1.什么是LED
答:LED是英文Light Emitting Diode，即发光二极管，是一种半导体固体发光器件，它是利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合引起光子发射而产生光.LED可以直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白的光.1962年，GE、Monsanto、IBM的联合实验室开发出了发红光的磷砷化镓（GaAsP）红光半导体化合物；1968 年可见光LED步入商业化发展进程，此时LED的发光效率仅为0.1LM/W，1994年中村秀二发明第一支蓝LED，1968年，中科院长春物理所研制开发了国内第一只LED，我国从此进入半导体产业。 2.LED的发光机理和工作原理
苯丙酮合成半导体发光二极管是由P 型半导体形成的P 层和N 型半导体形成的N 层，以及中间的由双异质结构成的有源层组成，有源层是发光区，利用外电源向PN结注入电子，在正向偏压作用下，N 区的电子将向正方向扩散，进入有源层，P 区的空穴也将向负方向扩散，进入有源层，电子与空穴复合时，将产生自发辐射光，因其使用的材料不同，其二极管内中电子、电洞所占的能阶也有所不同，能阶的高低差影响结合后光子的能量而产生不同波长的光，也就是不同颜的光，如红、橙、黄、绿、蓝或不可见光等。
3.半导体照明产品链图
4.LED的基本照明术语
光通量： 符号 Φ，单位 流明 Lm，说明 发光体每秒种所发出的光量之总和，即光通量
光强：符号 I，单位 坎德拉 cd，说明 发光体在特定方向单位立体角内所发射的光通量
照度：符号 E，单位 勒克斯 Lm/m2，说明 发光体照射在被照物体单位面积上的光通量
亮度：符号 L，单位 尼脱 cd/m2，说明 发光体在特定方向单位立体角单位面积内的光通量
对数天线光效：单位 每瓦流明 Lm/w，说明 电光源将电能转化为光的能力，以发出的光通量除以耗电量来表示
平均寿命：单位 小时，说明 指一批灯泡至百分之五十的数量损坏时的小时数
经济寿命：单位 小时，说明 在同时考虑灯泡的损坏以及光束输出衰减的状况下，其综合光束输出减至一特定的小时数。此比例用于室外的光源为百分之七十，用于室内的光源如日光灯则为百分之八十.
相对温：光源发射光的颜与黑体在某一温度下辐射光相同时，黑体的温度称为该光源的温. 光源温不同，光也不同，温在3300K以下有稳重的气氛，温暖的感觉；温在3000--5000K 为中间温，有爽快的感觉；温在5000K以上有冷的感觉.不同光源的不同光组成最佳环境，如表：
温>5000k: 光为清凉型（带蓝的白），冷的气氛效果；
温在3300-5000K：光为 中间(白) ，爽快的气氛效果；
温<3300K：光为 温暖(带红的白) ，稳重的气氛效果 .
LED温的特性
温指的是光波在不同的能量下，人类眼睛所感受的颜变化.
在温的计算上，是以 Kelvin 为单位，黑体幅射的 0Kelvin= 摄氏 -273 ° C 做为计算的起点.将黑体加热，随着能量的提高，便会进入可见光的领域，例如，在 2800 K 时，发出的光和灯泡相同，我们便说灯泡的温是 2800K.
如上所示在CIE1931品图上的白光段有一条曲线，我们通常称之为等温线，垂直于等温线上的每一个点均与该点温相同，也就是我们通常所说的同温不同光。管线电伴热
各类灯具的温
金属卤化物灯 4000-4600k、冷营光灯 4000-5000k、高压汞灯 3450-3750k
暖营光灯 2500-3000k、卤素灯 3000k、钨丝灯 2700k、高压钠灯 1950-2250k
蜡烛光 2000k
显性: 光源的显性是由显指数来表明，它表示物体在光下颜比基准光（太阳光）照明时颜的偏离能较全面反映光源的颜特性.
灯具效率(也叫光输出系数)是衡量灯具利用能量效率的重要标准，它是灯具输出的光能量与灯具内光源输出的光能量之间的比例.
