中电金台光电LED使用说明手册 [兼容模式]
LED 使用手
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深圳中电金台光电科
SHEN ZHEN JINTAI OPTOELECTRONI
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圳中电金台光电子有限
品时请仔细阅读本手册,
助您如何安全合理的使
产品,从而尽量避免或减
成的产品损坏,使其能够
服务.而且我们还会根据
完善的技术支持及售前
光电科技有限公司
RONICS TECHNOLOGY CO.,LTD.
目
1.
产品介绍
………………………
2.装运与保存
……………………
3.
静电防护
………………………
4.组装方式及注意事项
…………
5. 清洗方法
………………………
6.
焊接方式
………………………
7.电性测试及产品使用
…………
8.散热及寿命
……………………
录
………………………………
……………………………
……………………………..
…………………………
……………………………..
……………………………..
………………………….
…………………………..
一、产品介
1.1.High power系列
目前我司仿流明结构(K2系列)有一种方
A.过回流焊材料(此结构外围为PC耐高
材料)。
B.PC材料(此结构外围为PC普通透镜
结构图示说明:
1.2 SMD系列
产品有:2835、3528、5730、等系列
结构图如下:
1.3.集成系列
产品有:10-200W方形、圆形、弧形等
结构图如下:
产品介绍
一种方式:
耐高温透镜,内部填充硅胶,属称硬胶
透镜,内部填充硅胶,属称硬胶材料)。
形等
二、装运与
2.1 H-power装运与保存
a.运输过程中应避免挤压,并作一定的防
b.仿流明结构(硬胶材料及COB)手工焊
吸塑盒包装,请保存在温度(-5~40℃
理,建议保存在防潮柜中(<30℃/60
注意事项:
(1)存放环境需保持清洁,避免灰尘等
光学性能。
(2)避免保存于高湿度及酸性环境中
(3)避免接触腐蚀化学气体和物质(
2.2 SMD装运与保存
SMD属于潮湿敏感性元件,空气中的湿气
SMD元件焊板方式均通过温度为150-260℃
中的湿气快速膨胀产生足够的压力损伤或
分层或金线损伤等可靠性失效问题。
2.2.1 SMD的装运
此系列产品采用具有防潮防静电铝箔袋
防护措施,并避免挤压、刺穿包装袋。
请停止使用,将该包装产品进行光电性能
在成品组装过程、转料过程及成品出货过程
装运与保存
定的防护处理措施(防尘、防水、防静电)
手工焊接材料用透明PVC抗静电包装管或
40℃)与湿度小于60%环境中,并密封处
℃/60%RH)
灰尘等异物渗入透镜内造成污染,影响LED的
.
如含硫,卤素等物质)
的湿气通过扩散渗透到包装材料之中。
260℃的回流焊,在高温状态下,渗入其
损伤或破坏LED元件,从而造成材料内胶裂,
铝箔袋包装,搬运过程中做好必要的静电
。如上线作业前LED包装袋已存在破损,
电性能检测与高温除湿动作后再行使用。
货过程避免在LED胶体上施加任何机械应力。
2.2.2.开封前的储存
如果防潮袋未打开,元件的保存时间
计算时间以我司出货盖章日期为基准,
且湿度卡防潮珠未变为粉红色前提下使用
袋(例如贵司进料检验时),如无法避免
度卡一起进行恰当的密封包装,并保存于
2.2.
3.包装袋拆封后的控制
打开防潮袋后,立即查看湿度指示
袋中的湿气是否过多,装配环境必须严格
材料防潮等级(MSL)允许范围内,只要
车间寿命(从将组件取出防潮袋到干燥储
段)。
2.2.4.湿度卡的定义
拆封后袋内湿度卡(图1)有粉红颜色指示
a. 如果湿度卡10%处变为粉红色,
接使用。
b. 如果湿度卡10%﹑20% 2处同时变
请对元件进行低温除湿;除湿条
c. 如果湿度卡10%﹑20%﹑30% 3处以
采用回流焊或热板焊需寄回我公司
完全未变色10%处变为粉
图1:湿度指示
存时间为<30℃/60%RH下3个月(注:起始
,需在包装袋封口良好并无漏气现象,
下使用),建议在装配之前不要打开防潮
法避免,元件必须立即与干燥剂和新的湿
保存于防潮柜(<30℃/60%RH)。
度指示卡中的防潮珠是否变粉红以确认防潮
须严格控制在IPC/JEDEC J-STD-020规定的
只要SMD暴露在周围环境中,则需累积其
干燥储存或烘干再到回流焊所允许的时间
色指示之处理方式
,其它档为蓝色,此种情况,LED可以直
同时变为粉红色,其它档为蓝色,此种情况,
除湿条件为:60℃±3℃、24H。
处以上变为粉红色,此种情况下,客户如
我公司进行高温除湿重新包装后方可使用
变为粉红色20%处变为粉红处
度指示卡
温度
最大相对湿度(百分比)
30%40%50%
30℃954
25℃1275
20℃1797
2.2.5 烘烤所需要满足条件:
没有必要烘焙所有SMD及H-power.只有满
1. 已经从原始真空包装取出的LED
2. 暴露于潮湿环境的时间超过上面“
3. 尚未经过回流焊接的LED
2.2.6 烘烤方法与步骤:
烘烤LED将除去包装内的湿气,经过烘
按照上面的“湿气敏感度”。对于可能曾
作烘烤处理:
