LED封裝技術(shù)與應(yīng)用

第1章LED概述1

11LED的基本概念1

111LED的基本結(jié)構(gòu)與發(fā)光原理1

112LED的特點(diǎn)及常用性能指標(biāo)5

12LED芯片分類9

13大功率LED芯片13

131大功率LED芯片和小功率LED13

132大功率LED芯片的分類14

133大功率LED芯片制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)15

復(fù)習(xí)思考題20

第2章LED封裝簡介21

21LED封裝基礎(chǔ)知識(shí)21

211LED封裝必要性21

212LED封裝原則21

22LED封裝的分類及工藝簡介22

221LED封裝方式分類22

222LED封裝設(shè)備簡介26

223各類LED封裝工藝簡介30

復(fù)習(xí)思考題36

第3章LED生產(chǎn)流程概述37

31工藝說明37

311LED芯片檢驗(yàn)37

312LED擴(kuò)片37

313LED點(diǎn)膠37

314LED備膠37

315LED手工刺片38

316LED自動(dòng)裝架40317LED燒結(jié)40

318LED壓焊40

319LED封膠41

3110LED固化與后固化43

3111LED切筋和劃片43

3112LED測(cè)試43

32案例說明43

33LED的生產(chǎn)環(huán)境44

34防靜電措施44

復(fù)習(xí)思考題45

第4章單管LED生產(chǎn)規(guī)程46

41單管LED生產(chǎn)流程46

42單管LED生產(chǎn)步驟規(guī)范46

421擴(kuò)晶46

422反膜47

423銀膠和絕緣膠使用48

424排支架49

425固晶49

426固化51

427焊線52

428配膠、抽真空55

429粘膠56

4210手動(dòng)灌膠57

4211插支架58

4212自動(dòng)灌膠機(jī)灌膠59

4213短烤60

4214長烤61

4215半切（一切）62

4216測(cè)試62

4217全切（二切）63

4218分選64

4219包裝64

43單管LED工藝指導(dǎo)書示例65

第5章數(shù)碼管簡介67

51數(shù)碼管生產(chǎn)流程67

52數(shù)碼管生產(chǎn)規(guī)程67

521插PIN、壓PIN67

522清洗68

523背膠69

524固晶69525烘烤70

526焊線71

527前測(cè)72

528全檢73

529吹反射蓋73

5210貼高溫膠帶74

5211反射蓋預(yù)熱74

5212配膠75

5213灌膠75

5214抽真空76

5215PCB76

5216固化77

5217檢外觀77

5218后測(cè)78

5219打印和包裝78

第二篇LED應(yīng)用

第6章認(rèn)知LED照明80

61LED器件的驅(qū)動(dòng)80

62恒壓式驅(qū)動(dòng)電路分析87

621恒壓源供電電阻限流電路分析87

622LED的連接形式87

623設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路PCB板88

63LED臺(tái)燈的制作89

631LED臺(tái)燈概述89

632焊接知識(shí)與焊接技巧89

技能訓(xùn)練一LED燈泡的制作90

技能訓(xùn)練二LED臺(tái)燈和傳統(tǒng)燈具的性能比較93

復(fù)習(xí)思考題95

第7章LED屏幕顯示96

71恒流式驅(qū)動(dòng)電路96

711恒流式驅(qū)動(dòng)電路96

712恒流式驅(qū)動(dòng)電路的形式與結(jié)構(gòu)97

713集成恒流源電路的應(yīng)用99

714LM317恒流源電路的分析101

技能訓(xùn)練三恒流源驅(qū)動(dòng)電路的制作和安裝102

72點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)103

721點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)介紹103

722LED顯示屏106

技能訓(xùn)練四16×16點(diǎn)陣LED顯示屏的原理與制作107

技能訓(xùn)練五LED條形屏的組裝113

復(fù)習(xí)思考題115

第8章LED景觀工程116

81認(rèn)識(shí)LED夜景工程116

811開關(guān)電源驅(qū)動(dòng)電路116

812PWM調(diào)光知識(shí)119

813典型PWM集成驅(qū)動(dòng)器120

82變色彩燈的制作121

821LED變色燈121

822單燈頭LED變色燈122

技能訓(xùn)練六變色LED燈的組裝123

復(fù)習(xí)思考題124

第9章LED標(biāo)準(zhǔn)125

