功率发光二极管的寿命预测
蔡伟智
(厦门三安电子有限公司,福建厦门361009)
摘要:针对功率发光二极管(LE D)的使用寿命问题,提出了利用阿仑尼斯模型预测功率发光二极管器件寿命的方法,以器件输出光功率P下降到初始值P0的50%为失效判据,通过对功率蓝光G aN LE D芯片两个结温点的高温恒定应力加速寿命实验结果进行分析计算,求出了功率蓝光G aN LE D器件在正常应力条件下的期望寿命,确定阿仑尼斯模型在功率发光二极管寿命实验过程中的适用性,为预测功率发光二极管寿命提供理论依据。
关键词:发光二极管;阿仑尼斯;寿命实验;结温;退化
中图分类号:T N36412 文献标识码:A 文章编号:10032353X(2008)1020902203 Forecast of Service Life for Pow er Light Emitting Diode
Cai Weizhi
(Xiamen Sanan Electronics Co1Ltd1,Xiamen361009,China)
Abstract:A method with Arrhenius m odel to forecast LE D service life was put forward considering LE D light output falling to half of initialization as failure.The acceleration aging at tw o high junction tem peratures for power blue G aN LE D chips was tested and analyzed,and the expectation life of the power blue G aN LE D was achieved in comm on stress condition.The results confirm that the method with Arrhenius′s m odel is applicable to the test forecast for the power blue G aN2LE D service life.
K ey w ords:LE D;Arrhenius;life test;junction tem perature;deterioration
EEACC:4260D
0 引言
随着Ⅲ族氮化物外延及其LE D制备技术的迅速发展,作为半导体照明光源的功率G aN LE D的可靠性水平也不断提高。其超长的工作寿命,已不可能通过正常应力下的寿命实验来验证。如何通过加速寿命实验,对G aN功率LE D寿命进行预测,成为学术和产业界共同关心的问题。通常情况下,加速寿命实验通过测试在高应力下的寿命特征再外推到正常应力下的寿命,这种反应速度论常见的模型有:阿仑尼斯(Arrhenius)模型、艾林(Eyring)模型和逆幂律(inverse power law)模型等,其中以阿仑尼斯模型最为典型。本文将采用阿仑尼斯模型,以温度作为恒定加速应力,通过测试高温下功率蓝光G aN LE D芯片的寿命,预测其常温下的工作寿命,探讨所用方法对功率LE D芯片寿命预测的可靠性和合理性。
1 阿仑尼斯模型
微观分子和原子结构物理或化学变化将导致产品特征参数的退化,当这种退化超过了某一界限时,产品将发生失效。退化所经历的时间,通常称之为产品寿命[1]。LE D器件输出光功率P的衰减是随通电工作时间t变化的慢退化过程,可表示成指数关系[223]
P=P0exp(-βt)(1)式中,β为某一温度下的退化系数。一般定义LE D器件使用寿命为:在工作电流I f下,器件输出下降到初始值P0的50%时的工作时间,以L c表示[4]。
阿仑尼斯模型最为显著的特征是器件某性能退化速率具有热激活的函数形式,即与激活能E a的指数成反比,与温度T倒数的指数成反比。对于LE D器件,符合阿仑尼斯模型的参量有退化系数β,其与芯片结温T
j
的关系可表示为
β=β
I f exp(-E a/kT j)(2)式中,β0为常数,k为波耳兹曼常数;T j为芯片结温[3]。
对于结温为T i的LE D,由式(1)描述的工作时间为t i和L c的输出光功率变化为ln(P i/P0) =-βt t i和ln(P015/P0)=ln015=-βt L ci;可测
封装、测试与设备
Package,T est and Equipment
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算对应寿命
L ci =t i ln015/ln (P i /P 0)
(3)同理,另一结温T i +1下的LE D 寿命与输出光功率关系为-βt +1L ci +1=ln015,于是,有-βt L ci =-βt +1L ci +1=ln015。根据方程式(2),有L ci ex p (-E a /kT j )=L ci +1ex p (-E a /kT j +1)。则激活能E a 可通过测量两个不同温度下LE D 的寿命来确定,即
E a =[k ln (L ci +1/L ci )]/(1/T j +1-1/T j )(4)由于室温T c 下LE D 器件性能退化速率缓慢,失效
现象不明显,可以选择测量随温度退化速率变化较快特性的寿命,外推估算到室温LE D 器件寿命为
L c =L ci exp [E a (1/T jc -1/T j )/k ]
(5)2 结温测算方法
样品采用同批次生产的功率蓝光G aN LE D 芯
片,大小为1mm ×1mm ,正装同侧电极及背镀反射层结构,如图1所示。选用一般常见的封装管壳(图2),经银浆固晶和引线键合后,灌封薄层高温硅胶保护,以尽可能减少封装因素,意在突出考核芯片在实验中的作用
。
图1 芯片结构
Fig 11 Chip
structures
图2 实验用管壳外形
Fig 12 Case of testing
造成LE D 器件退化的主要应力来自结温的影
响,故测算结温是整个实验的关键。因芯片结温T j =T k +V f I f R j 2c ,则芯片pn 结到外壳的热阻
R j 2c =(T j -T k )/V f I f (6)式中,T k 为器件的外壳温度,V f 为正向电压。
在恒定电流下,LE D 的正向电压V f 与芯片pn 结温度T j 具有很好的线性关系,此特性被作为测量LE D 器件结温的物理基础。正向电压随温度的变化关系可近似为
V f1=V f0+K (T j -T 0)