a.把从曾暴露在潮湿环境中已经打开的
b.将LED胶盘垂直放置烤箱内进行60℃
(注:烘烤过程中应进行产品档次标示
c.烘烤后需将材料放置干燥环境(例如
冷却1小时后再进行使用,同时要注意
故不要在高于60℃的温度下烘烤LED
2.2.7 未使用完的卷/盘中材料保存
如果一卷SMD材料一次性未用完,且车间
下,SMD元件暴露在空气中时间未超出“
下条件保存:
1.与干燥剂一起进行密封存放
2.若未与干燥剂一起密封,可存放与
上述的方式进行保存时,车间寿命可暂
果车间寿命已超过“湿气敏感度”表所
新开始计算。如进料前,已发现防潮防
下面的湿气敏感度确定SMD可以暴露
(以天为单位),暴露时间超出下面规定
烤条件进行烘烤:
60%70%80%90%
3111
4211
6221
只有满足下列标准的LED 才必须烘焙:
“湿气敏感度”部分所列时间的LED
经过烘烤处理后的LED暴露时间需要重新
可能曾经暴露在过于潮湿环境中的LED,建议
打开的真空包装中取出LED胶盘
60℃下烘烤24小时方可使用。
次标示和区分,避免发生混料现象。)
例如在烤箱内逐渐降温或放置在烤箱周围)
要注意:因胶盘、载带、盖带无法承受高温,
LED胶盘。
保存
且车间温湿度在限定之条件(<30℃/60%RH)
“湿气敏感度”表标准,则剩余部分可按以
放与5%RH的防潮箱内。未使用完的材料如按
命可暂停计算,以累加的时间为计算基准。如
表所规定的时间,则元件经过烘烤除湿后可重
防潮防静电铝箔袋拆封、破损、穿孔可及时退
以暴露在所列的湿度和温度条件下的时间
面规定时间的LED必须依照下面所列的烘
在包装拆封后,对未用完的TOP
产品需
采用透明胶带、订书针进行简单的封口
则再次使用前必须进行高温除湿。
2.2.8 已装配到
PCB上的
SMD
元件的防
已装配至PCB的SMD 不需再经过回流焊
求。然而,如果SMT 后需要经过回流焊或
由于锡膏内含有大量水分,需注意在回流
空气中时间控制在2小时内,且回流焊接次
在4H
内(<30
℃
/60%RH)
集成LED的装运与保存
装运过程中做好防水处理,避免被雨水
保存条件:温度:10-30℃,湿度
30-
注意事项:
1.LED
支架表面渡了一层银,当支架长时
化学物质和气体的过程中会发生变色
产品需保存于密封、干燥的环境下,避免
封口。如果产品未作严格的密封防潮保存,
件的防潮控制
回流焊或者高温工序,将不作特殊处理要
流焊或任何其他的高温工序(包括返工在内),
在回流焊动作完成之前确保LED产品暴露在
焊接次数最多不得超过2次,时间间隔控制
被雨水浸泡造成支架引脚生锈。
-60%环境中,并密封处理。
架长时间存放于高湿度环境、或接触一些
变色,请注意储存环境的清洁;
三.静电防3.1 静电的概念
3.1.1 静电是什么?其特点是什么?
物体表面过剩或不足的静止电荷,它是正结果。静电放电,简称为ESD。特点:高电LED 属对静电较为敏感的半导体器件,同,因此,这就需要用户在半成品、成品装(尤其在气候干燥的冬季),做好预防静电3.2静电击穿的本质
当带静电的物体接触静电敏感器件,器件是正向或反向状态;静电电流均会在十阻释放,形成平均脉冲功率达几千瓦,导致热击穿。
3.3 静电对LED 的危害:
A .因瞬间的电场或电流产生的热,使加,仍能工作,但亮度降低(白光将
B .因电场或电流破坏LED 的绝缘层,使器死灯。
3.4静电防护及消除措施:
对于整个工序(生产,测试、包装等)防止和消除静电措施,主要有:
A. 车间铺设防静电地板并做好接地。
B.工作台(如:锡炉、波峰焊、回流焊作台,生产机台接地良好。
C.在容易产生静电的环境与设备上,还必作员穿防静电服、带防静电手环、手套
D.包装采用防静电材料。
F.请保持环境湿度在40%-60%,以免空气静电防护
是正、负电荷在局部范围内失去平衡的高电位,低电量、小电流、短作用时间。,且各种芯片的抗ESD能力也有所不成品装配过程中必须加强对静电的防范防静电产生和消除静电工作。
,并通过器件对地放电,不管静电敏感会在十分之一微秒时间通过人体和器件电导致产生高温,超过芯片本征温度形成LED 局部受伤,表现为漏电流迅速增
白光将会产生色漂移),寿命受损。
使器件无法正常工作,表现为漏电或
)所有与LED 直接接触的员工都要做好流焊、SMT 设备、电烙铁)采用防静电工还必须安装离子风机,作业过程中,操手套或脚环。
免空气过于干燥产生静电。
四.组装方式及
4.1 作业前的准备工作
对于整个工序(生产、测试、包装等
好防止和消除静电措施,正式生产前需做
a.检查机台设备、工作台接地线是否正常
b.检查人员佩戴有线防静电手腕带是否正
的皮肤接触紧密。
c.作业台面要求铺静电胶布,且接地。
d.检查机台参数、电源输出是否调试在合
4.2 车间环境、及物料安全的管控
a.车间环境最好保证在30℃以下/40%
境变化),并且接触LED检查时候需戴
时封口,防止脚位氧化。
b. 避免LED暴露在偏酸性(PH<7)的车
的物料,可要求生产厂家提供原物料
确认其中是否含有硫(如PCB板材、
硫)、卤素类物质(如玻璃胶、低端的
材料发生化学或物理反应,例如
环境下,极易造成LED产品镀银层腐
变异,从而导致LED光电性能的失效
c. H-POWER及SMD产品的防硫化问题
什么是LED的硫化?