91LED有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)識(shí)別125

911制定LED標(biāo)準(zhǔn)的目的和意義125

912LED標(biāo)準(zhǔn)體系125

913LED標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展概況125

914LED標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范127

92我國照明工程應(yīng)用的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)128

921我國的照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)128

922照明的分類及LED的適應(yīng)性129

923不同照明場所對(duì)照明裝置的要求129

924《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（CLL 45—2006）130

93LED產(chǎn)品施工要求初析130

931LED產(chǎn)品施工注意事項(xiàng)130

932LED工程中的簡易計(jì)算130

復(fù)習(xí)思考題132

第三篇太陽能LED路燈的設(shè)計(jì)

第10章太陽能LED路燈的光伏技術(shù)介紹133

101太陽能光伏技術(shù)133

1011太陽能光伏技術(shù)概述133

1012太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)135

102太陽能路燈137

1021太陽能路燈組成137

1022太陽能LED路燈簡介138

103太陽能電池139

1031太陽能電池簡介139

1032太陽能電池的原理與構(gòu)造140

1033太陽能電池的分類及規(guī)格141

1034晶體硅太陽能電池發(fā)展及方陣142

104蓄電池146

1041蓄電池的分類146

1042蓄電池的工作原理148

復(fù)習(xí)思考題149

第11章太陽能LED路燈控制技術(shù)150

111太陽能LED路燈控制器功能150

112EPDC型太陽能電源雙路輸出控制器158

113EPRC10STMT型太陽能電源控制器161

復(fù)習(xí)思考題164

第12章太陽能LED路燈設(shè)計(jì)165

121太陽能LED路燈光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)165

1211太陽能LED路燈設(shè)計(jì)的要點(diǎn)165

1212太陽能電池方陣設(shè)計(jì)166

1213太陽能電池方陣設(shè)計(jì)中必須注意的問題169

1214蓄電池組容量設(shè)計(jì)172

1215控制器選擇及太陽能電池組件支架的抗風(fēng)設(shè)計(jì)173

1216太陽能路燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例及典型配置175

122LED路燈燈頭的設(shè)計(jì)178

1221LED照明設(shè)計(jì)178

1222LED道路照明燈具設(shè)計(jì)181

復(fù)習(xí)思考題189

第13章太陽能LED路燈安裝與維護(hù)190

131現(xiàn)代道路照明的規(guī)劃設(shè)計(jì)與安裝190

1311道路照明的規(guī)劃設(shè)計(jì)190

1312道路照明系統(tǒng)的安裝192

1313太陽能燈具的調(diào)試196

132太陽能路燈的維護(hù)及蓄電池故障分析198

1321太陽能路燈的維護(hù)198

1322蓄電池的維護(hù)198

復(fù)習(xí)思考題199

附錄200

附錄1LED封裝過程使用儀器技術(shù)參數(shù)及使用說明200

附錄2儀器使用規(guī)程232

附錄3LED生產(chǎn)過程中使用到的原料及檢驗(yàn)243

參考文獻(xiàn)252 2100433B

本書從LED芯片制作、LED封裝和LED應(yīng)用等方面介紹了LED的基本概念與相關(guān)技術(shù)，詳細(xì)講解了LED封裝過程中和開發(fā)應(yīng)用產(chǎn)品時(shí)應(yīng)該注意的一些技術(shù)問題，并以引腳式LED封裝為基礎(chǔ)，進(jìn)一步介紹了平面發(fā)光式、SMD、大功率LED的三種不同封裝形式及其相應(yīng)的產(chǎn)品在實(shí)際生產(chǎn)中的操作技術(shù)。本書還討論了LED在不同領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)，最后以太陽能LED路燈的光伏系統(tǒng)為應(yīng)用實(shí)例，分析了典型LED系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)。

