YUANNENGJI Mis on LED?
LED on inglise keeles Light Emitting Diode, mis on pooljuht tahkest valgust kiirgav seade. See kasutab valgust kiirgavate materjalidena tahkeid pooljuhtkiipe. Kui mõlemale otsale rakendatakse pärivoolu, pooljuhtide kandjad rekombineeruvad, põhjustades footonite emissiooni ja tekitades valgust. LED võib kiirata otse punast, kollane, sinine, roheline, tsüaan, oranž, lilla, ja valge valgus. Esimene kaubanduslik diood toodeti aastal 1960. Selle põhistruktuur on elektroluminestseeruvast pooljuhtmaterjalist tükk, asetatakse juhtmetega nagile, ja seejärel suletakse sisemise südamiku juhtme kaitsmiseks ümber epoksüvaiguga, seega on LED-il hea seismiline vastupidavus. 2. Miks on LED neljanda põlvkonna valgusallikas? (roheline valgustus )?
Elektriliste valgusallikate klassifikatsioon valgust kiirgava mehhanismi järgi:
Esimese põlvkonna valgusallikad: takisti valgust kiirgavad, näiteks hõõglambid.
Teise põlvkonna valgusallikad: kaare ja gaasi valgust kiirgavad, näiteks naatriumlambid.
Kolmanda põlvkonna valgusallikad: luminofoorvalgust kiirgavad, näiteks luminofoorlambid.
Neljanda põlvkonna valgusallikad: pooljuhtkiip valgust kiirgavad, näiteks LED-id.
Millised on LED-ide valgust kiirgavad mehhanismid ja tööpõhimõtted?
Valgusdioodid on valmistatud III-IV rühma ühenditest, nagu GaAs (galliumarseniid), GaP (galliumfosfiid), GaAsP (galliumarseniidfosfiid) ja muud pooljuhid, ja nende tuum on PN-ristmik. Seetõttu, sellel on üldise P-N ristmiku I-N omadused, see tähendab, edasijuhtimine, vastupidine katkestamine, ja rikkeomadused. Lisaks, teatud tingimustel, sellel on ka valgust kiirgavad omadused. Esipinge all, elektronid süstitakse N piirkonnast P piirkonda, ja augud süstitakse P-piirkonnast N-piirkonda. Osa vähemuskandjatest (vähemuskandjad) mis sisenevad teise piirkonda, ühinevad enamuse kandjatega (enamusvedajad) valgust kiirgama.
Millised on LED-i optilised omadused?
(1) LED-i kiirgav valgus ei ole ühevärviline ega lairiba, vaid tasakaal nende kahe vahel.
(2) LED-valgusallikas sarnaneb punktvalgusallikaga, kuid mitte punktvalgusallikaga.
(3) LED-i kiirgava valguse värvus varieerub sõltuvalt ruumilisest suunast.
(4) LED-i ühendustemperatuur pideva vooluga töötamise korral mõjutab tugevalt päripinget VF.
Millised on LED-i valmistamise erinevad viisid??
LED-idel on erinev keemiline koostis nende erineva värvi tõttu:
Näiteks, punane: alumiinium-indium-gallium-fosfiid
Roheline ja sinine: indium-gallium-nitriid
Valge ja muud värvid saadakse kolme põhivärvi RGB segamisel sobivates vahekordades. LED-i tootmisprotsess on sarnane pooljuhtide omaga, kuid töötlemistäpsus pole nii hea kui pooljuhtidel, ja praegune hind on endiselt suhteliselt kõrge.
Millised on erinevate värvide lainepikkused?
Mitme Hiinas levinud ülierksa valgusdioodi spektraalne lainepikkuse jaotus on 460-636 nm, ja lainepikkused on sinised, roheline, kollakasroheline, kollane, kollakasoranž, ja punane lühikesest pikani. Mitmete levinud värviliste LED-de tüüpilised lainepikkused on:
Sinine – 470nm,
Sinine-roheline – 505nm,
Roheline – 525nm,
Kollane – 590nm,
Oranž – 615nm,
Punane – 625nm.
Millised on LED-i pakkimismeetodid?
Pakkimismeetod:
(1) Pin-tüüpi (Lamp) LED pakend,
(2) Pinnakinnitus (SMD) tüüp ( SMT-LED) pakkimine,
(3) Kiip pardal (COB) LED pakkimine,
(4) System-in-Pack (SiP) LED pakend
(5) Vahvlite ja laastude liimimine.
Millised on LED-i klassifitseerimismeetodid?
1. Vastavalt valgust kiirgava toru värvile
Vastavalt valgust kiirgava toru värvile, selle võib jagada punaseks, oranž, roheline (jaguneb veelgi kollakasroheliseks, standardroheline ja puhas roheline), sinine valgus, jne. Lisaks, mõned valgusdioodid sisaldavad kahte või kolme värvi kiipe.
