YUANNENGJI Čo je to LED?
LED je v angličtine Light Emitting Diode, čo je polovodičové pevné svetlo vyžarujúce zariadenie. Ako materiály vyžarujúce svetlo používa pevné polovodičové čipy. Keď je na oba konce privedené priepustné napätie, nosiče v polovodiči sa rekombinujú, čím spôsobujú emisiu fotónov a vytvárajú svetlo. LED môže priamo vyžarovať červenú, žltá, modrá, zelená, azúrová, oranžová, fialová, a biele svetlo. Prvá komerčná dióda bola vyrobená v r 1960. Jeho základnou štruktúrou je kus elektroluminiscenčného polovodičového materiálu, umiestnené na stojane s vodidlami, a potom utesnené epoxidovou živicou na ochranu vnútorného drôtu jadra, takže LED má dobrú seizmickú odolnosť. 2. Prečo je LED zdrojom svetla štvrtej generácie (zelené osvetlenie )?
Klasifikácia podľa mechanizmu vyžarovania svetla elektrických svetelných zdrojov:
Svetelné zdroje prvej generácie: rezistorové svetlo vyžarujúce ako sú žiarovky.
Svetelné zdroje druhej generácie: oblúkové a plynové svetlo, ako sú sodíkové výbojky.
Svetelné zdroje tretej generácie: svetlo emitujúce fosfor, ako sú žiarivky.
Svetelné zdroje štvrtej generácie: polovodičové čipy vyžarujúce svetlo, ako sú LED diódy.
Aké sú mechanizmy vyžarovania svetla a princípy fungovania LED?
Svetelné diódy sú vyrobené zo zlúčenín skupiny III-IV, ako je GaAs (arzenid gália), GaP (fosfid gália), GaAsP (fosfid arzenidu gália) a iné polovodiče, a ich jadrom je PN prechod. Preto, má I-N charakteristiky všeobecného P-N prechodu, to jest, dopredné vedenie, spätné odpojenie, a charakteristikami rozpadu. Okrem toho, za určitých podmienok, má tiež vlastnosti vyžarujúce svetlo. Pod dopredným napätím, elektróny sú vstrekované z oblasti N do oblasti P, a otvory sa vstrekujú z oblasti P do oblasti N. Časť menšinových nosičov (menšinových nosičov) ktoré vstupujú do inej oblasti, sa rekombinujú s väčšinovými nosičmi (väčšinových dopravcov) vyžarovať svetlo.
Aké sú optické vlastnosti LED?
(1) Svetlo vyžarované LED nie je ani monochromatické, ani širokopásmové, ale rovnováha medzi nimi.
(2) Svetelný zdroj LED je podobný bodovému zdroju svetla, ale nie bodovému zdroju svetla.
(3) Farba svetla vyžarovaného LED sa mení s priestorovým smerom.
(4) Teplota prechodu LED pri prevádzke s konštantným prúdom silne ovplyvňuje priepustné napätie VF.
Aké sú rôzne spôsoby konštrukcie LED?
LED diódy majú rôzne chemické zloženie v dôsledku rôznych farieb:
Napríklad, červená: hliník-indium-gálium-fosfid
Zelená a modrá: indium-gálium-nitrid
Biela a ostatné farby sa vyrábajú zmiešaním troch základných farieb RGB vo vhodných pomeroch. Výrobný proces LED je podobný procesu výroby polovodičov, ale presnosť spracovania nie je taká dobrá ako u polovodičov, a súčasné náklady sú stále relatívne vysoké.
Aké sú vlnové dĺžky rôznych farieb?
Spektrálna distribúcia vlnových dĺžok niekoľkých bežne používaných ultrajasných LED diód v Číne je 460-636 nm, a vlnové dĺžky sú modré, zelená, žltozelená, žltá, žlto-oranžová, a červená od krátkej po dlhú. Typické špičkové vlnové dĺžky niekoľkých bežných farebných LED diód sú:
Modrá – 470nm,
Modro-zelená – 505nm,
Zelená – 525nm,
Žltá – 590nm,
Oranžová – 615nm,
Červená – 625nm.
