YUANNENGJI Qu'est-ce que la LED?
LED est une diode électroluminescente en anglais, qui est un dispositif électroluminescent solide à semi-conducteur. Il utilise des puces semi-conductrices solides comme matériaux électroluminescents. Lorsqu'une tension directe est appliquée aux deux extrémités, les porteurs du semi-conducteur se recombinent pour provoquer une émission de photons et générer de la lumière. La LED peut émettre directement du rouge, jaune, bleu, vert, cyan, orange, violet, et lumière blanche. La première diode commerciale a été produite en 1960. Sa structure de base est un morceau de matériau semi-conducteur électroluminescent, placé sur un support avec des câbles, puis scellé avec de la résine époxy autour pour protéger le fil central interne, donc la LED a une bonne résistance sismique. 2. Pourquoi la LED est-elle la source lumineuse de quatrième génération (éclairage vert )?
Classification selon le mécanisme d'émission de lumière des sources lumineuses électriques:
Sources lumineuses de première génération: résistance émettrice de lumière telle que les lampes à incandescence.
Sources lumineuses de deuxième génération: émettant de la lumière à arc et à gaz, comme les lampes au sodium.
Sources lumineuses de troisième génération: émettant de la lumière au phosphore, comme les lampes fluorescentes.
Sources lumineuses de quatrième génération: puce à semi-conducteurs émettant de la lumière telle que des LED.
Quels sont les mécanismes d'émission de lumière et les principes de fonctionnement des LED?
Les diodes électroluminescentes sont constituées de composés du groupe III-IV, comme GaAs (arséniure de gallium), Écart (phosphure de gallium), GaAsP (phosphure d'arséniure de gallium) et autres semi-conducteurs, et leur noyau est une jonction PN. Donc, il a les caractéristiques I-N d'une jonction P-N générale, c'est, conduction directe, coupure inversée, et caractéristiques de panne. De plus,, sous certaines conditions, il possède également des caractéristiques électroluminescentes. Sous tension directe, les électrons sont injectés de la région N dans la région P, et des trous sont injectés de la région P dans la région N. Une partie des porteurs minoritaires (porteurs minoritaires) qui entrent dans l’autre zone se recombinent avec les transporteurs majoritaires (transporteurs majoritaires) émettre de la lumière.
Quelles sont les propriétés optiques de la LED?
(1) La lumière émise par les LED n'est ni monochromatique ni à large bande, mais un équilibre entre les deux.
(2) La source de lumière LED est similaire à une source de lumière ponctuelle mais pas à une source de lumière ponctuelle.
(3) La couleur de la lumière émise par la LED varie avec la direction spatiale.
(4) La température de jonction de la LED en fonctionnement à courant constant affecte fortement la tension directe VF.
Quelles sont les différentes manières de construire des LED?
Les LED ont des compositions chimiques différentes en raison de leurs différentes couleurs:
For example, rouge: phosphure d'aluminium-indium-gallium
Vert et bleu: nitrure d'indium-gallium
Le blanc et les autres couleurs sont obtenus en mélangeant les trois couleurs primaires RVB dans des proportions appropriées.. Le processus de fabrication des LED est similaire à celui des semi-conducteurs, mais la précision du traitement n'est pas aussi bonne que celle des semi-conducteurs, et le coût actuel est encore relativement élevé.
Quelles sont les longueurs d'onde des différentes couleurs?
La distribution spectrale de longueur d'onde de plusieurs LED ultra-lumineuses couramment utilisées en Chine est comprise entre 460 et 636 nm., et les longueurs d'onde sont bleues, vert, jaune-vert, jaune, jaune-orange, et rouge du court au long. Les longueurs d'onde maximales typiques de plusieurs LED de couleur courantes sont:
Bleu – 470nm,
Bleu-vert – 505nm,
Vert – 525nm,
Jaune – 590nm,
Orange – 615nm,
Rouge – 625nm.
Quelles sont les méthodes d'emballage des LED?
Méthode d'emballage:
(1) Type de broche (Lampe) Emballage LED,
(2) Montage en surface (CMS) taper ( LED SMT) conditionnement,
(3) Puce à bord (ÉPI) DIRIGÉ conditionnement,
(4) Système en pack (Siroter) Emballage LED
(5) Collage de plaquettes et de puces.
Quelles sont les méthodes de classification des LED?
1. Selon la couleur du tube électroluminescent
Selon la couleur du tube électroluminescent, il peut être divisé en rouge, orange, vert (subdivisé en jaune-vert, vert standard et vert pur), lumière bleue, etc.. De plus,, certaines diodes électroluminescentes contiennent des puces de deux ou trois couleurs.
