YUANNENGJI Wat is LED?
LED is in het Engels Light Emitting Diode, wat een halfgeleider vastestof lichtzendend apparaat is. Het gebruikt vaste halfgeleiderchips als lichtgevende materialen. When a forward voltage is applied to both ends, the carriers in the semiconductor recombine to cause photon emission and generate light. LED can directly emit red, yellow, blue, groente, cyan, orange, purple, and white light. The first commercial diode was produced in 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 )?
Classificatie op basis van het lichtgevende mechanisme van elektrische lichtbronnen:
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.
Wat zijn de lichtgevende mechanismen en werkingsprincipes van LED's?
Lichtgevende dioden zijn gemaakt van verbindingen uit de III-IV-groep, zoals GaAs (galliumarsenide), GaP (galliumfosfide), GaAsP (galliumarsenidefosfide) en andere halfgeleiders, en hun kern is een PN-junctie. Daarom, het heeft de I-N-kenmerken van een algemene P-N-overgang, dat wil zeggen, voorwaartse geleiding, omgekeerde afsnijding, en doorslagkarakteristieken. In aanvulling, onder bepaalde voorwaarden, het heeft ook lichtgevende eigenschappen. Onder voorwaartse spanning, elektronen worden geïnjecteerd vanuit het N-gebied in het P-gebied, en gaten worden geïnjecteerd vanuit het P-gebied in het N-gebied. Een deel van de minderheidsdragers (minderheidsdragers) die het andere gebied binnenkomen, recombineren met de meerderheidsdragers (meerderheidsdragers) om licht uit te stralen.
Wat zijn de optische eigenschappen van LED?
(1) Het licht dat door LED wordt uitgestraald, is noch monochromatisch noch breedband, maar een evenwicht tussen de twee.
(2) De LED-lichtbron is vergelijkbaar met een puntlichtbron, maar is geen puntlichtbron.
(3) De kleur van het door de LED uitgezonden licht varieert met de ruimtelijke richting.
(4) De aansluittemperatuur van de LED bij constante stroomwerking beïnvloedt sterk de doorlaatspanning VF.
Wat zijn de verschillende manieren om LED te construeren?
LED's hebben verschillende chemische samenstellingen vanwege hun verschillende kleuren:
Bijvoorbeeld, rood: aluminium-indium-gallium-fosfide
Groen en blauw: indium-gallium-nitride
Wit en andere kleuren worden gemaakt door de drie primaire kleuren RGB in de juiste verhoudingen te mengen. Het productieproces van de LED is vergelijkbaar met dat van halfgeleiders, maar de verwerkingsnauwkeurigheid is niet zo goed als die van halfgeleiders, en de huidige kosten zijn nog steeds relatief hoog.
Wat zijn de golflengtes van verschillende kleuren?
De spectrale golflengteverdeling van enkele veelgebruikte ultraheldere LED's in China is 460-636 nm, en de golflengten zijn blauw, groente, geelgroen, yellow, geel-oranje, en rood van kort naar lang. De typische piekgolflengten van verschillende gangbare kleuren-LED's zijn:
Blauw – 470nm,
Blauwgroen – 505nm,
Groen – 525nm,
Geel – 590nm,
Oranje – 615nm,
Rood – 625nm.
Wat zijn de verpakkingsmethoden van LED?
Verpakkingsmethode:
(1) Pin-type (Lamp) LED-verpakking,
(2) Opbouw (SMD) type ( SMT-LED) verpakking,
(3) Chip-on-Board (COB) LED verpakking,
(4) System-in-Pack (SiP) LED-verpakking
(5) Wafer bonding en chip bonding.
Wat zijn de classificatiemethoden van LED?
1. Afhankelijk van de kleur van de lichtgevende buis
Afhankelijk van de kleur van de lichtgevende buis, het kan worden onderverdeeld in rood, orange, groente (verder onderverdeeld in geelgroen, standaard groen en zuiver groen), blauw licht, enz. In aanvulling, sommige lichtdiodes bevatten twee of drie kleuren chips.