Aké sú spôsoby balenia LED?
Spôsob balenia:
(1) Pin-typ (Lampa) LED balenie,
(2) Povrchová montáž (SMD) typu ( SMT-LED) balenie,
(3) Chip-on-Board (COB) LED balenie,
(4) System-in-Pack (SiP) LED balenie
(5) Spájanie plátkov a spájanie čipov.
Aké sú metódy klasifikácie LED?
1. Podľa farby trubice vyžarujúcej svetlo
Podľa farby trubice vyžarujúcej svetlo, dá sa rozdeliť na červenú, oranžová, zelená (ďalej delené na žltozelené, štandardná zelená a čistá zelená), modré svetlo, atď. Okrem toho, niektoré svetelné diódy obsahujú dve alebo tri farby čipov.
Podľa toho, či je svetelná dióda dopovaná rozptylovým činidlom alebo nie, a či je farebný alebo bezfarebný, vyššie spomínané svetelné diódy rôznych farieb možno tiež rozdeliť do štyroch typov: farebné priehľadné, bezfarebný transparentný, farebný rozptyl a bezfarebný rozptyl. Rozptylové diódy vyžarujúce svetlo a používajú sa ako kontrolky.
2. Podľa charakteristík povrchu vyžarujúceho svetlo svetlo vyžarujúcej trubice
Podľa charakteristík povrchu vyžarujúceho svetlo svetlo vyžarujúcej trubice, dá sa rozdeliť na okrúhle svietidlá, štvorcové lampy, obdĺžnikové lampy, povrchové trubice vyžarujúce svetlo, bočné rúrky, povrchovo montované mikrotrubice, atď. Kruhové žiarovky sú klasifikované do φ2 mm, φ4,4 mm, φ5 mm, φ8 mm, φ10mm a φ20mm podľa ich priemerov. V cudzích krajinách, LED diódy φ3mm sa zvyčajne zaznamenávajú ako T-1; φ5 mm ako T-1(3/4); a φ4,4 mm ako T-1(1/4). Polovičný uhol možno použiť na odhad uhlového rozloženia kruhovej intenzity osvetlenia. Existujú tri typy založené na uhlovom rozložení intenzity osvetlenia:
(1) Vysoká smerovosť. Všeobecne, ide o špicatý epoxidový obal alebo obal s kovovou reflexnou dutinou, a nepridáva sa žiadne posypové činidlo. Uhol polovičnej hodnoty je 5°～20° alebo menej, s vysokou smerovosťou. Môže byť použitý ako miestny zdroj osvetlenia, alebo sa používa v spojení s detektorom svetla na vytvorenie automatického detekčného systému.
(2) Štandardný typ. Zvyčajne sa používa ako kontrolka, jeho polovičný uhol je 20°～45°.
(3) Typ rozptylu. Ide o kontrolku s väčším pozorovacím uhlom, polovičný uhol hodnoty 45°～90° alebo viac, a väčšie množstvo posypového prostriedku.
3. Podľa štruktúry svetelnej diódy
Podľa štruktúry svetelnej diódy, sú plné epoxidové zapuzdrenie, epoxidové zapuzdrenie na kovovej báze, epoxidové zapuzdrenie na keramickej báze a sklenené zapuzdrenie.
4. Podľa intenzity osvetlenia a pracovného prúdu
Podľa intenzity osvetlenia a pracovného prúdu, existujú obyčajné svetelné LED diódy (svietivosť>10mcd); LED diódy s ultra vysokým jasom (svietivosť<100mcd); intenzita svetla medzi 10 a 100mcd sa nazýva dióda vyžarujúca svetlo s vysokým jasom. Pracovný prúd všeobecnej LED je medzi desiatkami mA a desiatkami mA, zatiaľ čo pracovný prúd nízkoprúdovej LED je nižší 2 mA (jas je rovnaký ako jas bežnej trubice vyžarujúcej svetlo).
