LED的結(jié)構(gòu)是什么樣的?熱會(huì)影響LED的結(jié)構(gòu)嗎?

本文中，小編將對(duì)LED予以介紹，如果你想對(duì)它的詳細(xì)情況有所認(rèn)識(shí)，或者想要增進(jìn)對(duì)它的了解程度，不妨請(qǐng)看以下內(nèi)容哦。

一、LED結(jié)構(gòu)

發(fā)光二極管，簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)ED，是一種常用的發(fā)光器件，通過(guò)電子與空穴復(fù)合釋放能量發(fā)光，它在照明領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

發(fā)光二極管可高效地將電能轉(zhuǎn)化為光能，在現(xiàn)代社會(huì)具有廣泛的用途，如照明、平板顯示、醫(yī)療器件等。

這種電子元件早在1962年出現(xiàn)，早期只能發(fā)出低光度的紅光，之后發(fā)展出其他單色光的版本，能發(fā)出的光已遍及可見(jiàn)光、紅外線及紫外線，光度也提高到相當(dāng)?shù)墓舛?。而用途也由初時(shí)作為指示燈、顯示板等;

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，發(fā)光二極管已被廣泛地應(yīng)用于顯示器和照明。

2023年5月，新加坡—麻省理工學(xué)院研究與技術(shù)聯(lián)盟的科學(xué)家開(kāi)發(fā)了世界上最小的LED。

50年前人們已經(jīng)了解半導(dǎo)體材料可產(chǎn)生光線的基本知識(shí)，第一個(gè)商用二極管產(chǎn)生于1960年。LED是英文light emitting diode(發(fā)光二極管)的縮寫，它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，置于一個(gè)有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹(shù)脂密封，起到保護(hù)內(nèi)部芯線的作用，所以LED的抗震性能好。

發(fā)光二極管的核心部分是由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體組成的晶片，在p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過(guò)渡層，稱為p-n結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED。 當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(shí)(即兩端加上正向電壓)，電流從LED陽(yáng)極流向陰極時(shí)，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。

LED產(chǎn)品封裝結(jié)構(gòu)有多種，單個(gè)管芯一般構(gòu)成點(diǎn)光源，多個(gè)管芯組裝一般可構(gòu)成面光源和線光源，作信息、狀態(tài)指示及顯示用，發(fā)光顯示器也是用多個(gè)管芯，通過(guò)管芯的適當(dāng)連接(包括串聯(lián)和并聯(lián))與合適的光學(xué)結(jié)構(gòu)組合而成的，構(gòu)成發(fā)光顯示器的發(fā)光段和發(fā)光點(diǎn)。表面貼裝LED可逐漸替代引腳式LED，應(yīng)用設(shè)計(jì)更靈活，已在LED顯示市場(chǎng)中占有一定的份額，有加速發(fā)展趨勢(shì)。固體照明光源有部分產(chǎn)品上市，成為今后LED的中、長(zhǎng)期發(fā)展方向。

二、熱對(duì)LED性能和結(jié)構(gòu)的影響

(1) LED發(fā)光產(chǎn)生的熱量和工作環(huán)境溫度(Ta)有關(guān), 將引起LED芯片結(jié)點(diǎn)溫度Tj的變化, LED是溫度敏感器件, 當(dāng)溫度變化時(shí), LED的性能和封裝結(jié)構(gòu)都會(huì)受到影響, 從而影響LED的可靠性

(2) 熱量集中在尺寸很小的LED芯片內(nèi), 若無(wú)有效排出熱量, 芯片溫度升高, 引起熱應(yīng)力的非均勻分布, 芯片發(fā)光效率和熒光粉激射效率下降

(3) 當(dāng)LED芯片溫度超過(guò)一定值時(shí), 器件失效率呈指數(shù)規(guī)律增加, 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明, 組件溫度每上升2℃,可靠性下降10%

(4) 當(dāng)多個(gè)LED密集排列組成白光照明系統(tǒng)時(shí), 熱量的耗散問(wèn)題更嚴(yán)重

(5) 熱將影響LED驅(qū)動(dòng)器的效率, 損害磁性組件及輸出電容器等的壽命, 使LED驅(qū)動(dòng)器的可靠度降低(一般半導(dǎo)體組件的工作溫度需控制在80°C以下)

(6) 典型的LED由光學(xué)透明的環(huán)氧樹(shù)脂封裝, 溫度升高到環(huán)氧樹(shù)脂玻璃轉(zhuǎn)換溫度Tg時(shí), 環(huán)氧樹(shù)脂由剛性材料轉(zhuǎn)換成彈性材料, 熱膨脹系數(shù)(CTE)會(huì)有很大變化, 封裝樹(shù)脂在溫度變化的過(guò)程中,膨脹和收縮加劇,這將導(dǎo)致金線(或鋁線)鍵合點(diǎn)位移增大,金線(或鋁線)過(guò)早疲勞和損壞,造成LED開(kāi)路和突然失效, 為了避免LED突然失效, LED結(jié)點(diǎn)溫度應(yīng)該始終保持在封裝樹(shù)脂的Tg以下。

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