YUANNENGJI Cos'è il LED?
LED è diodo luminescente in inglese, che è un dispositivo emettitore di luce solido a semiconduttore. Utilizza chip semiconduttori solidi come materiali che emettono luce. Quando viene applicata una tensione diretta a entrambe le estremità, i portatori nel semiconduttore si ricombinano per provocare l'emissione di fotoni e generare luce. Il LED può emettere direttamente il rosso, giallo, blu, verde, ciano, arancia, viola, e luce bianca. Il primo diodo commerciale fu prodotto nel 1960. La sua struttura di base è un pezzo di materiale semiconduttore elettroluminescente, posizionato su una griglia con cavi, e poi sigillato con resina epossidica intorno per proteggere il filo interno, quindi il LED ha una buona resistenza sismica. 2. Perché il LED è la sorgente luminosa di quarta generazione (illuminazione verde )?
Classificazione in base al meccanismo di emissione della luce delle sorgenti luminose elettriche:
Sorgenti luminose di prima generazione: resistori che emettono luce come le lampade a incandescenza.
Sorgenti luminose di seconda generazione: lampade ad arco e gas che emettono luce, come le lampade al sodio.
Sorgenti luminose di terza generazione: emettitori di luce al fosforo come le lampade fluorescenti.
Sorgenti luminose di quarta generazione: chip a stato solido che emettono luce come i LED.
Quali sono i meccanismi di emissione della luce e i principi di funzionamento dei LED?
I diodi emettitori di luce sono costituiti da composti del gruppo III-IV, come GaAs (arseniuro di gallio), Spacco (fosfuro di gallio), GaAsP (fosfuro di arseniuro di gallio) e altri semiconduttori, e il loro nucleo è una giunzione PN. Perciò, ha le caratteristiche I-N di una generale giunzione P-N, cioè, conduzione in avanti, taglio inverso, e caratteristiche di rottura. Inoltre, a determinate condizioni, ha anche caratteristiche di emissione di luce. Sotto tensione diretta, gli elettroni vengono iniettati dalla regione N nella regione P, e i fori vengono iniettati dalla regione P nella regione N. Una parte dei vettori di minoranza (vettori di minoranza) che entrano nell'altra area si ricombinano con i vettori maggioritari (vettori maggioritari) per emettere luce.
Quali sono le proprietà ottiche del LED?
(1) La luce emessa dai LED non è né monocromatica né a banda larga, ma un equilibrio tra i due.
(2) La sorgente luminosa a LED è simile a una sorgente luminosa puntiforme ma non a una sorgente luminosa puntiforme.
(3) Il colore della luce emessa dal LED varia con la direzione spaziale.
(4) La temperatura di giunzione del LED durante il funzionamento a corrente costante influisce fortemente sulla tensione diretta VF.
Quali sono i diversi modi di costruire i LED?
I LED hanno composizioni chimiche diverse a causa dei loro diversi colori:
Per esempio, rosso: fosfuro di alluminio-indio-gallio
Verde e blu: nitruro di indio-gallio
Il bianco e gli altri colori si ottengono mescolando i tre colori primari RGB in proporzioni adeguate. Il processo di produzione dei LED è simile a quello dei semiconduttori, ma la precisione di elaborazione non è buona quanto quella dei semiconduttori, e il costo attuale è ancora relativamente alto.
Quali sono le lunghezze d'onda dei vari colori?
La distribuzione spettrale della lunghezza d'onda di diversi LED ultraluminosi comunemente utilizzati in Cina è 460-636 nm, e le lunghezze d'onda sono blu, verde, giallo-verde, giallo, giallo-arancio, e rosso da corto a lungo. Le lunghezze d'onda di picco tipiche di diversi LED a colori comuni sono:
Blu – 470nm,
Blu-verde – 505nm,
Verde – 525nm,
Giallo – 590nm,
Arancia – 615nm,
Rosso – 625nm.
Quali sono i metodi di confezionamento dei LED?