Okrem vyššie uvedených metód klasifikácie, existujú aj metódy klasifikácie podľa materiálu triesky a podľa funkcie.
Aké sú kroky výrobného procesu LED?
1. Proces:
a) Upratovanie: Použite ultrazvukové čistenie PCB alebo držiaka LED a sušenie.
b) Montáž: Pripravte strieborné lepidlo na spodnú elektródu jadra LED trubice (veľká oblátka) a rozšíriť ho. Umiestnite expandované jadro trubice (veľká oblátka) na krištáľovom stole. Pomocou kryštálového pera nainštalujte jadro trubice jedno po druhom na príslušnú podložku dosky plošných spojov alebo držiaka LED pod mikroskopom, a potom spekať, aby strieborné lepidlo stuhlo.
c) Tlakové zváranie: Použite hliníkový drôt alebo zvárací stroj na zlatý drôt na pripojenie elektródy k jadru LED trubice ako vodič pre vstrekovanie prúdu. LED je priamo namontovaná na PCB, všeobecne pomocou zváracieho stroja z hliníkového drôtu. (Zváračka zlatého drôtu je potrebná na výrobu bieleho svetla TOP-LED)
d) Balenie: Na ochranu jadra LED a zváracieho drôtu pri dávkovaní použite epoxid. Dávkovanie na doske PCB má prísne požiadavky na tvar koloidu po vytvrdnutí, čo priamo súvisí s jasom hotového zdroja podsvietenia. Tento proces bude tiež vykonávať úlohu dávkovania fosforu (biele svetlo LED).
e) Zváranie: Ak je zdrojom podsvietenia SMD-LED alebo iná pribalená LED, LED je potrebné privariť k doske PCB pred procesom montáže.
f) Strihanie filmu: Na vysekávanie rôznych difúznych fólií použite dierovací stroj, reflexné fólie, atď. potrebné pre zdroj podsvietenia.
g) Montáž: Podľa požiadaviek výkresu, ručne nainštalujte rôzne materiály zdroja podsvietenia do správnej polohy.
h) Testovanie: Skontrolujte, či sú fotoelektrické parametre a rovnomernosť svetla zdroja podsvietenia dobré.
2. Úloha LED balenia
je pripojenie externého vodiča k elektróde LED čipu, zároveň chrániť LED čip, a zohrávajú úlohu pri zlepšovaní účinnosti extrakcie svetla. Kľúčové procesy sa montujú, lisovanie a balenie.
3. Forma balenia LED
Dá sa povedať, že LED formy balenia sú rôznorodé, hlavne podľa rôznych aplikačných scenárov so zodpovedajúcimi vonkajšími rozmermi, opatrenia na rozptyl tepla a efekty svetelného výkonu. LED sa delia na Lamp-LED, TOP-LED, Bočné LED, SMD-LED, High-Power-LED, atď. podľa foriem balenia.
4. Proces balenia LED
5. Popis procesu balenia
(1). Kontrola čipu
Mikroskopická kontrola: či nedochádza k mechanickému poškodeniu a jamkám (lockhill) na povrchu materiálu, či veľkosť čipu a veľkosť elektródy spĺňajú požiadavky procesu, a či je vzor elektród úplný.
(2). Rozšírenie čipu
Pretože LED čipy sú stále tesne usporiadané a rozstup je veľmi malý (asi 0,1 mm) po krájaní na kocky, neprispieva to k fungovaniu následného procesu. Na roztiahnutie filmu lepeného čipu používame rozťahovač fólie, aby sa rozstup LED čipu natiahol na cca 0,6mm. Je možné použiť aj manuálne rozšírenie, ale je ľahké spôsobiť problémy, ako je vypadávanie triesok a odpad.