Afhankelijk van of de lichtdiode al dan niet met verstrooiingsmiddel is gedoteerd, en of deze gekleurd of kleurloos is, de bovengenoemde lichtdiodes van verschillende kleuren kunnen ook worden onderverdeeld in vier typen: gekleurd transparant, kleurloos transparant, gekleurde verstrooiing en kleurloze verstrooiing. 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, enz. 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. Over het algemeen, it is a pointed epoxy package or a package with a metal reflective cavity, en er wordt geen verstrooiingsmiddel toegevoegd. De halfwaardehoek is 5°～20° of minder, met hoge richtingsgevoeligheid. Het kan worden gebruikt als een lokale lichtbron, of worden gebruikt in combinatie met een lichtdetector om een automatisch detectiesysteem te vormen.
(2) Standaardtype. Wordt meestal gebruikt als indicatielamp, de halfwaardehoek is 20°～45°.
(3) Verstrooiingstype. Dit is een indicatielamp met een groter gezichtsveld, een halfwaardehoek van 45°～90° of meer, en een grotere hoeveelheid verstrooiingsmiddel.
3. Afhankelijk van de structuur van de lichtdiode
Afhankelijk van de structuur van de lichtdiode, er zijn volledig epoxy-ingekapselde, metaalbasis epoxy-ingekapselde, keramiekbasis epoxy-ingekapselde en glazen ingekapselde.
4. Afhankelijk van de lichtintensiteit en werkstroom
Afhankelijk van de lichtintensiteit en werkstroom, er zijn gewone helderheid LEDs (lichtintensiteit>10mcd); ultra-helderheid LEDs (lichtintensiteit<100mcd); de lichtintensiteit tussen 10 en 100 mcd wordt een high brightness-led genoemd. De werkstroom van een gewone LED ligt tussen tientallen mA en tientallen mA, terwijl de werkstroom van een low current-LED lager is dan 2 mA (de helderheid is hetzelfde als die van een gewone lichtgevende buis).
Naast de bovenstaande classificatiemethoden, zijn er ook classificatiemethoden op basis van chipmateriaal en functie.
Wat zijn de productieprocesstappen van LED?
1. Proces:
a) Reiniging: Gebruik ultrasone reiniging voor PCB of LED-houder en droog deze.
b) Montage: Bereid zilverlijm voor op de bodemelektrode van de LED-buiskern (grote wafer) en spreid deze uit. Plaats de uitgespreide buiskern (grote wafer) op de kristaltafel. Gebruik een kristalpen om de buiskern één voor één op het overeenkomstige pad van de PCB of LED-houder onder een microscoop te installeren, en daarna sinteren om de zilverlijm te verharden.
c) Druklassen: Gebruik een aluminiumdraad- of gouddraaddlasmachine om de elektrode aan de LED-buiskern te verbinden als een aansluiting voor stroominjectie. LED wordt direct op het PCB gemonteerd, gewoonlijk wordt een aluminiumdraad-lasmachine gebruikt. (Een gouddraaddlasmachine is nodig om witte TOP-LED te maken)
d) Verpakking: Gebruik epoxy om de LED-kern en lasdraad te beschermen door middel van doseren. Doseren op het PCB-bord heeft strikte eisen aan de vorm van de pasta na uitharding, wat direct verband houdt met de helderheid van de afgewerkte backlightbron. Dit proces zal ook de taak van fosfor doseren uitvoeren (witte LED).
e) Lassen: Als de backlightbron een SMD-LED of andere verpakte LED is, moet de LED vóór het assemblageproces op het PCB-bord worden gelast.
f) Film snijden: Gebruik een ponsmachine om verschillende diffusiematerialen te uitstansen, reflecterende films, enz. vereist voor de achtergrondverlichtingsbron.
g) Assemblage: Volgens de eisen van de tekening, installeer handmatig verschillende materialen van de achtergrondverlichtingsbron op de juiste positie.
h) Testen: Controleer of de foto-elektrische parameters en lichtuniformiteit van de achtergrondverlichtingsbron goed zijn.
2. De taak van LED-verpakking
is het verbinden van de externe draad met de elektrode van de LED-chip, de LED-chip tegelijkertijd beschermen, en een rol spelen bij het verbeteren van de lichtopbrengstefficiëntie. De belangrijkste processen zijn monteren, persen en verpakken.
