LED是一種半導體，通電即會發光。憑借其高效率、長壽命和其他突出的特點，LED已廣泛取代了傳統光源。現在的重點是在“光的質量”、“光的功能”等關鍵詞上創造新價值。

01 ?LED的發光原理

發光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結組成，也具有單向導電性。當給發光二極管加上正向電壓后，從P區注入到N區的空穴和由N區注入到P區的電子，在PN結附近數微米內分別與N區的電子和P區的空穴復合，產生自發輻射的熒光。不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態不同。當電子和空穴復合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發出的光的波長越短。常用的是發紅光、綠光或黃光的二極管。 ?

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余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。這種利用注入式電致發光原理制作的二極管叫發光二極管，通稱LED。 ? 通俗得來講就是：當電流通過晶片時，N型半導體內的電子與P型半導體內的空穴在發光層劇烈地碰撞復合產生光子，以光子的形式發出能量（即大家看見的光）。

02 LED物理結構

LED主要由以下幾個部分構成：芯片（作用：光源發光）、支架：包括襯底及散熱基座、引腳等（作用：散熱、導電）、金線（作用：導電）、透明樹脂（作用：保護晶粒、透光）。

03 LED的具體參數

發光二極管最大工作電流

最大工作電流URM是指發光二極管長期正常工作所允許通過的最大正向電流。使用中不能超過此值，否則將會燒毀發光二極管。

發光二極管的結溫

LED結溫：LED的基本結構是一個半導體的P—N結。實驗指出，當電流流過LED元件時，P—N結的溫度將上升，嚴格意義上說，就把P—N結區的溫度定義為LED的結溫。通常由于元件芯片均具有很小的尺寸，因此我們也可把LED芯片的溫度視之為結溫。說白了就是LED的溫度結點，到達溫度結點的時候LED的壽命和性能都會受到影響。

發光二極管最大反向電壓

最大反向電壓URM是指發光二極管在不被擊穿的前提下，所能承受的最大反向電壓。發光二極管的最大反向電壓URM一般在5V左右，使用中不應使發光二極管承受超過5V的反向電壓，否則發光二極管將可能被擊穿。

發光二極管發光強度

IV表示從特定方向觀測到的亮度。單位cd（坎德拉，對應的更小單位是毫坎德拉,即mcd），一單位立體角內發出一流明的光稱為一坎德拉。比較光強時需要特別注意指向角。光強是指單位立體角內發出的光通量。透鏡作為LED封裝的組成部分可以向特定方向集中光輸出（用透鏡集光），即使光輸出小也能集光，因此光強變大。需要特別指出的是，IV值通常需要指定該LED是在多大的正向電流IF下測量到的。

發光二極管光通量 Φv [lm]

是指從光源發射出來的全部光量。單位為lm（流明）。

發光二極管主波長 λD[nm]

LED一般用波長表示顏色。主波長相當于眼睛看到的顏色所對應的波長，與發光波長的峰值波長有差異，單位為nm（納米）。

各種發光二極管發光顏色LED的波長參數

紫：400～435nm、藍：435～480nm、藍綠：480～500nm、綠：500～560nm、黃綠：560～580nm、黃：580～595nm、橙：595～610nm、紅：610～760nm、白，通常用下面的色坐標來表示。或者簡單用暖白、正白、冷白表示。

發光二極管色度坐標 x, y

它指用二維正交坐標系（x和y）表示LED發光顏色的實際值。主要反映了LED光源所表現出來的物理顏色，色坐標比用色溫表示的顏色更加精準，清楚。

發光二極管色溫

色溫是指當光源所發出的光的顏色與黑體在某一溫度下輻射的顏色相同時，黑體的溫度就稱為該光源的色溫。色溫越低，顏色越偏向橙色，色溫越高，顏色越偏向藍色。

發光二極管發光視角

在發光強度分布圖形（圖12）中，發光強度等于最大強度一半構成的角度稱為半值角。芯片的厚度、封裝模條的外形尺寸、支架反射杯的深度以及支架在模腔中的插入深度都對半值角的大小有直接影響。制造中，可以根據客戶要求，通過選取不同的材料及選用不同的封裝尺寸來得到不同大小的半值角。

從發光強度角分布圖來分有三類：

A高指向性：一般為尖頭環氧封裝，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，或與光檢出器聯用以組成自動檢測系統。

B標準型：通常作指示燈用，其半值角為20°～45°。

C散射型：這是視角較大的指示燈，半值角為45°～90°或更大。

發光二極管工作溫度

工作環境溫度是影響二極管工作的一個重要參數，對光強電流等參數都有很大影響。

發光二極管使用壽命

人稱LED光源為長壽燈。它為固體冷光源，環氧樹脂封裝，燈體內也沒有松動的部分，不存在燈絲發光易燒、熱沉積、光衰等缺點，在恰當的電流和電壓下，使用壽命可達6萬到10萬小時，比傳統光源壽命長10倍以上。