Vastavalt sellele, kas valgusdiood on hajutava ainega legeeritud või mitte, ja kas see on värviline või värvitu, ülalmainitud erinevat värvi valgusdioodid võib samuti jagada nelja tüüpi: värviline läbipaistev, värvitu läbipaistev, värviline hajumine ja värvitu hajumine. Hajuvat tüüpi valgusdioodid ja neid kasutatakse indikaatortuledena.
2. Vastavalt valgust kiirgava toru valgust kiirgava pinna omadustele
Vastavalt valgust kiirgava toru valgust kiirgava pinna omadustele, selle saab jagada ümmargusteks lampideks, kandilised lambid, ristkülikukujulised lambid, pinna valgust kiirgavad torud, külgmised torud, pinnale paigaldatavad mikrotorud, jne. Ümmargused lambid klassifitseeritakse φ2 mm, φ4,4 mm, φ5 mm, φ8 mm, φ10mm ja φ20mm vastavalt nende läbimõõdule. Välisriikides, φ3 mm LED-id registreeritakse tavaliselt kui T-1; φ5mm kui T-1(3/4); ja φ4,4 mm kui T-1(1/4). Poolväärtuse nurka saab kasutada ümmarguse valgustugevuse nurkjaotuse hindamiseks. Valgustugevuse nurkjaotuse põhjal on kolm tüüpi:
(1) Kõrge suunatavus. Üldiselt, tegemist on terava otsaga epoksiidpakendiga või metallist peegeldava süvendiga pakendiga, ja hajutavat ainet ei ole lisatud. Poolväärtuse nurk on 5°–20° või vähem, suure suunatavusega. Seda saab kasutada kohaliku valgusallikana, või kasutatakse koos valgusdetektoriga automaatse tuvastussüsteemi moodustamiseks.
(2) Standardtüüp. Tavaliselt kasutatakse indikaatortulena, selle poolväärtusnurk on 20°～45°.
(3) Hajumistüüp. See on suurema vaatenurgaga indikaatortuli, poolväärtusnurk 45°–90° või rohkem, ja suurem kogus hajutusainet.
3. Vastavalt valgusdioodi struktuurile
Vastavalt valgusdioodi struktuurile, on täielikud epoksükapslid, metallist epoksü kapseldus, keraamilise alusega epoksükapseldamine ja klaaskapseldamine.
4. Vastavalt valgustugevusele ja töövoolule
Vastavalt valgustugevusele ja töövoolule, seal on tavalised heledusega LEDid (valgustugevus>10mcd); ülikõrge heledusega LED-id (valgustugevus<100mcd); vahelist valgustugevust 10 ja 100mcd nimetatakse suure heledusega valgusdioodiks. Üldvalgusdioodi töövool on kümnete mA ja kümnete mA vahel, samas kui madala vooluga LED-i töövool on allpool 2 mA (heledus on sama, mis tavalisel valgust kiirgaval torul).
Lisaks ülaltoodud klassifitseerimismeetoditele, on olemas ka klassifitseerimismeetodid kiibi materjali ja funktsiooni järgi.
Millised on LED-i tootmisprotsessi etapid?
1. Protsess:
a) Puhastamine: Kasutage PCB- või LED-klambri ultrahelipuhastust ja kuivatamist.
b) Paigaldamine: Valmistage LED-toru südamiku alumisele elektroodile hõbedane liim (suur vahvel) ja laiendage seda. Asetage laiendatud toru südamik (suur vahvel) kristalllaual. Kasutage kristallpliiatsit, et paigaldada toru südamik ükshaaval mikroskoobi all vastavale PCB või LED-klambri padjale, ja seejärel paagutage hõbedase liimi tahkeks muutmiseks.
c) Survekeevitus: Kasutage alumiiniumtraadi või kuldtraadi keevitusmasinat, et ühendada elektrood LED-toru südamikuga voolu sisestamiseks. LED on otse trükkplaadile paigaldatud, tavaliselt kasutatakse alumiiniumtraadi keevitusmasinat. (Valge valguse TOP-LED valmistamiseks on vaja kuldtraadi keevitusmasinat)
d) Pakendamine: Kasutage epoksiidi, et kaitsta LED-südamikku ja keevitustraadi väljastamisel. PCB-plaadile väljastamisel on pärast kõvenemist kolloidi kuju suhtes ranged nõuded, mis on otseselt seotud valmis taustvalgustuse allika heledusega. See protsess hõlmab ka fosfori väljastamist (valge valgusega LED).
e) Keevitamine: Kui taustvalgustuse allikas on SMD-LED või mõni muu pakitud LED, LED tuleb enne kokkupanekut PCB-plaadi külge keevitada.
f) Kile lõikamine: Kasutage stantsimismasinat erinevate difusioonkilede stantsimiseks, helkurkiled, jne. vajalik taustvalgustuse allika jaoks.
g) Kokkupanek: Vastavalt joonise nõuetele, paigaldage taustvalgustuse allika erinevad materjalid käsitsi õigesse asendisse.
h) Testimine: Kontrollige, kas taustvalgustuse allika fotoelektrilised parameetrid ja valguse ühtlus on head.