3. LED-verpakkingsvorm
LED-verpakkingsvormen kunnen worden gezegd dat ze gevarieerd zijn, voornamelijk afhankelijk van verschillende toepassingsscenario's met overeenkomstige externe afmetingen, koelingsmaatregelen en lichtoutputeffecten. LEDs are classified into Lamp-LED, TOP-LED, Side-LED, SMD-LED, High-Power-LED, enz. according to packaging forms.
4. LED packaging process flow
5. Packaging process description
(1). Chip inspection
Microscopic inspection: whether there is mechanical damage and pits (lockhill) on the surface of the material, whether the chip size and electrode size meet the process requirements, and whether the electrode pattern is complete.
(2). Chip expansion
Since LED chips are still closely arranged and the spacing is very small (about 0.1mm) after dicing, it is not conducive to the operation of the subsequent process. We use a film expander to expand the film of the bonded chip, so that the spacing of the LED chip is stretched to about 0.6mm. Manual expansion can also be used, but it is easy to cause problems such as chip falling and waste.
(3). Glue dispensing
Breng zilverlijm of isolatielijm aan op de overeenkomstige positie van de LED-houder. (Voor GaAs- en SiC-geleidende substraten, rood, yellow, en geel-groene chips met achterelektroden, wordt zilverlijm gebruikt. Voor blauwe en groene LED-chips met saffier isolerende substraten, wordt isolatielijm gebruikt om de chips te bevestigen.) De moeilijkheid van het proces ligt in het beheersen van de hoeveelheid uitgespoten lijm. Er zijn gedetailleerde procesvereisten voor de hoogte van de colloïde en de locatie van het lijm aanbrengen. Omdat zilverlijm en isolatielijm strenge eisen hebben voor opslag en gebruik, zijn het wakker maken, roeren, en gebruikstijd van zilverlijm allemaal zaken waar tijdens het proces op gelet moet worden.
(4). Lijmvoorbereiding
In tegenstelling tot lijm aanbrengen, lijmvoorbereiding is het gebruik van een lijmvoorbereidingsmachine om eerst zilverlijm aan te brengen op de achterelektrode van de LED, en installeer vervolgens de LED met zilverlijm op de achterkant op de LED-houder. De efficiëntie van lijmvoorbereiding is veel hoger dan lijmverdelen, maar niet alle producten zijn geschikt voor het lijmvoorbereidingsproces.
(5). Handmatige prikking
Plaats de uitgebreide LED-chip (met of zonder lijm) op de houder van de priktafel, plaats de LED-houder onder de houder, en gebruik een naald om de LED-chips één voor één op de juiste positie onder een microscoop te prikken. Vergeleken met automatisch monteren, heeft handmatige prikking het voordeel dat het eenvoudig is om op elk moment verschillende chips te vervangen, wat geschikt is voor producten waarbij meerdere chips moeten worden geïnstalleerd.
(6). Automatisch monteren
Automatische montage combineert eigenlijk de twee stappen van lijmdosering en chipinstallatie. Eerst, zilverlijm (isolerende lijm) wordt aangebracht op de LED-beugel, en vervolgens wordt de LED-chip opgezogen en naar de positie verplaatst met een vacuümmondstuk, en vervolgens in de overeenkomstige beugelpositie geplaatst. Het belangrijkste proces van automatische montage is om bekend te zijn met de programmering van de werking van de apparatuur, en pas tegelijkertijd de lijmdosering en installatienauwkeurigheid van de apparatuur aan. Bij het kiezen van het mondstuk, probeer bakelieten spuitmonden te gebruiken om schade aan het oppervlak van de LED-chip te voorkomen, vooral blauwe en groene spanen moeten van bakeliet zijn gemaakt. Omdat het stalen mondstuk de huidige diffusielaag op het oppervlak van de chip zal krassen.
