YUANNENGJI Kaj je LED?
LED je v angleščini svetleča dioda, ki je polprevodniška trdna naprava za oddajanje svetlobe. Uporablja trdne polprevodniške čipe kot materiale, ki oddajajo svetlobo. Ko je na obeh koncih uporabljena napetost naprej, nosilci v polprevodniku se rekombinirajo, da povzročijo emisijo fotonov in ustvarijo svetlobo. LED lahko neposredno oddaja rdeče, rumena, modra, zelena, cian, oranžna, vijolična, in bela svetloba. Prva komercialna dioda je bila izdelana l 1960. Njegova osnovna struktura je kos elektroluminiscenčnega polprevodniškega materiala, postavljen na stojalo s kabli, in nato zatesnjena z epoksidno smolo okoli, da zaščiti notranjo jedro žice, zato ima LED dobro potresno odpornost. 2. Zakaj je LED svetlobni vir četrte generacije (zelena osvetlitev )?
Razvrstitev električnih svetlobnih virov glede na mehanizem oddajanja svetlobe:
Svetlobni viri prve generacije: upor, ki oddaja svetlobo, kot so žarnice z žarilno nitko.
Svetlobni viri druge generacije: obločne in plinske svetilke, kot so natrijeve sijalke.
Svetlobni viri tretje generacije: fosforja, kot so fluorescenčne sijalke.
Svetlobni viri četrte generacije: polprevodniški čip, ki oddaja svetlobo, kot so LED.
Kakšni so mehanizmi oddajanja svetlobe in principi delovanja LED??
Svetleče diode so izdelane iz spojin skupine III-IV, kot je GaAs (galijev arzenid), GaP (galijev fosfid), GaAsP (galijev arzenid fosfid) in drugi polprevodniki, in njihovo jedro je PN spoj. Zato, ima I-N značilnosti splošnega P-N spoja, to je, vodenje naprej, obratni izrez, in značilnosti okvare. Poleg tega, pod določenimi pogoji, ima tudi lastnosti oddajanja svetlobe. Pod napetostjo naprej, elektroni se vbrizgajo iz območja N v območje P, in luknje se vbrizgajo iz območja P v območje N. Del manjšinskih nosilcev (manjšinski nosilci) ki vstopijo v drugo območje, se rekombinirajo z večinskimi nosilci (večinski nosilci) oddajati svetlobo.
Kakšne so optične lastnosti LED?
(1) Svetloba, ki jo oddaja LED, ni niti monokromatska niti širokopasovna, ampak ravnovesje med obema.
(2) Svetlobni vir LED je podoben točkovnemu viru svetlobe, vendar ni točkovni vir svetlobe.
(3) Barva svetlobe, ki jo oddaja LED, se spreminja glede na prostorsko smer.
(4) Spojna temperatura LED pri delovanju s konstantnim tokom močno vpliva na napetost naprej VF.
Kakšni so različni načini izdelave LED?
LED diode imajo zaradi različnih barv različne kemične sestave:
Na primer, rdeča: aluminij-indij-galijev fosfid
Zelena in modra: indij-galijev-nitrid
Bela in druge barve nastanejo z mešanjem treh osnovnih barv RGB v ustreznem razmerju. Postopek izdelave LED je podoben postopku izdelave polprevodnikov, vendar natančnost obdelave ni tako dobra kot pri polprevodnikih, in trenutni stroški so še vedno relativno visoki.
Kakšne so valovne dolžine različnih barv?
Spektralna porazdelitev valovnih dolžin več pogosto uporabljenih ultra svetlih LED na Kitajskem je 460-636 nm, in valovne dolžine so modre, zelena, rumeno-zelena, rumena, rumeno-oranžna, in rdeče od kratke do dolge. Tipične najvišje valovne dolžine več pogostih barvnih LED so:
Modra – 470nm,
Modro-zelena – 505nm,
zelena – 525nm,
Rumena – 590nm,
Oranžna – 615nm,
Rdeča – 625nm.
Kakšni so načini pakiranja LED?
Način pakiranja:
(1) Pin-tip (Svetilka) LED embalaža,
(2) Površinska montaža (SMD) vrsta ( SMT-LED) pakiranje,
(3) Čip na plošči (COB) LED pakiranje,
(4) Sistem v paketu (SiP) LED embalaža
(5) Lepljenje rezin in lepljenje čipov.
Kakšne so metode razvrščanja LED?
1. Glede na barvo svetlobne cevi
Glede na barvo svetlobne cevi, lahko ga razdelimo na rdeče, oranžna, zelena (nadalje razdeljen na rumeno-zeleno, standardno zelena in čisto zelena), modra svetloba, itd. Poleg tega, nekatere svetleče diode vsebujejo dve ali tri barve čipov.
