YUANNENGJI Co je to LED?
LED je v angličtině Light Emitting Diode, což je polovodičové pevné světlo emitující zařízení. Jako materiály vyzařující světlo používá pevné polovodičové čipy. Když je na oba konce přivedeno propustné napětí, nosiče v polovodiči se rekombinují, aby způsobily emisi fotonů a generovaly světlo. LED může přímo vyzařovat červenou, žluť, modrý, zelený, azurová, pomerančový, fialová, a bílé světlo. První komerční dioda byla vyrobena v r 1960. Jeho základní strukturou je kus elektroluminiscenčního polovodičového materiálu, umístěn na stojanu s vodiči, a poté kolem dokola utěsněny epoxidovou pryskyřicí pro ochranu vnitřního drátu jádra, takže LED má dobrou seismickou odolnost. 2. Proč je LED světelným zdrojem čtvrté generace (zelené osvětlení )?
Klasifikace elektrických světelných zdrojů podle mechanismu vyzařování světla:
Světelné zdroje první generace: rezistorové světlo, jako jsou žárovky.
Světelné zdroje druhé generace: obloukové a plynové světlo, jako jsou sodíkové výbojky.
Světelné zdroje třetí generace: světlo emitující fosfor, jako jsou zářivky.
Světelné zdroje čtvrté generace: polovodičové čipy vyzařující světlo, jako jsou LED.
Jaké jsou mechanismy vyzařování světla a pracovní principy LED?
Světelné diody jsou vyrobeny ze sloučenin skupiny III-IV, jako je GaAs (arsenid gallia), Mezera (fosfid galia), GaAsP (fosfid arsenidu galia) a další polovodiče, a jejich jádrem je PN přechod. Proto, má I-N charakteristiky obecného P-N přechodu, to je, dopředné vedení, zpětné odpojení, a poruchové charakteristiky. Navíc, za určitých podmínek, má také vlastnosti vyzařující světlo. Pod dopředným napětím, elektrony jsou injektovány z oblasti N do oblasti P, a otvory jsou vstřikovány z oblasti P do oblasti N. Část menšinových dopravců (menšinových dopravců) které vstupují do jiné oblasti, se rekombinují s majoritními nosiči (většinových dopravců) vydávat světlo.
Jaké jsou optické vlastnosti LED?
(1) Světlo vyzařované LED není ani monochromatické, ani širokopásmové, ale rovnováha mezi nimi.
(2) Světelný zdroj LED je podobný bodovému světelnému zdroji, ale ne bodovému světelnému zdroji.
(3) Barva světla vyzařovaného LED se mění s prostorovým směrem.
(4) Teplota přechodu LED při provozu konstantního proudu silně ovlivňuje propustné napětí VF.
Jaké jsou různé způsoby konstrukce LED?
LED diody mají různé chemické složení kvůli různým barvám:
Například, červený: hliník-indium-gallium-fosfid
Zelená a modrá: indium-gallium-nitrid
Bílá a další barvy jsou vyrobeny smícháním tří základních barev RGB ve vhodných poměrech. Výrobní proces LED je podobný jako u polovodičů, ale přesnost zpracování není tak dobrá jako u polovodičů, a současné náklady jsou stále poměrně vysoké.
Jaké jsou vlnové délky různých barev?
Distribuce spektrálních vlnových délek několika běžně používaných ultrajasných LED diod v Číně je 460-636nm, a vlnové délky jsou modré, zelený, žlutozelená, žluť, žlutooranžová, a červené od krátké po dlouhou. Typické špičkové vlnové délky několika běžných barevných LED diod jsou:
Modrý – 470nm,
Modro-zelená – 505nm,
Zelený – 525nm,
Žluť – 590nm,
Pomerančový – 615nm,
Červený – 625nm.
Jaké jsou způsoby balení LED?
Způsob balení:
(1) Pin-typ (Svítilna) LED balení,
(2) Povrchová montáž (SMD) typ ( SMT-LED) obal,
(3) Chip-on-Board (COB) LED obal,
(4) System-in-Pack (SiP) LED balení
(5) Lepení plátků a lepení čipů.
Jaké jsou klasifikační metody LED?
1. Podle barvy trubice vyzařující světlo
Podle barvy trubice vyzařující světlo, dá se rozdělit na červenou, pomerančový, zelený (dále členěné na žlutozelené, standardní zelená a čistě zelená), modré světlo, atd. Navíc, některé světelné diody obsahují dvě nebo tři barvy čipů.