(7)式中:V f1、V f0分别是T j 、T 0时的正向电压;K 为热敏温度系数,它与LE D 芯片衬底材料、芯片结构、封装结构、发光波长等都有关系[5]。图3为结温测算原理图,DUT 为被测器件;K 为切换开关,0为未加电,1为测试,2为加电工作状态;I t 为测试恒流源;I o 为工作恒流源;V f 为正向电压测试系统;T c 为被测器件环境温度。采用常规的热电仪表和设备,将待测LE D 器件连接于图3所示电路中,不通电并置于特定温度下,热平衡后,将开关从0切换到1状态,测试正向电压V f ;选定不同的温度,重复测试V f ,即可得到LE D 器件V f 与T j 的关系。再使待测LE D 器件处于工作状态,即通电350mA 并置于相应温度下,待热平衡后,将开关从2切换到1状态,测得正向电压并进行换算,即可得到LE D 器件在此状态下的结温T j ,根据式(6)计算可得器件热阻。经实验测算,本实验样品器件的热阻约为19～20℃/W 。掌握壳温T k 、热阻R j 2c 和结温T j 的对应关系,以便在实验过程中通过壳温T k 控制热应力的大小
。
图3 结温测算原理图
Fig 13 Schematic diagram of junction tem perature tester
图4 针床设计示意图
Fig 14 Schematic diagram of designed test fixture
3 加速寿命实验与结果
首先,通过摸底实验确定加速寿命实验的应力
水平,以保证高应力下产品的失效机理与正常应力水平的失效机理相同。对于电子产品高温应力一般不超过500K 。本加速寿命实验采用自制实验针床(图4)使功率LE D 串联连接,器件背面涂敷散热硅油,弹性压力探针使器件与针床铝合金支架接触良好,铝合金支架体现热沉作用,因此认为器件的外壳温度近似于烘箱温度,则LE D 芯片结温的差异由热阻大小决定。采用高温恒定应力加速寿命实验,选取两个较高的热应力水平S1、S2,即实验烘箱温度为152℃和170℃,对应每组实验样品5
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只[6]。将针床置于电热鼓风干燥箱中,按实验设计的高温应力设定烘箱温度,进行加温恒流(350mA)通电实验,通电实验时间分别为t1= 240h和t2=168h。
对实验样品分别进行预处理、热阻和初始光电参数检测、加速实验、恢复和最后检测后,获得温度T i组的实验数据(P0,0)、(P i,t i)和温度T i+1组的实验数据(P0,0)、(P i+1,t i+1)。根据式(3)计算可求得各器件对应结温下的寿命L ci,包括热阻(R j2c)、结温(T j)、初始光功率(P0)、240h(表1)后光功率及168h(表2)后光功率(P)、加速寿命(L ci)实验数据和结果见表1、2,其平均寿命为L c1=961h和L c2=63016h。
表1 高温应力S1实验数据和结果
T ab11 Data sheet of high temperature stress S1
样品R j2c/(℃?W21)T j/K P0/mW P/mW L ci/h 1211915446191621913711964 1222012447161521412712920 1231918447121591513411959 12419124461515512131151003 1251914446171601113416959
平均19164471096110表2 高温应力S2实验数据和结果
T ab12 Data sheet of high temperature stress S2
样品R j2c/(℃?W21)T j/K P0/mW P/mW L ci/h 2211915464191511112719698 2222014465181551912715579 2232011465151541312914661 2241919465131531112613605 2251917465111561612914610
平均19194651363016采用结温T j和寿命L ci的平均值,通过式(4)计算激活能E a=0142eV。对应于某一失效机理,激活能是晶体中晶格点阵上的原子运动到另一点阵或间隙位置时所需的能量,是反映温度应力对产品寿命影响的一种指标[7]。激活能越小,失效的过程越容易进行。
对于热阻R j2c为19～20℃/W的实验样品,在室温T c=25℃下的对应的结温T jc=320K偏高,导致工作寿命减短:实验样品在T jc=320K下,采用S1应力实验结果L c1=961h和T j1=447K,按式(5)计算,可得的期望寿命L c=72692h;若采用S2应力实验结果L c2、T j2计算,则期望寿命L c=72738h。考虑到目前封装工艺水平可使器件的热阻达到或低于R j2c=10℃/W的因素,则以芯片结温T jc=310K为正常应力,计算正常期望寿命分别为L c=118871h和118795h。芯片结温T j= 310K和T j=320K的期望寿命比较说明:当电流等条件不变时,封装技术造成的热阻和结温高低决定器件寿命的长短,故提高LE D寿命的关键在于降低芯片结温及器件热阻。
加速因子τ也称加速系数,其定义为正常应力作用下的寿命L c与加大应力下产品的寿命L ci之比τ=L
c
/L ci=exp[E a(1/T jc-1/T j)/k](8)由此看出激活能越大,加速系数也越大,越容易被加速失效,加速寿命实验效果越明显。以芯片结温T jc=310K为正常应力,由式(8)计算,S1应力(T j1=447K)的加速系数τ=123;而S2应力(T j2 =465K)的加速系数τ=187。本实验所用器件的激活能较小(<015eV),加速系数也相对较小,若加速应力较低时,加速寿命实验效果不明显
,需要较长的实验时间。
4 结语
通过建立LE D寿命测量的阿仑尼斯模型,设计了高温恒定应力加速寿命实验方法。此方法简单、方便、实用,适用于缓慢退化和失效现象不明显的LE D 器件。所考虑的激活能是不随温度变化的常数,保证了加速寿命实验可行性。由于时间、实验器材等的限制,本文加速寿命实验中只选取了较高级的两个应力水平,预测了功率蓝光G aN LE D器件的寿命,主要目的是为芯片设计和生产提供验证和参考。对于蓝光芯片激发荧光粉的白光LE D器件及其应用产品的工作寿命预测,有待进一步深入地研究。
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(收稿日期:2008205227)
作者简介:
蔡伟智(1960—),男,福建厦门人,半导体
物理专业,现任厦门三安电子有限公司副总工、
高级工程师,主要从事LE D及相关产品的研
发、可靠性工程和品质管理。