(3). Dávkovanie lepidla
Naneste strieborné lepidlo alebo izolačné lepidlo na zodpovedajúce miesto držiaka LED. (Pre GaAs a SiC vodivé substráty, červená, žltá, a žltozelené čipy so zadnými elektródami, používa sa strieborné lepidlo. Pre modré a zelené LED čipy so zafírovými izolačnými substrátmi, na fixáciu triesok sa používa izolačné lepidlo.) Náročnosť procesu spočíva v kontrole množstva dávkovaného lepidla. Existujú podrobné požiadavky na proces pre výšku koloidu a umiestnenie dávkovania lepidla. Pretože strieborné lepidlo a izolačné lepidlo majú prísne požiadavky na skladovanie a použitie, prebudenie, miešanie, a doba použitia strieborného lepidla sú všetky záležitosti, ktorým je potrebné venovať pozornosť.
(4). Príprava lepidla
Na rozdiel od dávkovania lepidla, príprava lepidla spočíva v použití stroja na prípravu lepidla na nanesenie strieborného lepidla na zadnú elektródu LED, a potom nainštalujte LED strieborným lepidlom na zadnú stranu držiaka LED. Účinnosť prípravy lepidla je oveľa vyššia ako pri dávkovaní lepidla, ale nie všetky produkty sú vhodné na prípravu lepidla.
(5). Ručné napichovanie
Umiestnite rozšírený LED čip (s lepidlom alebo bez neho) na držiaku prepichovacieho stola, umiestnite držiak LED pod zariadenie, a pomocou ihly prepichnite LED čipy jeden po druhom do zodpovedajúcej polohy pod mikroskopom. V porovnaní s automatickou montážou, ručné napichovanie má tú výhodu, že je ľahké kedykoľvek vymeniť rôzne čipy, ktorý je vhodný pre produkty, ktoré potrebujú inštalovať viacero čipov.
(6). Automatická montáž
Automatická montáž v skutočnosti kombinuje dva kroky dávkovania lepidla a inštalácie čipu. Najprv, strieborné lepidlo (izolačné lepidlo) sa aplikuje na držiak LED, a následne sa LED čip odsaje a presunie do polohy s vákuovou tryskou, a potom umiestnite do zodpovedajúcej polohy držiaka. Hlavným procesom automatickej montáže je oboznámenie sa s programovaním prevádzky zariadenia, a zároveň upraviť dávkovanie lepidla a presnosť inštalácie zariadenia. Pri výbere trysky, skúste použiť bakelitové trysky, aby ste zabránili poškodeniu povrchu LED čipu, najmä modré a zelené triesky musia byť vyrobené z bakelitu. Pretože oceľová tryska poškriabe súčasnú difúznu vrstvu na povrchu čipu.
(7). Spekanie
Účelom spekania je stuhnúť strieborné lepidlo. Spekanie vyžaduje monitorovanie teploty, aby sa predišlo chybám šarže. Teplota spekania strieborného lepidla je všeobecne regulovaná na 150 ℃ a čas spekania je 2 hodiny. Podľa skutočných podmienok, dá sa nastaviť na 170 ℃ 1 hodina. Izolačné lepidlo je zvyčajne 150 ℃ 1 hodina. Pec na spekanie strieborného lepidla sa musí otvoriť každý deň 2 hodiny (alebo 1 hodina) nahradiť spekaný produkt podľa požiadaviek procesu. V strede sa nesmie ľubovoľne otvárať. Spekacia pec sa nesmie používať na iné účely, aby sa zabránilo znečisteniu.