Podle toho, zda je svítivá dioda dopována rozptylovým činidlem, a zda je barevný nebo bezbarvý, výše uvedené světelné diody různých barev lze také rozdělit do čtyř typů: barevné průhledné, bezbarvý průhledný, barevný rozptyl a bezbarvý rozptyl. Světelné diody rozptylového typu a používají se jako indikátory.
2. Podle charakteristiky světlo emitující plochy světlo emitující trubice
Podle charakteristiky světlo emitující plochy světlo emitující trubice, lze jej rozdělit na kulaté lampy, čtvercové lampy, obdélníkové lampy, povrchové trubice vyzařující světlo, boční trubky, povrchově montované mikrotrubičky, atd. Kruhové žárovky jsou klasifikovány do φ2 mm, φ4,4 mm, φ5 mm, φ8 mm, φ10mm a φ20mm podle jejich průměrů. V cizích zemích, LED diody φ3mm se obvykle zaznamenávají jako T-1; φ5mm jako T-1(3/4); a φ4,4 mm jako T-1(1/4). Poloviční úhel lze použít k odhadu úhlového rozložení kruhové svítivosti. Existují tři typy založené na úhlovém rozložení intenzity světla:
(1) Vysoká směrovost. Obvykle, jedná se o špičatý epoxidový obal nebo obal s kovovou reflexní dutinou, a není přidán žádný rozptylovací prostředek. Úhel poloviční hodnoty je 5°～20° nebo méně, s vysokou směrovostí. Může být použit jako místní zdroj osvětlení, nebo se používá ve spojení s detektorem světla k vytvoření automatického detekčního systému.
(2) Standardní typ. Obvykle se používá jako kontrolka, jeho poloviční úhel je 20°～45°.
(3) Typ rozptylu. Jedná se o kontrolku s větším pozorovacím úhlem, poloviční úhel 45°～90° nebo více, a větší množství posypového prostředku.
3. Podle struktury svítivé diody
Podle struktury svítivé diody, jsou plné epoxidové zapouzdření, epoxidové zapouzdření na kovové bázi, epoxidové zapouzdření na keramické bázi a skleněné zapouzdření.
4. Podle intenzity svítivosti a pracovního proudu
Podle intenzity svítivosti a pracovního proudu, tam jsou běžné jasové LED (intenzita svítivosti>10mcd); LED s ultra vysokým jasem (intenzita svítivosti<100mcd); svítivost mezi 10 a 100mcd se nazývá dioda vyzařující světlo s vysokým jasem. Pracovní proud obecné LED je mezi desítkami mA a desítkami mA, zatímco pracovní proud nízkoproudé LED je nižší 2 mA (jas je stejný jako u běžné světlo emitující trubice).
Kromě výše uvedených klasifikačních metod, existují také metody klasifikace podle materiálu třísky a podle funkce.
Jaké jsou kroky výrobního procesu LED?
1. Proces:
A) Čištění: Použijte ultrazvukové čištění PCB nebo držáku LED a sušení.
b) Montáž: Připravte stříbrné lepidlo na spodní elektrodu jádra LED trubice (velká oplatka) a rozšířit ji. Umístěte expandované jádro trubky (velká oplatka) na křišťálovém stole. Pomocí křišťálového pera nainstalujte jádro trubice jedno po druhém na odpovídající podložku desky plošných spojů nebo držáku LED pod mikroskopem, a poté slinujte, aby stříbrné lepidlo ztuhlo.
C) Tlakové svařování: Použijte hliníkový drát nebo svařovací stroj se zlatým drátem pro připojení elektrody k jádru LED trubice jako vedení pro vstřikování proudu. LED je namontována přímo na PCB, obecně pomocí svařovacího stroje z hliníkového drátu. (Pro výrobu bílého světla TOP-LED je zapotřebí svařovací stroj se zlatým drátem)
d) Obal: Použijte epoxid k ochraně jádra LED a svařovacího drátu při dávkování. Dávkování na desce plošných spojů má přísné požadavky na tvar koloidu po vytvrzení, což přímo souvisí s jasem hotového zdroje podsvícení. Tento proces také převezme úkol dávkování fosforu (bílé světlo LED).
E) Svařování: Pokud je zdrojem podsvícení SMD-LED nebo jiná přibalená LED, LED je třeba před montáží přivařit k desce plošných spojů.
F) Řezání filmu: Použijte děrovací stroj k vysekávání různých difúzních fólií, reflexní fólie, atd. potřebné pro zdroj podsvícení.
