【導讀】LED的制造過程是復雜而充滿科技含量的流程。任何一個環(huán)節(jié)的缺陷都會造成LED燈珠品質性能的損壞。本文就來深度剖析LED生產工藝過程與燈珠參數之間的關系。
LED（Light-Emitting Diode）是發(fā)光二極管的簡稱，它是由半導體材料制造出來的，它有一個正極和一個負極，在它的正負極施加直流電就會發(fā)光，從1907年開始，到1993年，LED經歷86年歷史，LED技術的應用大體分為視覺類與非視覺類，視覺類的應用有LED照明技術，非視覺類有植物光合與醫(yī)療保健。
LED工藝過程：
LED燈珠的整個生產過程，分為外延片生產、芯片生產、燈珠封裝，整個過程體現(xiàn)了現(xiàn)代電子工業(yè)制造技術水平，LED的制造是集多種技術的融合，是高技術含量的產品，對于照明用途的LED的知識掌握也需要了解LED燈珠是如何生產出來的。
1、LED外延片生產過程：
LED外延片生長技術主要采用有機金屬化學相沉積方法（MOCVD）生產的具有半導體特性的合成材料，是制造LED芯片的原材料，下圖是采用藍寶石襯底的外延片生產過程：
LED芯片是采用外延片制造的，是提供LED燈珠封裝的器件，是LED燈珠品質的關鍵，下圖是LED芯片生產過程：
LED燈珠的封裝是根據LED燈珠的用途要求，把芯片封裝在相應的支架上來完成LED燈珠的制造過程，LED封裝決定LED燈珠性價比，是LED燈具產品的品質關鍵，下圖是LED封裝過程：
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白光燈珠的參數關系：
關于基本的光電參數，如光通量、光強度、光照度、亮度（輝度）、輻射功率、色溫、顯色性等，就不在這里介紹，我們需要重點了解這些參數之間的關系。
LED燈珠的品質鑒定需要做光譜分析與光電分析，如果品質要求嚴格，還需要通過LM79和LM80測試，生產廠需要完成LED燈珠品質評估后才能批量生產，銷售者一定要求生產廠提供LED燈珠品質評估報告才能提供對客戶的承諾。
下圖是光譜測試報告：
LED燈珠品質評估是建立產品信用的主要方法。LED燈珠品質評估可以在第三方測試網店進行。下面談談這些基本參數的相關關系。
與光通量相關的參數
光通量是衡量發(fā)光明暗的參數，光通量越大，表示燈珠越明亮，準確的光通量需要專業(yè)光學儀器測試，影響LED燈珠光通量的參數有：
1）芯片面積大小，在相同電流下，芯片面積越大，光通量越高，芯片尺寸是用英制mil表示，1mil=0.0254mm。
2）通過芯片的電流大小，在相同芯片面積下，通過的電流越大，光通量越高，LED屬于電流器件，規(guī)定有額定電流，不能隨意增大，如2835封裝的電流標稱是60毫安。
3）芯片輻射功率的大小，相同尺寸的芯片，也有輻射功率的等級區(qū)分，輻射功率值越大，光通量越高。
4）與封裝材料與封裝工藝有關，封裝材料包括：熒光粉、膠水、支架、芯片焊線材料等，封裝工藝就是指封裝設備精度與設備性能對封裝質量的影響，封裝材料越好，封裝設備越高級，封裝后的LED燈珠光通量也越高。
5）工作溫度越高，光通量越低，工作溫度越高，LED器件越容易損壞。
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與發(fā)光效率相關的參數
發(fā)光效率是衡量光源是否節(jié)能的指標，單位是每瓦流明值（lm/w），表示每消耗1瓦的電能可以產生多少光通量，這個數值越高，越節(jié)能，LED照明之所以替代熒光燈、白熾燈，就是因為LED光源光效高于傳統(tǒng)光源2-10倍。
根據能量守恒定律，發(fā)光效越高，說明電能轉化光能越多，轉化的熱量越小，影響光效的參數有：
1）影響光通量的參數都影響光效，光通量越高，光效越高。
2）驅動電流也影響光效，相同封裝規(guī)格的燈珠，驅動電流越小，發(fā)光效越大。
3）LED的PN結電壓越低，發(fā)光效越高。
4）封裝的散熱結構越有效，發(fā)光效越高。
5）工作溫度越高，燈珠的發(fā)光效率越低。