(7). Sinteren
Het doel van sinteren is om de zilverlijm te laten stollen. Sinteren vereist temperatuurbewaking om defecten in de batch te voorkomen. De temperatuur van zilverlijmsinteren wordt over het algemeen gecontroleerd op 150℃ en de sintertijd is 2 uren. Volgens de werkelijke omstandigheden, kan deze worden aangepast naar 170℃ voor 1 uur. De isolatielijm is over het algemeen 150℃ voor 1 uur. De sinteroven voor zilverlijm moet elke 2 uren (of 1 uur) worden geopend om het gesinterde product te vervangen volgens de procesvereisten. Het mag niet zomaar halverwege worden geopend. De sinteroven mag niet voor andere doeleinden worden gebruikt om vervuiling te voorkomen.
(8). Perslassen
Het doel van perslassen is om het elektrodencontact met de LED-chip tot stand te brengen en de verbinding van de interne en externe draden van het product te voltooien. Er zijn twee soorten LED-perslasprocessen: gouddraadbollassen en aluminiumdraaddruklassen. De rechterfoto toont het proces van aluminiumdraaddruklassen. Eerst, druk op het eerste punt van de LED-chip-elektrode, trek vervolgens de aluminiumdraad naar de bovenkant van het bijbehorende steunpunt, druk op het tweede punt en breek daarna de aluminiumdraad. Bij het bollenlassen van gouden draad, wordt er een bol gevormd voordat het eerste punt wordt gedrukt, en de rest van het proces is vergelijkbaar. Druklassen is een belangrijk onderdeel van de LED-verpakkings technologie. De belangrijkste zaken die tijdens het proces moeten worden gecontroleerd zijn de boogvorm van de gouddraad (aluminiumdraad), de vorm van het soldeerpunt, en de spanning. Diepgaand onderzoek naar het druklasproces omvat veel aspecten, zoals goud (aluminium) draadmateriaal, ultrasone kracht, druklassen druk, selection of splitter (steel nozzle), movement trajectory of splitter (steel nozzle), enz. (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 (vooral voor witte licht-LED's). De grootste moeilijkheid is het regelen van de hoeveelheid dosering, omdat de epoxy tijdens gebruik zal verdikken. Bij de dosering van witte licht-LED's is er ook het probleem van fosfor-neerslag wat kleurverschil in het licht veroorzaakt.
(10). Lijm-encapsulatie
Lamp-LED-encapsulatie maakt gebruik van de vorm van encapsulatie. Het encapsulatieproces is eerst vloeibare epoxy in de LED-vormholte injecteren, daarna de geperste LED-houder plaatsen, het in een oven zetten om de epoxy te laten uitharden, en daarna de LED uit de holte verwijderen om het te vormen.
(11). Vormgegeven verpakking
Plaats de geperste LED-houder in plaats het in de mal, sluit de boven- en ondermal met een hydraulische pers en evacueer ze.
Plaats de vaste epoxy in de ingang van het injectiekanaal, verwarm het, en druk het in het malingskanaal met een hydraulische duwstang. De epoxy stroomt in elke LED-malgroeve langs het kanaal en stolt.
(12). Uitharden en nabakken
Uitharden verwijst naar het uitharden van de ingekapselde epoxy. De algemene uithardingsomstandigheden voor epoxy zijn 135℃ voor 1 uur. Het gevormde pakket is over het algemeen bij 150℃ voor 4 notulen.
(13). Nabakken
Het doel van uitharden is om de epoxy volledig uit te harden en de LED thermisch te laten verouderen. Nabakken is erg belangrijk voor het verbeteren van de hechtingssterkte tussen de epoxy en het houder (PCB). De algemene omstandigheden zijn 120℃ voor 4 uren.
(14). Snijden en verdelen
Aangezien LED's met elkaar verbonden zijn (niet individueel) tijdens productie, Lamp ingekapselde LED's gebruiken snijden om de verbindingsribben van de LED-houder af te snijden. SMD-LED bevindt zich op een PCB-board, en er is een snijmachine nodig om het scheidingswerk te voltooien. (15). Testen
Test de foto-elektrische parameters van LED, controleer de externe afmetingen, en sorteer de LED-producten volgens de eisen van de klant.
(16). Verpakking
Tel en verpak de afgewerkte producten. Ultraheldere LED's vereisen een antistatische verpakking.