Metodo di imballaggio:
(1) Tipo pin (Lampada) Confezione LED,
(2) Montaggio superficiale (SMD) tipo ( LED SMT) confezione,
(3) Chip-on-Board (PANNOCCHIA) GUIDATO confezione,
(4) Sistema in confezione (Sorso) Confezione LED
(5) Incollaggio di wafer e incollaggio di chip.
Quali sono i metodi di classificazione dei LED?
1. Secondo il colore del tubo luminescente
Secondo il colore del tubo luminescente, può essere diviso in rosso, arancia, verde (ulteriormente suddiviso in giallo-verde, verde standard e verde puro), luce blu, ecc. Inoltre, alcuni diodi emettitori di luce contengono chip di due o tre colori.
A seconda che il diodo emettitore di luce sia drogato o meno con un agente di scattering, e se è colorato o incolore, i suddetti diodi emettitori di luce di vari colori possono anche essere suddivisi in quattro tipi: colorato trasparente, trasparente incolore, dispersione colorata e dispersione incolore. Diodi emettitori di luce del tipo a dispersione e vengono utilizzati come indicatori luminosi.
2. Secondo le caratteristiche della superficie luminescente del tubo luminescente
Secondo le caratteristiche della superficie luminescente del tubo luminescente, può essere suddiviso in lampade rotonde, lampade quadrate, lampade rettangolari, tubi emettitori di luce di superficie, tubi laterali, microtubi montati in superficie, ecc. Le lampade circolari sono classificate in φ2mm, φ4,4 mm, φ5mm, φ8mm, φ10mm e φ20mm a seconda dei loro diametri. Nei paesi stranieri, I LED da φ3 mm vengono generalmente registrati come T-1; φ5mm come T-1(3/4); e φ4,4 mm come T-1(1/4). L'angolo a metà valore può essere utilizzato per stimare la distribuzione angolare dell'intensità luminosa circolare. Ne esistono tre tipologie in base alla distribuzione angolare dell'intensità luminosa:
(1) Alta direttività. In generale, è un pacchetto epossidico appuntito o un pacchetto con una cavità riflettente metallica, e non viene aggiunto alcun agente di dispersione. L'angolo a metà valore è 5°～20° o inferiore, con alta direttività. Può essere utilizzato come fonte di illuminazione locale, o utilizzato insieme ad un rilevatore di luce per formare un sistema di rilevamento automatico.
(2) Tipo standard. Solitamente utilizzato come indicatore luminoso, il suo angolo a metà valore è 20°～45°.
(3) Tipo di dispersione. Questa è una spia con un angolo di visione più ampio, un angolo a metà valore di 45°～90° o più, e una maggiore quantità di agente di dispersione.
3. Secondo la struttura del diodo emettitore di luce
Secondo la struttura del diodo emettitore di luce, ci sono incapsulamenti epossidici completi, incapsulamento epossidico a base metallica, incapsulamento epossidico a base ceramica e incapsulamento in vetro.
4. Secondo l'intensità luminosa e la corrente di lavoro
Secondo l'intensità luminosa e la corrente di lavoro, ci sono LED di luminosità ordinaria (intensità luminosa>10mcd); LED ad altissima luminosità (intensità luminosa<100mcd); l'intensità luminosa tra 10 e 100 mcd è chiamato diodo luminescente ad alta luminosità. La corrente di funzionamento del LED generale è compresa tra decine di mA e decine di mA, mentre la corrente di funzionamento del LED a bassa corrente è inferiore 2 mA (la luminosità è la stessa di quella del normale tubo luminescente).
Oltre ai metodi di classificazione di cui sopra, esistono anche metodi di classificazione per materiale del truciolo e per funzione.
Quali sono le fasi del processo produttivo dei LED?
1. Processo:
UN) Pulizia: Utilizzare la pulizia ad ultrasuoni del PCB o della staffa LED e l'asciugatura.
B) Montaggio: Preparare la colla argentata sull'elettrodo inferiore del nucleo del tubo LED (grande cialda) ed espanderlo. Posizionare il nucleo del tubo espanso (grande cialda) sul tavolo di cristallo. Utilizzare una penna di cristallo per installare il nucleo del tubo uno per uno sul corrispondente pad del PCB o sulla staffa LED sotto un microscopio, e poi sinterizzare per solidificare la colla d'argento.