Selon que la diode électroluminescente est dopée ou non avec un agent diffusant, et s'il est coloré ou incolore, les diodes électroluminescentes de différentes couleurs mentionnées ci-dessus peuvent également être divisées en quatre types: coloré transparent, incolore transparent, diffusion colorée et diffusion incolore. Diodes électroluminescentes de type diffusant et sont utilisées comme voyants lumineux.
2. Selon les caractéristiques de la surface électroluminescente du tube électroluminescent
Selon les caractéristiques de la surface électroluminescente du tube électroluminescent, il peut être divisé en lampes rondes, lampes carrées, lampes rectangulaires, tubes électroluminescents de surface, tubes latéraux, microtubes en saillie, etc.. Les lampes circulaires sont classées en φ2mm, φ4,4 mm, φ5mm, φ8mm, φ10mm et φ20mm selon leurs diamètres. Dans les pays étrangers, Les LED φ3 mm sont généralement enregistrées comme T-1; φ5mm comme T-1(3/4); et φ4,4 mm comme T-1(1/4). L'angle de demi-valeur peut être utilisé pour estimer la distribution angulaire de l'intensité lumineuse circulaire. Il existe trois types basés sur la distribution angulaire de l'intensité lumineuse:
(1) Haute directivité. En général, il s'agit d'un emballage époxy pointu ou d'un emballage avec une cavité réfléchissante métallique, et aucun agent de diffusion n'est ajouté. L'angle de demi-valeur est de 5°～20° ou moins, à haute directivité. Il peut être utilisé comme source d'éclairage locale, ou utilisé en conjonction avec un détecteur de lumière pour former un système de détection automatique.
(2) Modèle standard. Généralement utilisé comme voyant lumineux, son angle de demi-valeur est de 20°～45°.
(3) Type de diffusion. Il s'agit d'un voyant avec un angle de vision plus grand, un angle de demi-valeur de 45°～90° ou plus, et une plus grande quantité d'agent diffusant.
3. Selon la structure de la diode électroluminescente
Selon la structure de la diode électroluminescente, il y a une encapsulation époxy complète, encapsulation époxy à base métallique, encapsulation époxy à base de céramique et encapsulation en verre.
4. Selon l'intensité lumineuse et le courant de travail
Selon l'intensité lumineuse et le courant de travail, il y a des LED de luminosité ordinaires (intensité lumineuse>10mcd); LED à ultra haute luminosité (intensité lumineuse<100mcd); l'intensité lumineuse entre 10 et 100 mcd est appelé diode électroluminescente haute luminosité. Le courant de fonctionnement de la LED générale est compris entre des dizaines de mA et des dizaines de mA, tandis que le courant de fonctionnement de la LED à faible courant est inférieur 2 mA (la luminosité est la même que celle d'un tube électroluminescent ordinaire).
En plus des méthodes de classification ci-dessus, il existe également des méthodes de classification par matériau de puce et par fonction.
Quelles sont les étapes du processus de production de LED?
1. Processus:
un) Nettoyage: Utiliser le nettoyage par ultrasons du support PCB ou LED et le séchage.
b) Montage: Préparez de la colle argentée sur l'électrode inférieure du noyau du tube LED (grande plaquette) et développez-le. Placez le noyau du tube expansé (grande plaquette) sur la table de cristal. Utilisez un stylo en cristal pour installer le noyau du tube un par un sur le support correspondant du PCB ou du support LED sous un microscope., puis fritter pour solidifier la colle argentée.
c) Soudage sous pression: Utilisez un fil d'aluminium ou une machine à souder au fil d'or pour connecter l'électrode au noyau du tube LED comme fil pour l'injection de courant.. La LED est directement montée sur PCB, utilisant généralement une machine à souder le fil d'aluminium. (Une machine à souder au fil d'or est nécessaire pour produire de la lumière blanche TOP-LED)
d) Conditionnement: Utilisez de l'époxy pour protéger le noyau LED et le fil de soudage lors de la distribution. La distribution sur carte PCB a des exigences strictes sur la forme du colloïde après durcissement, qui est directement lié à la luminosité de la source de rétroéclairage finie. Ce processus entreprendra également la tâche de distribution de phosphore (LED à lumière blanche).
e) Soudage: Si la source de rétroéclairage est une LED SMD ou une autre LED emballée, la LED doit être soudée à la carte PCB avant le processus d'assemblage.
f) Découpe de films: Utilisez une poinçonneuse pour découper divers films de diffusion, films réfléchissants, etc.. requis pour la source de rétroéclairage.
g) Assemblée: Selon les exigences du dessin, installer manuellement divers matériaux de la source de rétroéclairage dans la bonne position.