本書可作為光伏發(fā)電技術(shù)及應(yīng)用專業(yè)、光電子專業(yè)、電子信息工程技術(shù)專業(yè)、節(jié)能工程專業(yè)等相關(guān)專業(yè)的教材，也可供相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員參考使用，或作為自學(xué)用書。

led封裝封裝說明

LED封裝技術(shù)大都是在分立器件封裝技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展與演變而來的，但卻有很大的特殊性。一般情況下，分立器件的管芯被密封在封裝體內(nèi)，封裝的作用主要是保護(hù)管芯和完成電氣互連。而LED封裝則是完成輸出電信號(hào)，保護(hù)管芯正常工作，輸出：可見光的功能，既有電參數(shù)，又有光參數(shù)的設(shè)計(jì)及技術(shù)要求，無法簡單地將分立器件的封裝用于LED。

led封裝結(jié)構(gòu)說明

LED的核心發(fā)光部分是由p型和n型半導(dǎo)體構(gòu)成的pn結(jié)管芯，當(dāng)注入pn結(jié)的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)，就會(huì)發(fā)出可見光，紫外光或近紅外光。但pn結(jié)區(qū)發(fā)出的光子是非定向的，即向各個(gè)方向發(fā)射有相同的幾率，因此，并不是管芯產(chǎn)生的所有光都可以釋放出來，這主要取決于半導(dǎo)體材料質(zhì)量、管芯結(jié)構(gòu)及幾何形狀、封裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)與包封材料，應(yīng)用要求提高LED的內(nèi)、外部量子效率。常規(guī)Φ5mm型LED封裝是將邊長0.25mm的正方形管芯粘結(jié)或燒結(jié)在引線架上，管芯的正極通過球形接觸點(diǎn)與金絲，鍵合為內(nèi)引線與一條管腳相連，負(fù)極通過反射杯和引線架的另一管腳相連，然后其頂部用環(huán)氧樹脂包封。反射杯的作用是收集管芯側(cè)面、界面發(fā)出的光，向期望的方向角內(nèi)發(fā)射。頂部包封的環(huán)氧樹脂做成一定形狀，有這樣幾種作用：保護(hù)管芯等不受外界侵蝕；采用不同的形狀和材料性質(zhì)(摻或不摻散色劑)，起透鏡或漫射透鏡功能，控制光的發(fā)散角；管芯折射率與空氣折射率相差太大，致使管芯內(nèi)部的全反射臨界角很小，其有源層產(chǎn)生的光只有小部分被取出，大部分易在管芯內(nèi)部經(jīng)多次反射而被吸收，易發(fā)生全反射導(dǎo)致過多光損失，選用相應(yīng)折射率的環(huán)氧樹脂作過渡，提高管芯的光出射效率。用作構(gòu)成管殼的環(huán)氧樹脂須具有耐濕性，絕緣性，機(jī)械強(qiáng)度，對(duì)管芯發(fā)出光的折射率和透射率高。選擇不同折射率的封裝材料，封裝幾何形狀對(duì)光子逸出效率的影響是不同的，發(fā)光強(qiáng)度的角分布也與管芯結(jié)構(gòu)、光輸出方式、封裝透鏡所用材質(zhì)和形狀有關(guān)。若采用尖形樹脂透鏡，可使光集中到LED的軸線方向，相應(yīng)的視角較小；如果頂部的樹脂透鏡為圓形或平面型，其相應(yīng)視角將增大。