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大功率LED 的驱动电路设计（PT4115应用） 摘要：LED （light emitting diode ）即发光二极管，是一种用途非常广泛的固体发光光源，一种可以将电能转化为光能的电子器件。由于LED 具有节能、环保、使用寿命非常长，LED 元件的体积非常小，LED 的发出的光线能量集中度很高，LED 的发光指向性非常强，LED 使用低压直流电即可驱动，显色性高（不会对人的眼睛造成伤害）等优点，LED 被广泛应用在背光源、照明、电子设备、显示屏、汽车等五大领域。而且随着LED 研发技术的不断突破，高亮度、超高亮度、大功率的LED 相继问世，特别是白光LED 的发光效率已经超过了常用的白炽灯，正朝着常照明应用的方向发展，大有取代传统的白炽灯甚至节能灯的趋势。 本论文主要介绍采用恒流驱动方式实现驱动电路，并且提出一种基于恒流驱动芯片PT4115的高效率的大功率LED 恒流驱动解决方案。该种驱动电路简单、高效、成本低，适合当今太阳能产品的市场化发展。。 关键词：大功率LED ；驱动电路；恒流驱动芯片PT4115 一、LED 主要性能指标： 1）LED 的颜色：目前LED 的颜色主要有红色,绿色,蓝色,青色,黄色,白色,暖白,琥珀色等其它的颜色； 2）LED 的电流：一般小功率的LED 的正向极限电流多在20mA 。但大功率LED 的功率至少在1W 以上，目前比较常见的有1W 、3W 、5W 、8W 和10W 。1W LED 的额定电流为350mA,3W LED 的750mA 。 3）LED 的正向电压：LED 的正极接电源正极,负极接电源负极。一般1W 的大功率LED 的正向电压为3.5V~3.8V 。 4）LED 的反向电压：所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极管可能被击穿损坏 LED 发光强度：光源在给定方向的单位立体角中发射的光通量定义为光源在该方向的(发)光强(度)，单位为坎德拉（cd ）。 5）LED 光通量：光源在单位时间内发射出的光量称为光源的发光通量。单位为流明(lm)。如1W 大功率LED 的光通量一般为60~80LM 。 6）LED 光照度：1流明的光通量均匀分布在1平方米表面上所产生的光照度.，单位为勒克斯(lx)。 7）LED 显色性：光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性，也就是颜色逼真的程度。 8）LED 的使用寿命：LED 一般可以使用50,000小时以上。 9）LED 发光角度：二极管发光角度也就是其光线散射角度，主要靠二极管生产时加散射剂来控制。 二、大功率LED 的驱动方式： LED 驱动简单的来讲就是给LED 提供正常工作条件(包括电压,电流等条件)的一种电路,也是LED 能工作必不可少的条件,好的驱动电路还能随时保护LED ，避免LED 被损坏。 LED 驱动通常分为以下三种方式： (1) 镇流电阻驱动：就是简单的的在LED 变LED 的驱动电流.。 LED 的工作电流为： R U U I L -= 所以I 与镇流电阻R 成反比；当电源电压U 时，R 能限制I 的过量增长，使I 不超出LED
HIGH POWER LED 封装工艺 一.封装的任务 是将外引线连接到LED芯片的电极上，同时保护好LED芯片，并且起到提高光取出效率的作用。 二.封装形式 LED封装形式可以说是五花八门，主要根据不同的应用场合采用相应的外形尺寸，散热对策和出光效果。LED按封装形式分类有Lamp-LED、TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED等。 三．封装工艺说明 1.芯片检验 镜检：材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑（lockhill）,芯片尺寸及电极大小是否符合工艺要求,电极图案是否完等。 2.扩晶 由于LED芯片在划片后依然排列紧密间距很小（约0.1mm），不利于后工序的操作。我们采用扩片机对黏结芯片的膜进行扩张，是LED芯片的间距拉伸到约0.6mm。也可以采用手工扩张，但很容易造成芯片掉落浪费等不良问题。 3.点底胶 在LED支架的相应位置点上银胶或绝缘胶。（对于GaAs、SiC导电衬底，具有背面电极的红光、黄光、黄绿芯片，采用银胶。对于蓝宝石绝缘衬底的蓝光、绿光LED芯片，采用绝缘胶来固定芯片。） 工艺难点在于点胶量的控制，在胶体高度、点胶位置均有详细的工艺要求。 由于银胶和绝缘胶在贮存和使用均有严格的要求，银胶的醒料、搅拌、使用时间都是工艺上必须注意的事项。 4.固晶 固晶分为自动固晶和手工固晶两种模式。 自动固晶其实是结合了沾胶（点胶）和安装芯片两大步骤，先在LED支架上点上银胶（绝缘胶），然后用真空吸嘴将LED芯片吸起移动位置，再安置在相应的支架位置上。 自动固晶在工艺上主要要熟悉设备操作编程，同时对设备的沾胶及安装精度进行调整。在吸嘴的选用上尽量选用胶木吸嘴，防止对LED芯片表面的损伤，特别是兰、绿色芯片必须用电木的。因为钢嘴会划伤芯片表面的电流扩散层。
大功率发光二极管技术 大功率发光二极管技术 一、引言 随着这几年来瓦级大功率发光二极管在路灯等照明领域的应用 逐步深入和其半身的生产技术的不断突破，发光效率的提升，对大功率发光二极管封装提出了更高的要求，特别是如何提高封装的散热能力、提高发光效率和实现大功率发光二极管封装产业化以降低每流明的成本上，对各家封装厂商都是提出了一个又一个的挑战。 二、目前主流封装结构及缺点 目前国内及台湾地区主流的批量封装结构为在蓝光芯片表面用 点胶机涂布荧光粉和硅胶，蓝光芯片发出的光激发荧光粉产生黄光，并且黄光与蓝色光通过透镜原理互补结合成人眼能见的虚拟白光。这种封装形式的优点在于生产成本较低，生产工艺相对简单方便，易于批量化生产。但是其缺点也是非常好明显的，第一由于点胶机器的点胶量一致性较差，从而使荧光粉的含量区别也比较大；第二荧光粉易沉淀导致大功率反光二极管的出光面均匀性差；第三荧光粉是分布在芯片的四周，但是其在四周的接触面积不一样，加上芯片发出的光也是以法向光线为主，所以造成其色调一致性不好，会产生黄蓝圈现象；第四色温不稳定，色温变化幅度较大；第五显色性不够理想，这是因为其光谱中缺少红光成份。第五在长期可靠性点亮的时候，由于芯片发光的同时发出的热量把在芯片表面的树脂黄化，从而造成亮度衰减大。 三、封装结构选择 为考虑产业化要求，我们研究组选择二次电热分离复合式结构，大功率发光二极管支架封装通过自动生产线生产，等封装完成后再通过回流焊跟散热基板复合，中间通过导热柱把芯片发出的热量热沉到散热基板上，任何通过散热基板散发掉。这样的封装形式区别于国内一般厂家直接把发光二极管芯片固定焊接在散热基板上后通过封胶 形成的COB形式。此方法有以下优点：
