YUANNENGJI Ce este LED-ul?
LED este Light Emitting Diode în engleză, care este un dispozitiv semiconductor solid emițător de lumină. Utilizează cipuri semiconductoare solide ca materiale care emit lumină. Când se aplică o tensiune directă la ambele capete, purtătorii din semiconductor se recombină pentru a provoca emisia de fotoni și a genera lumină. LED-ul poate emite direct roșu, galben, albastru, verde, cyan, portocale, violet, și lumină albă. Prima diodă comercială a fost produsă în 1960. Structura sa de bază este o bucată de material semiconductor electroluminiscent, aşezat pe un suport cu fire, și apoi etanșat cu rășină epoxidică în jur pentru a proteja firul miez intern, deci LED-ul are o rezistență seismică bună. 2. De ce este LED-ul a patra generație de sursă de lumină (iluminare verde )?
Clasificarea surselor electrice de lumină după mecanismul emițător de lumină:
Surse de lumină de prima generație: rezistoare care emit lumină, cum ar fi lămpile incandescente.
Surse de lumină de a doua generație: arc și gaz care emit lumină, cum ar fi lămpile cu sodiu.
Surse de lumină din a treia generație: emițătoare de lumină fosforică, cum ar fi lămpile fluorescente.
Surse de lumină din a patra generație: cip cu stare solidă care emite lumină, cum ar fi LED-urile.
Care sunt mecanismele de emitere a luminii și principiile de funcționare ale LED-urilor?
Diodele emițătoare de lumină sunt fabricate din compuși din grupa III-IV, precum GaAs (arseniura de galiu), Decalaj (fosfură de galiu), GaAsP (fosfură de arseniură de galiu) și alți semiconductori, iar miezul lor este o joncțiune PN. Deci, are caracteristicile I-N ale unei joncțiuni P-N generale, adică, conducere înainte, tăiere inversă, și caracteristicile de defecțiune. În plus, in anumite conditii, are, de asemenea, caracteristici de emitere a luminii. Sub tensiune directă, electronii sunt injectați din regiunea N în regiunea P, iar găurile sunt injectate din regiunea P în regiunea N. O parte din transportatorii minoritari (transportatorii minoritari) care intră în cealaltă zonă se recombină cu purtătorii majoritari (transportatorii majoritari) să emită lumină.
Care sunt proprietățile optice ale LED-urilor?
(1) Lumina emisă de LED nu este nici monocromatică, nici în bandă largă, ci un echilibru între cele două.
(2) Sursa de lumină LED este similară cu o sursă de lumină punctiformă, dar nu o sursă de lumină punctiformă.
(3) Culoarea luminii emise de LED variază în funcție de direcția spațială.
(4) Temperatura de joncțiune a LED-ului în funcționare cu curent constant afectează puternic tensiunea directă VF.
Care sunt diferitele moduri de a construi LED-uri?
LED-urile au compoziții chimice diferite datorită culorilor lor diferite:
For example, roşu: fosfură de aluminiu-indiu-galiu
Verde și albastru: nitrură de indiu-galiu
Albul și alte culori sunt realizate prin amestecarea celor trei culori primare RGB în proporții adecvate. Procesul de fabricație al LED-ului este similar cu cel al semiconductorilor, dar precizia procesării nu este la fel de bună ca cea a semiconductorilor, iar costul actual este încă relativ mare.
Care sunt lungimile de undă ale diferitelor culori?
Distribuția spectrală a lungimii de undă a mai multor LED-uri ultra-luminoase utilizate în mod obișnuit în China este de 460-636 nm, iar lungimile de undă sunt albastre, verde, galben-verde, galben, galben-portocaliu, și roșu de la scurt la lung. Lungimile de undă de vârf tipice ale mai multor LED-uri de culoare comune sunt:
Blue – 470nm,
Albastru-verde – 505nm,
Verde – 525nm,
Galben – 590nm,
Portocale – 615nm,
Roşu – 625nm.
