LED封装技术与应用

第1章LED概述1

11LED的基本概念1

111LED的基本结构与发光原理1

112LED的特点及常用性能指标5

12LED芯片分类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芯片的分类14

133大功率LED芯片制造技术的发展趋势15

复习思考题20

第2章LED封装简介21

21LED封装基础知识21

211LED封装必要性21

212LED封装原则21

22LED封装的分类及工艺简介22

221LED封装方式分类22

222LED封装设备简介26

223各类LED封装工艺简介30

复习思考题36

第3章LED生产流程概述37

31工艺说明37

311LED芯片检验37

312LED扩片37

313LED点胶37

314LED备胶37

315LED手工刺片38

316LED自动装架40317LED烧结40

318LED压焊40

319LED封胶41

3110LED固化与后固化43

3111LED切筋和划片43

3112LED测试43

32案例说明43

33LED的生产环境44

34防静电措施44

复习思考题45

第4章单管LED生产规程46

41单管LED生产流程46

42单管LED生产步骤规范46

421扩晶46

422反膜47

423银胶和绝缘胶使用48

424排支架49

425固晶49

426固化51

427焊线52

428配胶、抽真空55

429粘胶56

4210手动灌胶57

4211插支架58

4212自动灌胶机灌胶59

4213短烤60

4214长烤61

4215半切（一切）62

4216测试62

4217全切（二切）63

4218分选64

4219包装64

43单管LED工艺指导书示例65

第5章数码管简介67

51数码管生产流程67

52数码管生产规程67

521插PIN、压PIN67

522清洗68

523背胶69

524固晶69525烘烤70

526焊线71

527前测72

528全检73

529吹反射盖73

5210贴高温胶带74

5211反射盖预热74

5212配胶75

5213灌胶75

5214抽真空76

5215PCB76

5216固化77

5217检外观77

5218后测78

5219打印和包装78

第二篇LED应用

第6章认知LED照明80

61LED器件的驱动80

62恒压式驱动电路分析87

621恒压源供电电阻限流电路分析87

622LED的连接形式87

623设计驱动电路PCB板88

63LED台灯的制作89

631LED台灯概述89

632焊接知识与焊接技巧89

技能训练一LED灯泡的制作90

技能训练二LED台灯和传统灯具的性能比较93

复习思考题95

第7章LED屏幕显示96

71恒流式驱动电路96

711恒流式驱动电路96

712恒流式驱动电路的形式与结构97

713集成恒流源电路的应用99

714LM317恒流源电路的分析101

技能训练三恒流源驱动电路的制作和安装102

72点阵显示系统103

721点阵显示系统介绍103

722LED显示屏106

技能训练四16×16点阵LED显示屏的原理与制作107

技能训练五LED条形屏的组装113

复习思考题115

第8章LED景观工程116

81认识LED夜景工程116

811开关电源驱动电路116

812PWM调光知识119

813典型PWM集成驱动器120

82变色彩灯的制作121

821LED变色灯121

822单灯头LED变色灯122

技能训练六变色LED灯的组装123

复习思考题124

第9章LED标准125

91LED有关标准识别125

911制定LED标准的目的和意义125

912LED标准体系125

913LED标准发展概况125

914LED标准规范127

92我国照明工程应用的设计标准128

921我国的照明设计标准128

922照明的分类及LED的适应性129

923不同照明场所对照明装置的要求129

924《城市道路照明设计标准》（CLL 45—2006）130

93LED产品施工要求初析130

931LED产品施工注意事项130

932LED工程中的简易计算130

复习思考题132

第三篇太阳能LED路灯的设计

第10章太阳能LED路灯的光伏技术介绍133

101太阳能光伏技术133

1011太阳能光伏技术概述133

1012太阳能光伏发电系统135

102太阳能路灯137

1021太阳能路灯组成137

1022太阳能LED路灯简介138

103太阳能电池139

1031太阳能电池简介139

1032太阳能电池的原理与构造140

1033太阳能电池的分类及规格141

1034晶体硅太阳能电池发展及方阵142

104蓄电池146

1041蓄电池的分类146

1042蓄电池的工作原理148

复习思考题149

第11章太阳能LED路灯控制技术150

111太阳能LED路灯控制器功能150

112EPDC型太阳能电源双路输出控制器158

113EPRC10STMT型太阳能电源控制器161

复习思考题164

第12章太阳能LED路灯设计165

121太阳能LED路灯光伏系统设计165