LED的硫化是由于环境中的硫(
在一定温湿度条件下(热量促使分子运动
化学反应生成黑色Ag2S的过程。因为结构
基本发生在H-POWER及SMD产品之中
下图为硫化的产生过程
方式及注意事项
装等)所有与LED直接接触的员工都要做
前需做以下点检动作:
否正常
是否正常,确认静电环的金属是否与人
。
试在合格状态。
管控
40%-60%RH范围内(可采用温湿度监测环
候需戴手套或手指套,包装袋开口后应及
的车间环境中,对于其他LED组装配套
原物料的MSDS报告(物质安全数据表),
、橡胶手套、橡皮筋、硫磺香皂均还有
低端的双组分树脂胶),以防止其与LED
LED与含硫、含卤物质接触或存于酸性
银层腐蚀、LED硅胶、荧光粉物料性能发生
的失效。
化问题:
S)元素通过渗透进入LED支架内部,
子运动加剧),-2价的硫与+1价的银发生
为结构及工艺方面的原因,目前硫化现象
之中。
由于硅胶本身具有高度的透湿透氧特性
物质时,硫元素极易渗透到支架功能区
通常LED 的发生硫化的环节基本在应用
一段时间才逐渐发现。硫化后的LED
表现
色温出现漂移(即色温升高)
因硫和氧属同族元素,大气中的氧主要
化合价态存在,具有氧化和成酸的特点
如何预防硫化问题的发生
不论是硅胶、还是硅树脂工艺的
LED
么要求用户端在日常生产过程中注意硫的防
1. 选用有质量保证的
PCB 板材、焊料、
硫磺皂都含有硫),尽管PCB 线路板生
来消除含硫、含酸化学溶剂的残留,
对此,需要对PCB 板残硫含量进行质量
量最高不得超过
0.5%
为上限标准。
2. PCB 在刮锡膏前,预先对焊盘、露铜部
硫较为活跃,故最好采取PCB板空过一
式),可极大降低PCB表面残硫对
3.
回流焊接完成后,通过对焊点位置进行
LED
的危害。
4. LED元件、LED 应用产品避免与含硫
LED
产品如未经密封处理,避免用于酸
注意:
1.避免选用带酸性的粘合胶、溶剂
2.洗板水不得含硫
3. LED应用成品防水胶的选用需符合物质
量产之前先进行相关不良反应、及可
氧特性,当硅胶工艺白光LED接触到含硫
能区,与支架镀银发生化学反应。
在应用产品贴装、回流焊接完成后,放置
表现为支架功能区黑化,光通量严重下降,
氧主要以分子O2形态存在,硫则主要以
特点,所以硫元素能穿透硅胶。
ED,其本身的抗硫化能力也是相对的,那
硫的防护处理,采取相应行动措施:
、及其它配套辅料(如橡胶制品、
路板生产厂家在制程工艺中会清洗板材,
,但普通的生产工艺较难完全清除干净。
行质量管控,一般以PCB铜箔以上硫的含
露铜部位进行表面清洁处理(因高温下的
空过一次高温回流炉再做表面清洁处理方
LED的不良影响。
置进行清洁处理,消除或降低表面残留对
含硫、氧化性物质存放与同一空间环境,
用于酸性环境下点亮。
合物质安全标准,对于首次采用的防水胶,
及可靠性评估试验。
4.3 不同材料拿取及脚位加工方式
4.3.1 H-POWER与SMD拿取错误图示:
H-POWER与SMD拿取正确图示:
√正确
√正确
1. H-POWER(软胶)与SMD白光主要采用硅胶作为封装胶,由于硅胶存在一定 白光主要采用硅胶作为封装胶 的粘性,且胶体较软,胶体在受到外力挤压或者划伤的情况下易受外力影 胶体在受到外力挤压或者划伤的情况下易受外力影 响有短暂的形变,胶体在变形的过程中应力释放会拉伤或拉断产品内部结 胶体在变形的过程中应力释放会拉伤或拉断产品内部结 构的金线,导致线弧受损或断线。 2. 为避免因封装体粘吸嘴造成的SMT表贴不良,如材料无法正常吸取、抛料现 表贴不良 象(特别是采用不合适的吸嘴、机台行程设置不当 机台行程设置不当、气压设置偏大时易造成 LED结构损伤,导致功能失效)。针对此 针对此,用户可根据SMD产品规格选用合 适尺寸吸嘴,可有效防止或降低由此引发的一系列不良问题 可有效防止或降低由此引发的一系列不良问题。 3. 应用中应避免有尖状物体对LED封装胶体造成损伤,可能导致 封装胶体造成损伤 LED功能不良。 4. 夹取H-POWER时只能触及其支架体,镊子等工具不要对透镜施压 镊子等工具不要对透镜施压,更不要 戳、刺或推透镜。
4.3.2组件存放
堆放LED的PCB或组件时避免使LED透镜受到压力 透镜受到压力,施加在LED透镜上的力可 导致透镜脱落,堆放含有LED的PCB或组件时 或组件时,应保证LED透镜上方至少有2CM的 空隙。不要在LED上直接使用气泡包装材料 上直接使用气泡包装材料,来自气泡包装材料的力可能会损 坏LED.