Care sunt metodele de ambalare a LED-urilor?
Metoda de ambalare:
(1) Tip pin (Lamp) Ambalaj LED,
(2) Montare la suprafață (SMD) tip ( SMT-LED) ambalaj,
(3) Chip-on-board (ŞTIULETE) LED ambalaj,
(4) System-in-Pack (Înghiţitură) Ambalaj LED
(5) Lipirea plăcilor și lipirea cipurilor.
Care sunt metodele de clasificare a LED-urilor?
1. După culoarea tubului emițător de lumină
După culoarea tubului emițător de lumină, poate fi împărțit în roșu, portocale, verde (mai departe subdivizat în galben-verde, verde standard și verde pur), lumină albastră, etc. În plus, unele diode emițătoare de lumină conțin două sau trei culori de cipuri.
În funcție de faptul că dioda emițătoare de lumină este sau nu dopată cu agent de împrăștiere, și dacă este colorat sau incolor, diodele emițătoare de lumină de diferite culori menționate mai sus pot fi, de asemenea, împărțite în patru tipuri: colorat transparent, transparent incolor, împrăștiere colorată și împrăștiere incoloră. Diode emițătoare de lumină de tip împrăștiere și sunt folosite ca lumini indicatoare.
2. În funcție de caracteristicile suprafeței emițătoare de lumină a tubului emițător de lumină
În funcție de caracteristicile suprafeței emițătoare de lumină a tubului emițător de lumină, poate fi împărțit în lămpi rotunde, lămpi pătrate, lămpi dreptunghiulare, tuburi emițătoare de lumină de suprafață, tuburi laterale, microtuburi montate la suprafață, etc. Lămpile circulare sunt clasificate în φ2mm, φ4,4 mm, φ5mm, φ8mm, φ10mm și φ20mm în funcție de diametrele lor. In tari straine, LED-urile de φ3mm sunt de obicei înregistrate ca T-1; φ5mm ca T-1(3/4); și φ4,4 mm ca T-1(1/4). Unghiul cu jumătate de valoare poate fi utilizat pentru a estima distribuția unghiulară a intensității luminoase circulare. Există trei tipuri bazate pe distribuția unghiulară a intensității luminoase:
(1) Directivitate ridicată. În general, este un pachet epoxidic ascuțit sau un pachet cu o cavitate reflectorizantă metalică, și nu se adaugă agent de împrăștiere. Unghiul de jumătate de valoare este de 5°~20° sau mai puțin, cu directivitate mare. Poate fi folosit ca sursa de iluminat locala, sau utilizat împreună cu un detector de lumină pentru a forma un sistem automat de detectare.
(2) Tip standard. De obicei folosit ca indicator luminos, unghiul său de jumătate de valoare este de 20°~45°.
(3) Tip de împrăștiere. Acesta este un indicator luminos cu un unghi de vizualizare mai mare, un unghi de jumătate de valoare de 45°~90° sau mai mult, și o cantitate mai mare de agent de împrăștiere.
3. După structura diodei emițătoare de lumină
După structura diodei emițătoare de lumină, există încapsulare epoxidice completă, încapsulare epoxidică pe bază de metal, încapsulare cu bază ceramică epoxidică și încapsulare din sticlă.
4. În funcție de intensitatea luminoasă și curentul de lucru
În funcție de intensitatea luminoasă și curentul de lucru, există LED-uri de luminozitate obișnuite (intensitatea luminoasă>10mcd); LED-uri cu luminozitate ultra-înaltă (intensitatea luminoasă<100mcd); intensitatea luminoasă dintre 10 iar 100mcd se numește diodă emițătoare de lumină de luminozitate ridicată. Curentul de lucru al LED-ului general este între zeci de mA și zeci de mA, în timp ce curentul de lucru al LED-ului de curent scăzut este mai jos 2 mA (luminozitatea este aceeași cu cea a tubului emițător de lumină obișnuit).