2. LED pakendamise ülesanne
on ühendada välisjuhe LED-kiibi elektroodiga, kaitsta samal ajal LED-kiipi, ja mängivad rolli valguse eemaldamise tõhususe parandamisel. Peamised protsessid on monteerimine, pressimine ja pakendamine.
3. LED pakendi vorm
LED-pakendite vorme võib öelda, et need on mitmekesised, peamiselt vastavalt erinevatele rakendusstsenaariumidele vastavate välismõõtmetega, soojuse hajumise meetmed ja valguse väljundefektid. LED-id liigitatakse Lamp-LED-iks, TOP-LED, Külg-LED, SMD-LED, Suure võimsusega LED, jne. vastavalt pakendivormidele.
4. LED-pakendamise protsessi voog
5. Pakkimisprotsessi kirjeldus
(1). Kiibi kontroll
Mikroskoopiline kontroll: kas on mehaanilisi vigastusi ja auke (lockhill) materjali pinnal, kas kiibi suurus ja elektroodi suurus vastavad protsessi nõuetele, ja kas elektroodi muster on täielik.
(2). Kiibi laienemine
Kuna LED-kiibid on endiselt tihedalt paigutatud ja vahekaugused on väga väikesed (umbes 0,1 mm) pärast kuubikuteks lõikamist, see ei soodusta järgneva protsessi toimimist. Liimitud kiibi kile laiendamiseks kasutame kilepaisutajat, nii, et LED-kiibi vahe on venitatud umbes 0,6 mm-ni. Kasutada saab ka käsitsi laiendamist, kuid see on lihtne tekitada probleeme, nagu laastude kukkumine ja raiskamine.
(3). Liimi väljastamine
Kandke LED-klambri vastavasse asendisse hõbedane liim või isoleerliim. (GaAs ja SiC juhtivate substraatide jaoks, punane, kollane, ja kollakasrohelised laastud tagaelektroodidega, kasutatakse hõbedast liimi. Siniste ja roheliste LED-kiipide jaoks, millel on safiir isoleerivad aluspinnad, laastude kinnitamiseks kasutatakse isoleerivat liimi.) Protsessi raskus seisneb liimi väljastatava koguse kontrollimises. Kolloidi kõrguse ja liimi väljastamise asukoha kohta on kehtestatud üksikasjalikud protsessinõuded. Kuna hõbedaliimile ja isoleerliimile kehtivad ranged nõuded ladustamiseks ja kasutamiseks, ärkamine, segades, ja hõbeliimi kasutusaeg on kõik asjad, millele tuleb protsessi käigus tähelepanu pöörata.
(4). Liimi ettevalmistamine
Vastupidiselt liimi väljastamisele, liimi ettevalmistamisel tuleb kasutada liimivalmistusmasinat, et kanda esmalt LED-i tagaelektroodile hõbedane liim., ja seejärel paigaldage hõbedase liimiga LED LED-klambri tagaküljele. Liimi valmistamise efektiivsus on palju kõrgem kui liimi väljastamisel, kuid mitte kõik tooted ei sobi liimi valmistamise protsessiks.
(5). Käsitsi torkimine
Asetage laiendatud LED-kiip (liimiga või ilma) torkimislaua kinnitusel, asetage LED-klamber kinnitusdetaili alla, ja torgake nõelaga LED-kiibid ükshaaval mikroskoobi all vastavasse asendisse. Võrreldes automaatse paigaldusega, käsitsi torkimise eeliseks on see, et erinevaid kiipe on lihtne igal ajal välja vahetada, mis sobib toodetele, millele on vaja paigaldada mitu kiipi.
(6). Automaatne paigaldus
Automaatne paigaldus ühendab tegelikult kaks etappi – liimi väljastus ja kiibi paigaldamine. Esiteks, hõbedane liim (isoleeriv liim) rakendatakse LED-klambrile, ja seejärel imetakse LED-kiip üles ja viiakse vaakumotsikuga asendisse, ja asetatakse seejärel vastavasse sulgpositsiooni. Automaatse paigaldamise põhiprotsess on seadmete töö programmeerimisega tutvumine, ja samal ajal reguleerida seadmete liimi väljastus- ja paigaldustäpsust. Otsiku valimisel, proovige kasutada bakeliidiotsikuid, et vältida LED-kiibi pinna kahjustamist, eriti sinised ja rohelised laastud peavad olema bakeliidist. Kuna terasotsik kriimustab kiibi pinnal olevat voolu difusioonikihti.