Glede na to, ali je svetleča dioda dopirana z razpršilnim sredstvom ali ne, in ali je obarvan ali brezbarven, tudi zgoraj omenjene svetleče diode različnih barv lahko razdelimo na štiri vrste: barvno prozoren, brezbarvna prozorna, barvno sipanje in brezbarvno sipanje. Svetleče diode razpršenega tipa in se uporabljajo kot indikatorske luči.
2. Glede na značilnosti svetlobne površine svetlobne cevi
Glede na značilnosti svetlobne površine svetlobne cevi, lahko ga razdelimo na okrogle svetilke, kvadratne svetilke, pravokotne svetilke, površinske svetlobne cevi, stranske cevi, površinsko nameščene mikro cevi, itd. Okrogle svetilke so razvrščene v φ2mm, φ4,4 mm, φ5 mm, φ8 mm, φ10mm in φ20mm glede na njihov premer. V tujih državah, LED diode φ3mm so običajno zapisane kot T-1; φ5 mm kot T-1(3/4); in φ4,4 mm kot T-1(1/4). Kot polovične vrednosti se lahko uporabi za oceno kotne porazdelitve krožne svetlobne jakosti. Obstajajo tri vrste, ki temeljijo na kotni porazdelitvi svetlobne jakosti:
(1) Visoka usmerjenost. Na splošno, gre za koničast epoksi paket ali paket s kovinsko odbojno votlino, in ni dodano nobeno razpršilno sredstvo. Kot polovične vrednosti je 5°～20° ali manj, z visoko usmerjenostjo. Lahko se uporablja kot lokalni vir osvetlitve, ali se uporablja v povezavi z detektorjem svetlobe za oblikovanje sistema za samodejno zaznavanje.
(2) Standardni tip. Običajno se uporablja kot indikatorska lučka, njegov razpolovni kot je 20°～45°.
(3) Vrsta razpršitve. To je indikatorska lučka z večjim vidnim kotom, polovični kot 45°～90° ali več, in večjo količino trosilnega sredstva.
3. Glede na strukturo svetleče diode
Glede na strukturo svetleče diode, obstaja popolna epoksidna inkapsulacija, epoksidna inkapsulacija na kovinski osnovi, epoksidna inkapsulacija na keramični osnovi in steklena inkapsulacija.
4. Glede na jakost svetlobe in delovni tok
Glede na jakost svetlobe in delovni tok, obstajajo navadne LED svetilke (svetlobna jakost>10mcd); ultra visoke svetilnosti LED (svetlobna jakost<100mcd); svetilnost med 10 in 100mcd se imenuje svetleča dioda visoke svetlosti. Delovni tok splošnih LED je med desetinami mA in desetinami mA, medtem ko je delovni tok LED nizkega toka nižji 2 mA (svetlost je enaka kot pri navadni svetlobni cevi).
Poleg zgornjih metod razvrščanja, obstajajo tudi metode razvrščanja po materialu čipa in po funkciji.
Kakšni so koraki proizvodnega procesa LED?
1. Proces:
a) Čiščenje: Uporabite ultrazvočno čiščenje PCB ali LED nosilca in sušenje.
b) Montaža: Pripravite srebrno lepilo na spodnjo elektrodo jedra LED cevi (velik oblat) in ga razširite. Namestite jedro razširjene cevi (velik oblat) na kristalni mizi. S kristalnim peresom pod mikroskopom namestite jedro cevi enega za drugim na ustrezno ploščo PCB ali nosilec LED, in nato sintrajte, da strdite srebrno lepilo.
c) Tlačno varjenje: Uporabite stroj za varjenje z aluminijasto žico ali zlato žico, da priključite elektrodo na jedro LED cevi kot vodilo za vbrizgavanje toka. LED je neposredno nameščen na PCB, na splošno z uporabo stroja za varjenje aluminijaste žice. (Za izdelavo bele svetlobe TOP-LED je potreben stroj za varjenje zlate žice)
d) Pakiranje: Uporabite epoksi za zaščito jedra LED in varilne žice skozi doziranje. Doziranje na PCB ploščo ima stroge zahteve glede oblike koloida po strjevanju, ki je neposredno povezana s svetlostjo končnega vira osvetlitve ozadja. Ta postopek bo prevzel tudi nalogo razdeljevanja fosforja (bela svetloba LED).
e) Varjenje: Če je vir osvetlitve ozadja SMD-LED ali druga pakirana LED, LED je treba pred postopkom sestavljanja privariti na tiskano vezje.
f) Rezanje filma: Uporabite stroj za izsekavanje za izsekavanje različnih difuzijskih filmov, odsevne folije, itd. potrebno za vir osvetlitve ozadja.
g) Montaža: V skladu z zahtevami risbe, ročno namestite različne materiale vira osvetlitve ozadja v pravilen položaj.
h) Testiranje: Preverite, ali so fotoelektrični parametri in enakomernost svetlobe vira osvetlitve ozadja dobri.