Pe lângă metodele de clasificare de mai sus, există și metode de clasificare după materialul așchiilor și după funcție.
Care sunt etapele procesului de producție ale LED-ului?
1. Proces:
o) Curatenie: Utilizați curățarea cu ultrasunete a suportului PCB sau LED și uscați.
b) Montare: Pregătiți lipici argintiu pe electrodul inferior al miezului tubului LED (napolitana mare) și extinde-l. Așezați miezul tubului expandat (napolitana mare) pe masa de cristal. Utilizați un stilou de cristal pentru a instala miezul tubului unul câte unul pe suportul corespunzător al PCB-ului sau al LED-ului sub microscop, și apoi sinterizați pentru a solidifica lipiciul de argint.
c) Sudarea sub presiune: Utilizați o mașină de sudură cu sârmă de aluminiu sau sârmă de aur pentru a conecta electrodul la miezul tubului LED ca cablu pentru injecția de curent. LED-ul este montat direct pe PCB, în general, folosind o mașină de sudat cu sârmă de aluminiu. (Mașina de sudat cu sârmă de aur este necesară pentru a face lumină albă TOP-LED)
d) Ambalare: Utilizați epoxidic pentru a proteja miezul LED și firul de sudură prin distribuire. Distribuirea pe placa PCB are cerințe stricte privind forma coloidului după întărire, care este direct legată de luminozitatea sursei de iluminare de fundal finalizată. Acest proces va asuma, de asemenea, sarcina de a distribui fosfor (LED cu lumină albă).
e) Sudare: Dacă sursa de iluminare de fundal este SMD-LED sau alt LED ambalat, LED-ul trebuie sudat pe placa PCB înainte de procesul de asamblare.
f) Tăierea filmului: Utilizați o mașină de perforat pentru a tăia diferite filme de difuzie, filme reflectorizante, etc. necesar pentru sursa de iluminare de fundal.
g) Asamblare: Conform cerințelor desenului, instalați manual diverse materiale ale sursei de iluminare de fundal în poziția corectă.
h) Testare: Verificați dacă parametrii fotoelectrici și uniformitatea luminii sursei de iluminare de fundal sunt bune.
2. Sarcina ambalajului LED
este de a conecta cablul extern la electrodul cipului LED, protejați cipul LED în același timp, și joacă un rol în îmbunătățirea eficienței extracției luminii. Procesele cheie se montează, presare si ambalare.
3. Formular ambalaj LED
Se poate spune că formele de ambalare cu LED-uri sunt variate, în principal conform diferitelor scenarii de aplicare cu dimensiuni exterioare corespunzătoare, măsuri de disipare a căldurii și efecte de ieșire a luminii. LED-urile sunt clasificate în Lamp-LED, TOP-LED, LED lateral, SMD-LED, LED de mare putere, etc. conform formelor de ambalare.
4. Fluxul procesului de ambalare LED
5. Descrierea procesului de ambalare
(1). Inspecție cip
Inspecție microscopică: dacă există avarii mecanice și gropi (lockhill) pe suprafata materialului, dacă dimensiunea chipului și dimensiunea electrodului îndeplinesc cerințele procesului, și dacă modelul electrozilor este complet.
(2). Expansiunea cipului
Deoarece cipurile LED sunt încă strâns aranjate și distanța este foarte mică (aproximativ 0,1 mm) după tăierea cubulețelor, nu este propice funcţionării procesului ulterior. Folosim un expandator de film pentru a extinde filmul cipului lipit, astfel încât distanța dintre cipul LED este întinsă la aproximativ 0,6 mm. Se poate folosi și extinderea manuală, dar este ușor să provoci probleme precum căderea așchiilor și risipă.