大功率LED优点与不足 大功率LED 是达到高光通量的最重要手段之一。用大功率LED 照明有很 多优点，也有缺点。如何用好大功率LED 是关键，同时，本文对于大功率 LED 照明产品与传统照明产品做了比较，也对高光通LED 在照明领域的应用 进行了研讨。 一、LED 的发展史和应用潜力LED 从诞生至今以每10 年亮度提高30 倍，价格下降10 倍的Haitz 定律快速发展。普通高亮度白光led 目前实验室里已经达到100 lm/W 的水平，50 lm/W 的大功率白光LED 也已进入商业化。在单色光方面，红光、黄光、蓝光、绿光的光效也不断被刷新记录，LED 作为新型光源应用范围越来越广,也逐渐引起了更多人的关注和期望。 目前LED 应用呈多元化分布在各个行业，包括指示、显示、背光、照明等。照明则是LED 诸多应用中最有潜力的行业，随着LED 光效的不断提高和成本 的不断降低，其在整个照明领域占有的市场也会日益扩大。继美国的下一代照 明计划，日本的21 世纪照明计划，欧盟的彩虹计划和韩国的固态照明计划后，2003 年我国成立国家半导体照明工程小组，旨在整合资源、快速推进LED 进 入照明市场。据中国工程院陈良惠院士预测，我国在2005～2015 年间，半导 体照明可累计节能4000 亿度电，为用户节约2600 亿元的电费支出，创造1500 亿元产值，解决100 万人口的就业。 届时，半导体照明每年节约的电能将超过巨无霸三峡电站的全年发电量!在能源日益短缺的背景下，利用LED 的节能特点，发展LED 照明正是对政府提出 的建设节约型社会的积极响应。 二、大功率LED 特点及与其他光源比较LED 被称为绿色光源当之无愧。在照明行业中，将其与传统光源比较分析，某些方面表现出难以替代的优点：
大功率LED驱动IC选型 40V低压DC to DC 灯杯、汽车等代表性IC,因其IC种类太多，在此仅介绍具有代表性的IC，供大家交流学习。有些高压IC也可以应用到这个电压范围，在这里就不在重复介绍。 Zetex Semiconductors plc专门设计、生产及推销离散及综合模拟半导体产品，在业界占有领导地占。凭借"标准"组件、方便使用的集成电路及完全自订的集成电路，在通信、家电、汽车、及工业市场，迎战现今电子业开发设计的激烈竞争。低压升压LED恒流器件全系列做的比较出色的公司之一。 下图输入电压范围从0.7 V 到1.6 V 最大输出335mA,符合单节干电池的单颗LED升压型驱动IC，广泛应用于军事应急手持设备方面。 下图输入电压范围从1.6 V 到2.4V 最大输出335mA,符合单节干电池的单颗LED升压型驱动IC. 下图输入电压范围从3.5 V 到4V 最大输出多颗LED驱动线路,符合单节锂离子电池供电的产品。
下图是台湾点晶科技公司一款DD212，可以1.5-5.5V输入电压，2倍压升压输出最大400mA。外围器件是目前最少的之一。 SP6685是一种恒定电流充电泵。主要用于驱动数码相机和摄像手机中的半导体闪光灯.也可用于摄像机断续高亮度照明灯。该充电泵可以设定二种不同的恒定电流值，分别驱动照相机闪光灯和摄像机照明灯。SP6685可以自动转换升压和降压工作状态，确保半导体照明灯(LED)的工作电流与正向电压无关。该电路所需的电流采样基准电压很低(50mV)，可以选用阻值很小的表面贴装电阻器。 凌特美信也有相关参品，可到相应网站参考。
PT4105 是一款大功率LED 驱动用18V 降压转换器。它包含一个PWM 控制器、一个高精度的能带隙参考源、一个误差放大器、相位补偿电路、软启动电路、保护电路、IC 使能电路、输入电压检测电路、逻辑控制电路和功率MOS 管。PT4105 采用固定频率的电压模式来调节LED 电流，其200mV 的低反馈电压可降低功耗和提高效率。此外，PT4105 还含有限流功能以及过热保护功能以避免在输出过载时对器件造成损害。 PT4105 是5-18V 输入电压下驱动白光LED 的理想选择。PT4105 可驱动单颗1W(350mA)或3W(700mA)白光或其他颜色的LED。其宽的输入电压范围和高输出电流能力，也可以用来驱动3 颗串联1W 或3W 白光LED，或者串-并组合驱动3x3 颗1W 白光LED，等等。 AMC7150是一款应用非常广泛的LED降压型驱动IC，目前市场上有多家公司替代产品出现，可以应用于驱动3颗以内1LED或1颗3W LED，产品设计中。
研究生课程小论文 课程名称:新型电子器件封装 论文题目 : 功率型 LED 封装技术论文评语 : 成绩 : 任课教师 : 评阅日期 : 目录 摘要 (1) Abstract . ................................................................................................................ 1 1 绪论 ................................................................................................................... 2 1.1 LED 芯片结构 . ....................................................................................... 2 1.1.1 水平结 构 ....................................................................................... 2 1.1.2 垂直结 构 ....................................................................................... 3 1.1.3 倒装结 构 ....................................................................................... 3 1.2 LED 的封装材 料 . ................................................................................... 3 1.2.1 基板材 料 ....................................................................................... 3 1.2.2 粘接材 料 (4) 1.2.3 封装胶 (4) 2 LED封装方式和工艺 (5) 2.1 LED 封装方式 . ....................................................................................... 5 2.1.1 引脚式封装 ................................................................................... 5 2.1.2 表面贴装式 ( SMT . ...................................................................... 5 2.1.3 板上芯片直装式 ( COB . .............................................................. 5 2.1.4 系统封装式 ( SiP (6) 2.2 LED 封装工艺 . (6)