H) Essai: Vérifiez si les paramètres photoélectriques et l'uniformité de la lumière de la source de rétroéclairage sont bons.
2. La tâche de l'emballage LED
consiste à connecter le fil externe à l'électrode de la puce LED, protéger la puce LED en même temps, et jouer un rôle dans l'amélioration de l'efficacité de l'extraction de la lumière. Les processus clés se multiplient, pressage et conditionnement.
3. Formulaire d'emballage LED
Les formes d'emballage LED peuvent être considérées comme variées, principalement selon différents scénarios d'application avec les dimensions externes correspondantes, mesures de dissipation thermique et effets du flux lumineux. Les LED sont classées en Lampe-LED, TOP-LED, LED latérale, LED SMD, LED haute puissance, etc.. selon les formes d'emballage.
4. Flux du processus d'emballage des LED
5. Description du processus d'emballage
(1). Inspection des copeaux
Inspection microscopique: s'il y a des dommages mécaniques et des piqûres (Lockhill) à la surface du matériau, si la taille de la puce et la taille de l'électrode répondent aux exigences du processus, et si le motif d'électrode est complet.
(2). Extension de puce
Étant donné que les puces LED sont toujours étroitement disposées et que l'espacement est très petit (environ 0,1 mm) après avoir coupé en dés, il n'est pas propice au fonctionnement du processus ultérieur. Nous utilisons un expanseur de film pour étendre le film de la puce collée, de sorte que l'espacement de la puce LED soit étiré à environ 0,6 mm. L'expansion manuelle peut également être utilisée, mais il est facile de causer des problèmes tels que la chute de copeaux et le gaspillage.
(3). Distribution de colle
Appliquez de la colle argentée ou de la colle isolante à la position correspondante du support LED. (Pour substrats conducteurs GaAs et SiC, rouge, jaune, et puces jaune-vert avec électrodes arrière, de la colle argentée est utilisée. Pour puces LED bleues et vertes avec substrats isolants saphir, de la colle isolante est utilisée pour fixer les copeaux.) La difficulté du procédé réside dans le contrôle de la quantité de colle distribuée. Il existe des exigences détaillées en matière de processus concernant la hauteur du colloïde et l'emplacement de la distribution de colle.. Étant donné que la colle argentée et la colle isolante ont des exigences strictes en matière de stockage et d'utilisation, le réveil, en remuant, et le temps d'utilisation de la colle argentée sont autant de questions auxquelles il faut prêter attention dans le processus..
(4). Préparation de la colle
Contrairement à la distribution de colle, la préparation de la colle consiste à utiliser une machine de préparation de colle pour appliquer d'abord de la colle argentée sur l'électrode arrière de la LED, puis installez la LED avec de la colle argentée au dos du support de LED. L'efficacité de la préparation de la colle est bien supérieure à celle de la distribution de colle, mais tous les produits ne conviennent pas au processus de préparation de la colle.
(5). Piquage manuel
Placez la puce LED étendue (avec ou sans colle) sur le support de la table à piquer, placez le support LED sous le luminaire, et utilisez une aiguille pour percer les puces LED une à une jusqu'à la position correspondante sous un microscope. Par rapport au montage automatique, le piquage manuel présente l'avantage de pouvoir remplacer facilement différentes puces à tout moment, ce qui convient aux produits nécessitant l'installation de plusieurs puces.
(6). Montage automatique
Le montage automatique combine en fait les deux étapes de distribution de colle et d'installation des copeaux. D'abord, colle d'argent (colle isolante) est appliqué au support LED, puis la puce LED est aspirée et déplacée vers la position avec une buse à vide, puis placé dans la position de support correspondante. Le processus principal du montage automatique consiste à se familiariser avec la programmation du fonctionnement de l'équipement, et en même temps ajuster la précision de distribution de colle et d'installation de l'équipement. Lors du choix de la buse, essayez d'utiliser des buses en bakélite pour éviter d'endommager la surface de la puce LED, les chips bleues et vertes doivent être en bakélite. Parce que la buse en acier rayera la couche de diffusion actuelle à la surface de la puce.
(7). Frittage
Le frittage a pour but de solidifier la colle d'argent. Le frittage nécessite une surveillance de la température pour éviter les défauts des lots. La température de frittage de colle d'argent est généralement contrôlée à 150 ℃ et le temps de frittage est 2 heures. Selon les conditions réelles, il peut être ajusté à 170 ℃ pour 1 heure. La colle isolante est généralement de 150℃ pour 1 heure. Le four de frittage de colle d'argent doit être ouvert tous les 2 heures (ou 1 heure) remplacer le produit fritté selon les exigences du processus. Il ne faut pas l'ouvrir à volonté au milieu. Le four de frittage ne doit pas être utilisé à d'autres fins pour éviter la pollution.