G) Shromáždění: Podle požadavků výkresu, ručně nainstalujte různé materiály zdroje podsvícení do správné polohy.
h) Testování: Zkontrolujte, zda jsou fotoelektrické parametry a rovnoměrnost světla zdroje podsvícení dobré.
2. Úkolem LED balení
je připojení externího vodiče k elektrodě LED čipu, zároveň chránit LED čip, a hrají roli při zlepšování účinnosti extrakce světla. Klíčové procesy jsou montážní, lisování a balení.
3. LED balení Form
Lze říci, že formy LED balení jsou různé, především podle různých aplikačních scénářů s odpovídajícími vnějšími rozměry, měření rozptylu tepla a světelných efektů. LED se dělí na Lamp-LED, TOP-LED, Boční LED, SMD-LED, Vysoce výkonná LED, atd. podle forem balení.
4. Proces balení LED
5. Popis procesu balení
(1). Kontrola čipu
Mikroskopická kontrola: zda nedochází k mechanickému poškození a důlkům (lockhill) na povrchu materiálu, zda velikost čipu a velikost elektrody splňují požadavky procesu, a zda je elektrodový vzor úplný.
(2). Rozšíření čipu
Protože LED čipy jsou stále těsně uspořádány a rozestupy jsou velmi malé (asi 0,1 mm) po nakrájení na kostičky, není to příznivé pro fungování následného procesu. K roztažení filmu lepeného čipu používáme roztahovač filmu, aby se rozteč LED čipu natáhla na cca 0,6mm. Lze použít i manuální rozšíření, ale je snadné způsobit problémy, jako je padání třísek a odpad.
(3). Dávkování lepidla
Na příslušnou pozici držáku LED naneste stříbrné lepidlo nebo izolační lepidlo. (Pro GaAs a SiC vodivé substráty, červený, žluť, a žlutozelené čipy se zadními elektrodami, používá se stříbrné lepidlo. Pro modré a zelené LED čipy se safírovými izolačními substráty, k fixaci třísek se používá izolační lepidlo.) Obtížnost procesu spočívá v kontrole množství nanášeného lepidla. Existují podrobné požadavky na proces pro výšku koloidu a umístění dávkování lepidla. Protože stříbrné lepidlo a izolační lepidlo mají přísné požadavky na skladování a použití, probuzení, míchání, a doba použití stříbrného lepidla jsou všechny záležitosti, kterým je třeba věnovat pozornost.
(4). Příprava lepidla
Na rozdíl od dávkování lepidla, příprava lepidla spočívá v použití stroje na přípravu lepidla k nanesení stříbrného lepidla na zadní elektrodu LED, a poté nainstalujte LED se stříbrným lepidlem na zadní stranu držáku LED. Účinnost přípravy lepidla je mnohem vyšší než dávkování lepidla, ale ne všechny produkty jsou vhodné pro proces přípravy lepidla.
(5). Ruční píchání
Umístěte rozšířený LED čip (s lepidlem nebo bez něj) na držáku píchacího stolu, umístěte držák LED pod svítidlo, a pomocí jehly propíchněte LED čipy jeden po druhém do odpovídající polohy pod mikroskopem. V porovnání s automatickou montáží, ruční píchání má tu výhodu, že je snadné kdykoli vyměnit různé čipy, který je vhodný pro produkty, které potřebují instalovat více čipů.
(6). Automatická montáž
Automatická montáž ve skutečnosti kombinuje dva kroky dávkování lepidla a instalaci čipu. První, stříbrné lepidlo (izolační lepidlo) se aplikuje na držák LED, a následně je LED čip nasát a přemístěn do polohy s vakuovou tryskou, a poté umístěte do odpovídající polohy držáku. Hlavním procesem automatické montáže je seznámit se s programováním provozu zařízení, a zároveň upravit dávkování lepidla a přesnost instalace zařízení. Při výběru trysky, zkuste použít bakelitové trysky, aby nedošlo k poškození povrchu LED čipu, zejména modré a zelené hranolky musí být vyrobeny z bakelitu. Protože ocelová tryska poškrábe současnou difúzní vrstvu na povrchu třísky.
(7). Slinování
Účelem slinování je ztuhnutí stříbrného lepidla. Slinování vyžaduje monitorování teploty, aby se předešlo vadám šarže. Teplota slinování stříbrného lepidla je obecně řízena na 150 ℃ a doba slinování je 2 hodin. Podle skutečných podmínek, lze nastavit na 170 ℃ pro 1 hodina. Izolační lepidlo je obecně 150 ℃ 1 hodina. Pec na slinování stříbrného lepidla musí být otevřena každou chvíli 2 hodin (nebo 1 hodina) nahradit slinutý produkt podle požadavků procesu. Nesmí se uprostřed libovolně otevírat. Slinovací pec se nesmí používat k jiným účelům, aby se zabránilo znečištění.