大功率LED种类及测试标准 一、Super flux （4Pin，插件式，单颗功率0.2W ） 1、单颗测试电压最大4V ,4颗串联测试电压16V,12颗串联测试电压48V测试电流： 红色，琥珀色为70mA ,电流限制为0.07A。蓝色，绿色为50mA 电流限制为0.05A。 测试前须先调整好电流，选择合适的电压，然后再进行测试。 2、Super flux LED识别图片 LED正极LED负极 二、Luxeon &Lambert （贴片式，焊接机焊接，单颗功率1W 1、单颗测试电压最大4V,4颗串联测试电压16V，12颗串联测试电8V，测试电流： 红色，绿色，蓝色，琥珀色均为350mA ,电流限制为0.35A测试前须先调整好电流，选择合适的电压。 2、Luxeon &Lambert识别图片 三、20mA SMD LED
1、红色单颗测试电压最大2.0V ，蓝，绿色单颗测试电压最大3.5V 测试电流：红色，绿色，蓝色均为20mA ,电流限制为0.02A ，测试前须先调整好电流，选择合适的电压，然后再进行测试。该LED 适用产品测试须工程部指导进行。 2、20mA SMD LED 识别图片 四、B2S 150mA SMD LED 1、该LED 目前只有冷白一种颜色，单颗测试电压3.5V 。测试电流：为150mA ,电流限制为0.15A 。测试前须先调整好电流，选择合适的电压，然后再进行测试。该LED 适用产品测试须工程部指导进行。 2、B2S 150mA SMD LED 识别图片 五、K2 LED （单颗功率4W ） 1、单颗测试电压最大4V ,4颗串联测试电压16V ,12颗串联测试电压48V 测试电流：红色为700mA ，电流限制为0.70A,绿色，蓝色，冷白色均为1000mA ,电流限制为1.00A 测试前须先调整好电流，选择合适的电压，然后再进行测试。 2、K2 LED 识别图片
大功率LED封装技术 关键词： 从实际应用的角度来看,安装使用简单、体积相对较小的大功率LED器件在大部分的照明应用中必将取代传统的小功率LED器件。由小功率LED组成的照明灯具为了满足照明的需要,必须集中许多个LED的光能才能达到设计要求,但带来的缺点是线路异常复杂、散热不畅,为了平衡各个LED之间的电流、电压关系,必须设计复杂的供电电路。相比之下,大功率单体LED的功率远大于若干个小功率LED的功率总和,供电线路相对简单,散热结构完善,物理特性稳定。所以说,大功率LED器件的封装方法和封装材料并不能简单地套用传统的小功率LED器件的封装方法与封装材料。大的耗散功率、大的发热量以及高的出光效率,给LED封装工艺、封装设备和封装材料提出了新的更高的要求。 1、大功率LED芯片 要想得到大功率LED器件,就必须制备合适的大功率LED芯片。国际上通常的制造大功率LED芯片的方法有如下几种： ①加大尺寸法。通过增大单体LED的有效发光面积和尺寸,促使流经TCL层的电流均匀分布,以达到预期的光通量。但是,简单地增大发光面积无法解决散热问题和出光问题,并不能达到预期的光通量和实际应用效果。 ②硅底板倒装法。首先制备出适合共晶焊接的大尺寸LED芯片,同时制备出相应尺寸的硅底板,并在硅底板上制作出供共晶焊接用的金导电层及引出导电层(超声金丝球焊点),再利用共晶焊接设备将大尺寸LED芯片与硅底板焊接在一起。这样的结构较为合理,既考虑了出光问题又考虑到了散热问题,这是目前主流的大功率LED的生产方式。 美国Lumileds公司于2001年研制出了AlGaInN功率型倒装芯片(FCLED)结构,其制造流程是：首先在外延片顶部的P型GaN上淀积厚度大于500A的NiAu层,用于欧姆接触和背反射;再采用掩模选择刻蚀掉P型层和多量子阱有源层,露出N型层;经淀积、刻蚀形成N型欧姆接触层,芯片尺寸为1mm1mm,P型欧姆接触为正方形,N型欧姆接触以梳状插入其中,这样可缩短电流扩展距离,把扩展电阻降至最小;然后将金属化凸点的AlGaInN芯片倒装焊接在具有防静电保护二极管(ESD)的硅载体上。 ③陶瓷底板倒装法。先利用LED晶片通用设备制备出具有适合共晶焊接电极结构的大出光面积的LED芯片和相应的陶瓷底板,并在陶瓷底板上制作出共晶焊接导电层及引出导电层,然后利用共晶焊接设备将大尺寸LED芯片与陶瓷底板焊接在一起。这样的结构既考虑了出光问题也考虑到了散热问题,并且采用的陶瓷底板为高导热陶瓷板,散热效果非常理想,价格又相对较低,所以为目前较为适宜的底板材料,并可为将来的集成电路一体化封装预留空间。 ④蓝宝石衬底过渡法。按照传统的InGaN芯片制造方法在蓝宝石衬底上生长出PN结后,将蓝宝石衬底切除,再连接上传统的四元材料,制造出上下电极结构的大尺寸蓝光LED芯片。
国内外大功率发光二极管的研究发展动态 电子信息科学与技术专业李江涛 指导教师邓德力 摘要：大功率LED广义上是指单颗LED光源功率大于0.35W，广泛应用于景象照明等场所。本文立足于对大功率LED光学性能的研究，简要介绍了外延材料、芯片及工艺等技术对LED成品的影响。通过对国内外外延结构和封装等方面的浅要分析，得出MOCVD和MBE两种技术在LED领域的应用使得各种复杂结构的生长成为可能，同时，LED技术指标的不断提高，提高了大功率LED 器件性能和应用产品可靠性。 关键词：大功率发光LED;光学性能;封装技术 The Research And Development Of The High Power Light Emitting Diode Student majoring in Electronic information science and technology Li Jiangtao Tutor Deng Deli
Abstract：The high power LED broadly refers to a single LED whose light sourc e power than 0.35 w, It’s widely used in Scene illumination and etc. Based on the study of the high power LED’s optical properties of, briefly introduces the influence of extension materials, chip and producing technology on the led products. Through the analysis of domestic and international extension structure and packaging, etc, draw the conclusion that the two technology of MOCVD and MBE are applied in the LED fields makes the growth of complex structure possible,at the same time, as the technical indexes LED rise ceaselessly, the performance and the application of high power LED have been improved. Key words：The high efficiency shines LED; Optical property; Encapsulation technology 引言：半导体照明是指用全固态发光器件作为光源的照明技术，包括使用半导体发光二极管(LED，Light Emitting Diode)或者有机半导体发光二极管(OLED，Organic Light Emitting