(8). Soudage à la presse
Le but du soudage à la presse est de conduire l'électrode jusqu'à la puce LED et de terminer la connexion des câbles internes et externes du produit.. Il existe deux types de procédés de soudage par presse LED: Soudage à billes en fil d'or et soudage à la presse à fil d'aluminium. L'image de droite montre le processus de soudage par presse à fil d'aluminium. D'abord, appuyez sur le premier point de l'électrode de la puce LED, puis tirez le fil d'aluminium vers le haut du support correspondant, appuyez sur le deuxième point puis cassez le fil d'aluminium. En cours de soudage de billes de fil d'or, une balle est brûlée avant d'appuyer sur le premier point, et le reste du processus est similaire. Le soudage sous pression est un maillon clé de la technologie d’emballage LED. Les principaux éléments à surveiller au cours du processus sont la forme de l'arc du fil d'or. (fil d'aluminium), la forme du joint de soudure, et la tension. Une recherche approfondie sur le procédé de soudage sous pression implique de nombreux aspects, comme l'or (aluminium) matériel de fil, puissance ultrasonique, pression de soudage sous pression, sélection de séparateur (buse en acier), trajectoire de mouvement du séparateur (buse en acier), etc.. (La figure ci-dessous est une photo microscopique des joints de soudure pressés par deux séparateurs différents dans les mêmes conditions. Il existe des différences dans la microstructure des deux, ce qui affecte la qualité du produit.) Nous ne le répéterons pas ici.
(9). L'emballage LED de distribution de colle comprend principalement la distribution de colle, empotage, et moulage. Essentiellement, les difficultés du contrôle des processus sont des bulles, plusieurs matériaux manquants, et des points noirs. La conception se concentre principalement sur la sélection des matériaux et la sélection de l'époxy et des supports avec une bonne combinaison. (Les LED générales ne peuvent pas passer le test d'étanchéité à l'air) Comme le montre la figure de droite, TOP-LED et Side-LED conviennent à la distribution de colle. Les emballages à distribution manuelle nécessitent un haut niveau de fonctionnement (spécialement pour les LED à lumière blanche). La principale difficulté est de contrôler la quantité de distribution, parce que l'époxy va s'épaissir pendant l'utilisation. La distribution de LED à lumière blanche pose également le problème de la précipitation du phosphore provoquant une différence de couleur de la lumière..
(10). Encapsulation de colle
L'encapsulation lampe-LED adopte la forme d'encapsulation. Le processus d'encapsulation consiste à injecter d'abord de l'époxy liquide dans la cavité de moulage de la LED., puis insérez le support LED enfoncé, mettez-le au four pour laisser l'époxy se solidifier, puis retirez la LED de la cavité pour la former.
(11). Emballage moulé
Mettez le support LED pressé dedans, mettez-le dans le moule, fermer les moules supérieur et inférieur avec une presse hydraulique et les évacuer.
Mettez l'époxy solide dans l'entrée du canal d'injection, chauffe-le, et enfoncez-le dans le canal du moule avec une tige de poussée hydraulique. L'époxy pénètre dans chaque rainure de moulage LED le long du canal et se solidifie.
(12). Durcissement et post-durcissement
Le durcissement fait référence au durcissement de l'époxy encapsulé. Les conditions générales de durcissement de l'époxy sont de 135 ℃ pour 1 heure. L'emballage moulé est généralement à 150 ℃ pendant 4 minutes.
(13). Post-durcissement
Le but du durcissement est de durcir complètement l'époxy et de faire vieillir thermiquement la LED.. Le post-durcissement est très important pour améliorer la force de liaison entre l'époxy et le support (PCB). Les conditions générales sont de 120℃ pour 4 heures.
(14). Couper et couper en dés
Puisque les LED sont connectées ensemble (pas individuellement) pendant la production, Les LED encapsulées dans la lampe utilisent une découpe pour couper les nervures de connexion du support de LED.. La LED SMD est sur une carte PCB, et une machine à découper en dés est nécessaire pour terminer le travail de séparation. (15). Essai
Testez les paramètres photoélectriques de la LED, vérifier les dimensions extérieures, et trier les produits LED selon les exigences du client.
(16). Conditionnement
Compter et conditionner les produits finis. Les LED ultra-lumineuses nécessitent un emballage antistatique.