LED灯珠的生产过程全面解析

LED（Light-Emitting Diode）是发光二极管的简称，它是由半导体材料制造出来的，它有一个正极和一个负极，在它的正负极施加直流电就会发光，从1907年开始，到1993年，LED经历86年历史，LED技术的应用大体分为视觉类与非视觉类，视觉类的应用有LED照明技术，非视觉类有植物光合与医疗保健。

LED发展历史

LED工艺过程：

LED灯珠的整个生产过程，分为外延片生产、芯片生产、灯珠封装，整个过程体现了现代电子工业制造技术水平，LED的制造是集多种技术的融合，是高技术含量的产品，对于照明用途的LED的知识掌握也需要了解LED灯珠是如何生产出来的。

1、LED外延片生产过程：

LED外延片生长技术主要采用有机金属化学相沉积方法（MOCVD）生产的具有半导体特性的合成材料，是制造LED芯片的原材料，下图是采用蓝宝石衬底的外延片生产过程：

2、LED芯片生产过程：

LED芯片是采用外延片制造的，是提供LED灯珠封装的器件，是LED灯珠品质的关键，下图是LED芯片生产过程：

3、LED灯珠生产过程：

LED灯珠的封装是根据LED灯珠的用途要求，把芯片封装在相应的支架上来完成LED灯珠的制造过程，LED封装决定LED灯珠性价比，是LED灯具产品的品质关键，下图是LED封装过程：

从上面描述的LED从材料到灯珠的生产过程可以看出：

LED的制造是复杂与高技术含量，在这个过程中，只要一个环节出问题，LED灯珠就失去品质性能，在整个工艺过程，同一批原材料会由于生产过程的非工艺原因导致封装的成品有不同的品质，从外观无法分辨;

封装的灯珠通过分光筛选成不同质量的灯珠，这些灯珠基本上由价格的差异进行销售，残次品都可以按重量销售，LED市场的这种现象导致LED灯具产品的价格会相差很大。

白光灯珠的参数关系：

关于基本的光电参数，如光通量、光强度、光照度、亮度（辉度）、辐射功率、色温、显色性等，就不在这里介绍，我们需要重点了解这些参数之间的关系。

LED灯珠的品质鉴定需要做光谱分析与光电分析，如果品质要求严格，还需要通过LM79和LM80测试，生产厂需要完成LED灯珠品质评估后才能批量生产，销售者一定要求生产厂提供LED灯珠品质评估报告才能提供对客户的承诺。

下图是光谱测试报告：

这个参数报告重点关注：色温，显指Ra，光通量，光效率，结电压U，X，Y值。

LED灯珠品质评估是建立产品信用的主要方法。LED灯珠品质评估可以在第三方测试网店进行。下面谈谈这些基本参数的相关关系。

与光通量相关的参数

光通量是衡量发光明暗的参数，光通量越大，表示灯珠越明亮，准确的光通量需要专业光学仪器测试，影响LED灯珠光通量的参数有：

1）芯片面积大小，在相同电流下，芯片面积越大，光通量越高，芯片尺寸是用英制mil表示，1mil=0.0254mm。

2）通过芯片的电流大小，在相同芯片面积下，通过的电流越大，光通量越高，LED属于电流器件，规定有额定电流，不能随意增大，如2835封装的电流标称是60毫安。

3）芯片辐射功率的大小，相同尺寸的芯片，也有辐射功率的等级区分，辐射功率值越大，光通量越高。

4）与封装材料与封装工艺有关，封装材料包括：荧光粉、胶水、支架、芯片焊线材料等，封装工艺就是指封装设备精度与设备性能对封装质量的影响，封装材料越好，封装设备越高级，封装后的LED灯珠光通量也越高。

5）工作温度越高，光通量越低，工作温度越高，LED器件越容易损坏。

与发光效率相关的参数

发光效率是衡量光源是否节能的指标，单位是每瓦流明值（lm/w），表示每消耗1瓦的电能可以产生多少光通量，这个数值越高，越节能，LED照明之所以替代荧光灯、白炽灯，就是因为LED光源光效高于传统光源2-10倍。

根据能量守恒定律，发光效越高，说明电能转化光能越多，转化的热量越小，影响光效的参数有：

1）影响光通量的参数都影响光效，光通量越高，光效越高。

2）驱动电流也影响光效，相同封装规格的灯珠，驱动电流越小，发光效越大。

3）LED的PN结电压越低，发光效越高。

4）封装的散热结构越有效，发光效越高。

5）工作温度越高，灯珠的发光效率越低。

与灯珠寿命相关的参数

通常，半导体电流器件的工作温度都决定器件的寿命，我们常常看到电子设备内大功率晶体管都固定在率散热器上，LED灯珠的寿命也主要取决于工作温度，灯珠的寿命一般可以表达为灯珠失效（不亮）与光衰（光通量降低）。