发光角分布
发光强度（法向光强）是表征发光器件发光强弱的重要性能。LED大量应用要求是圆柱、圆球封装， 由于凸透镜的作用，故都具有很强指向性：位于法向方向光强最大，其与水平面交角为90°。当偏离正法向不同角度，光强也随之变化。发光强度随着不同封装形状而强度依赖角方向。
发光强度的角分布Iθ是描述LED发光在空间各个方向上光强分布。它主要取决于封装的工艺（包括支架、模粒头、环氧树脂中添加散射剂与否）以下是为了获得更小的角度而设计下面方案：
压电陶瓷超声换能器①LED管芯位置离模粒头远些；② 使用圆锥状（）的模粒头；
③ 封装的环氧树脂中勿加散射剂
发光峰值波长及其光谱分布
LED发光强度或光功率输出随着波长变化而不同，绘成一条分布曲线——光谱分布曲线。当此曲线确定之后，器件的有关主波长、纯度等相关度学参数亦随之而定。
LED的光谱分布与制备所用化合物半导体种类、性质及pn结结构（外延层厚度、掺杂杂质）等有关，而与器件的几何形状、封装方式无关。
1、蓝光InGaN/GaN 2 、绿光 GaP:N 3 、红光 GaP:Zn-O 4 、红外GaAs
① 是蓝InGaN/GaN发光二极管，发光谱峰λp = 460～465nm；
② 是绿GaP:N的LED，发光谱峰λp = 530nm；
③ 是红GaP:Zn-O的LED，发光谱峰λp = 620～680nm；
④ 是红外LED使用GaAs材料，发光谱峰λp = 910nm；
峰值波长：无论什么材料制成的LED，都有一个相对光强度最强处（光输出最大），与之相对应有一个波长，通常叫做峰值波长，用λp表示。只有单光才有λp波长。
半波宽：在LED谱线的峰值两侧±△λ处，存在两个光强等于峰值（最大光强度）一半的点，此两点分别对应λp-△λ，λp+△λ之间宽度叫谱线宽度，也称半功率宽度或半高宽度。
半高宽度反映谱线宽窄，即LED单性的参数，LED半宽小于40 nm。
主波长：有的LED发光不单是单一，即不仅有一个峰值波长；甚至有多个峰值，并非单光。为此描述LED度特性而引入主波长。主波长就是人眼所能观察到的，由LED发出主要单光的波长。单性越好，则λp也就是主波长。
如GaP材料可发出多个峰值波长，而主波长只有一个，它会随着LED长期工作，结温升高而主波长偏向长波。
碳化硅轴套
LED发光束角：角度中心亮度值50%处的夹角。角度分全角和半角：半角是中心线到任意一边亮度50%时之间的夹角， 符号@1/2 全角是中心线分别到两边亮度50%处之间的夹角也就是半角的2倍， 符号2@1/2。
热效应对大功率LED的影响
对于单个LED而言．如果热量集中在尺寸很小的芯片内而不能有效散出．则会导致芯片的温度升高．引起热应力的非均匀分布、芯片发光效率和荧光粉激发效率下降。当温度超过一定值时．器件的失效率将呈指数规律攀升。元件温度每上升2℃，可靠性将下降l0％。为了保证器件的寿命，一般要求pn结的结温在110℃以下。随着pn结的温升．白光LED器件的发光波长将发生红移。在110℃的温度下．波长可以红移4～9 nm．从而导致YAG荧光粉吸收率下降，总的发光强度会减少，白光度变差。在室温附近，温度每升高l℃．LED的发光强度会相应减少l％左右．当器件从环境温度上升到l50℃时．亮度下降多达35％。当多个LED密集排列组成白光照明系统时．热量的耗散问题更严重。因此解决散热问题已成为功率型LED应用的先决条件。 5、什么是LED的结温
LED的基本结构是一个半导体的P—N结。实验指出，当电流流过LED元件时，P—N结的温度将上升，严格意义上说，就把P—N结区的温度定义为LED的结温。通常由于元件芯片均具有很小的尺寸，
因此我们也可把LED芯片的温度视之为结温。
6、产生LED结温的原因
在LED工作时，可存在以下五种情况促使结温不同程度的上升：
a、元件不良的电极结构，视窗层衬底或结区的材料以及导电银胶等均存在一定的电阻值，这些电阻相互垒加，构成LED元件的串联电阻。当电流流过P—N结时，同时也会流过这些电阻，从而产生焦耳热，引致芯片温度或结温的升高。
b、由于P—N结不可能极端完美，元件的注人效率不会达到100％，也即是说，在LED工作时除P区向N区注入电荷(空穴)外，N区也会向P区注人电荷 (电子)，一般情况下，后一类的电荷注人不会产生光电效应，而以发热的形式消耗掉了。即使有用的那部分注入电荷，也不会全
部变成光，有一部分与结区的杂质或缺陷相结合，最终也会变成热。
c、实践证明，出光效率的限制是导致LED结温升高的主要原因。目前，先进的材料生长与元
件制造工艺已能使LED极大多数输入电能转换成光辐射能，然而由于LED芯片材料与周围介质相比，具有大得多的折射系数，致使芯片内部产生的极大部分光子(>90％)无法顺利地溢出介面，而在芯片与
介质介面产生全反射，返回芯片内部并通过多次内部反射最终被芯片材料或衬底吸收，并以晶格振动的形式变成热，促使结温升高。
d、显然，LED元件的热散失能力是决定结温高低的又一个关键条件。散热能力强时，结温下降，反之，散热能力差时结温将上升。由于环氧胶是低热导材料，因此P—N结处产生的热量很难
通过透明环氧向上散发到环境中去，大部分热量通过衬底、银浆、管壳、环氧粘接层， PCB
与热沉向下发散。显然，相关材料的导热能力将直接影响元件的热散失效率。一个普通型的LED，从P—N结区到环境温度的总热阻在300到 600℃／w之间，对于一个具有良好结构的功率型LED元件，其总热阻约为15到30℃ ／w。巨大的热阻差异表明普通型LED元件只能在很小的
输入功率条件下，才能正常地工作，而功率型元件的耗散功率可大到瓦级甚至更高。
7、降低LED结温的途径有
a、减少LED本身的热阻；
b、良好的二次散热机构；
c、减少LED与二次散热机构安装介面
之间的热阻； d、控制额定输入功率; e、降低环境温度
LED的输入功率是元件热效应的唯一来源，能量的一部分变成了辐射光能，其余部分最终均变成了热，从而抬升了元件的温度。显然，减小LED温升效应的主要方法，一是设法提高元件的电光转换效率（又称外量子效率），使尽可能多的输入功率转变成光能，另一个重要的途径是
变径套设法提高元件的热散失能力，使结温产生的热，通过各种途径散发到周围环境中去。
8、LED封装生产工艺流程
1.芯片检验
外观检验：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整。
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.点固晶胶
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），评估一款银胶的好坏主要有两点：一、粘稠度（一般在3000-4000cps） 二、热量传导率（目前我司采用的是美国银胶EPO-TEK公司生产导热系数为29W/mk） 三、固化条件
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，银胶的解冻、搅拌、使用时间都是工艺上必须注意的事项.