C) Saldatura a pressione: Utilizzare una saldatrice a filo di alluminio o a filo d'oro per collegare l'elettrodo al nucleo del tubo LED come cavo per l'iniezione di corrente. Il LED è montato direttamente sul PCB, generalmente utilizzando una saldatrice a filo di alluminio. (Per realizzare TOP-LED a luce bianca è necessaria la saldatrice a filo d'oro)
D) Confezione: Use epoxy to protect LED core and welding wire through dispensing. Dispensing on PCB board has strict requirements on the shape of colloid after curing, which is directly related to the brightness of the finished backlight source. This process will also undertake the task of dispensing phosphor (white light LED).
e) Welding: If the backlight source is SMD-LED or other packaged LED, the LED needs to be welded to the PCB board before the assembly process.
f) Film cutting: Use punching machine to die-cut various diffusion films, reflective films, ecc. required for the backlight source.
G) Assembly: According to the requirements of the drawing, manually install various materials of the backlight source in the correct position.
H) Testing: Check whether the photoelectric parameters and light uniformity of the backlight source are good.
2. Il compito dell'imballaggio LED
consiste nel collegare il cavo esterno all'elettrodo del chip LED, proteggere il chip LED allo stesso tempo, e svolgono un ruolo nel migliorare l'efficienza di estrazione della luce. I processi chiave si stanno intensificando, pressatura e confezionamento.
3. Modulo di imballaggio LED
Si può dire che le forme di imballaggio dei LED siano varie, principalmente in base a diversi scenari applicativi con corrispondenti dimensioni esterne, misure di dissipazione del calore ed effetti dell'emissione luminosa. I LED sono classificati in Lampada-LED, TOP-LED, LED laterale, LED SMD, LED ad alta potenza, ecc. secondo le forme di confezionamento.
4. Flusso del processo di confezionamento dei LED
5. Descrizione del processo di confezionamento
(1). Ispezione del truciolo
Ispezione microscopica: se ci sono danni meccanici e fosse (lockhill) sulla superficie del materiale, se la dimensione del chip e quella dell'elettrodo soddisfano i requisiti del processo, e se lo schema degli elettrodi è completo.
(2). Espansione del chip
Poiché i chip LED sono ancora disposti ravvicinati e la distanza è molto ridotta (circa 0,1 mm) dopo aver tagliato a dadini, non è favorevole al funzionamento del processo successivo. Utilizziamo un espansore di pellicola per espandere la pellicola del chip incollato, in modo che la spaziatura del chip LED venga allungata a circa 0,6 mm. È possibile utilizzare anche l'espansione manuale, ma è facile causare problemi come caduta di trucioli e sprechi.
(3). Erogazione della colla
Applicare colla argentata o colla isolante nella posizione corrispondente della staffa LED. (Per substrati conduttivi GaAs e SiC, rosso, giallo, e chip giallo-verdi con elettrodi posteriori, viene utilizzata la colla d'argento. Per chip LED blu e verdi con substrati isolanti in zaffiro, la colla isolante viene utilizzata per fissare i trucioli.) La difficoltà del processo risiede nel controllo della quantità di colla erogata. Esistono requisiti di processo dettagliati per l'altezza del colloide e la posizione di erogazione della colla. Poiché la colla d'argento e la colla isolante hanno requisiti rigorosi per la conservazione e l'uso, il risveglio, mescolando, e il tempo di utilizzo della colla d'argento sono tutte questioni a cui bisogna prestare attenzione durante il processo.
(4). Preparazione della colla
A differenza dell'erogazione della colla, la preparazione della colla consiste nell'utilizzare una macchina per la preparazione della colla per applicare prima la colla argentata sull'elettrodo posteriore del LED, quindi installare il LED con colla argentata sul retro della staffa LED. L'efficienza della preparazione della colla è di gran lunga superiore a quella dell'erogazione della colla, ma non tutti i prodotti sono adatti al processo di preparazione della colla.