透镜安装注意事项:
透镜安装移位,会引起以下不良: 1.光斑可能不均匀 2.透镜底部内径与软胶 LENS挤压,扯断金线 扯断金线,造成H-POWER软胶产品死灯。
透镜安装注意事项:
透镜安装移位,会引起以下不良: 1.光斑可能不均匀 2.透镜底部内径与软胶 LENS挤压,扯断金线 扯断金线,造成H-POWER软胶产品死灯。
五.清洗方法 清洗方法
5.1 H-POWER LED的清洗
在大功率应用产品的生产组装过程中,尽量避免助焊剂、应用防水封装胶、 在大功率应用产品的生产组装过程中 粘结胶、油污等异物附着在透镜、molding胶体表面,需要清洁灯体时,可用 无尘布轻擦拭脏污部位。 如仅使用无尘布很难擦除脏污时,用干净的无尘布蘸取适量酒精轻力擦除异物 用干净的无尘布蘸取适量酒精轻力擦除异物。
5.2 SMD、集成、COB的清洗
避免使用不明化学液体、酸性溶剂或有机溶剂 酸性溶剂或有机溶剂(如丙酮、天那水等)作为清 洗液,在使用溶剂前(如洗板水),请先确认其所含化学成分是否会对环氧树脂 请先确认其所含化学成分是否会对环氧树脂 有机硅、支架镀银层造成腐蚀,并由此导致 并由此导致LED特性改变或功能损坏。 本公司推荐使用乙醇作为SMD LED清洁溶剂,先将灯体表面的杂质轻轻擦 拭干净后(防止用力过度擦伤封装胶体或破坏灯体内部结构 防止用力过度擦伤封装胶体或破坏灯体内部结构),放置常温下自然 干燥,再开始使用。同时应注意避免将贴片 同时应注意避免将贴片LED浸渍于乙醇溶液中。
六.焊接方式
可焊接方式 产品类型 烙铁焊 H-POWER(耐高温硬 胶) H-POWER(硬胶) SMD LED OK OK OK 回流焊 OK / OK 波峰焊 / / /
6.1 H-POWER高温PC透镜的焊接条件
a.焊接方式有:烙铁焊;热板焊、回流焊 回流焊 拆封材料后,立即观察湿度卡的指标是否符合要求 立即观察湿度卡的指标是否符合要求,如不符合要求请按 “2.2.6”点要求作业,建议湿度小于 建议湿度小于60%情况12H内用完。为避免环境湿度造 成不良影响,建议拆封后,如果存放时间超过 如果存放时间超过24H,则下次使用前需根据 存放条件和产品状态采取高温除湿。 。 产品拆封后未按要求作业可能会产生的不良 产品拆封后未按要求作业可能会产生的不良: (1).材料胶体产生剥离,导致白光坐标及光通量产生偏移并有可能导致死灯 导致白光坐标及光通量产生偏移并有可能导致死灯 (2).材料胶体产生裂胶,导致材料产生死灯 导致材料产生死灯 b.焊接方式的温度与时间要求: (1).烙铁焊 烙铁温度最高350℃、焊接时间最长 焊接时间最长3S。焊接位置至少距离白壳或胶 体0.15mm,电烙铁的功率宜低于60W (2).回流焊 回流焊温度曲线图:
回流焊曲线说明:
特征 平均斜率 预热:最小温度(Tsmin) 预热:最大温度(Tsmax) 预热:时间(tsmin to tsmax) 在以上温度保持:温度(TL) 在以上温度保持:时间(tl) 峰值温度 实际峰值温度维持±5℃内的 时间 温度下降斜率 常温25℃到峰值温度 有铅焊接 最大3℃/ 3℃/秒 100℃ 150℃ 60-150 150秒 183℃ 60-90秒 215℃ 30-60秒 6℃/秒( (最大) 6分钟内 分钟内 150℃ 200℃ 60-150秒 217℃ 30-60秒 245℃ 5-10秒 6℃/秒(最大) 6分钟内 无铅焊接
注意事项:
A.先用温度测量仪器测量回流焊机各温区温度是否符合并均匀。 先用温度测量仪器测量回流焊机各温区温度是否符合并均匀 B.LED的有铅和无铅回流焊建议的温度曲线如上图,不管如何设定,最高的 的有铅和无铅回流焊建议的温度曲线如上图 245℃不能超过10秒 ,220℃不能超过60秒,过回流焊最好一次为宜,不 可超两次,否则高温下可能导致LED产品功能失效。 C.过炉时不能对LED灯施压 D.过炉后,PCB板不能马上包装起来,需让 板不能马上包装起来 PCB板和LED灯自然冷却。
6.2 H-power硬胶普通PC的焊接条件
A.焊接方式有:烙铁焊,焊接条件350℃、3秒;不可采用回流焊接。 热板焊,焊接条件低温锡膏180℃/15S内完成;不建议二次焊接。 B.焊接位置最少距离白壳或胶体0.15mm,电烙铁的功率宜低于60W。 C.保存与干燥环境下,使用前无须除湿 使用前无须除湿。 D.客户在焊接过程需注意: (1).LED正面透镜不可受压力挤压,材料必须与组装用的 材料必须与组装用的PCB贴平,并无虚焊。 (2).基板与散热片连接时请保证两接触面平整,接触良好,为加强两接触面的 基板与散热片连接时请保证两接触面平整 结合程度,建议在LED基板底部或散热片表面涂敷一层均匀的导热硅脂或