(7). Paagutamine
Paagutamise eesmärk on hõbeda liimi tahkumine. Paagutamine nõuab temperatuuri jälgimist, et vältida partii defekte. Hõbeda liimi paagutamise temperatuuri kontrollitakse tavaliselt 150 ℃ juures ja paagutamisaeg on 2 tundi. Vastavalt tegelikele tingimustele, seda saab reguleerida kuni 170 ℃ 1 tund. Isolatsiooniliim on tavaliselt 150 ℃ jaoks 1 tund. Hõbedase liimiga paagutamisahi tuleb avada iga 2 tundi (või 1 tund) asendada paagutatud toode vastavalt protsessi nõuetele. Seda ei tohi oma tahtmise järgi keskelt avada. Reostuse vältimiseks ei tohi paagutamisahju kasutada muul otstarbel.
(8). Presskeevitus
Presskeevituse eesmärk on juhtida elektrood LED-kiibile ja viia lõpule toote sise- ja välisjuhtmete ühendamine. LED-pressiga keevitusprotsesse on kahte tüüpi: kuldtraadiga kuulkeevitus ja alumiiniumtraadi presskeevitus. Parempoolne pilt näitab alumiiniumtraadi presskeevitamise protsessi. Esiteks, vajutage LED-kiibi elektroodi esimest punkti, seejärel tõmmake alumiiniumtraat vastava kronsteini ülaossa, vajutage teist punkti ja seejärel murdke alumiiniumtraat. In the process of gold wire ball welding, a ball is burned before pressing the first point, and the rest of the process is similar. Pressure welding is a key link in LED packaging technology. The main things that need to be monitored in the process are the arch shape of the gold wire (aluminum wire), the shape of the solder joint, and the tension. In-depth research on the pressure welding process involves many aspects, such as gold (aluminum) wire material, ultrasonic power, pressure welding pressure, selection of splitter (steel nozzle), movement trajectory of splitter (steel nozzle), jne. (The figure below is a microscopic photo of the solder joints pressed by two different splitters under the same conditions. There are differences in the microstructure of the two, which affects the product quality.) We will not repeat it here.
(9). Glue dispensing LED packaging mainly includes glue dispensing, potting, and molding. Basically, the difficulties in process control are bubbles, multiple missing materials, and black spots. The design mainly focuses on the selection of materials and the selection of epoxy and brackets with good combination. (General LEDs cannot pass the airtightness test) As shown in the right figure, TOP-LED and Side-LED are suitable for glue dispensing. Manual dispensing packaging requires a high level of operation (especially for white light LEDs). The main difficulty is to control the amount of dispensing, because the epoxy will thicken during use. The dispensing of white light LEDs also has the problem of phosphor precipitation causing light color difference.
(10). Glue encapsulation
Lamp-LED encapsulation adopts the form of encapsulation. Kapseldamise protsess seisneb esmalt vedela epoksiidi süstimises LED-vormimisõõnde, seejärel sisestage pressitud LED-klamber, pane see ahju, et epoksiid tahkuks, ja seejärel eemaldage LED õõnsusest selle moodustamiseks.
(11). Vormitud pakend
Asetage pressitud LED-klamber. Pange see vormi, sulgege ülemine ja alumine vorm hüdraulilise pressiga ja tühjendage need.
Pange tahke epoksiid sissepritsekanali sissepääsusse, soojenda seda, ja suruge see hüdraulilise tõukurvardaga vormikanalisse. Epoksiid siseneb igasse LED-vormimissoonesse mööda kanalit ja tahkub.
(12). Kõvenemine ja järelkõvenemine
Kõvenemine viitab kapseldatud epoksiidi kõvenemisele. Üldised epoksiidi kõvenemistingimused on 135 ℃ 1 tund. Vormitud pakendi temperatuur on tavaliselt 150 ℃ 4 minutit.
(13). Järelkõvenemine
The purpose of curing is to fully cure the epoxy and thermally age the LED. Post-curing is very important for improving the bonding strength between the epoxy and the bracket (PCB). The general conditions are 120℃ for 4 tundi.
(14). Cutting and dicing
Since LEDs are connected together (not individually) during production, Lamp encapsulated LEDs use cutting to cut off the connecting ribs of the LED bracket. SMD-LED is on a PCB board, and a dicing machine is needed to complete the separation work. (15). Testimine
Test the photoelectric parameters of LED, check the external dimensions, and sort the LED products according to customer requirements.
(16). Pakendamine
Count and package the finished products. Ultra-bright LEDs require anti-static packaging.