1211太阳能LED路灯设计的要点165

1212太阳能电池方阵设计166

1213太阳能电池方阵设计中必须注意的问题169

1214蓄电池组容量设计172

1215控制器选择及太阳能电池组件支架的抗风设计173

1216太阳能路灯系统设计实例及典型配置175

122LED路灯灯头的设计178

1221LED照明设计178

1222LED道路照明灯具设计181

复习思考题189

第13章太阳能LED路灯安装与维护190

131现代道路照明的规划设计与安装190

1311道路照明的规划设计190

1312道路照明系统的安装192

1313太阳能灯具的调试196

132太阳能路灯的维护及蓄电池故障分析198

1321太阳能路灯的维护198

1322蓄电池的维护198

复习思考题199

附录200

附录1LED封装过程使用仪器技术参数及使用说明200

附录2仪器使用规程232

附录3LED生产过程中使用到的原料及检验243

参考文献252 2100433B

本书从LED芯片制作、LED封装和LED应用等方面介绍了LED的基本概念与相关技术，详细讲解了LED封装过程中和开发应用产品时应该注意的一些技术问题，并以引脚式LED封装为基础，进一步介绍了平面发光式、SMD、大功率LED的三种不同封装形式及其相应的产品在实际生产中的操作技术。本书还讨论了LED在不同领域的应用技术，最后以太阳能LED路灯的光伏系统为应用实例，分析了典型LED系统的应用技术。

本书可作为光伏发电技术及应用专业、光电子专业、电子信息工程技术专业、节能工程专业等相关专业的教材，也可供相关专业技术人员参考使用，或作为自学用书。

led封装封装说明

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：可见光的功能，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。

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，有这样几种作用：保护管芯等不受外界侵蚀；采用不同的形状和材料性质(掺或不掺散色剂)，起透镜或漫射透镜功能，控制光的发散角；管芯折射率与空气折射率相差太大，致使管芯内部的全反射临界角很小，其有源层产生的光只有小部分被取出，大部分易在管芯内部经多次反射而被吸收，易发生全反射导致过多光损失，选用相应折射率的环氧树脂作过渡，提高管芯的光出射效率。用作构成管壳的环氧树脂须具有耐湿性，绝缘性，机械强度，对管芯发出光的折射率和透射率高。选择不同折射率的封装材料，封装几何形状对光子逸出效率的影响是不同的，发光强度的角分布也与管芯结构、光输出方式、封装透镜所用材质和形状有关。若采用尖形树脂透镜，可使光集中到LED的轴线方向，相应的视角较小；如果顶部的树脂透镜为圆形或平面型，其相应视角将增大。

一般情况下，LED的发光波长随温度变化为0．2-0．3nm/℃，光谱宽度随之增加，影响颜色鲜艳度。另外，当正向电流流经pn结，发热性损耗使结区产生温升，在室温附近，温度每升高1℃，LED的发光强度会相应地减少1%左右，封装散热；时保持色纯度与发光强度非常重要，以往多采用减少其驱动电流的办法，降低结温，多数LED的驱动电流限制在20mA左右。但是，LED的光输出会随电流的增大而增加，很多功率型LED的驱动电流可以达到70mA、100mA甚至1A级，需要改进封装结构，全新的LED封装设计理念和低热阻封装结构及技术，改善热特性。例如，采用大面积芯片倒装结构，选用导热性能好的银胶，增大金属支架的表面积，焊料凸点的硅载体直接装在热沉上等方法。此外，在应用设计中，PCB线路板等的热设计、导热性能也十分重要。

进入21世纪后，LED的高效化、超高亮度化、全色化不断发展创新，红、橙LED光效已达到100Im/W，绿LED为501m/W，单只LED的光通量也达到数十Im。LED芯片和封装不再沿袭传统的设计理念与制造生产模式，在增加芯片的光输出方面，研发不仅仅限于改变材料内杂质数量，晶格缺陷和位错来提高内部效率，同时，如何改善管芯及封装内部结构，增强LED内部产生光子出射的几率，提高光效，解决散热，取光和热沉优化设计，改进光学性能，加速表面贴装化SMD进程更是产业界研发的主流方向。

一般来说，封装的功能在于提供芯片足够的保护，防止芯片在空气中长期暴露或机械损伤而失效，以提高芯片的稳定性;对于LED封装，还需要具有良好光取出效率和良好的散热性，好的封装可以让LED具备更好的发光效率和散热环境，进而提升LED的寿命。

封装是白光 LED制备的关键环节：半导体材料的发光机理决定了单一的LED芯片无法发出连续光谱的白光，因此工艺上必须混合两种以上互补色的光而形成白光，目前实现白光LED的方法主要有三种：蓝光LED YAG黄色荧光粉，RGB三色LED，紫外LED 多色荧光粉，而白光LED的实现都是在封装环节。良好的工艺精度控制以及好的材料、设备是白光LED器件一致性的保证。

国内LED封装行业当前发展已较为成熟，形成了完整的LED封装产业链。在区域分布上，珠三角地区是中国大陆LED封装企业最集中，封装产业规模最大的地区，企业数量超过了全国的2/3，占全国企业总量的68%，除上游LED外延芯片领域稍微欠缺外，汇聚了众多的封装物料与封装设备生产商与代理商，配套最为完善。其次是长三角地区，企业数量占全国的17%左右，其他区域共占15%的比例。