4.备固晶胶
和点胶相反，备胶是用备胶机先把银胶涂在LED背面电极上，然后把背部带银胶的LED安装在LED支架上.备胶的效率远高于点胶，但不是所有产品均适用备胶工艺（一般应用于做数码管生产上面）。
5.手工刺片
将扩张后LED芯片（备胶或未备胶）安置在刺片台的夹具上，LED支架放在夹具底下，在显微镜下用
针将LED芯片一个一个刺到相应的位置上.手工刺片和自动装架相比有一个好处，便于随时更换不同的芯片，适用于需要安装多种芯片的产品.
6.自动装架
自动装架其实是结合了沾胶（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.
自动装架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、绿芯片必须用胶木的。因为钢嘴会划伤芯片表面的电流扩散层.
7.烧结
烧结的目的是使银胶固化，烧结要求对温度进行监控，防止批次性不良.银胶烧结的温度一般控制在150℃，烧结时间1.5小时.根据实际情况可以调整到170℃，1小时.绝缘胶一般150℃，1小时.
银胶烧结烘箱的必须按工艺要求隔2小时（或1小时）打开更换烧结的产品，中间不得随意打开.烘箱不得再其他用途，防止污染.
8.压焊
压焊的目的将电极引到LED芯片上，完成产品内外引线的连接工作.
LED的压焊工艺有金丝球焊和铝丝压焊两种，先在LED芯片电极上压上第一点，再将铝丝拉到相应的支架上方，压上第二点后扯断铝丝。金丝球焊过程则在压第一点前先烧个球，其余过程类似.
压焊是LED封装技术中的关键环节，工艺上主要需要监控的是压焊金丝拱丝形状（弧形），第一、二焊点形状大小都有规定，金线拉力，大功率金线一般用1.2mil直径。
9.点胶封装 LED的封装主要有点荧光粉胶、灌封、模压三种.基本上工艺控制的难点是气泡、多胶、少胶、黑点.设计上主要是对材料的选型，选用结合良好的胶水和支架， TOP-LED和芯片模组LED适用点胶封装。手动点胶封装对操作水平要求很高（特别是白光LED），主要难点是对点胶量的控制，因为胶水在使用过程中会变稠.白光LED的点胶还存在荧光粉沉淀导致出光差的问题.
10.灌胶封装
Lamp-LED、大功率LED的封装采用灌封的形式.灌封的过程是先在LED成型模腔内注入液态胶体，然后插入压焊好的LED支架，放入烘箱让其固化后，将LED从模腔中脱出即成型.
11.模压封装
将压焊好的LED支架放入模具中，将上下两副模具用液压机合模并抽真空，将固态环氧放入注胶道的入口加热用液压顶杆压入模具胶道中，环氧顺着胶道进入各个LED成型槽中并固化.
12.短烤、常烤
短烤是指封装胶水的初步固化，透镜封装一般固化条件在100℃，30分钟.模压封装一般在150℃，40分钟.
常烤是为了让胶体充分固化，同时对LED进行热老化. 常烤对于提高硅胶与支架（PCB）的粘接强度非常重要。一般条件为150℃，4小时.
15.测试
测试LED的光电参数、检验外形尺寸，同时根据客户要求对LED产品进行分选.
一般情况下透镜封装比平面封装的亮度要高8%-10%左右，
折射率：光从真空射入介质发生折射时，入射角i与折射角r的正弦之比n叫做介质的“绝对折射率”，简称“折射率”。它表示光在介质中传播时，介质对光的一种特征。
由于光在真空中传播的速度最大，故其他媒质的折射率都大于1。同一媒质对不同波长的光，具有不同的折射率；在对可见光为透明的媒质内，折射率常随波长的减小而增大，即红光的折射率最小，紫光的折射率最大。通常所说某物体的折射率数值多少（例如水为1.33，水晶为1.55,
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