LED的分類與封裝

隨著LED的應(yīng)用越來(lái)越廣，種類更加豐富，下文介紹了LED的常規(guī)分類方法。

1.5.1 LED的常見(jiàn)分類

1.按發(fā)光顏色分類

按發(fā)光管發(fā)光顏色分，可分成紅色、橙色、綠色(又細(xì)分黃綠、標(biāo)準(zhǔn)綠和純綠)、藍(lán)光等。另外，有的發(fā)光二極管中包含兩種或三種顏色的芯片。

根據(jù)發(fā)光二極管出光處摻或不摻散射劑、有色還是無(wú)色，上述各種顏色的發(fā)光二極管還

2.平面式封裝(Flat LED)

平面式封裝LED器件是由多個(gè)LED芯片組合而成的結(jié)構(gòu)型器件。通過(guò)LED的適當(dāng)(包括串聯(lián)和并聯(lián))和合適的光學(xué)結(jié)構(gòu)，可構(gòu)成發(fā)光顯示器的發(fā)光段和發(fā)光點(diǎn)，然后由這發(fā)光段和發(fā)光點(diǎn)組成各種發(fā)光顯示器，如數(shù)碼管、“米”字管、矩陣管等。

1)LED數(shù)碼管(LED Segment Display)

LED8”字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點(diǎn)就是8個(gè)。這段分別由字母bcd、ef、g、dp來(lái)表示。當(dāng)數(shù)碼管特定的段加上電壓后，這些特的段就會(huì)發(fā)亮，以形成我們眼睛看到的字樣。圖1-13列舉了不同尺寸的LED數(shù)碼管。

LED數(shù)碼管有一般亮和超亮等不同之分，也有05寸、1寸等不同的尺寸。小尺寸數(shù)碼管的顯示筆畫常用一個(gè)發(fā)光二極管組成，而大尺寸的數(shù)碼管由兩個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管組成。一般情況下，單個(gè)發(fā)光二極管的管壓降為18V左右，電流不超過(guò)30mA。

LED數(shù)碼管以發(fā)光二極管作為發(fā)光單元，顏色也和Lamp LED一樣可以做很多種類，有單紅、黃、藍(lán)、綠、白、七彩效果。主要用于樓體墻面，廣告招牌等。特別適合應(yīng)用于廣告牌背景、立交橋、河、湖護(hù)欄、建筑物輪廓等大型動(dòng)感光帶之中，可產(chǎn)生彩虹般絢麗的效果。

2)LED點(diǎn)陣(LED Dot Matrix)

該封裝和數(shù)碼管差不多，都是應(yīng)用在信息顯示的。常見(jiàn)的LED點(diǎn)陣模塊如圖1-14所示。 LED 點(diǎn)陣的點(diǎn)數(shù)有5x7、8x8、16x16等不同類型;孔的直徑有ф2.0、@3.0、@3.75、ф5.0等不同類型;顏色有單色、雙色、三基色等幾種。

LED點(diǎn)陣的優(yōu)點(diǎn)是亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長(zhǎng)、耐沖擊和性能穩(wěn)定，因此受到廣泛的重視和迅速發(fā)展。

LED 數(shù)碼管有一般亮和超亮等不同之分，也有0.5寸、1寸等不同的尺寸。小尺寸數(shù)碼管的顯示筆畫常用一個(gè)發(fā)光二極管組成，而大尺寸的數(shù)碼管由兩個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管組成。一般情況下，單個(gè)發(fā)光二極管的管壓降為1.8V左右，電流不超過(guò)30mA。

LED數(shù)碼管以發(fā)光二極管作為發(fā)光單元，顏色也和Lamp LED一樣可以做很多種類，有單紅、黃、藍(lán)、綠、白、七彩效果。主要用于樓體墻面，廣告招牌等。特別適合應(yīng)用于廣告牌背景、立交橋、河、湖護(hù)欄、建筑物輪廓等大型動(dòng)感光帶之中，可產(chǎn)生彩虹般絢麗的效果。

2)LED點(diǎn)陣(LED Dot Matrix)

該封裝和數(shù)碼管差不多，都是應(yīng)用在信息顯示的。常見(jiàn)的 LED點(diǎn)陣模塊如圖1-14所示。 LED點(diǎn)陣的點(diǎn)數(shù)有5x7、8x8、16x16 等不同類型;孔的直徑有$2.0、$3.0、$3.75、$5.0等不同類型:顏色有單色、雙色、三基色等幾種。

LED點(diǎn)陣的優(yōu)點(diǎn)是亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長(zhǎng)、耐沖擊和性能穩(wěn)定，因此受到廣泛的重視和迅速發(fā)展。

3.貼片式封裝(SMDLED)