(3). Dozare de lipici
Aplicați clei argintiu sau clei izolator în poziția corespunzătoare a suportului LED. (Pentru substraturi conductoare de GaAs și SiC, roşu, galben, și cipuri galben-verzui cu electrozi din spate, se folosește clei de argint. Pentru cipuri LED albastre și verzi cu substraturi izolante din safir, adeziv izolant este folosit pentru fixarea așchiilor.) Dificultatea procesului constă în controlul cantității de lipici distribuite. Există cerințe detaliate ale procesului pentru înălțimea coloidului și locația distribuirii adezivului. Deoarece cleiul argintiu și cleiul izolator au cerințe stricte pentru depozitare și utilizare, trezirea, amestecând, și timpul de utilizare a lipiciului de argint sunt toate aspectele cărora trebuie să li se acorde atenție în acest proces.
(4). Prepararea lipiciului
Spre deosebire de distribuirea lipiciului, pregătirea adezivului este să utilizați o mașină de pregătire a lipiciului pentru a aplica mai întâi adeziv argintiu pe electrodul din spate al LED-ului, și apoi instalați LED-ul cu lipici argintiu pe spatele suportului LED. Eficiența pregătirii adezivului este mult mai mare decât distribuirea adezivului, dar nu toate produsele sunt potrivite pentru procesul de preparare a lipiciului.
(5). Înțepare manuală
Plasați cipul LED extins (cu sau fără lipici) pe fixarea mesei de înțepare, puneți suportul LED sub corpul de iluminat, și folosiți un ac pentru a străpunge cipurile LED unul câte unul în poziția corespunzătoare sub microscop. Comparativ cu montarea automată, înțeparea manuală are un avantaj că este ușor să înlocuiți diferite așchii în orice moment, care este potrivit pentru produsele care trebuie să instaleze mai multe cipuri.
(6). Montaj automat
Montarea automată combină de fapt cele două etape de distribuire a lipiciului și instalarea cipurilor. Primul, clei de argint (adeziv izolator) este aplicat pe suportul LED, și apoi cipul LED este aspirat și mutat în poziția cu o duză de vid, și apoi așezat în poziția de suport corespunzătoare. Procesul principal de montare automată este de a fi familiarizați cu programarea funcționării echipamentului, și, în același timp, reglați precizia de distribuire a adezivului și de instalare a echipamentului. La alegerea duzei, încercați să utilizați duze de bachelită pentru a preveni deteriorarea suprafeței cipului LED, în special chipsurile albastre și verzi trebuie să fie din bachelit. Deoarece duza de oțel va zgâria stratul de difuzie curent de pe suprafața cipului.
(7). Sinterizarea
Scopul sinterizării este de a solidifica lipiciul de argint. Sinterizarea necesită monitorizarea temperaturii pentru a preveni defectele lotului. Temperatura de sinterizare a cleiului de argint este în general controlată la 150 ℃, iar timpul de sinterizare este 2 ore. Conform condițiilor reale, poate fi reglat la 170℃ pt 1 oră. Adezivul izolator este în general de 150℃ pt 1 oră. Cuptorul de sinterizare cu lipici argintiu trebuie deschis la fiecare 2 ore (sau 1 oră) pentru a înlocui produsul sinterizat conform cerințelor procesului. Nu trebuie deschis după voie la mijloc. Cuptorul de sinterizare nu trebuie utilizat în alte scopuri pentru a preveni poluarea.