2. Naloga LED embalaže
je priključitev zunanjega kabla na elektrodo čipa LED, hkrati zaščitite LED čip, in igrajo vlogo pri izboljšanju učinkovitosti ekstrakcije svetlobe. Ključni procesi se krepijo, stiskanje in pakiranje.
3. Obrazec za pakiranje LED
Oblike LED embalaže lahko rečemo, da so raznolike, predvsem glede na različne scenarije uporabe z ustreznimi zunanjimi dimenzijami, meritve odvajanja toplote in učinki izhodne svetlobe. LED diode so razvrščene v Lamp-LED, TOP-LED, Stranska LED, SMD-LED, LED visoke moči, itd. glede na oblike pakiranja.
4. Potek postopka pakiranja LED
5. Opis postopka pakiranja
(1). Pregled čipov
Mikroskopski pregled: ali obstajajo mehanske poškodbe in luknje (Lockhill) na površini materiala, ali velikost čipa in velikost elektrode ustrezata zahtevam procesa, in ali je vzorec elektrod popoln.
(2). Razširitev čipa
Ker so LED čipi še vedno tesno razporejeni in je razmik zelo majhen (približno 0,1 mm) po rezanju na kocke, ni ugodno za delovanje poznejšega procesa. Za razširitev filma lepljenega čipa uporabljamo ekspander filma, tako da je razmik LED čipa raztegnjen na približno 0,6 mm. Uporabite lahko tudi ročno razširitev, vendar je enostavno povzročiti težave, kot so odpadanje ostružkov in odpadki.
(3). Doziranje lepila
Na ustrezen položaj nosilca LED nanesite srebrno ali izolacijsko lepilo. (Za prevodne substrate GaAs in SiC, rdeča, rumena, in rumeno-zeleni čipi z zadnjimi elektrodami, uporablja se srebrno lepilo. Za modre in zelene LED čipe s safirno izolacijsko podlago, za pritrditev čipov se uporablja izolacijsko lepilo.) Težavnost postopka je v nadzoru količine nanesenega lepila. Obstajajo podrobne procesne zahteve glede višine koloida in mesta doziranja lepila. Ker imata srebrno lepilo in izolacijsko lepilo stroge zahteve glede shranjevanja in uporabe, prebujanje, mešanje, in čas uporabe srebrnega lepila so vse zadeve, na katere je treba biti pozoren v procesu.
(4). Priprava lepila
V nasprotju z doziranjem lepila, priprava lepila je, da uporabite stroj za pripravo lepila, da najprej nanesete srebrno lepilo na zadnjo elektrodo LED, in nato namestite LED s srebrnim lepilom na zadnjo stran nosilca LED. Učinkovitost priprave lepila je veliko večja od doziranja lepila, vendar niso vsi izdelki primerni za postopek priprave lepila.
(5). Ročno zbadanje
Namestite razširjeni LED čip (z ali brez lepila) na pritrditvi prebadajoče mize, postavite LED nosilec pod napeljavo, in uporabite iglo, da enega za drugim preluknjate LED-čipe do ustreznega položaja pod mikroskopom. V primerjavi s samodejno montažo, prednost ročnega vbadanja je v tem, da lahko kadar koli enostavno zamenjate različne čipe, ki je primeren za izdelke, ki morajo namestiti več čipov.
(6). Samodejna montaža
Avtomatska montaža dejansko združuje dva koraka doziranja lepila in vgradnje čipov. Najprej, srebrno lepilo (izolacijsko lepilo) se nanaša na nosilec LED, nato pa se LED čip posesa in premakne v položaj z vakuumsko šobo, in nato postavite v ustrezen položaj nosilca. Glavni postopek avtomatske montaže je poznavanje programiranja delovanja opreme, in hkrati prilagoditi doziranje lepila in natančnost vgradnje opreme. Pri izbiri šobe, poskusite uporabiti bakelitne šobe, da preprečite poškodbe površine LED čipa, predvsem modri in zeleni žetoni morajo biti iz bakelita. Ker bo jeklena šoba opraskala trenutni difuzijski sloj na površini čipa.
(7). Sintranje
Namen sintranja je strjevanje srebrnega lepila. Sintranje zahteva spremljanje temperature, da preprečimo napake v šarži. Temperatura sintranja srebrnega lepila je na splošno nadzorovana pri 150 ℃, čas sintranja pa je 2 ure. Glede na dejanske razmere, lahko se nastavi na 170 ℃ za 1 uro. Izolacijsko lepilo je na splošno 150 ℃ za 1 uro. Peč za sintranje srebrnega lepila je treba odpreti vsak 2 ure (oz 1 uro) za zamenjavo sintranega izdelka v skladu z zahtevami postopka. Na sredini se ne sme poljubno odpreti. Peči za sintranje se ne sme uporabljati za druge namene, da se prepreči onesnaženje.