SMD(Surface Mounted Device)LED 是目前LED 最新的發(fā)展，它是貼于線路板表面的適合SMT加工，可回流焊，很好地解決了亮度、視角、平整度、可靠性、一致性等問(wèn)題。采用了更輕的PCB和反射層材料，改進(jìn)后去掉了直插LED較重的碳鋼材料引腳，使顯示反射層需要填充的環(huán)氧樹(shù)脂更少，目的是縮小尺寸，降低重量。這樣，表面貼裝LED可輕易地將產(chǎn)品重量減輕一半，且具有體積小、散射角大、發(fā)光均勻性好、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)光顏色包括白光在內(nèi)的各種顏色，因此被廣泛應(yīng)用在各種電子產(chǎn)品上。目前主要被應(yīng)用于3C科技商品上，如手機(jī)屏幕背光源、音響背光源、手機(jī)按鍵光源、汽車面板背光源、電器按鍵信號(hào)燈等應(yīng)用上，照射角度大，所以光束能夠均勻擴(kuò)散，但是制作成本極高。圖1-15所示為 SMD-LED 圖示。

19SMD-LED按形狀大小分為0603、0805、1210、5060、1010等。一般SMD都是菱所以其叫法都是根據(jù)“長(zhǎng)x寬”的尺寸來(lái)表示，行業(yè)善用的都是英寸，不是毫米，如0603的是長(zhǎng)度為0.06英寸，寬度為0.03英寸。也有用毫米表示的，如5050，表示LED元件的度是5.0mm，寬度是5.0mm。

發(fā)光顏色和膠體的種類和Lamp LED產(chǎn)品一樣，只是產(chǎn)品的形狀發(fā)生了很大的變化

SMD-LED根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合不同，又可以分為Top-LED和Side-LED兩種。 甚至

1)Top-LED(頂部發(fā)光LED)

頂部發(fā)光 LED 是比較常見(jiàn)的貼片式發(fā)光二極管。主要應(yīng)用于多功能超薄手機(jī)和PDA中的照的背光和狀態(tài)指示燈。

2)Side-LED(側(cè)發(fā)光LED) 因此

料、

目前，SMD-LED 封裝的另一個(gè)重點(diǎn)便是側(cè)面發(fā)光封裝。如果想使用LED作為L(zhǎng)CD(液

晶顯示器)的背光光源，那么LED的側(cè)面發(fā)光需與表面發(fā)光相同，才能使LCD背光發(fā)光均 氧樹(shù)

勻。雖然使用導(dǎo)線架的設(shè)計(jì)，也可以達(dá)到側(cè)面發(fā)光的目的，但是散熱效果不好。不過(guò)，Lumik 的T

公司發(fā)明反射鏡的設(shè)計(jì)，將表面發(fā)光的LED，利用反射鏡原理來(lái)發(fā)成側(cè)光，成功地將高功率

LED 應(yīng)用在大尺寸LCD背光模組上。 裝圖

4.食人魚(yú)形 LED

食人魚(yú)LED，一般呈正方形，采用透明樹(shù)脂封裝，四個(gè)引腳，負(fù)極處有個(gè)缺腳。四只腳的設(shè)計(jì)和留有間距是讓食人魚(yú)LED的散熱比一般的LED要好很多，可以通過(guò)的工作電流一點(diǎn)，最大可達(dá)40~50mA。食人魚(yú)是散光型的LED發(fā)光角度大于120°，發(fā)光強(qiáng)度很高，能承受更大的功率。在小功率LD人魚(yú)LED最的，但跟大功率的1W、3W和5W等比較，其亮度就很低。圖1-16所示為食人魚(yú)LED。從圖可以看出，之所以把這種LED稱為食人魚(yú)，因?yàn)樗男螤詈芟駚嗰R孫河中的食人魚(yú) Piranha

食人魚(yú)LED 越來(lái)越受到人們重視，因?yàn)樗?3mm、$5mm的LED散熱好、視角大、衰小、壽命長(zhǎng)。因此，廣泛應(yīng)用在線條燈、背光源的燈箱、大字體槽中的光源，以及汽車照明系統(tǒng)。

5.大功率型封裝(High-power LED)

大功率LED是指擁有大額定工作電流的發(fā)光二極管，它具有大的耗散功率,大的發(fā)熱量較高的出光效率，以及長(zhǎng)壽命。

現(xiàn)在普通 LED 功率一般為0.05W、工作電流為20mA，而大功率LED 可以達(dá)到 1W、2W甚至數(shù)十瓦，工作電流可以是幾十毫安到幾百毫安不等。由于目前大功率LED 在光通量、轉(zhuǎn)換效率和成本等方面的制約，因此決定了大功率白光 LED短期內(nèi)的應(yīng)用主要是一些特殊領(lǐng)域的照明，中長(zhǎng)期目標(biāo)才是通用照明。

