YUANNENGJI Какво е LED?
LED е светлоизлъчващ диод на английски, което е полупроводниково твърдо светлоизлъчващо устройство. Той използва твърди полупроводникови чипове като светлоизлъчващи материали. Когато към двата края се приложи напрежение в права посока, носителите в полупроводника се рекомбинират, за да предизвикат фотонно излъчване и да генерират светлина. LED може директно да излъчва червено, жълто, синьо, зелено, циан, оранжево, лилаво, и бяла светлина. Първият търговски диод е произведен през 1960. Основната му структура е част от електролуминисцентен полупроводников материал, поставен върху стелаж с изводи, и след това запечатан с епоксидна смола наоколо, за да защити вътрешната сърцевина, така че LED има добра сеизмична устойчивост. 2. Защо LED е източник на светлина от четвърто поколение (зелено осветление )?
Класификация по механизма на излъчване на светлина на електрически източници на светлина:
Източници на светлина от първо поколение: резистор, излъчващ светлина, като лампи с нажежаема жичка.
Второ поколение източници на светлина: дъгова и газова светлина, като натриеви лампи.
Светлинни източници от трето поколение: фосфор, излъчващ светлина, като флуоресцентни лампи.
Светлинни източници от четвърто поколение: твърдотелни чипове, излъчващи светлина, като светодиоди.
Какви са механизмите за излъчване на светлина и принципите на работа на светодиодите?
Светодиодите са направени от съединения от III-IV група, като GaAs (галиев арсенид), GaP (галиев фосфид), GaAsP (галиев арсенид фосфид) и други полупроводници, и тяхната сърцевина е PN преход. Следователно, той има I-N характеристиките на общ P-N преход, that is, предна проводимост, обратно прекъсване, и характеристики на разрушаване. Освен това, при определени условия, също има характеристики на излъчване на светлина. Под предно напрежение, електроните се инжектират от N областта в P областта, и дупките се инжектират от областта P в областта N. Част от миноритарните превозвачи (малцинствени превозвачи) които влизат в другата област, се рекомбинират с повечето носители (мажоритарни превозвачи) да излъчва светлина.
Какви са оптичните свойства на LED?
(1) Светлината, излъчвана от LED, не е нито монохроматична, нито широколентова, но баланс между двете.
(2) Светодиодният източник на светлина е подобен на точков източник на светлина, но не и на точков източник на светлина.
(3) Цветът на светлината, излъчвана от LED, варира в зависимост от пространствената посока.
(4) Температурата на свързване на светодиода при работа с постоянен ток влияе силно на напрежението VF в посока напред.
Какви са различните начини за конструиране на LED?
Светодиодите имат различен химичен състав поради различните си цветове:
например, червено: алуминий-индий-галиев фосфид
Зелено и синьо: индий-галиев-нитрид
Бялото и другите цветове се получават чрез смесване на трите основни цвята RGB в подходящи пропорции. Производственият процес на LED е подобен на този на полупроводниците, но точността на обработка не е толкова добра, колкото тази на полупроводниците, и текущата цена все още е сравнително висока.
Какви са дължините на вълните на различните цветове?
Спектралното разпределение на дължината на вълната на няколко често използвани ултра-ярки светодиода в Китай е 460-636 nm, и дължините на вълните са сини, зелено, жълто-зелено, жълто, жълто-оранжев, и червено от късо към дълго. Типичните пикови дължини на вълните на няколко често срещани цветни светодиода са:
Синьо – 470nm,
Синьо-зелено – 505nm,
Зелено – 525nm,
Жълто – 590nm,
портокал – 615nm,
червено – 625nm.
Какви са методите за опаковане на LED?
Метод на опаковане:
(1) Тип карфица (Лампа) LED опаковка,
(2) Повърхностен монтаж (SMD) тип ( SMT-LED) опаковка,
(3) Чип на борда (COB) LED опаковка,
(4) Система в опаковка (SiP) LED опаковка
(5) Лепене на вафли и чипове.
Какви са методите за класификация на LED?
1. Според цвета на светоизлъчващата тръба
Според цвета на светоизлъчващата тръба, може да се раздели на червено, оранжево, зелено (допълнително подразделени на жълто-зелени, стандартно зелено и чисто зелено), синя светлина, и така нататък. Освен това, някои светодиоди съдържат два или три цвята чипове.
