1.6 LED的基本特性及使用注意事項

1.6.1 常見的LED電性能參數(shù)

1．LED正向電壓

不同顏色的LED在額定的正向電流條件下，有著不同的正向壓降值。

①紅、黃色：1.8～2.5V；

②綠色和藍色：2.7～.0V。

對于同種顏色的LED，其正向壓降和光強也不是完全一致的，如表1 -5所示。

表1-5 不同顏色的LED的參數(shù)

在同一電路中應(yīng)該盡量使用在額定電流條件下正向壓降值相同、光強范圍小的LED。只有這樣才能保證LED的發(fā)光效果一致。其具體的電性能參數(shù)可參考各封裝廠提供的產(chǎn)品分光參數(shù)標簽值（有些公司每批分選都不一致）。

2．LED的額定電流

LED的額定電流各不相同，普通LED的額定電流一般為2 0mA，大功率LED的額定電流一般為4 0mA或3 50mA不等。一般LED在反向電壓VR=5V的條件下，反向電流IR≤1 0μA。

3．LED的功率

LED功率的大小也各不相同，有70mW、100mW、1W、2W、3W、5W等，所以必須根據(jù)所選擇的LED，設(shè)計合理的使用電路和配置合適的LED數(shù)量，使其完全滿足LED電源的額定值。如果設(shè)計的電路使每個LED分擔電壓或電流過高，就會嚴重影響LED的使用壽命甚至燒毀LED。如果分擔的電壓或電流過低，則激發(fā)的LED光強不夠，就不能充分發(fā)揮LED應(yīng)有的效果，達不到設(shè)計者所期望的目的。

4．溫度特性

（1）LED的焊接溫度應(yīng)在300℃以下，焊接時間控制在3～5s。

為避免LED溫度過高而使芯片受損，焊接的位置最好在引腳卡點以外。

①焊接兩只腳LED有四種方法：手動焊接，自動點焊，錫爐焊接，波峰焊接。

●手動焊接：一般電鉻鐵溫度設(shè)定在315℃左右，焊接時間不超過5s，最好為3s，焊接次數(shù)不要超過3次。電鉻鐵溫度選擇一般是根據(jù)錫絲成分而定，并不是固定不變的。

●自動點焊：此焊錫一般按常規(guī)設(shè)定，焊錫溫度一般按錫絲成分而設(shè)定。設(shè)定時間為3s。

●錫爐焊接：現(xiàn)階段比較普遍，在使用前一般點檢錫爐溫度是否符合所設(shè)定的溫度，最高不超過235±5℃℃，浸錫時間不超過5s；點檢錫液溫度，選擇合適的助焊劑。要經(jīng)常清潔錫液面。

●波峰焊接：目前比較先進的焊接。不同型號的助焊劑，對焊接點的表面粗糙度不同，預(yù)熱時間長短對焊接品質(zhì)也有關(guān)系，應(yīng)經(jīng)常點檢錫面，錫液要定時更換，爐溫要根據(jù)錫條的成分調(diào)節(jié)，但最高不要超過260±5℃℃，最長時間不要超過5s。

以上焊接時機臺須接地，機臺靜電不要超過30V，人體靜電不超過50V。手動焊接時建議最好使用恒溫電鉻鐵。在寒冷、干燥的環(huán)境中盡量減少車間人員走動，避免產(chǎn)生靜電。

②焊接SMDLED使用的烙鐵的功率必須小于25W，烙鐵溫度必須保持在315℃以下，焊接時間不能超過2s。烙鐵不能接觸環(huán)氧樹脂部分。焊接完成后，冷卻到溫度低于40℃才可以包裝。

③焊接大功率LED，建議電烙鐵的尖端溫度不超過350℃，每次焊錫時間小于3s。電烙鐵的功率宜低于60W。每焊完一次之后間隔2s以上，分別焊好兩個電極引腳。焊接時不可對透鏡用力施壓。LED如有問題一般都是從焊錫時開始出現(xiàn)的，故必須按要求操作，小心作業(yè)。夾取時只能觸及支架體，不要對透鏡施壓，更不要戳、刺或推透鏡。

（2）LED的亮度輸出與溫度成反比，溫度不僅影響LED的亮度，也影響其壽命。在使用中應(yīng)盡量減少電路發(fā)熱，并做一定的散熱處理，在設(shè)計LED發(fā)光板時盡可能使銅箔有效面積加大。

