半导体发光二极管基本知识和工艺简介(修正稿)(2)

（4）亮度

亮度B

等于：

Bθ=

其中dF为立体角d亮度单位cd/m

（5）照度 照度E表示被照明物体的单位面积所接受的总光通量，即：

dF

E = （15）

dσ

2

照度的单位是勒克斯。1勒克斯为1平方米面积上接受一流明的光通量，即：lm/ m2。 2.3 色度学及色度学参数

显示器件的多色化显然可以大大增加显示的信息与功能, 要了解和分析发光器件的颜色问题, 就必须了解色度学。

实验证明，大多数颜色可以由三种基本的颜色以适当的比例合成，这三种基本的颜色可以任意选定，但它们之间是互相独立的，即其中的一种不能由另外二种以适当的比例合并而成，一般选择红、绿、蓝三种颜色为三个基色，这就是所谓的三基色原理。

根据三基色原理，任意颜色C可表示成：

C = XR + YG + ZB （16）

X、Y、Z就是某一颜色C的三个分量，采用归一化的方法消去其中一个非独立变量而引入二个新的变量。令：

x =

X + Y + Z

(17)

X + Y + Z

z =

X + Y + Z

x + y + z = 1

只要确定其中的x和y，则z随之确定，因此颜色就可按图（6）所示的二维图形的某一点确定，其中的x和y都是从0变到1。图（6）就是国际照明协会提出的CIE色度图，x，y，z称三色系数。X，Y，Z又称三色视觉值。各单色光的三色视觉 值见表<2>。

图<7>

由表<2>结合（17）式即可计算出各单色光的三个 系数x、y、z。

例如λ= 590 nm的单色光，从表<2>得：

X = 1.0263 Y= 0.7570 Z = 0.0011有

则 = 0.5752

X + Y + Z

y = = 0.4242

X + Y + Z

z = = 0.0006

X + Y + Z

表<2>

波400

长X 0.0143 0.0435 0.1344 0.2839 0.3483 0.3362 0.2908 0.1954 0.0956 0.0320 0.0049 0.0093 0.0633 0.1655

Y 0.0004 0.0012 0.0040 0.0116 0.0230 0.0380 0.0600 0.0910 0.1390 0.2080 0.3230 0.5030 0.7100 0.8620 0.9540 0.9950 0.9950

Z 0.0679 0.2074 0.6456 1.3856 1.7471 1.7721 1.6692 1.2876 0.8130 0.4562 0.2720 0.1582 0.0782 0.0422 0.0203 0.0087 0.0089

波570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710

长X 0.7621 0.9163 1.0263 1.0622 1.0026 0.8544 0.6424 0.4479 0.2835 0.1649 0.0874 0.0468 0.0227 0.0114 0.0058

Y 0.9520 0.8700 0.7570 0.6310 0.5030 0.3810 0.2650 0.1750 0.1070 0.0610 0.0320 0.0170 0.0082 0.0041 0.0021

Z 0.0021 0.0011 0.0011 0.0008 0.0003 0.0002 0 0 0 0 0 0 0 0 0

410 420 430

440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560

0.2904 0.4334 0.5945

将可见光各波长的的x、y值均在CIE色度图上画出，则得所有可见光的色坐标, 其轨迹为一舌形曲线,见图（6）。

自然界中任何一种可能的颜色都在舌形及其下端连线之内，此范围外的点均为不存在的颜色。两种颜色合成的颜色位于这两个点的连线上。从色度图上可看到红色和绿

色部分接近为一直线，这就表示从红到绿之橙、黄、黄绿等色都可以由红、绿两种光合成。白光是三种成分光的均匀混合，其x、y值分别为1/3，故CIE色度图中的W（ ）点便代表白色光。由于互补色的定义是它们之和组成白光，故通过W