Според това дали диодът, излъчващ светлина, е легиран с разсейващ агент или не, и дали е цветен или безцветен, гореспоменатите диоди, излъчващи светлина от различни цветове, също могат да бъдат разделени на четири типа: оцветен прозрачен, безцветен прозрачен, цветно разсейване и безцветно разсейване. Светодиоди от разсейващ тип и се използват като светлинни индикатори.
2. Според характеристиките на светлоизлъчващата повърхност на светлоизлъчващата тръба
Според характеристиките на светлоизлъчващата повърхност на светлоизлъчващата тръба, може да се раздели на кръгли лампи, квадратни лампи, правоъгълни лампи, повърхностни светоизлъчващи тръби, странични тръби, повърхностно монтирани микротръби, и така нататък. Кръглите лампи се класифицират в φ2 mm, φ4,4 мм, φ5 мм, φ8 мм, φ10mm и φ20mm според диаметрите им. В чужди страни, φ3mm светодиодите обикновено се записват като T-1; φ5mm като T-1(3/4); и φ4.4mm като T-1(1/4). Ъгълът на полустойността може да се използва за оценка на ъгловото разпределение на кръговия интензитет на светлината. Има три типа въз основа на ъгловото разпределение на интензитета на светлината:
(1) Висока насоченост. Обикновено, това е заострен епоксиден пакет или пакет с метална отразяваща кухина, и не се добавя разпръскващ агент. Ъгълът на полустойността е 5°～20° или по-малко, с висока насоченост. Може да се използва като локален източник на осветление, или се използва във връзка със светлинен детектор за формиране на автоматична система за откриване.
(2) Стандартен тип. Обикновено се използва като светлинен индикатор, неговият ъгъл на полустойност е 20°～45°.
(3) Тип разпръскване. Това е светлинен индикатор с по-голям ъгъл на видимост, ъгъл на полустойност от 45°～90° или повече, и по-голямо количество разпръскващ агент.
3. Според структурата на светодиода
Според структурата на светодиода, има пълно епоксидно капсулиране, епоксидно капсулиране на метална основа, епоксидно капсулиране на керамична основа и стъклено капсулиране.
4. Според интензитета на светлината и работния ток
Според интензитета на светлината и работния ток, има обикновени светодиоди за яркост (интензитет на светлината>10mcd); светодиоди със свръхвисока яркост (интензитет на светлината<100mcd); интензитета на светлината между 10 и 100mcd се нарича светодиод с висока яркост. Работният ток на общия светодиод е между десетки mA и десетки mA, докато работният ток на светодиода с нисък ток е под 2 mA (яркостта е същата като тази на обикновената светлоизлъчваща тръба).
В допълнение към горните методи за класификация, има и методи за класификация по материал на чипа и по функция.
Какви са стъпките на производствения процес на LED?
1. Процес:
а) Почистване: Използвайте ултразвуково почистване на PCB или LED скоба и изсушаване.
b) Монтаж: Подгответе сребърно лепило върху долния електрод на сърцевината на LED тръбата (голяма вафла) и го разширете. Поставете сърцевината на разширената тръба (голяма вафла) на кристалната маса. Използвайте кристална писалка, за да инсталирате сърцевината на тръбата една по една върху съответната подложка на PCB или LED конзола под микроскоп, и след това синтеровайте, за да втвърдите сребърното лепило.
c) Заваряване под налягане: Използвайте машина за заваряване на алуминиева или златна тел, за да свържете електрода към сърцевината на LED тръбата като проводник за инжектиране на ток. Светодиодът е директно монтиран на печатна платка, обикновено използвайки машина за заваряване на алуминиева тел. (Необходима е машина за заваряване на златна тел, за да се направи бяла светлина TOP-LED)
d) Опаковка: Използвайте епоксидна смола за защита на сърцевината на LED и заваръчната тел чрез дозиране. Дозирането върху PCB платка има строги изисквания за формата на колоида след втвърдяване, което е пряко свързано с яркостта на готовия източник на фоново осветление. Този процес ще поеме и задачата за разпръскване на фосфор (бяла светлина LED).
д) Заваряване: Ако източникът на подсветка е SMD-LED или друг пакетиран LED, светодиодът трябва да бъде заварен към печатната платка преди процеса на сглобяване.
f) Рязане на филм: Използвайте перфорираща машина за щанцоване на различни дифузионни филми, отразяващи филми, и така нататък. необходими за източника на фоново осветление.
ж) Сглобяване: Според изискванията на чертежа, ръчно инсталирайте различни материали на източника на фоново осветление в правилната позиция.