锡膏,其厚度要求75um以下,如超过此厚度 如超过此厚度,可能会导致LED在回流焊过程 中出现滑移。请勿采用劣质硅脂或其他粘结物质 请勿采用劣质硅脂或其他粘结物质(不但起不到导热作用, 反而形成隔热层)。 E.清洁 需要清洁时,请用干净的无层布蘸取酒精轻力擦除异物 请用干净的无层布蘸取酒精轻力擦除异物,不可以采用 诸如丙酮之类的清洁剂,清洁后需在正常温度放置大约 清洁后需在正常温度放置大约15分钟方可使用。 F.焊接后测试 焊接动作完成后,实际上LED内部温度仍维持在较高状态 内部温度仍维持在较高状态,此时不得马上 对LED单灯或成品进行通电,必须等LED LED冷却至少0.5H以后再做通电检测。
6.3 SMD 焊接
SMD的回流焊温度曲线请参照“3.1”中回流焊条件设置
6.4 集成、COB板 焊接
焊接方式:烙铁焊焊接条件350℃、3秒;
注意事项:
1.避免树脂部分接触锡面,焊接完成后不能再改变 焊接完成后不能再改变LED位置; 2.焊接结束后,LED未回到常温状态前,避免使 未回到常温状态前 LED受到任何的震动或外力 3.焊接时,LED不能通电,不能在加热时对 不能在加热时对LED施加压力; 4.任何提高焊接温度或在允许温度条件下延长灯体受温时间都将极大增加死灯 的风险。
七.电性测试及产品使用 电性测试及产品使用
测试LED的压降、亮度、波长等参数条件请参考产品规格书 波长等参数条件请参考产品规格书,请与出厂测试 条件同步(不同厂家测量仪器的测试读值会存在差异 不同厂家测量仪器的测试读值会存在差异,因此产品标示值将依我 司仪器为参照标准); 7.1.LED属于恒流型元器件,避免用定电压方式点亮 避免用定电压方式点亮LED;否则会产生颜色、亮 度不一致。且当环境温度升高LED结温上升使内阻减小,稳压源供电则使 结温上升使内阻减小 LED电流升高,影响其寿命,严重的使 严重的使LED“烧坏”,故最好用恒流源供电, 以保证不受外界影响。 7.2. 使用分光分色的LED产品时,特别针对白光 特别针对白光LED请注意按相同等级代码组装 在一起(必要时在确认颜色一致性满足使用要求前提下 必要时在确认颜色一致性满足使用要求前提下,可将相邻等级混和 组装),不同进料批次同等级代码产品在进行贴装前请先比对产品发光颜色 不同进料批次同等级代码产品在进行贴装前请先比对产品发光颜色 一致性,以免产生颜色差和亮度差异 以免产生颜色差和亮度差异. 7.3. 在LED的整个使用过程中要加强对散热问题的考虑,如:线路板上的热阻、 的整个使用过程中要加强对散热问题的考虑 LED的放置密度以及其他元器件的发热系数。 的放置密度以及其他元器件的发热系数 7.4. 针对软硅胶封装工艺的TOP系列LED,手动贴装时应注意不得触碰或按压灯 体表面硅胶,以防止因外力作用造成 以防止因外力作用造成LED内部金线断开导致死灯不良;自动 机台贴装时应选用尺寸规格更合适的吸嘴 机台贴装时应选用尺寸规格更合适的吸嘴(吸嘴最好通过接触 LED的PPA胶体 部分进行吸取材料),以防止吸嘴头过小导致吸取材料时局部气压过大破坏 以防止吸嘴头过小导致吸取材料时局部气压过大破坏 LED内部焊线结构造成开路死灯。
八.散热及寿命 散热及寿命
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导出 如果热量集中在尺寸很小的芯片内而不能有效导出, 则会导致芯片的温度升高,引起热应力的非均匀分布 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(亮度变低,芯片波长发生偏移引起色温偏差 芯片波长发生偏移引起色温偏差)。当多个LED密集 排列组成照明系统时,热量的耗散问题更严重 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。 根据产品特性及长期老化试验数据经验 根据产品特性及长期老化试验数据经验,我们对1W大功率安装方面提出有 关散热方面的几点建议,仅供参考 8.1.散热外壳要求: 外型与材质:如果成品密封要求不高 如果成品密封要求不高,可与外界空气环境直接发生对流,建 议采用带鳍片的铝材或铜材散热片。 8.2.连接方法: 大功率LED 基板与散热片连接时请保证两接触面平整,接触良好,为加强两 基板与散热片连接时请保证两接触面平整 接触面的结合程度,建议在LED 基板底部或散热片表面涂敷一层导热硅脂(导 基板底部或散热片表面涂敷一层导热硅脂 热硅脂导热系数≥3.5W/m.k)或锡膏, ,其厚度要求75um以下,请勿采用劣质硅 胶或其他黏结物质(不但起不到导热作用 不但起不到导热作用,反而形成隔热层)。尽量保证散热片 温度不超过50℃ 8.3.寿命保障 使用时晶片结合点的温度对寿命有很大影响 使用时晶片结合点的温度对寿命有很大影响,具体预计寿命关系如下: log(life)=1600/(晶片结合点温度+273 +273)