影响LED灯珠寿命的主要因素是光衰，光衰用光通量维持率表示，通常在质保期内，光衰减不能低于初始光通量的30%，与灯珠寿命相关的参数有：

1）环境温度与工作温度，在相同散热条件下，环境与工作温度越高，灯珠寿命越短。

2）驱动电流越小，灯珠的寿命越长。

3）封装材料品质越好，灯珠寿命越长。

4）散热结构的效率越高，灯珠寿命越长。

5）芯片与封装的静电防护级别越高，灯珠寿命越长。

与色温、显色指数相关的参数

白光的光色是用色温表示的，单位是绝对温度K（开尔文），白光LED的色温是基于布朗克曲线（图中的横向黑线）进行划分的，由于每个光源的色坐标XY值不一定落在布朗克曲线上，通常使用相关色温（CCT）表示。

CCT值是色坐标XY点与布朗克曲线垂直投影点，LED色温分布如下图所示：

人造白光对物体自然颜色的还原能力用显色指数CRI（Color Rendering Index）衡量，这个方法采用中等明度值和彩度的对比来确定CRI，如下图所示：

把R1至R8求平均值就是平均显色指数（Ra），CRI测试常常是R9甚至过低，有时会出现负值，这说明LED产生的白光缺少红光辐射，R9数值低会影响R1-R8，导致Ra的平均值降低，对于暖色温范围，Ra衡量LED光源的显色性是可行的，对于高色温范围的LED光源，Ra衡量显色性会有一定失真。

由于国家标准规定使用Ra判断显色性，我们只能够使用这个参数做参考，色温在4000K以上的白光，不要过分依赖Ra评估显色性，应该采用相同色温的视觉对比，这样对比的实际可操作效果优于依赖测试Ra，当然，对于专业人士，从R1-R15的数值就可以得出结论了。

白光的色温与显色性是衡量照明品质的主要指标，同一批次封装的灯珠的色温的一致性都会有差别，需要分色后才能使用，色温主要考察一致性与色温的飘移，对于显色性，要求至少达到65以上才能用在照明，影响灯珠色温与显色性的参数有：

1）荧光粉品质与配比，荧光粉品质越好，色温一致性越好，色温漂移越小，荧光粉配比越科学，显色性越好。

2）驱动电流越大，色温会向高色温漂移。

3）荧光粉品质越差，色温越容易漂移，光衰也很容易发生。

4）工作温度也影响色温漂移。

5）芯片品质越差，色温一致性也越差。

6）相同材料与封装工艺的产品，高色温（如6500K）的一致性较容易做好，低色温（如3000K）需要色温分段更小。

LED照明产品受LED灯珠的选择影响较大，在制造与销售LED照明产品时，要更加注重LED灯珠的品质鉴别，LED照明产品一般是由多个LED灯珠组成，这种组成有时会把灯珠的不良品质模糊化，产品制造者需要从灯珠的参数分析着手，鉴别出产品的品质内涵，最大程度的降低经营风险。

灯珠的价格问题

灯珠的价格问题的讨论是最让人感兴趣的，对于LED灯珠采购，通常得到的报价是每个灯珠多少钱，不同的封装价格也不同，不同的供应商报价差异性会导致选择的困惑，再加上相同封装但不同封装材料导致灯珠价格有差异，那么如何购买到价格好的灯珠呢？

下面这个方法，大家可以试一下，看看效果怎么样。

1）首先要按照封装规格的电流进行灯珠的光谱测试，同时需要测试出灯珠使用芯片的尺寸（长与宽，单位采用mil），这样可以计算出芯片的电流密度。

芯片的电流密度=驱动电流mA/（芯片长mil×芯片宽mil）

2）根据光谱测试报告测试的光通量，计算出流明价。

灯珠的流明价=灯珠价格（分）/ 灯珠的光通量lm

3）把上面两个计算结果相乘，用这个乘积就可以比较不同封装、不同厂家的灯珠，数字低的就是你要购买的灯珠，这个比较最好在相同色温段与相同显色性下比较。

这个方法是我们通过对灯珠封装的研究与分析得出的计算方法，既简单又实用，也能体现质量好的灯珠供应商的核心价值，用这个方法采购的灯珠生产的LED照明产品也会有质量保证;

许多照明企业都想做好产品，只是不知道这个“好”是如何规范的，用这个简单方法来采购灯珠会让企业无需过多的专业知识就可以规避劣质供应商。
来源；国际led网