ч) Тестване: Проверете дали фотоелектричните параметри и равномерността на светлината на източника на задно осветяване са добри.
2. Задачата на LED опаковката
е да свържете външния проводник към електрода на LED чипа, защита на LED чипа в същото време, и играят роля за подобряване на ефективността на извличане на светлина. Ключовите процеси се монтират, пресоване и опаковане.
3. Форма за LED опаковка
Може да се каже, че LED опаковъчните форми са разнообразни, главно според различни сценарии на приложение със съответните външни размери, мерки за разсейване на топлината и ефекти на светлинния поток. Светодиодите се класифицират като Lamp-LED, TOP-LED, Страничен LED, SMD-LED, Светодиод с висока мощност, и така нататък. според опаковъчните форми.
4. LED процес на опаковане
5. Описание на процеса на опаковане
(1). Проверка на чипове
Микроскопско изследване: дали има механични повреди и ями (Локхил) върху повърхността на материала, дали размерът на чипа и размерът на електрода отговарят на изискванията на процеса, и дали моделът на електродите е пълен.
(2). Разширяване на чипа
Тъй като LED чиповете все още са плътно подредени и разстоянието е много малко (около 0,1 мм) след нарязване на кубчета, не е благоприятна за протичането на последващия процес. Използваме филмов разширител, за да разширим филма на залепения чип, така че разстоянието на LED чипа да се разтегне до около 0,6 mm. Може да се използва и ръчно разширяване, но е лесно да се причинят проблеми като падане на стружки и отпадъци.
(3). Дозиране на лепило
Нанесете сребърно лепило или изолиращо лепило върху съответната позиция на LED скобата. (За GaAs и SiC проводими субстрати, червено, жълто, и жълто-зелени чипове със задни електроди, използва се сребърно лепило. За сини и зелени LED чипове със сапфирени изолиращи субстрати, за фиксиране на чиповете се използва изолационно лепило.) Трудността на процеса се състои в контрола на количеството дозирано лепило. Има подробни изисквания към процеса за височината на колоида и мястото на дозиране на лепилото. Тъй като сребърното лепило и изолационното лепило имат строги изисквания за съхранение и употреба, събуждането, разбъркване, и времето за използване на сребърното лепило са въпроси, на които трябва да се обърне внимание в процеса.
(4). Подготовка на лепило
За разлика от дозирането на лепило, подготовката на лепилото е да използвате машина за подготовка на лепило, за да нанесете първо сребърно лепило върху задния електрод на светодиода, и след това инсталирайте светодиода със сребърно лепило на гърба на LED скобата. Ефективността на подготовката на лепилото е много по-висока от дозирането на лепилото, но не всички продукти са подходящи за процеса на приготвяне на лепило.
(5). Ръчно убождане
Поставете разширения LED чип (с или без лепило) върху приспособлението на убождащата маса, поставете LED скобата под осветителното тяло, и използвайте игла, за да пробиете LED чиповете един по един до съответната позиция под микроскоп. В сравнение с автоматичния монтаж, ръчното пробиване има предимството, че е лесно да се сменят различни чипове по всяко време, който е подходящ за продукти, които трябва да инсталират множество чипове.
(6). Автоматичен монтаж
Автоматичният монтаж всъщност съчетава двете стъпки на нанасяне на лепило и поставяне на чип. Първо, сребърно лепило (изолационно лепило) се прилага към LED конзолата, и след това LED чипът се засмуква и премества в позиция с вакуумна дюза, и след това поставен в съответната позиция на скобата. Основният процес на автоматичен монтаж е да се запознаете с програмирането на работата на оборудването, и в същото време регулирайте дозирането на лепилото и точността на монтаж на оборудването. При избора на дюза, опитайте се да използвате бакелитни дюзи, за да предотвратите повреда на повърхността на LED чипа, особено сините и зелените чипове трябва да са направени от бакелит. Тъй като стоманената дюза ще надраска текущия дифузионен слой върху повърхността на чипа.
(7). Агломериране
Целта на синтероването е да втвърди сребърното лепило. Агломерирането изисква наблюдение на температурата, за да се предотвратят дефекти на партидата. Температурата на синтероване на сребърно лепило обикновено се контролира при 150 ℃ и времето за синтероване е 2 часове. Според действителните условия, може да се регулира до 170 ℃ за 1 час. Изолационното лепило обикновено е 150 ℃ за 1 час. Пещта за синтероване на сребърно лепило трябва да се отваря на всеки 2 часове (or 1 час) за замяна на синтерования продукт според изискванията на процеса. Не трябва да се отваря по желание в средата. Пещта за синтероване не трябва да се използва за други цели, за да се предотврати замърсяване.