與燈珠壽命相關的參數
通常，半導體電流器件的工作溫度都決定器件的壽命，我們常常看到電子設備內大功率晶體管都固定在率散熱器上，LED燈珠的壽命也主要取決于工作溫度，燈珠的壽命一般可以表達為燈珠失效（不亮）與光衰（光通量降低）。
影響LED燈珠壽命的主要因素是光衰，光衰用光通量維持率表示，通常在質保期內，光衰減不能低于初始光通量的30%，與燈珠壽命相關的參數有：
1）環(huán)境溫度與工作溫度，在相同散熱條件下，環(huán)境與工作溫度越高，燈珠壽命越短。
2）驅動電流越小，燈珠的壽命越長。
3）封裝材料品質越好，燈珠壽命越長。
4）散熱結構的效率越高，燈珠壽命越長。
5）芯片與封裝的靜電防護級別越高，燈珠壽命越長。
與色溫、顯色指數相關的參數
白光的光色是用色溫表示的，單位是絕對溫度K（開爾文)，白光LED的色溫是基于布朗克曲線（圖中的橫向黑線）進行劃分的，由于每個光源的色坐標XY值不一定落在布朗克曲線上，通常使用相關色溫（CCT）表示。
CCT值是色坐標XY點與布朗克曲線垂直投影點，LED色溫分布如下圖所示：
人造白光對物體自然顏色的還原能力用顯色指數CRI（Color Rendering Index）衡量，這個方法采用中等明度值和彩度的對比來確定CRI，如下圖所示：
由于國家標準規(guī)定使用Ra判斷顯色性，我們只能夠使用這個參數做參考，色溫在4000K以上的白光，不要過分依賴Ra評估顯色性，應該采用相同色溫的視覺對比，這樣對比的實際可操作效果優(yōu)于依賴測試Ra，當然，對于專業(yè)人士，從R1-R15的數值就可以得出結論了。
白光的色溫與顯色性是衡量照明品質的主要指標，同一批次封裝的燈珠的色溫的一致性都會有差別，需要分色后才能使用，色溫主要考察一致性與色溫的飄移，對于顯色性，要求至少達到65以上才能用在照明，影響燈珠色溫與顯色性的參數有：
1）熒光粉品質與配比，熒光粉品質越好，色溫一致性越好，色溫漂移越小，熒光粉配比越科學，顯色性越好。
2）驅動電流越大，色溫會向高色溫漂移。
3）熒光粉品質越差，色溫越容易漂移，光衰也很容易發(fā)生。
4）工作溫度也影響色溫漂移。
5）芯片品質越差，色溫一致性也越差。
6）相同材料與封裝工藝的產品，高色溫（如6500K）的一致性較容易做好，低色溫（如3000K）需要色溫分段更小。
LED照明產品受LED燈珠的選擇影響較大，在制造與銷售LED照明產品時，要更加注重LED燈珠的品質鑒別，LED照明產品一般是由多個LED燈珠組成，這種組成有時會把燈珠的不良品質模糊化，產品制造者需要從燈珠的參數分析著手，鑒別出產品的品質內涵，最大程度的降低經營風險。
燈珠的價格問題
燈珠的價格問題的討論是最讓人感興趣的，對于LED燈珠采購，通常得到的報價是每個燈珠多少錢，不同的封裝價格也不同，不同的供應商報價差異性會導致選擇的困惑，再加上相同封裝但不同封裝材料導致燈珠價格有差異，那么如何購買到價格好的燈珠呢？
下面這個方法，大家可以試一下，看看效果怎么樣。
1）首先要按照封裝規(guī)格的電流進行燈珠的光譜測試，同時需要測試出燈珠使用芯片的尺寸（長與寬，單位采用mil），這樣可以計算出芯片的電流密度。
芯片的電流密度=驅動電流mA/（芯片長mil×芯片寬mil）
2）根據光譜測試報告測試的光通量，計算出流明價。
燈珠的流明價=燈珠價格（分）/ 燈珠的光通量lm
3）把上面兩個計算結果相乘，用這個乘積就可以比較不同封裝、不同廠家的燈珠，數字低的就是你要購買的燈珠，這個比較最好在相同色溫段與相同顯色性下比較。
這個方法是我們通過對燈珠封裝的研究與分析得出的計算方法，既簡單又實用，也能體現(xiàn)質量好的燈珠供應商的核心價值，用這個方法采購的燈珠生產的LED照明產品也會有質量保證；
許多照明企業(yè)都想做好產品，只是不知道這個“好”是如何規(guī)范的，用這個簡單方法來采購燈珠會讓企業(yè)無需過多的專業(yè)知識就可以規(guī)避劣質供應商。
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