具体数值如下(温度单位:℃;寿命单位:H)
综上所述,其Tj温度越高,寿命越短。为保证寿命 为保证寿命,正常装配好的成品点亮30min 后,测LED正负两极引脚温度在80℃以下
光电效应及其应用
目录 摘要 (1) Abstract (1) 1 光电效应的概念 (1) 1.1光电导效应 (2) 1.2光生伏特效应 (2) 2 光电效应的实验规律 (2) 3 光电效应和经典理论的矛盾处 (3) 4 光电效应的科学解释 (3) 5 光电效应的物理意义 (3) 6光电效应在近代技术中的应用 (4) 6.1常用的光电器件 (4) 6.2常用光电器件的检测 (5) 结语 (6) 参考文献 (6)
光电效应及其应用 摘要:本文介绍了光电效应的发现及发展,简要叙述了爱因斯坦的光量子假说对光电效应的解释及通过实验来验证了爱因斯坦的光量子假说对光电效应解释的正确性。并介绍了光电效应在现代科学技术中的应用。 关键词:光电效应;光量子;频率;相对论 The photoelectric effect and its application Absract:This passage introduce the discovery and development of photo-electr- ic effect, it brief introduce Einstein's light quanta hypothesis's contribute to explainin- g photo-electric effect and theory physics,it also introduce the application of photo-electric effect in modern scientific technology. Key words:Photoelectric effect;Light quantum;Frequency;Theory of Relativity 引言 光照射到某些物质上,引起物质的电性质发生变化。这类光致电变的现象被人们统称为光电效应(Photoelectric effect)。 光照射到某些物质上,有电子从物质表面发射出来的现象称之为光电效应(Photoelectric effect)。这一现象最早是1887年赫兹在实验研究麦克斯韦电磁理论时偶然发现的。之后霍尔瓦克斯、J·J·汤姆孙、勒纳德分别对这种现象进行了系统研究,命名为光电效应,并得出一些实验规律。1905年,爱因斯坦在《关于光的产生和转化的一个启发性观点》一文中,用光量子理论对光电效应进行了全面的解释。1916年,美国科学家密立根通过精密的定量实验证明了爱因斯坦的理论解释,从而也证明了光量子理论,使其逐渐地被人们所接受。 1 光电效应的概念 光电效应分为:外光电效应和内光电效应。光电效应中多数金属中的光电子 )逸出,不能从金属内深层逸出的结论。只能从靠近金属表面内的浅层(小于m
光电子器件笔记
光电子器件 第一章 1、 光电探测器输出信号电压或电流与单位入射光功率之比,即单位入射光功率作用下探测器输出信号电压或电流称为响应率. 光谱响应率(R λ):光电器件在单色 (在波长λ附近一个很小的波长范围里) 辐射功率作用下产生的信号电压或信号电流。 ——其中Rm 为光谱响应率的最大值 R λ(单位:A/W ) 光谱响应率及量子效率仅由器件的响应特性所决定,而与光源无关。 2. 器件的光谱响应与光源辐射功率谱密度紧密相关,它们之间的匹配系统 α—称为器件与光源的光谱匹配系数,它反映了器件响应的波长范围同光源光谱的吻合程度。 在光源固定的情况下,面积A1是不变的,如果与曲线重合得愈多,面积A2愈大, α愈大,也就是光谱匹配愈好;反之, 如果两曲线没有重合之处,α=0,即二者完全失配,则该光电器件对光源辐射没有探测能力。光谱匹配是选择光电子器件,如像管、光电倍增管、红外成像器件的材料的重要依据。 3.光电探测器输出的电流或电压在其平均值上下无规则的、随机的起伏,称为噪声。噪声是物理过程所固有的,人为不可能消除。它的计算是在足够长时间内求其平方平均或均方根。 dP du R s u λλ=dP di R s i λλ=m R R R λλ=)( λR m R 1.24λ λη )(λ R λ 1 2A A =α