從LED的正常使用來看，影響LED壽命的最主要因素就是熱。熱量的來源，有材料正常的電阻在通電產生的焦耳熱，PN結產生的熱，還有工藝中帶來的寄生電阻產生的焦耳熱，還有光被吸引后產生的熱。熱量的積累使得溫度升高，溫度升高使得芯片的性能衰退、退化老化、變性。

亮度檔

供應商在產出LED燈后，會根據燈的Lm值，來劃分燈的亮度檔，亮度檔越高的LED其Lm值也越大，同時亮度也就越亮。

色塊

色塊其實就是色溫的區域范圍。LED的色溫按標準是分段的，既然是分段，就有一個最大值和最小值，在色坐標系中是一個，x和y的坐標對應的也就有一個最大值和最小值，這樣一個色溫段就是以小塊的區域，即所謂的色塊。bin就是按色溫段來區分led。色塊是以這個區域為范圍，在這個區域里面，還可以細分成更小的區域，那么這個更小的區域，就是led的分bin,不同的bin，對應的色溫略有差異。雖然大范圍都是一樣，都在同一個色塊里面。如下圖為，以色坐標為基準進行色塊的劃分。

同角點不同波段問題

每一個角點所對應的波長都不是一個確定的值，生產中難免會有波動，所以每個角點又細分為四個波段，每個波段的長度大約為2nm左右。在制作背光時要加以區分，否則后期可能會出現同色異譜的現象。

什么是同色異譜？兩個有色樣品在某一個相同光源下似乎是相同的顏色，但在另外一個相同的光源下似乎是不同的顏色，如下圖，這種現象就是同色異譜。

頻譜

光源由不同的顏色所組成，各顏色的光有不同的頻率，所占的比例可能也有不同。三棱鏡透過折射的方式，將不同頻率的光折射到不同的位置，因此可以看到不同顏色的光。同樣的也可以將一般光源用三棱鏡處理，投映出連續的或不連續的彩色光帶。光帶的顏色表示其頻率，而明暗可表示其比例的多寡，這就是光的頻譜，一般稱為光譜。

若所有頻率的顏色含量都一様，其合成的顏色會是白色，而其幅度對應頻率的頻譜會是一條水平線。因此一般會將頻譜為水平線的信號以“白色”來稱呼。

LED電源驅動方式: ?

A.恒流式: ? 恒流驅動電路驅動LED是很理想的,缺點就是價格較高.恒流電路雖然不怕負載短路,但是嚴禁負載完全開路.恒流驅動電路輸出的電流是恒定的,而輸出的直流電壓卻隨著負阻值的大小不同在一定范圍內變化.要限制LED的使用數量,因為它有最大承受電流及電壓值. ?

B.穩壓式: ? 穩壓電路確定各項參數后,輸出的是固定電壓,輸出的電流卻隨著負載的增減而變化.穩壓電路雖然不怕負載開路,但是嚴禁負載完全短路.整流后的電壓變化會影響LED的亮度.要使每串以穩壓電路驅動LED顯示亮度均勻,需要加上合適的電阻才可以.

04 白光LED的發光方式

白光LED的形成方法

?藍光LED + 黃色熒光粉

藍光LED + 黃、紅色熒光粉

UV LED + 藍、綠、紅色熒光粉

藍光LED + 綠色LED + 紅色LED

量子點(Quantum dot)LED

05 LED制作工藝

點膠的目的：

為了維護本身的氣密性，并保護不受周圍環境中濕度與溫度的影響，以及防止電子組件受到機械振動、沖擊產生破損而造成組件特性變化；針對白光，點膠（熒光膠）有另一個決定性的作用，調配出不同的顏色/色度。?

點膠的重要性：

正是基于上述保護作用以及熒光膠的混色作用，點膠是LED封裝制程中的最重要的一個環節，點膠的好壞將直接影響到產品的顏色特性，影響到客符率，導致無法出貨。

點透明膠：

一般來講，只有非白光材料點透明膠，其目的主要是保護組件特性；A/B膠以規格書給定比例混合，攪拌均勻抽真空后點膠即可，點膠做到無氣泡不漏金 線即可，工藝要求比較簡單。

點熒光膠的原因 ：

一般最常見的需要點熒光膠的主要為藍色LED+黃色熒光粉的白光化封裝材料,這也是目前使用最廣泛的白光的制作方法，其原理是將可產生黃光的熒光粉分散于透明的硅膠內，再用設于碗杯內的藍色LED產生的光線激發轉換成白光，這種方式的白光發光機制是利用LED產生藍色光線，其中部份藍光會激發熒光粉變成黃色發光，剩余的藍光則只在外部進行藍光與黃光混色進而變成白光

06 結束語

LED產品的色彩變化，主要是通過熒光粉及LED芯片波長的變化；所以，可根據產品的需求來調試其產品的色彩；?

如若產品需求LED白光產品中的紅色能量較多，那主要可通過X坐標較大的熒 光粉來滿足；?

如若產品需求LED白光產品中的綠色能量較多，那主要可通過Y坐標較大熒光 粉的來滿足；

如若產品需求LED白光產品中的色彩飽和度較高，那主要可通過XY坐標較大熒光粉的來滿足；

審核編輯：劉清