一般情況下，LED的發(fā)光波長隨溫度變化為0．2-0．3nm/℃，光譜寬度隨之增加，影響顏色鮮艷度。另外，當(dāng)正向電流流經(jīng)pn結(jié)，發(fā)熱性損耗使結(jié)區(qū)產(chǎn)生溫升，在室溫附近，溫度每升高1℃，LED的發(fā)光強(qiáng)度會(huì)相應(yīng)地減少1%左右，封裝散熱；時(shí)保持色純度與發(fā)光強(qiáng)度非常重要，以往多采用減少其驅(qū)動(dòng)電流的辦法，降低結(jié)溫，多數(shù)LED的驅(qū)動(dòng)電流限制在20mA左右。但是，LED的光輸出會(huì)隨電流的增大而增加，很多功率型LED的驅(qū)動(dòng)電流可以達(dá)到70mA、100mA甚至1A級(jí)，需要改進(jìn)封裝結(jié)構(gòu)，全新的LED封裝設(shè)計(jì)理念和低熱阻封裝結(jié)構(gòu)及技術(shù)，改善熱特性。例如，采用大面積芯片倒裝結(jié)構(gòu)，選用導(dǎo)熱性能好的銀膠，增大金屬支架的表面積，焊料凸點(diǎn)的硅載體直接裝在熱沉上等方法。此外，在應(yīng)用設(shè)計(jì)中，PCB線路板等的熱設(shè)計(jì)、導(dǎo)熱性能也十分重要。

進(jìn)入21世紀(jì)后，LED的高效化、超高亮度化、全色化不斷發(fā)展創(chuàng)新，紅、橙LED光效已達(dá)到100Im/W，綠LED為501m/W，單只LED的光通量也達(dá)到數(shù)十Im。LED芯片和封裝不再沿襲傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念與制造生產(chǎn)模式，在增加芯片的光輸出方面，研發(fā)不僅僅限于改變材料內(nèi)雜質(zhì)數(shù)量，晶格缺陷和位錯(cuò)來提高內(nèi)部效率，同時(shí)，如何改善管芯及封裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)LED內(nèi)部產(chǎn)生光子出射的幾率，提高光效，解決散熱，取光和熱沉優(yōu)化設(shè)計(jì)，改進(jìn)光學(xué)性能，加速表面貼裝化SMD進(jìn)程更是產(chǎn)業(yè)界研發(fā)的主流方向。

一般來說，封裝的功能在于提供芯片足夠的保護(hù)，防止芯片在空氣中長期暴露或機(jī)械損傷而失效，以提高芯片的穩(wěn)定性;對(duì)于LED封裝，還需要具有良好光取出效率和良好的散熱性，好的封裝可以讓LED具備更好的發(fā)光效率和散熱環(huán)境，進(jìn)而提升LED的壽命。

封裝是白光 LED制備的關(guān)鍵環(huán)節(jié)：半導(dǎo)體材料的發(fā)光機(jī)理決定了單一的LED芯片無法發(fā)出連續(xù)光譜的白光，因此工藝上必須混合兩種以上互補(bǔ)色的光而形成白光，目前實(shí)現(xiàn)白光LED的方法主要有三種：藍(lán)光LED YAG黃色熒光粉，RGB三色LED，紫外LED 多色熒光粉，而白光LED的實(shí)現(xiàn)都是在封裝環(huán)節(jié)。良好的工藝精度控制以及好的材料、設(shè)備是白光LED器件一致性的保證。

國內(nèi)LED封裝行業(yè)當(dāng)前發(fā)展已較為成熟，形成了完整的LED封裝產(chǎn)業(yè)鏈。在區(qū)域分布上，珠三角地區(qū)是中國大陸LED封裝企業(yè)最集中，封裝產(chǎn)業(yè)規(guī)模最大的地區(qū)，企業(yè)數(shù)量超過了全國的2/3，占全國企業(yè)總量的68%，除上游LED外延芯片領(lǐng)域稍微欠缺外，匯聚了眾多的封裝物料與封裝設(shè)備生產(chǎn)商與代理商，配套最為完善。其次是長三角地區(qū)，企業(yè)數(shù)量占全國的17%左右，其他區(qū)域共占15%的比例。