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. Its basic structure is a piece of electroluminescent semiconductor material, placed on a rack with leads, and then sealed with epoxy resin around to protect the internal core wire, so LED has good seismic resistance. 2. Why is LED the fourth generation light source (green lighting )?
Classification selon le mécanisme d'émission de lumière des sources lumineuses électriques:
First-generation light sources: resistor light-emitting such as incandescent lamps.
Second-generation light sources: arc and gas light-emitting such as sodium lamps.
Third-generation light sources: phosphor light-emitting such as fluorescent lamps.
Fourth-generation light sources: solid-state chip light-emitting such as LEDs.
Quels sont les mécanismes d'émission de lumière et les principes de fonctionnement des LED?
Light-emitting diodes are made of III-IV group compounds, such as GaAs (gallium arsenide), GaP (gallium phosphide), GaAsP (gallium arsenide phosphide) and other semiconductors, and their core is a PN junction. Donc, it has the I-N characteristics of a general P-N junction, c'est-à-dire, 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:
Par exemple, 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. According to the color of the light-emitting tube
According to the color of the light-emitting tube, it can be divided into red, orange, vert (further subdivided into yellow-green, standard green and pure green), lumière bleue, etc.. De plus,, some light-emitting diodes contain two or three colors of chips.
According to whether the light-emitting diode is doped with scattering agent or not, and whether it is colored or colorless, the above-mentioned light-emitting diodes of various colors can also be divided into four types: colored transparent, colorless transparent, colored scattering and colorless scattering. Scattering type light-emitting diodes and are used as indicator lights.
2. According to the characteristics of the light-emitting surface of the light-emitting tube
According to the characteristics of the light-emitting surface of the light-emitting tube, it can be divided into round lamps, square lamps, rectangular lamps, surface light-emitting tubes, lateral tubes, surface-mounted micro tubes, etc.. Circular lamps are classified into φ2mm, φ4.4mm, φ5mm, φ8mm, φ10mm and φ20mm according to their diameters. In foreign countries, φ3mm LEDs are usually recorded as T-1; φ5mm as T-1(3/4); and φ4.4mm as T-1(1/4). The half-value angle can be used to estimate the angular distribution of circular luminous intensity. There are three types based on the angular distribution of luminous intensity:
(1) High directivity. En général, it is a pointed epoxy package or a package with a metal reflective cavity, and no scattering agent is added. The half-value angle is 5°～20° or less, with high directivity. It can be used as a local lighting source, or used in conjunction with a light detector to form an automatic detection system.
(2) Standard type. Usually used as an indicator light, 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) Packaging: 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
Place the expanded LED chip (with or without glue) on the fixture of the pricking table, put the LED bracket under the fixture, and use a needle to pierce the LED chips one by one to the corresponding position under a microscope. Compared with automatic mounting, manual pricking has an advantage that it is easy to replace different chips at any time, which is suitable for products that need to install multiple chips.
(6). Automatic mounting
Automatic mounting actually combines the two steps of glue dispensing and chip installation. D'abord, silver glue (insulating glue) is applied to the LED bracket, and then the LED chip is sucked up and moved to the position with a vacuum nozzle, and then placed in the corresponding bracket position. 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. The silver glue sintering oven must be opened every 2 heures (ou 1 heure) to replace the sintered product according to the process requirements. It must not be opened at will in the middle. The sintering oven must not be used for other purposes to prevent pollution.
(8). Press welding
The purpose of press welding is to lead the electrode to the LED chip and complete the connection of the internal and external leads of the product. There are two types of LED press welding processes: gold wire ball welding and aluminum wire press welding. The right picture shows the process of aluminum wire press welding. D'abord, press the first point on the LED chip electrode, then pull the aluminum wire to the top of the corresponding bracket, press the second point and then break the aluminum wire. 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 (aluminium) wire material, ultrasonic power, pressure welding pressure, selection of splitter (steel nozzle), movement trajectory of splitter (steel nozzle), etc.. (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). 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). Packaging
Compter et conditionner les produits finis. Les LED ultra-lumineuses nécessitent un emballage antistatique.