光电探测器的噪声来源主要有热噪声、散粒噪声、温度噪声、放大器噪声、频率噪声、复合噪声等。 当输出信号电压等于输出噪声电压均方根值时的探测器的入射辐射功率叫做最小可探测辐射功率,也叫做噪声等效功率NEP 。 Pmin 越小,器件的探测能力越强。 对Pmin 取倒数可作为衡量探测器探测能力的参数,称为探测率。研究指出:探测率与器件的面积和工作带宽成反比。 4.光吸收厚度:设入射光的强度为 I0,入射到样品厚度为x 处的光强度为 I ,则: α为线吸收系数,单位为(1/cm ) α大时,光吸收主要发生在材料的表层;α小时,光入射得深。当厚度d=1/α时,称为吸收厚度,有64%的光被吸收。 5.本征吸收:价带中的电子吸收了能量足够大的光子后,受到激发,越过禁带,跃入导带,并在价带中留下一个空穴,形成了电子空穴对,这种跃迁过程所形成的光吸收称为本征吸收。 本征吸收条件:光子的能量必须大于或等于禁带的宽度Eg 。 6. 内光电效应: 材料在吸收光子能量后,出现光生电子-空穴,由此引起电导率变化或电压、电流的现象,称之为内光电效应。 光电导效应:当半导体材料受光照时,吸收光子引起载流子浓度增大,产生附加电导率使电导率增加,这个现象称为光电导效应。在外电场作用下就能得到电流的变化。 光电导效应分为本征型和非本征型。 7.设本征半导体在没有光照时,电导率为 (称为暗电导率) 当有光注入时,半导体电导率: 电导率的增量称为光电导率: 8. 增加载流子寿命: 好处:增益提高,灵敏度提高,响应率提高。 缺点:惰性增加,频率响应特性变差。 所以增益和惰性不可兼得。 9. 影响光谱响应的两个主要因素:光电导材料对各波长辐射的吸收系数和截流子表面复合率。 光电导光谱响应特点:都有一峰值,峰值一般靠近长波限(长波限约为峰值一半处所对应的波长)。 u n n s R u u u P P ==min x e I I α-=00σP n e p e n μ μσ000+=P n p p e n n e μμσ)()(00?++?+=0() n P e n p σσσμμ?=-=?+?
第三章 光电器件
第三章光电器件 光电器件是光纤通信中的关键器件。它包括光源、光电检测器及各种光无源器件等。 光源是把电信号变成光信号的器件,它在光纤通信中占有重要的地位。性能好、寿命长、使用方便的光源是光纤通信可靠工作的保证。光电检测器则将入射光转化为电流或者电压,达到光子——电子的量子转换形式,完成光的检测目的。光无源器件指一些不用电源的光通路元器件,它们也是构成光纤传输系统的重要组成部分。 第一节光源 一、光源的分类及构成 光纤通信中的光源分为半导激光器和半导发光二极管。半导体激光器(LD)主要应用在长距离、大容量的光纤通信系统中。 激励源的作用是激活工作物质,使其能级中电子的受激辐射优于受激吸收。即使高能级电子数多于低能级数目(常称为粒子数反转分布),从而对光具有放大作用。光学谐振腔的作用是完成频率选择及光的反馈。它实际是两个平行的反射镜构成的。工作物质作用是提供确定的能级系统,使激光器在需要的光波范围内辐射光子。 半导体发光二级管(LED)主要用于短距离、小容量的光纤通信系统中,它和半导体激光器结构的主要区别是没有谐振腔。 光纤通信对光源的基本要求有如下几个方面:首先,光源的峰值波长应在光纤的低损耗窗口之内,要求材料色散较小。其次,光源输出功率必须足够大,入纤功率一般应在10微瓦到数毫瓦之间。第三,
光源应具有高度可靠性,工作寿命至少在10万小时以上才能满足工程的需要。第四,光源的输出光谱不能太宽以利于传输高速脉冲。第五,光源应便于调制,调制的速率应能适应系统的要求。第六,电——光转换效率不应太低,否则会导致器件严重发热和缩短寿命。第七,光源应省电,光源的体积、重量不应太大。 二、光源的工作原理 1、半导体能带。当大量原子相互靠近形成半导体晶体时,不同原子的内外各电子运动轨道就有一定的交叠。相邻原子的最外运动轨道交叠最多,而内运动轨道交叠最少。由于电子运动轨道的交叠,电子不再局限于某一原子上,而可以从一个原子转移到相邻的原子上去,因而电子可以在整个半导体晶体中运动。这种运动称为电子的共有化运动。由于电子的共有化运动,使原来孤立原子中的离散能级变成了能带,低能级电子上的共有化运动很弱,其能级分裂得到能带较窄;高能级上的电子的共有化运动显著,所以能级分裂形成的能带很宽。严格地说,在绝对温度为零时,价电子占据的能带称为价带。晶体中的电子在受到激励时,会跳到(称为跃迁)更高的能带去,变成自由电子,从而使晶体的导电性增强。这个更高的能带(即自由电子占据的能带)称为导带。能带与能带之间不允许电子存在,一般称为禁带。 2、光与物质作用的三种形式。在研究原子与光子间相互作用时,可以发现有三种不同的基本过程:自发辐射、受激吸收和受激辐射。 3、半导体激光器粒子数反转分布。实际上,光的自发辐射、受激吸收和受激辐射是同时存在的。在通常情况下(即热平衡条件下,电
第二节 光电效应及器件