1WLED產(chǎn)品要求金屬基板的表面散熱面積至少為30cm2（3W的建議80cm2以上），且其導(dǎo)熱系數(shù)要高于2.0W/(m·K)。LED和金屬基板靠導(dǎo)熱性較好的導(dǎo)熱膠結(jié)合，要求導(dǎo)熱系數(shù)高于1.0W/(m·K)，厚度小于100μm。

1.6.2 靜電特性

LED在裝配過程中必須加強防靜電措施，因為操作過程和人體本身都會產(chǎn)生靜電，雙電極的LED最易被靜電反向擊穿，從而嚴重影響LED的使用壽命甚至使其完全報廢。如果防靜電環(huán)境不是非常完善，可以為LED使用者增加防靜電腕帶（防靜電環(huán)），并使防靜電腕帶和操作臺有良好的防靜電接地系統(tǒng)、離子風(fēng)機等設(shè)備。雙電極的LED在封裝時可并聯(lián)齊納二極管（穩(wěn)壓二極管）。

另外，在芯片和器件的包裝上也要用防靜電材料。也可從襯底材料、外延結(jié)構(gòu)和芯片結(jié)構(gòu)上改進，例如，用SiC做襯底，使P和N的兩個電極從兩個面引出；再如，用Flip-Chip，在LEDPN結(jié)的硅片上制作兩個背對背的穩(wěn)壓管鉗位以保護LEDPN結(jié)不受靜電威脅。在使用LED時，也可以加裝保護電路。

1．LED器件使用環(huán)境的防靜電措施

器件對靜電放電（ESD）的靈敏度等級分類（依照抗靜電放電電位最大值劃分）如下。

①I類：≤100V。

②II類：≤500V。

③III類：≤1000V。

具體的防靜電措施如下。

（1）LED在周轉(zhuǎn)及使用過程中，必須在防靜電作業(yè)臺上和防靜電周轉(zhuǎn)盒/箱中流轉(zhuǎn)、使用，防靜電工作臺面應(yīng)鋪設(shè)用靜電耗散材料制作的防護臺布。防靜電設(shè)施都必須良好地接地，且其相關(guān)參數(shù)必須能夠符合以下要求。

①表面電阻率：106～109Ω/cm2。

②體電阻率：103～108Ω/cm2。

③摩擦起電電位：≤100V。

④靜電電壓衰減時間：≤0.5s。

（2）在靜電敏感器件的整個使用過程中，應(yīng)開啟直流式離子風(fēng)機，且在離子風(fēng)機的有效作用范圍內(nèi)（一般不超過60cm）操作。

（3）靜電防護區(qū)的相對濕度控制在50%以上，最好為70%～80%。

（4）要有良好的防靜電接地系統(tǒng)，將地面、作業(yè)臺、生產(chǎn)設(shè)備、檢測設(shè)備/儀器、腕帶等，按工作區(qū)域和單元相互隔離，順次入地，再匯入總線入地。

（5）靜電保護區(qū)內(nèi)應(yīng)使用的防靜電器具要求如下。

①靜電防護區(qū)的各種容器、工裝夾具、作用臺面和設(shè)備墊等應(yīng)避免使用易產(chǎn)生靜電的材料，主要指塑料制品和橡膠制品。

②焊接用的烙鐵（最好用直流式恒溫烙鐵）和使用的測試儀器要接地良好。

（6）有條件時應(yīng)安裝靜電監(jiān)測報警裝置。

2．器具使用過程中的防靜電措施

凡接觸靜電敏感器件的人員（生產(chǎn)、裝配、測量、調(diào)試、包裝、運輸、存儲、發(fā)放等），應(yīng)注意以下事項。

（1）使用防靜電腕帶（或肘帶、踝帶）。

（2）穿著防靜電工作服、鞋、帽。

（3）應(yīng)避免可能造成靜電損傷的操作。

①從包裝袋內(nèi)傾斜器件出來時，應(yīng)盡可能輕緩，避免快速傾斜時產(chǎn)生靜電荷（該動作產(chǎn)生的靜電位最高可達1000～1500V）。

②拿器件時，應(yīng)僅接觸管體，盡量不要碰觸器具的外引線。

③作業(yè)者在操作前或站立起來以后，先用手接觸防靜電工作臺或金屬接地線，然后再工作。

④不要做易于產(chǎn)生靜電的動作，如擦腳、搓手、穿或脫衣服等。

⑤使用儀表檢測器件時，在檢測前將表筆接觸接地的地線，以釋放儀器內(nèi)部的靜電荷。