大功率LED灯珠 (2010-03-25 11:26:31) 转载 分类：led知识类 标签： 杂谈 大功率LED灯珠是LED灯珠的一种，相对于小功率LED灯珠来说，大功率LED 灯珠的功率更高，亮度更亮，价格更高。小功率LED灯珠额定电流都是20mA，额定电流高过20mA的基本上都可以算作大功率。一般功率数有：0.25w、0.5w、1w、3w、5w、8w、10w等等。主要亮度单位为lm（流明），小功率的亮度单位一般为mcd(毫坎德拉，1cd=1000mcd)，也就是发光强度I。 1cd=1 lm/sr(流明/立体弧度)=1 烛光。解释为：光源在指定方向上的立体角dΩ之内所发出的光通量或所得到光源传输的光通量dΦ，这二者的商即为发光强度I（单位为坎德拉，cd）。 目前做为一个新兴的绿色、环保、节能光源被广泛应用于汽车灯、手电筒、灯具等场所。 分类： LED大功率之所以这样称呼,主要是针对小功率LED而言,目前分类的标准我总结有三种: 其中第一种是根据功率大小可分为0.5W,1W,3W,5W,10W....100W不等,根据封装后成型产品的总的功率而言不同而不同. 第二种可以根据其封装工艺不同分为:大尺寸环氧树脂封装、仿食人鱼式环氧树脂封装、铝基板（MCPCB）式封装、TO封装、功率型SMD封装、MCPCB集成化封装等等 第三种可以根据其光衰程度不同可分为低光衰大功率产品和非低光衰大功率产品。 当然，由于大功率LED本身的参数比较多，根据不同的参数会有不同的分类标准，在此不再类述。 LED大功率仍然属于LED封装产品里的一种，是让半导体照明走向普通照明领域里最重要的一环。 大功率LED产品应用注意事项 大功率LED产品及器件在应用过程中，散热、静电防护、焊接对其特性有着很大影响，需要引起应用端客户的高度重视。 一、散热： 由于目前半导体发光二极管晶片技术的限制，LED的光电转换效率还有待提高，尤其是大功率LED，因其功率较高，大约有60%以上的电能将变成热能释放
大功率 LED 封装技术 关键词: 从实际应用的角度来看 , 安装使用简单、体积相对较小的大功率 LED 器件在大部分的照明应用中必将取代传统的小功率 LED 器件。由小功率 LED 组成的照明灯具为了满足照明的需要 , 必须集中许多个 LED 的光能才能达到设计要求 , 但带来的缺点是线路异常复杂、散热不畅 , 为了平衡各个 LED 之间的电流、电压关系 , 必须设计复杂的供电电路。相比之下 , 大功率单体 LED 的功率远大于若干个小功率 LED 的功率总和 , 供电线路相对简单 , 散热结构完善 , 物理特性稳定。所以说 , 大功率 LED 器件的封装方法和封装材料并不能简单地套用传统的小功率 LED 器件的封装方法与封装材料。大的耗散功率、大的发热量以及高的出光效率 , 给 LED 封装工艺、封装设备和封装材料提出了新的更高的要求。 1、大功率 LED 芯片 要想得到大功率 LED 器件 , 就必须制备合适的大功率 LED 芯片。国际上通常的制造大功率 LED 芯片的方法有如下几种: ①加大尺寸法。通过增大单体 LED 的有效发光面积和尺寸 , 促使流经 TCL 层的电流均匀分布 , 以达到预期的光通量。但是 , 简单地增大发光面积无法解决散热问题和出光问题 , 并不能达到预期的光通量和实际应用效果。 ②硅底板倒装法。首先制备出适合共晶焊接的大尺寸 LED 芯片 , 同时制备出相应尺寸的硅底板 , 并在硅底板上制作出供共晶焊接用的金导电层及引出导电层(超声金丝球焊点 , 再利用共晶焊接设备将大尺寸 LED 芯片与硅底板焊接在一起。这样的结构较为合理 , 既考虑了出光问题又考虑到了散热问题 , 这是目前主流的大功率 LED 的生产方式。 美国 Lumileds 公司于 2001年研制出了 AlGaInN 功率型倒装芯片 (FCLED结 构 , 其制造流程是:首先在外延片顶部的 P 型 GaN 上淀积厚度大于 500A 的 NiAu 层 , 用于欧姆接触和背反射 ; 再采用掩模选择刻蚀掉 P 型层和多量子阱有源层 , 露
LED发光二极管技术参数常识 半导体发光器件包括半导体发光二极管(简称LED)、数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏(简称矩阵管)等。事实上，数码管、符号管、米字管及矩阵管中的每个发光单元都是一个发光二极管。 一、半导体发光二极管工作原理、特性及应用 (一)、LED发光原理 发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs(砷化镓)、GaP(磷化镓)、GaAsP(磷砷化镓)等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P 区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子(少子)一部分与多数载流子(多子)复合而发光。 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。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。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结面数μm以内产生。 理论和实践证明，光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Eg有关，即λ≈1240/Eg(mm)式中Eg的单位为电子伏特(eV)。若能产生可见光(波长在380nm紫光~780nm红光)，半导体材料的Eg应在3.26~1.63eV之间。比红光波长长的光为红外光。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。 (二)、LED的特性 1.极限参数的意义 (1)允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值，LED发热、损坏。 (2)最大正向直流电流IFm:允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极管。 (3)最大反向电压VRm:所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。 (4)工作环境topm:发光二极管可正常工作的环境温度范围。低于或高于此温度范围，发光二极管将不能正常工作，效率大大降低。 2.电参数的意义 (1)光谱分布和峰值波长:某一个发光二极管所发之光并非单一波长。 (2)发光强度IV:发光二极管的发光强度通常是指法线(对圆柱形发光管是指其轴线)方向上的发光强度。若在该方向上辐射强度为(1/683)W/sr时，则发光1坎德拉(符号为cd)。由于一般LED的发光二强度小，所以发光强度常用坎德拉(mcd)作单位。 (3)光谱半宽度Δλ:它表示发光管的光谱纯度.是指图3中1/2峰值光强所对应两波长之间隔. (4)半值角θ1/2和视角:θ1/2是指发光强度值为轴向强度值一半的方向与发光轴向(法向)的夹角。半值角的2倍为视角(或称半功率角)。 图3给出的二只不同型号发光二极管发光强度角分布的情况。中垂线(法线)AO的坐标为相对发光强度(即发光强度与最大发光强度的之比)。显然，法线方向上的相对发光强度为1，离开法线方向的角度越大，相对发光强度越小。由此图可以得到半值角或视角值。 (5)正向工作电流If:它是指发光二极管正常发光时的正向电流值。在实际使用中应根据需要选择IF在0.6·IFm以下。
大功率照明级LED封装技术 大功率LED器件的封装方法和封装材料并不能简单地套用传统的小功率LED器件的封装方法与封装材料。大的耗散功率、大的发热量以及高的出光效率，给LED封装工艺、封装设备和封装材料提出了新的更高的要求。 从实际应用的角度来看，安装使用简单、体积相对较小的大功率LED器件在大部分的照明应用中必将取代传统的小功率LED器件。由小功率LED组成的照明灯具为了满足照明的需要，必须集中许多个LED的光能才能达到设计要求，但带来的缺点是线路异常复杂、散热不畅，为了平衡各个LED之间的电流、电压关系，必须设计复杂的供电电路。相比之下，大功率单体LED的功率远大于若干个小功率LED的功率总和，供电线路相对简单，散热结构完善，物理特性稳定。所以说，大功率LED器件的封装方法和封装材料并不能简单地套用传统的小功率LED器件的封装方法与封装材料。大的耗散功率、大的发热量以及高的出光效率，给LED封装工艺、封装设备和封装材料提出了新的更高的要求。 1、大功率LED芯片 要想得到大功率LED器件，就必须制备合适的大功率LED芯片。国际上通常的制造大功率LED芯片的方法有如下几种：
①加大尺寸法。通过增大单体LED的有效发光面积和尺寸，促使流经TCL 层的电流均匀分布，以达到预期的光通量。但是，简单地增大发光面积无法解决散热问题和出光问题，并不能达到预期的光通量和实际应用效果。 ②硅底板倒装法。首先制备出适合共晶焊接的大尺寸LED芯片，同时制备出相应尺寸的硅底板，并在硅底板上制作出供共晶焊接用的金导电层及引出导电层（超声金丝球焊点），再利用共晶焊接设备将大尺寸LED芯片与硅底板焊接在一起。这样的结构较为合理，既考虑了出光问题又考虑到了散热问题，这是目前主流的大功率LED的生产方式。 美国Lumileds公司于2001年研制出了AlGaInN功率型倒装芯片（FCLED）结构，其制造流程是：首先在外延片顶部的P型GaN上淀积厚度大于500A的NiAu层，用于欧姆接触和背反射；再采用掩模选择刻蚀掉P型层和多量子阱有源层，露出N型层；经淀积、刻蚀形成N型欧姆接触层，芯片尺寸为1mm×1mm，P型欧姆接触为正方形，N型欧姆接触以梳状插入其中，这样可缩短电流扩展距离，把扩展电阻降至最小；然后将金属化凸点的AlGaInN芯片倒装焊接在具有防静电保护二极管（ESD）的硅载体上。 ③陶瓷底板倒装法。先利用LED晶片通用设备制备出具有适合共晶焊接电极结构的大出光面积的LED芯片和相应的陶瓷底板，并在陶瓷底板上制作出共晶焊接导电层及引出导电层，然后利用共晶焊接设备将大尺寸LED芯片与陶瓷底板焊接在一起。这样的结构既考虑了出光问题也考虑到了散热问题，并且采用的陶瓷底板为高导热陶瓷板，散热效果非常理想，价格又相对较低，所以为目前较为适宜的底板材料，并可为将来的集成电路一体化封装预留空间。
1.厦门三安光电 (主流全色系超高亮度LED 芯片,各项性能指标领先,蓝、绿光ITO(氧化铟锡)芯片的性能指标已接近国际最高指标,在同行内具有较强竞争力)厦门三安电子有限公司是目前国内最大、国际一流的超高亮度发光二极管外延及芯片产业化基地，占地5万多平方米。公司目前的产品主要有全色系LED外延片、芯片、光通讯核心元件等，产品技术指标属世界先进水平。公司被国家科技部列入国家半导体照明工程龙头企业。 2.大连路美(路美拥有上百个早期国际国内核心专利,,范围横跨外延、芯片、封装、灯具、发光粉等。)连路美芯片科技有限公司是由美国路美光电公司与大连路明科技集团公司共同投资设立的中外合资企业，公司总投资1.5亿美元，占地面积10.8万平米，总建筑面积63515平米，专业从事高品质LED半导体发光芯片和LD激光芯片的研发、生产与制造。美国路美光电公司的前身为美国纳斯达克上市公司AXT的光电公司，技术水平处于世界前四名。 3.杭州士兰明芯(其技术优势在于芯片制造工艺,同时受益母公司强大的集成电路和分立器件生产线经验。公司LED显示屏芯片的市场占有率超过50%,09年作为唯一的国产芯片厂商中标广场LED显示屏。)杭州士兰明芯科技有限公司是一家设计、制造高亮度全彩LED芯片的光电半导体器件公司。公司位于杭州经济技术开发区，为杭州士兰微电子股份有限公司与杭州士兰集成电路有限公司合资创办。公司注册资本金为1.5亿元人民币，占地75亩，拥有进口生产设备一百二十多台套。公司产品包括蓝、绿光氮化物半导体材料外延片和芯片两大部分，生产工艺技术已经达到国际水平。 4.武汉迪源光电(武汉迪源目前的产品主要以0.5W和1W LED芯片为主,月产能为10-15KK,主要生产45、50和60mil的大功率LED芯片,同时迪源已拥有1项美国专利和4项中国专利。) 5.广州晶科电子(是珠三角唯一一家大功率、高亮度、高稳定性蓝光LED芯片制造企业。晶科核心产品优势是功率型氮化镓蓝LED芯片和超大功率模组芯片(5W、10W、15W、30W等)。同时在美国和中国拥8项发明专利,并以每年申请2项发明专利的速度进行持续的技术创新,拥有晶片级倒装焊技术倒装大功率芯片制造技术及多芯片集成技术。) 6.上海蓝宝光电(以中科院物理所为技术支撑,拥有成熟的大功率倒装焊、RGB三基色集成、ITO镀膜、抗静电保护等核心技术。) 7.方大国科光电(母公司方大集团是国内第一家批量生产半导体照明用外延片和芯片企业。) 8.厦门晶宇光电(为全世界产量最大、产品最完善的LED外延片及芯片专业公司。) 晶宇光电成立于1996年，专业从事研发、生产超高亮度发光二极管（LED），为全世界产量最大、产品最完善的LED外延片及芯片专业公司。本公司重视自身技术的创新与发展，已获得的超过1,000件的国内外专利数量，关注产品及服务品质的提升，全力配合客户的发展需求。晶元光电将携手晶宇光电创造中国LED 产业在全世界发光发亮的愿景！