(8). Zváranie lisom
Účelom lisovacieho zvárania je priviesť elektródu k LED čipu a dokončiť prepojenie vnútorných a vonkajších vývodov výrobku. Existujú dva typy procesov zvárania lisom LED: guľové zváranie zlatým drôtom a zváranie lisovaním hliníkového drôtu. Pravý obrázok ukazuje proces zvárania lisom z hliníkového drôtu. Najprv, stlačte prvý bod na elektróde LED čipu, potom vytiahnite hliníkový drôt k hornej časti zodpovedajúcej konzoly, stlačte druhý bod a potom prerušte hliníkový drôt. V procese zvárania guľôčkovým zlatým drôtom, loptička sa spáli pred stlačením prvého bodu, a zvyšok procesu je podobný. Tlakové zváranie je kľúčovým článkom v technológii balenia LED. Hlavné veci, ktoré je potrebné v procese sledovať, sú oblúkový tvar zlatého drôtu (hliníkový drôt), tvar spájkovaného spoja, a napätie. Hĺbkový výskum procesu tlakového zvárania zahŕňa mnoho aspektov, ako je zlato (hliník) drôtený materiál, ultrazvukový výkon, tlakové zváranie tlak, výber rozdeľovača (oceľová tryska), trajektória pohybu rozdeľovača (oceľová tryska), atď. (Na obrázku nižšie je mikroskopická fotografia spájkovaných spojov lisovaných dvoma rôznymi rozdeľovačmi za rovnakých podmienok. Existujú rozdiely v mikroštruktúre oboch, čo ovplyvňuje kvalitu produktu.) Nebudeme to tu opakovať.
(9). LED balenie na dávkovanie lepidla zahŕňa hlavne dávkovanie lepidla, zalievanie, a formovanie. V podstate, ťažkosti pri riadení procesu sú bubliny, viaceré chýbajúce materiály, a čierne škvrny. Dizajn sa zameriava hlavne na výber materiálov a výber epoxidu a konzol s dobrou kombináciou. (Všeobecné LED diódy nemôžu prejsť testom vzduchotesnosti) Ako je znázornené na obrázku vpravo, TOP-LED a Side-LED sú vhodné na dávkovanie lepidla. Manuálne dávkovacie balenie vyžaduje vysokú úroveň obsluhy (najmä pre biele svetlo LED). Hlavným problémom je kontrola množstva dávkovania, pretože epoxid počas používania zhustne. Výdaj bielych svetelných diód LED má tiež problém so zrážaním fosforu, ktoré spôsobuje rozdiel vo farbe svetla.
(10). Zapuzdrenie lepidlom
Zapuzdrenie lampy-LED má formu zapuzdrenia. Proces zapuzdrenia spočíva v prvom vstreknutí tekutého epoxidu do dutiny lisovania LED, potom vložte lisovaný držiak LED, vložte do rúry, aby epoxid stuhol, a potom vyberte LED z dutiny, aby ste ju vytvorili.
(11). Lisované balenie
Vložte lisovaný držiak LED do Vložte ho do formy, zatvorte hornú a spodnú formu hydraulickým lisom a evakuujte ich.
Tuhý epoxid vložte do vstupu vstrekovacieho kanála, zahriať to, a zatlačte ho do kanála formy pomocou hydraulickej tlačnej tyče. Epoxid vstupuje do každej lišty LED pozdĺž kanála a tuhne.
(12). Vytvrdzovanie a následné vytvrdzovanie
Vytvrdzovanie sa týka vytvrdzovania zapuzdreného epoxidu. Všeobecné podmienky vytvrdzovania epoxidu sú 135 °C 1 hodina. Lisovaný balík má vo všeobecnosti teplotu 150 ℃ 4 minút.
(13). Dodatočné vytvrdzovanie
Účelom vytvrdzovania je úplné vytvrdenie epoxidu a tepelné starnutie LED. Dodatočné vytvrdzovanie je veľmi dôležité pre zlepšenie pevnosti spojenia medzi epoxidom a konzolou (PCB). Všeobecné podmienky sú pre 120 ℃ 4 hodiny.
(14). Rezanie a krájanie
Pretože LED diódy sú navzájom spojené (nie jednotlivo) počas výroby, LED diódy zapuzdrené v lampe používajú rezanie na odrezanie spojovacích rebier držiaka LED. SMD-LED je na doske PCB, a na dokončenie separačných prác je potrebný stroj na kocky. (15). Testovanie
Otestujte fotoelektrické parametre LED, skontrolujte vonkajšie rozmery, a triediť LED produkty podľa požiadaviek zákazníka.
(16). Balenie
Spočítajte a zabaľte hotové výrobky. Ultra jasné LED diódy vyžadujú antistatické balenie.