(5). Puntura manuale
Posiziona il chip LED espanso (con o senza colla) sul supporto del tavolo da puntura, posizionare la staffa LED sotto l'apparecchio, e utilizzare un ago per forare i chip LED uno per uno nella posizione corrispondente al microscopio. Rispetto al montaggio automatico, la puntura manuale ha il vantaggio di poter sostituire facilmente diversi chip in qualsiasi momento, che è adatto per prodotti che necessitano di installare più chip.
(6). Montaggio automatico
Il montaggio automatico combina in realtà le due fasi di erogazione della colla e installazione del chip. Primo, colla d'argento (colla isolante) viene applicato alla staffa LED, quindi il chip LED viene risucchiato e spostato nella posizione con un ugello di aspirazione, e poi posizionato nella posizione della parentesi corrispondente. Il processo principale del montaggio automatico è avere familiarità con la programmazione del funzionamento dell'apparecchiatura, e allo stesso tempo regolare l'erogazione della colla e la precisione di installazione dell'attrezzatura. Quando si sceglie l'ugello, provare a utilizzare ugelli in bachelite per evitare danni alla superficie del chip LED, soprattutto i chip blu e verdi devono essere fatti di bachelite. Perché l'ugello in acciaio graffierà lo strato di diffusione attuale sulla superficie del chip.
(7). Sinterizzazione
Lo scopo della sinterizzazione è solidificare la colla d'argento. La sinterizzazione richiede il monitoraggio della temperatura per prevenire difetti nel lotto. La temperatura della sinterizzazione della colla d'argento è generalmente controllata a 150 ℃ e il tempo di sinterizzazione lo è 2 ore. Secondo le condizioni reali, può essere regolato a 170 ℃ per 1 ora. La colla isolante è generalmente a 150 ℃ 1 ora. Il forno di sinterizzazione della colla d'argento deve essere aperto ogni 2 ore (O 1 ora) sostituire il prodotto sinterizzato in base alle esigenze di processo. Non deve essere aperto a piacimento al centro. Il forno di sinterizzazione non deve essere utilizzato per altri scopi per evitare l'inquinamento.
(8). Saldatura a pressa
Lo scopo della saldatura a pressione è portare l'elettrodo al chip LED e completare il collegamento dei cavi interni ed esterni del prodotto. Esistono due tipi di processi di saldatura a pressa LED: Saldatura con sfere di filo d'oro e saldatura con pressa a filo di alluminio. L'immagine a destra mostra il processo di saldatura con pressa a filo di alluminio. Primo, premere il primo punto sull'elettrodo del chip LED, quindi tirare il filo di alluminio fino alla parte superiore della staffa corrispondente, premere il secondo punto e poi rompere il filo di alluminio. 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 (alluminio) wire material, ultrasonic power, pressure welding pressure, selection of splitter (steel nozzle), movement trajectory of splitter (steel nozzle), ecc. (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. Il processo di incapsulamento consiste nell'iniettare prima la resina epossidica liquida nella cavità di stampaggio del LED, quindi inserire la staffa LED pressata, metterlo in un forno per far solidificare la resina epossidica, e poi rimuovere il LED dalla cavità per formarlo.
(11). Confezione modellata
Inserisci la staffa LED pressata. Mettila nello stampo, chiudere gli stampi superiore ed inferiore con una pressa idraulica ed evacuarli.
Mettere la resina epossidica solida nell'ingresso del canale di iniezione, riscaldarlo, e premerlo nel canale dello stampo con un'asta di spinta idraulica. La resina epossidica entra in ciascuna scanalatura della modanatura LED lungo il canale e si solidifica.
(12). Indurimento e post-indurimento
La polimerizzazione si riferisce alla polimerizzazione della resina epossidica incapsulata. Le condizioni generali di polimerizzazione della resina epossidica sono 135 ℃ per 1 ora. Il pacchetto stampato è generalmente a 150 ℃ per 4 minuti.
(13). Post-indurimento
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 ore.
(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). Testing
Test the photoelectric parameters of LED, check the external dimensions, and sort the LED products according to customer requirements.
(16). Confezione
Count and package the finished products. Ultra-bright LEDs require anti-static packaging.