LED封装基本知识 LED（发光二极管）封装是指发光芯片的封装，相比集成电路封装有较大不同。LED的封装不仅要求能够保护灯芯，而且还要能够透光，所以LED的封装对封装材料有特殊的要求。 封装简介 LED封装技术大都是在分立器件封装技术基础上发展与演变而来的，但却有很大的特殊性。一般情况下，分立器件的管芯被密封在封装体内，封装的作用主要是保护管芯和完成电气互连。而LED封装则是完成输出电信号，保护管芯正常工作，输出：可见光的功，既有电参数，又有光参数的设计及技术要求，无法简单地将分立器件的封装用于LED。 自上世纪九十年代以来，LED芯片及材料制作技术的研发取得多项突破，透明衬底梯形结构、纹理表面结构、芯片倒装结构，商品化的超高亮度（1cd以上）红、橙、黄、绿、蓝的LED产品相继问市，2000年开始在低、中光通量的特殊照明中获得应用。LED的上、中游产业受到前所未有的重视，进一步推动下游的封装技术及产业发展，采用不同封装结构形式与尺寸，不同发光颜色的管芯及其双色、或三色组合方式，可生产出多种系列，品种、规格的产品。 技术原理 大功率LED封装由于结构和工艺复杂，并直接影响到LED的使用性能和寿命，特别是大功率白光LED封装更是研究热点中的热点。
LED封装的功能主要包括：1.机械保护，以提高可靠性；2.加强散热，以降低芯片结温，提高LED性能；3.光学控制，提高出光效率，优化光束分布；4.供电管理，包括交流/直流转变，以及电源控制等。 LED封装方法、材料、结构和工艺的选择主要由芯片结构、光电/机械特性、具体应用和成本等因素决定。经过40多年的发展，LED 封装先后经历了支架式（Lamp LED）、贴片式（SMD LED）、功率型LED（Power LED）等发展阶段。随着芯片功率的增大，特别是固态照明技术发展的需求，对LED封装的光学、热学、电学和机械结构等提出了新的、更高的要求。为了有效地降低封装热阻，提高出光效率，必须采用全新的技术思路来进行封装设计。 关于LED封装结构说明 LED的核心发光部分是由p型和n型半导体构成的pn结管芯，当注入pn结的少数载流子与多数载流子复合时，就会发出可见光，紫外光或近红外光。但pn结区发出的光子是非定向的，即向各个方向发射有相同的几率，因此，并不是管芯产生的所有光都可以释放出来，这主要取决于半导体材料质量、管芯结构及几何形状、封装内部结构与包封材料，应用要求提高LED的内、外部量子效率。常规Φ5mm型LED封装是将边长0.25mm的正方形管芯粘结或烧结在引线架上，管芯的正极通过球形接触点与金丝，键合为内引线与一条管脚相连，负极通过反射杯和引线架的另一管脚相连，然后其顶部用环氧树脂包封。反射杯的作用是收集管芯侧面、界面发出的光，向期望的方向角内发射。顶部包封的环氧树脂做成一定形状，有这样几种作
大功率LED封装工艺系列之焊线篇 大功率LED封装工艺系列之焊线篇 一、基础知识 1. 目的 在压力、热量和超声波能量的共同作用下，使金丝在芯片电极和外引线 键合区之间形成 良好的欧姆接触，完成内外引线的连接。 2. 技术要求 2.1 金丝与芯片电极、引线框架键合区间的连接牢固 2.2 金丝拉力：25μm金丝F最小>5CN,F平均>6CN: 32μm金丝F最 小>8CN,F平均>10CN。 2.3 焊点要求 2.3.1金丝键合后第一、第二焊点如图（1）、图（2） 2.3.2 金球及契形大小说明
金球直径A: ф25um金丝：60-75um，即为Ф的2.4-3.0倍； 球型厚度H：ф25um金丝：15-20um，即为Ф的0.6-0.8倍； 契形长度D: ф25um金丝：70-85um，即为Ф的2.8-3.4倍； 2.3.3 金球根部不能有明显的损伤或变细的现象，契形处不能有明显的 裂纹 2.4 焊线要求 2.4.1 各条金丝键合拱丝高度合适，无塌丝、倒丝，无多余焊丝 2.5 金丝拉力 2.5.1第一焊点金丝拉力以焊丝最高点测试，从焊丝的最高点垂直引线
框架表面在显微镜观察下向上拉，测试拉力。如图所示： 键合拉力及断点位置要求： 3.工艺条件 由于不同机台的参数设置都不同，所以没有办法统一。我在这里就简单 的说一下主要要设置的地方： 键合温度、第一第二焊点的焊接时间、焊接压力、焊接功率、拱丝高度、 烧球电流、尾丝长度等等。
4．注意事项 4．1 不得用手直接接触支架上的芯片以及键合区域。 4．2 操作人员需佩带防静电手环，穿防静电工作服，避免静电对芯片 造成伤害。 4．3 材料在搬运中须小心轻放,避免静电产生及碰撞，需防倒丝、塌丝、 断线及沾附杂物。 4．4 键合机台故障时，应及时将在键合的在制品退出加热板，避免材料在加热块上烘烤过久而造成银胶龟裂及支架变色。 二、键合设备
大功率LED 封装工艺技术 【摘要】LED 是一种绿色照明光源，其核心是PN 结，原理是多数载流子与少数注入PN 结的载流子进行复合，从而产生光子。LED 封装是LED 的关键技术，主要负责管芯保护、可见光及电信号输出等工作。LED 管芯结构、材料质量、几何形状、成本、封装内部结构等直接影响着大功率LED 的稳定性、均匀性和发光效率。本文对LED 的封装形式、大功率LED 封装关键技术等问题作了详细的分析和系统的阐述。 【关键词】大功率LED ；封装工艺；技术研究 LED 工艺主要包括芯片设计、芯片封装。就目前来看，广大研究者一直致力于大功率LED 封装技术及其散热技术的研究，以求取得更好的研究成果。大功率LED 封装的工艺流程虽较为简单，但实际工艺操作却比较复杂，某个工艺流程不注意便会对LED 的使用寿命造成直接的影响。因而在进行大功率LED 封装时，应对诸多的影响因素（如电、光、热、机械等）进行充分考虑，以便满足设计要求。如电学方面应对大功率LED 的驱动电源设计等情况进行充分考虑；光学方面应对大功率LED 的光衰问题进行充分考虑；热学方面应对大功率LED 的散热问题进行充分考虑；机械方面应对LED 封装的形式等进行充分考虑。
1 LED 的封装形式 随着社会的发展和科技的进步，LED 的封装形式也在不断趋于完善，封装形式繁多，如引脚式LED 封装、系统封装式LED 封装、表面组装贴片式LED 封装、板上芯片直接式LED 封装等，具体作以下介绍： 1.1 引脚式LED 封装形式 引脚式LED 封装形式一般应用在小功率LED 封装当中，通常情况下见到的普通发光二极管大多采用引脚式LED 封装形式，应用比较普遍。引脚式LED 封装形式的散热问题比较好解决，主要是其热量由负极引脚架直接散发到PCB 板上，但该种封装形式在实际的使用当中仍存在一定的缺点和不足一一热阻较大，因而缩短了LED的使用寿命。 1.2 系统封装式LED 封装形式 系统封装式LED 封装形式的发展和应用时间相对较短，该种封装形式满足了系统小型化和系统便携式的诸多要求。系统封装式LED 封装形式较其他封装形式来说，成本较低，且具有较高的集成度，兼容性好，能够实现一个封装内多个LED 芯片的组装工作。 1.3 表面组装贴片式LED 封装 表面组装贴片式LED 封装亦是比较新型的一种LED 封装形式，该种封装技术的原理是在PCB 表面制定位置上贴、焊封装好的LED 器件。该种封装形式技术优势是具有较好的高频特性、较强的可