3

点而与舌形轨迹线相交的λ1λ2两点所代表的颜色便是互补色。

色度学的主要参数 (1) 纯度和主波长

纯度和主波长是色度学中的两个重要参数，它描述颜色的色调。在图（6）中给出了色坐标点为F的光源在色度图上的位臵。我们通常选定白光W作照明光源，因此光源F的纯度定义为，自W向F作一直线，与单色光轴相交于G，距离WF占总长WG的百分数即为F的纯度：

（18） WG

图（6）中F点的纯度为75%，由此相应在光谱轨迹上的G点，其纯度为100%。此外还定义G点处光谱轨迹上的波长为光源F的主波长λD，在图（6）中，F点的主波长为600 nm。而当F连线的交点落在直线PQ上时，则其主波长的数值以其补偿波长来代表，而在其补偿波长下附以注脚“C”表示。例如光源H，从W向H作直线的交点在PQ上，因此即由H向相反方向与W连直线，并延长与轨迹线相交于I，H的主波长即为502C nm，而H点的纯度仍以502C nm的I点为准，与F点纯度求法相同。

(2) 色温

当某辐射体与绝对黑体在可见光区域（0.4

表<3> 绝对黑体的色坐标

～0.7μ）具有相同形状的光谱能量分布时的温 度, 称为该辐射体的色温。即在此温度下，该 辐射体的辐射色调与绝对黑体的辐射色调相同。 所谓黑体，是指能够完全吸收由任何方向入射 的任何波长的辐射的热辐射体。不同温度下， 绝对黑体的色坐标见表<3>

将表<3>色坐标画于色度图上, 即得到 图中的黑体迹线。当某一光源的色坐标(x,y） 位于色度图上黑体迹线时，就以黑体的绝对 温度定义为该光源的色温。但是，有许多光

源的色坐标并不在黑体迹线上，而是在此轨迹的附近。于是，我们又定义了相关色温，

即在色度图上，和某一光源的色坐标点相距最近的那个黑体的绝对温度就定义为该光源的相关色温。

实际应用中，有时为方便起见，采用色温来表示颜色，显然，这是一种近似的表示方法。

(3) 显色指数

显色指数：灯光下所显示的颜色与阳光下的颜色相比较之数值。

3. LED生产工艺简介

3.1 支架式普通LED

支架式普通LED制造工艺流程如下:

3.1.1 管芯安放

管芯安放工序的目的是用粘合剂把管芯放在支架的发射 杯中。粘合剂高度不可超过PN结位臵（管芯2/3高度处）, 一般以1/3～1/2个管芯高为宜, 见图<7>。管芯安放后应在 硬化炉中进行粘合剂硬化，硬化后用推力计抽测其推力，一

般要求推力大于150g，否则视为粘附不牢。 图<8> 管芯安放示意图 3.1.2 金线键合

金线键合的目的是用金线把管芯的电极连接到支架上。本工序对产品的可靠性有着重要影响。键合后，要求A点应2/3以上在管芯电极内，E点应在管芯中间且呈鱼尾状，金线弧度约1/2～1个管芯高（见图<8>）。键合后用拉力 计抽测拉力，要求拉力必须大于7 g，且断点不能为A、E点， 否则视为键合不良。 3.1.3 封装成型

本工序的目的是使用环氧树脂把完成金线键合的半成品

封装成型，使用不同的模具，可以得到不同规格的LED。 图<9> 金线键合示意图

本工序对成品率影响重大，重点必须注意以下问题： 1）确保树脂配方正确无误，树脂配好后要进行脱泡处理； 2）树脂配好后存放时间不宜太长，一般不得超过4小时；

3）模具使用前要进行除尘处理，并视使用次数决定是否需要喷涂离型剂，离型剂喷涂量应适中，太少可造成脱模困难，太多则可使制品表面变形；

4）掌握好树脂注入份量，部分品种树脂注入后要做脱泡处理； 5）支架插入前要先“点树脂”否则会造成杯内气泡；

6）注意支架插入方向的正确性，同时确保支架完全插入模条定位槽中； 7）根据使用树脂的要求设定硬化条件，完成制品的硬化步骤；

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