功率型LED的熱特性直接影響到LED的工作溫度、發(fā)光效率、發(fā)光波長(zhǎng)、使用壽命等，因此，大功率LED不能簡(jiǎn)單地套用傳統(tǒng)小功率LED的封裝，必須在封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、選用材料、選用設(shè)備等方面重新考慮，研究新的封裝方法。

目前，大功率型LED主要有以下六種封裝形式:沿襲引腳式LED封裝思路的大尺寸環(huán)氧樹(shù)脂封裝;仿食人魚(yú)式環(huán)氧樹(shù)脂封裝;鋁基板(MCPCB)式封裝;借鑒大功率三極管思路的TO封裝;功率型SMD封裝

6.覆晶封裝(FLIP FLOP LED)

隨著LED的發(fā)展，對(duì)發(fā)光二極管(LED)光源在不同操作環(huán)境的穩(wěn)定性要求更為嚴(yán)哉采用覆晶(Flip-chip)封裝技術(shù)的LED，較一般 LED 封裝的固晶方式擁有更高的信賴度兼具縮短高溫烘烤的制程時(shí)間、高良率、導(dǎo)熱效果佳、高出光量等優(yōu)勢(shì)，遂于LED 市場(chǎng)中穎而出。

通常把晶片經(jīng)過(guò)一系列工藝后形成了電路結(jié)構(gòu)的一面稱作晶片的正面。原先的封裝技是在襯底之上，晶片的正面一直是朝上的，而覆晶封裝技術(shù)將晶片的正面反過(guò)來(lái)，在晶片和襯底之間及電路的外圍使用凸塊(看作竹棒)連接，也就是說(shuō)，由晶片、襯底、凸塊形成了一個(gè)空間，而電路結(jié)構(gòu)就在這個(gè)空間里面。這樣封裝出來(lái)的芯片具有體積小、性能高、連線短優(yōu)點(diǎn)。

覆晶封裝技術(shù)特性為縮短LED制程于高溫烘烤的時(shí)間，可減低物料熱應(yīng)力:加上芯片所產(chǎn)生的熱經(jīng)由金凸塊傳導(dǎo)至基板上，因此導(dǎo)熱效果佳，以及去除芯片上電極遮擋出光面積，提高出光量;且制程簡(jiǎn)化，易于管控。

半導(dǎo)體照明燈具要進(jìn)入通用照明領(lǐng)域，生產(chǎn)成本是第一大制約因素。要降低半導(dǎo)體照明燈具的成本，必須首先考慮如何降低LED的封裝成本。傳統(tǒng)的LED燈具做法:LED光源分立器件→MCPCB光源模組→LED燈具,主要是基于沒(méi)有適用的核心光源組件而采取的做法不但耗工費(fèi)時(shí)，而且成本較高。實(shí)際上，我們可以將“LED光源分立器件→MCPCB光源模組”合二為一，直接將LED芯片和MCPCB一起做成COB光源模塊，用“COB光源模塊→ LED燈具”的路線，不但可以省工省時(shí)，而且可以節(jié)省器件封裝的成本。

板上芯片封裝(COB)，在基底表面用導(dǎo)熱環(huán)氧樹(shù)脂(一般用摻銀顆粒的環(huán)氧樹(shù)脂)覆蓋芯片安放點(diǎn)，然后將芯片直接安放在基底表面，熱處理至芯片牢固地固定在基底為止，

隨后再用絲焊的方法在芯片和基底之間直接建立電氣連接。采用COB封裝后的LED燈具

傳統(tǒng)的LED分立光源器件難以適應(yīng)照明領(lǐng)域?qū)π阅?、成本、?yīng)用配合和使用習(xí)慣的要求， COB光源模塊將成為今后LED光源照明應(yīng)用的主要封裝形式。

8.系統(tǒng)封裝式(SiPLED)

SiP(System in Package)是近幾年來(lái)為適應(yīng)整機(jī)的便攜式發(fā)展和系統(tǒng)小型化的要求，在系統(tǒng)芯片System on Chip(SOC)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型封裝集成方式。對(duì) SiP-LED而言，不僅可以在一個(gè)封裝內(nèi)組裝多個(gè)發(fā)光芯片，還可以將各種不同類型的器件(如電源、控制電路、光學(xué)微結(jié)構(gòu)、傳感器等)集成在一起，構(gòu)建成一個(gè)更為復(fù)雜的、完整的系統(tǒng)。同其他封裝結(jié)構(gòu)相比，SiP具有工藝兼容性好(可利用已有的電子封裝材料和工藝)，集成度高，成本低，可提供更多新功能，易于分塊測(cè)試，開(kāi)發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。

1.6 LED的應(yīng)用

LED的應(yīng)用很廣，如通信、消費(fèi)性電子、汽車、照明、信號(hào)燈等，可大體區(qū)分為信息顯示等。

審核編輯：符乾江