(8). Stiskalno varjenje
Namen stiskalnega varjenja je pripeljati elektrodo do LED čipa in dokončati povezavo notranjih in zunanjih vodnikov izdelka.. Obstajata dve vrsti LED varilnih postopkov: kroglično varjenje z zlato žico in stiskalno varjenje z aluminijasto žico. Desna slika prikazuje postopek stiskalnega varjenja aluminijaste žice. Najprej, pritisnite prvo točko na elektrodi LED čipa, nato povlecite aluminijasto žico na vrh ustreznega nosilca, pritisnite drugo točko in nato zlomite aluminijasto žico. V procesu krogličnega varjenja zlate žice, žogica se žge pred pritiskom na prvo točko, in preostali del postopka je podoben. Tlačno varjenje je ključni člen v LED tehnologiji pakiranja. Glavne stvari, ki jih je treba spremljati v procesu, so oblika loka zlate žice (aluminijasta žica), oblika spajkalnega spoja, in napetost. Poglobljene raziskave postopka tlačnega varjenja vključujejo številne vidike, kot je zlato (aluminij) žični material, ultrazvočna moč, tlačno varjenje tlak, izbor razdelilnika (jeklena šoba), pot gibanja cepilnika (jeklena šoba), itd. (Spodnja slika je mikroskopska fotografija spajkalnih spojev, pritisnjenih z dvema različnima cepilnikoma pod enakimi pogoji. Obstajajo razlike v mikrostrukturi obeh, kar vpliva na kakovost izdelka.) Tukaj ne bomo ponavljali.
(9). LED embalaža za doziranje lepila vključuje predvsem doziranje lepila, lončenje, in oblikovanje. V glavnem, težave pri nadzoru procesa so mehurčki, več manjkajočih materialov, in črne lise. Dizajn se osredotoča predvsem na izbiro materialov in izbiro epoksi smole ter nosilcev z dobro kombinacijo. (Splošne LED diode ne morejo prestati preskusa zrakotesnosti) Kot je prikazano na desni sliki, TOP-LED in Side-LED sta primerna za doziranje lepila. Pakiranje z ročnim doziranjem zahteva visoko stopnjo delovanja (še posebej za bele LED diode). Glavna težava je nadzor količine doziranja, ker se bo epoksi med uporabo zgostil. Doziranje bele svetlobe LED ima tudi problem obarjanja fosforja, ki povzroča barvno razliko.
(10). Enkapsulacija z lepilom
Enkapsulacija svetilke LED sprejme obliko enkapsulacije. Postopek inkapsulacije je najprej vbrizgavanje tekočega epoksida v votlino za oblikovanje LED, nato vstavite stisnjeni LED nosilec, postavite v pečico, da se epoksid strdi, in nato odstranite LED iz votline, da jo oblikujete.
(11). Oblikovana embalaža
Vstavite stisnjen nosilec LED. Vstavite ga v kalup, zaprite zgornji in spodnji kalup s hidravlično stiskalnico in ju izpraznite.
Trdni epoksi vstavite v vhod v injekcijski kanal, segrej ga, in ga s hidravlično potisno palico potisnite v kanal kalupa. Epoksi vstopi v vsak utor za oblikovanje LED vzdolž kanala in se strdi.
(12). Utrjevanje in naknadno utrjevanje
Utrjevanje se nanaša na utrjevanje inkapsuliranega epoksida. Splošni pogoji strjevanja epoksida so 135 ℃ za 1 uro. Oblikovani paket je običajno pri 150 ℃ za 4 minut.
(13). Naknadno strjevanje
Namen strjevanja je popolnoma strditi epoksi in toplotno postarati LED. Naknadno utrjevanje je zelo pomembno za izboljšanje trdnosti lepljenja med epoksi smolo in nosilcem (PCB). Splošni pogoji so 120 ℃ za 4 ure.
(14). Rezanje in kocke
Ker so LED diode povezane skupaj (ne posamično) med proizvodnjo, LED-diode, ki so vgrajene v svetilke, uporabljajo rezanje, da odrežejo povezovalna rebra nosilca LED. SMD-LED je na tiskanem vezju, in za dokončanje ločevanja je potreben stroj za rezanje kock. (15). Testiranje
Preizkusite fotoelektrične parametre LED, preverite zunanje mere, in razvrstite LED izdelke glede na zahteve kupcev.
(16). Pakiranje
Preštejte in zapakirajte končne izdelke. Izjemno svetle LED diode zahtevajo antistatično embalažo.