光照射在物体上可以看成是一连串的具有一定能量的光子轰击这些物体的表面;光子与物体之间的联接体是电子。所谓光电效应是指物体吸收了光能后转换为该物体中某些电子的能量而产生的电效应。光电效应可分成外光电效应和内光电效应两类。 一.外光电效应(External photoelectric effect) 在光的照射下,使电子逸出物体表面而产生光电子发射的现象称为外光电效应。 根据爱因斯坦假设:一个电子只能接受一个光子的能量。因此要使一个电子从物体表面逸出,必须使光子能量ε大于该物体的表面逸出功A。各种不同的材料具有不同的逸出功A,因此对某特定材料而言,将有一个频率限νo(或波长限λo),称为“红限”。当入射光的频率低于νo时(或波长大于λo),不论入射光有多强,也不能激发电子;当入射频率高于νo时,不管它多么微弱也会使被照射的物体激发电子,光越强则激发出的电子数目越多。红限波长可用下式求得: (8-2) 式中. c——光速。 外光电效应从光开始照射至金属释放电子几乎在瞬间发生,所需时间不超过10-9s。基于外光电效应原理工作的光电器件有光电管和光电倍增管。 图8.3 光电管图8.4 光电管受光照发射电子光电管种类很多,它是个装有光阴极和阳极的真空玻璃管,结构如图8.3 与电源连接在管内形成电场。光电管的阴极受到适当所示。图8.4阳极通过R L 的照射后便发射光电子,这些光电子在电场作用下被具有一定电位的阳极吸
引,在光电管内形成空间电子流。电阻R 上产生的电压降正比于空间电流,其 L 值与照射在光电管阴极上的光成函数关系。如果在玻璃管内充入惰性气体(如氩、氖等)即构成充气光电管。由于光电子流对惰性气体进行轰击,使其电离,产生更多的自由电子,从而提高光电变换的灵敏度。 光电倍增管的结构如8.5所示。在玻璃管内除装有光电阴极和光电阳极外,尚装有若干个光电倍增极。光电倍增极上涂有在电子轰击下能发射更多电子的材料。光电倍增极的形状及位置设置得正好能使前一级倍增极发射的电子继续轰击后一级倍增极。在每个倍增极间均依次增大加速电压。设每级的培增率为δ,图8.5 光电倍增管 若有n级,则光电倍增管的光电流倍增率将为δn。 二.内光电效应(Internal photoelectric effect) 光照射在半导体材料上,材料中处于价带的电子吸收光子能量,通过禁带跃入导带,使导带内电子浓度和价带内空穴增多,即激发出光生电子-空穴对,从而使半导体材料产生电效应。光子能量必须大于材料的禁带宽度ΔE 才能产 g (nm)。通常纯生内光电效应。由此可得内光电效应的临界波长λo=1293/ΔE g 净半导体的禁带宽度为1eV左右。 内光电效应按其工作原理可分为两种:光电导效应和光生伏特效应。 1.光电导效应 半导体受到光照时会产生光生电子-空穴对(electron-hole pairs),使导电性能增强,光线愈强,阻值愈低。这种光照后电阻率变化的现象称为光电导效应。基于这种效应的光电器件有光敏电阻和反向偏置工作的光敏二极管与三极管。 (1)光敏电阻(photo resistors)光敏电阻是图8.6 光敏电阻的工作原理 一种电阻器件,其工作原理如图8.6所示。使用时,可加直流偏压(无固定
光电子技术复习提纲(含标准答案)
第1章绪论 1.半导体光电器件是利用什么效应制作的器件? 答:利用半导体光电效应制成的器件。 2.半导体光电器件是哪两种粒子相互作用的器件? 答:是一种利用光子与电子相互作用所具有的特性来实现某种功能的半导体器件。 3.半导体发光器件主要包括哪两种? 答:(1)发光二极管;(2)半导体激光器。 4.光电器件主要有利用哪些效应制作的器件? 答:光电器件主要有利用半导体光敏特性工作的光电导器件, 利用半导体光伏打效应工作的光电池和半导体发光器件等。 5.什么是半导体发光器件? 答:利用半导体PN结正向通过电时载流子注入复合发光的器件称为半导体发光器件。 6.光电探测器件是如何转换信号的器件? 答:通过电子过程探测光信号的器件,即将射到它表面上的光信号转换为电信号。 7.光电检测器工作在反向偏置状态。 8.光电池是利用什么效应制作的? 答:光伏打效应。 9. 光纤通信的两个重要窗口是哪些? 答:1.55um和1.3um。 第2章 1. 光信号的频率在哪个频段?需要用什么器件检测? 答:光信号的频率在1014 Hz以上,常用的电子器件无法对这一频率段产生良好的响应,必须使用光电子器件。 2. 常用的光电检测器:PIN、APD 3. 光电检测器的工作过程? 答:光电检测器件的工作过程: (1)光吸收——(2)电子-空穴对产生——(3)载流子扩散和漂移——(4)检测 4. 光信号(光束)入射到半导体材料后,如何产生电子空穴对? 答:光信号(光束)入射到半导体材料后,首先发生的过程就是半导体材料对光子的吸收,吸收光子以后才能产生价带电子的跃迁,从而产生电子空穴对。 5. 半导体材料中的吸收过程可以分为哪两大类? 答:本征吸收和非本征吸收 6. 本征吸收又包括哪些? 答:(1)直接吸收;(2)间接吸收