(8). Sudarea prin presare
Scopul sudării prin presare este de a conduce electrodul la cipul LED și de a finaliza conectarea cablurilor interne și externe ale produsului. Există două tipuri de procese de sudare prin presa LED: sudare cu bile de sârmă de aur și sudare prin presare cu sârmă de aluminiu. Imaginea din dreapta arată procesul de sudare prin presare a sârmei de aluminiu. Primul, apăsați primul punct de pe electrodul cip LED, apoi trageți firul de aluminiu în partea de sus a suportului corespunzător, apăsați al doilea punct și apoi rupeți firul de aluminiu. În procesul de sudare cu bile de sârmă de aur, se arde o minge înainte de a apăsa primul punct, iar restul procesului este similar. Sudarea sub presiune este o verigă cheie în tehnologia de ambalare LED. Principalele lucruri care trebuie monitorizate în acest proces sunt forma arcului sârmei de aur (fir de aluminiu), forma îmbinării de lipit, si tensiunea. Cercetarea aprofundată a procesului de sudare sub presiune implică multe aspecte, precum aurul (aluminiu) material de sârmă, putere ultrasonică, presiune de sudare prin presiune, selectarea splitterului (duză de oțel), traiectoria de mișcare a splitterului (duză de oțel), etc. (Figura de mai jos este o fotografie microscopică a îmbinărilor de lipire presate de două separatoare diferite în aceleași condiții. Există diferențe în microstructura celor două, care afectează calitatea produsului.) Nu o vom repeta aici.
(9). Dozarea lipiciului Ambalajul LED include în principal distribuirea adezivului, ghiveci, și turnare. Practic, dificultățile în controlul procesului sunt bule, mai multe materiale lipsă, și pete negre. Designul se concentrează în principal pe selecția materialelor și pe selecția epoxidice și a consolelor cu o combinație bună. (LED-urile generale nu pot trece testul de etanșeitate) După cum se arată în figura din dreapta, TOP-LED și Side-LED sunt potrivite pentru distribuirea lipiciului. Ambalajul cu distribuire manuală necesită un nivel ridicat de funcționare (în special pentru LED-uri cu lumină albă). Principala dificultate este de a controla cantitatea de distribuire, deoarece epoxidul se va îngroșa în timpul utilizării. Distribuirea LED-urilor cu lumină albă are, de asemenea, problema precipitațiilor de fosfor care cauzează diferențe de culoare a luminii.
(10). Încapsulare cu lipici
Încapsularea lampă-LED adoptă forma de încapsulare. Procesul de încapsulare este de a injecta mai întâi epoxidic lichid în cavitatea de turnare cu LED, apoi introduceți suportul LED presat, se pune la cuptor pentru a lăsa epoxidul să se solidifice, și apoi scoateți LED-ul din cavitate pentru a-l forma.
(11). Ambalaj turnat
Puneți suportul LED presat în Puneți-l în matriță, inchideti matritele superioare si inferioare cu o presa hidraulica si evacuati-le.
Puneți epoxidul solid în intrarea canalului de injecție, incalzeste-l, și apăsați-l în canalul matriței cu o tijă de împingere hidraulică. Epoxidul intră în fiecare canal de turnare cu LED-uri de-a lungul canalului și se solidifică.
(12). Întărire și postîntărire
Întărirea se referă la întărirea epoxidului încapsulat. Condițiile generale de întărire epoxidice sunt 135℃ pentru 1 oră. Pachetul turnat este în general la 150℃ pt 4 minute.
(13). Post-întărire
Scopul întăririi este întărirea completă a epoxidului și îmbătrânirea termică a LED-ului. Post-întărirea este foarte importantă pentru îmbunătățirea rezistenței de lipire între epoxid și suport (PCB). Conditiile generale sunt 120℃ pt 4 ore.
(14). Tăierea și tăierea cubulețelor
Deoarece LED-urile sunt conectate împreună (nu individual) în timpul producției, LED-urile încapsulate cu lampă folosesc tăierea pentru a tăia nervurile de conectare ale suportului LED. SMD-LED este pe o placă PCB, iar pentru finalizarea lucrărilor de separare este necesară o mașină de tăiat cubulețe. (15). Testare
Testați parametrii fotoelectrici ai LED-ului, verificati dimensiunile exterioare, și sortați produsele LED în funcție de cerințele clienților.
(16). Ambalare
Numărați și ambalați produsele finite. LED-urile ultra-luminoase necesită ambalaj antistatic.