(8). Пресово заваряване
Целта на пресовото заваряване е да доведе електрода до LED чипа и да завърши свързването на вътрешния и външния проводник на продукта. Има два вида процеси на заваряване с LED преса: заваряване със златна тел и пресово заваряване с алуминиева тел. Дясната снимка показва процеса на заваряване с преса на алуминиева тел. Първо, натиснете първата точка на електрода на LED чипа, след това издърпайте алуминиевата жица до горната част на съответната скоба, натиснете втората точка и след това счупете алуминиевата жица. В процеса на заваряване на топка със златна тел, топка е изгорена преди натискане на първата точка, и останалата част от процеса е подобна. Заваряването под налягане е ключово звено в LED опаковъчната технология. Основните неща, които трябва да се следят в процеса, са дъговидната форма на златната тел (алуминиева тел), формата на спойката, и напрежението. Задълбоченото изследване на процеса на заваряване под налягане включва много аспекти, като злато (алуминий) материал за тел, ултразвукова мощност, налягане при заваряване под налягане, избор на сплитер (стоманена дюза), траектория на движение на сплитера (стоманена дюза), и така нататък. (Фигурата по-долу е микроскопична снимка на спойките, притиснати от два различни сплитера при еднакви условия. Има разлики в микроструктурата на двете, което се отразява на качеството на продукта.) Тук няма да го повтаряме.
(9). Дозиране на лепило LED опаковката включва главно дозиране на лепило, саксия, и формоване. По принцип, трудностите в контрола на процеса са мехурчета, множество липсващи материали, и черни петна. Дизайнът се фокусира основно върху избора на материали и избора на епоксид и скоби с добра комбинация. (Общите светодиоди не могат да преминат теста за херметичност) Както е показано на дясната фигура, TOP-LED и Side-LED са подходящи за нанасяне на лепило. Опаковките с ръчно дозиране изискват високо ниво на работа (особено за светодиоди с бяла светлина). Основната трудност е да се контролира количеството на дозиране, тъй като епоксидът ще се сгъсти по време на употреба. Разпределението на светодиоди с бяла светлина също има проблема с утаяването на фосфор, което причинява разлика в цвета на светлината.
(10). Капсулиране с лепило
Лампа-LED капсулиране приема формата на капсулиране. Процесът на капсулиране е първо да се инжектира течен епоксид в кухината за формоване на LED, след това поставете натиснатата LED скоба, поставете го във фурна, за да оставите епоксида да се втвърди, и след това извадете светодиода от кухината, за да го оформите.
(11). Формована опаковка
Поставете пресованата LED скоба в Поставете я във формата, затворете горната и долната форма с хидравлична преса и ги вакуумирайте.
Поставете твърдия епоксид във входа на инжекционния канал, загрейте го, и го натиснете в канала на формата с хидравличен тласкач. Епоксидът навлиза във всеки жлеб за формоване на LED по протежение на канала и се втвърдява.
(12). Втвърдяване и последващо втвърдяване
Втвърдяването се отнася до втвърдяването на капсулования епоксид. Общите условия на епоксидно втвърдяване са 135 ℃ за 1 час. Формованата опаковка обикновено е при 150 ℃ за 4 минути.
(13). Пост-втвърдяване
Целта на втвърдяването е пълното втвърдяване на епоксида и термичното състаряване на светодиода. Пост-втвърдяването е много важно за подобряване на здравината на свързване между епоксида и скобата (PCB). Общите условия са 120 ℃ за 4 часове.
(14). Рязане и нарязване на кубчета
Тъй като светодиодите са свързани заедно (не индивидуално) по време на производството, Капсулираните в лампа светодиоди използват рязане, за да отрежат свързващите ребра на LED скобата. SMD-LED е на печатна платка, и машина за нарязване на кубчета е необходима за завършване на работата по разделяне. (15). Тестване
Тествайте фотоелектричните параметри на LED, проверете външните размери, и сортирайте LED продуктите според изискванията на клиента.
(16). Опаковка
Преброяване и пакетиране на готовите продукти. Свръхярките светодиоди изискват антистатична опаковка.