(8). Svařování lisem
Účelem lisovacího svařování je přivést elektrodu k LED čipu a dokončit propojení vnitřního a vnějšího vývodu výrobku. Existují dva typy procesů svařování LED lisem: svařování koulí zlatým drátem a lisování hliníkového drátu. Pravý obrázek ukazuje proces svařování hliníkovým drátem. První, stiskněte první bod na elektrodě LED čipu, poté vytáhněte hliníkový drát k horní části odpovídajícího držáku, stiskněte druhý bod a poté přerušte hliníkový drát. V procesu zlatého drátu koule svařování, míč je spálen před stisknutím prvního bodu, a zbytek procesu je podobný. Tlakové svařování je klíčovým článkem v technologii balení LED. Hlavní věci, které je třeba v procesu sledovat, jsou obloukový tvar zlatého drátu (hliníkový drát), tvar pájeného spoje, a napětí. Hloubkový výzkum procesu tlakového svařování zahrnuje mnoho aspektů, jako je zlato (hliník) drátěný materiál, ultrazvukový výkon, tlakové svařování tlak, výběr rozbočovače (ocelová tryska), trajektorie pohybu splitteru (ocelová tryska), atd. (Na obrázku níže je mikroskopická fotografie pájených spojů lisovaných dvěma různými rozbočovači za stejných podmínek. Existují rozdíly v mikrostruktuře obou, což ovlivňuje kvalitu produktu.) Nebudeme to zde opakovat.
(9). LED balení na dávkování lepidla zahrnuje především dávkování lepidla, zalévání, a formování. V podstatě, potíže s řízením procesu jsou bubliny, mnoho chybějících materiálů, a černé skvrny. Návrh se zaměřuje především na výběr materiálů a výběr epoxidu a držáků s dobrou kombinací. (Obecné LED diody nemohou projít testem vzduchotěsnosti) Jak je znázorněno na obrázku vpravo, TOP-LED a Side-LED jsou vhodné pro dávkování lepidla. Ruční dávkovací balení vyžaduje vysokou úroveň obsluhy (zejména pro bílé LED diody). Hlavním problémem je kontrola množství dávkování, protože epoxid během používání zhoustne. Výdej bílých světelných LED má také problém s precipitací fosforu způsobující rozdíl v barvě světla.
(10). Zapouzdření lepidlem
Zapouzdření lampy-LED má formu zapouzdření. Proces zapouzdření spočívá v prvním vstříknutí kapalného epoxidu do dutiny lisování LED, poté vložte vylisovaný držák LED, dejte do trouby, aby epoxid ztuhnul, a poté vyjměte LED z dutiny, abyste ji vytvořili.
(11). Lisovaný obal
Vložte vylisovaný LED držák do Vložte jej do formy, uzavřete horní a spodní formu hydraulickým lisem a evakuujte je.
Vložte tuhý epoxid do vstupu vstřikovacího kanálu, zahřejte to, a zatlačte jej do kanálu formy pomocí hydraulické tlačné tyče. Epoxid vstupuje do každé lisovací drážky LED podél kanálu a tuhne.
(12). Vytvrzování a následné vytvrzování
Vytvrzování se týká vytvrzování zapouzdřeného epoxidu. Obecné podmínky vytvrzování epoxidu jsou 135 °C 1 hodina. Lisovaný obal má obecně teplotu 150 ℃ 4 zápis.
(13). Dodatečné vytvrzení
Účelem vytvrzování je úplné vytvrzení epoxidu a tepelné stárnutí LED. Dodatečné vytvrzení je velmi důležité pro zlepšení pevnosti spojení mezi epoxidem a držákem (PCB). Všeobecné podmínky jsou 120 ℃ pro 4 hodin.
(14). Řezání a krájení
Protože LED diody jsou spojeny dohromady (ne jednotlivě) při výrobě, LED zapouzdřené lampy používají řezání k odříznutí spojovacích žeber držáku LED. SMD-LED je na desce plošných spojů, a k dokončení separační práce je zapotřebí stroj na kostičky. (15). Testování
Otestujte fotoelektrické parametry LED, zkontrolujte vnější rozměry, a třídit LED produkty podle požadavků zákazníka.
(16). Obal
Počítejte a zabalte hotové výrobky. Ultra jasné LED diody vyžadují antistatické balení.