要標準，它是燈具輸出的光能量與燈具內(nèi)光源輸出的光能量之間的比例.