大功率LED芯片、灯珠、灯具及其制程的100个疑难问题及其解答.doc
《大功率LED芯片、灯珠、灯具及其制程的100个疑难问题及其解答.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《大功率LED芯片、灯珠、灯具及其制程的100个疑难问题及其解答.doc(15页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、2022年-2023年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作大功率LED芯片、灯珠、灯具及其制程的100个疑难问题及其解答1.LED是什么?答LED是英文Light Emitting Diode,即发光二极管,是一种半导体固体发光器件,它是利用固体半导体芯片作为发光材料,当两端加上正向电压,半导体中的载流子发生复合引起光子发射而产生光.LED可以直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光.第一个商用二极管产生于 1960年.它的基本结构是一块电致发光的半导体材料,置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,起到保护内部芯线的作用,所以LED的抗震性能好.2.LED为什么是第四代光源(绿色照明)
2、?答:按电光源的发光机理分类:第一代光源:电阻发光如白炽灯.第二代光源:电弧和气体发光如钠灯.第三代光源:荧光粉发光如荧光灯.第四代光源:固态芯片发光如LED.3.LED的发光机理和工作原理有哪些?答:发光二极管是由-族化合物,如GaAs(砷化镓)、GaP(磷化镓)、GaAsP(磷砷化镓)等半导体制成的,其核心是PN结.因此它具有一般P-N结的I-N特性,即正向导通,反向截止、击穿特性.此外,在一定条件下,它还具有发光特性.在正向电压下,电子由N区注入P区,空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子(少子)一部分与多数载流子(多子)复合而发光. 4.LED有哪些光学特性?答:1.LED发出的
3、光既不是单色光,也不是宽带光,而是结余二者之间.2.LED光源似点光源又非点光源.3.LED发出光的颜色随空间方向不同而不同.4.恒流操作下的LED的结温强烈影响着正向电压VF.5.LED有哪几种构成方式?答: LED 因其颜色不同,而其化学成份不同:如红色 :铝-铟-镓-磷化物绿色和蓝色: 铟-镓-氮化物白色和其它色都是用RGB三基色按适当的比例混合而成的.LED 的制造过程类似于半导体,但加工的精度不如半导体,目前成本仍然较高。6.各种颜色的发光波长是多少?答:目前国内常用几种颜色的超高亮LED的光谱波长分布为460636nm,波长由短到长依次呈现为蓝色、绿色、黄绿色、黄色、黄橙色、红色.
4、常见几种颜色LED的典型峰值波长是:蓝色470nm,蓝绿色505nm,绿色525nm,黄色590nm,橙色615nm,红色625nm.7.LED有哪几种封装方式?答:封装方式: 1、引脚式(Lamp)LED封装, 2、表面组装(贴片)式(SMTLED)封装, 3、板上芯片直装式(COB)LED封装, 4、系统封装式(SiP)LED封装 5. 晶片键合和芯片键合.8.LED有哪几种分类方法?答:1按发光管发光颜色分按发光管发光颜色分,可分成红色、橙色、绿色(又细分黄绿、标准绿和纯绿)、蓝光等.另外,有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片.根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色,上述各
5、种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。散射型发光二极管和达于做指示灯用.2按发光管出光面特征分按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。圆形灯按直径分为2mm、4.4mm、5mm、8mm、10mm及20mm等.国外通常把3mm的发光二极管记作T-1;把5mm的记作T-1(3/4);把4.4mm的记作T-1(1/4).由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况.从发光强度角分布图来分有三类:(1)高指向性.一般为尖头环氧封装,或是带金属反射腔封装,且不加散射剂。半值角为520或更小,具有很高的指向性,可作局部照明光源用,或与光
6、检出器联用以组成自动检测系统.(2)标准型.通常作指示灯用,其半值角为2045.(3)散射型.这是视角较大的指示灯,半值角为4590或更大,散射剂的量较大.3按发光二极管的结构分按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构.4按发光强度和工作电流分按发光强度和工作电流分有普通亮度的LED(发光强度100mcd);把发光强度在10100mcd间的叫高亮度发光二极管.一般LED的工作电流在十几mA至几十mA,而低电流LED的工作电流在2mA以下(亮度与普通发光管相同).除上述分类方法外,还有按芯片材料分类及按功能分类的方法.9.LED的生产工艺步骤有哪些?答
7、:1.工艺: a)清洗:采用超声波清洗PCB或LED支架,并烘干. b)装架:在LED管芯(大圆片)底部电极备上银胶后进行扩张,将扩张后的管芯(大圆片)安置在刺晶台上,在显微镜下用刺晶笔将管芯一个一个安装在PCB或LED支架相应的焊盘上,随后进行烧结使银胶固化. c)压焊:用铝丝或金丝焊机将电极连接到LED管芯上,以作电流注入的引线。LED直接安装在PCB上的,一般采用铝丝焊机.(制作白光TOP-LED需要金线焊机) d)封装:通过点胶,用环氧将LED管芯和焊线保护起来.在PCB板上点胶,对固化后胶体形状有严格要求,这直接关系到背光源成品的出光亮度。这道工序还将承担点荧光粉(白光LED)的任务
8、. e)焊接:如果背光源是采用SMD-LED或其它已封装的LED,则在装配工艺之前,需要将LED焊接到PCB板上. f)切膜:用冲床模切背光源所需的各种扩散膜、反光膜等. g)装配:根据图纸要求,将背光源的各种材料手工安装正确的位置. h)测试:检查背光源光电参数及出光均匀性是否良好. 1.LED的封装的任务 是将外引线连接到LED芯片的电极上,同时保护好LED芯片,并且起到提高光取出效率的作用.关键工序有装架、压焊、封装. 2.LED封装形式 LED封装形式可以说是五花八门,主要根据不同的应用场合采用相应的外形尺寸,散热对策和出光效果.LED按封装形式分类有Lamp-LED、TOP-LED、
9、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED等. 3.LED封装工艺流程 4.封装工艺说明 1.芯片检验 镜检:材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑(lockhill)芯片尺寸及电极大小是否符合工艺要求电极图案是否完整.2.扩片 由于LED芯片在划片后依然排列紧密间距很小(约0.1mm),不利于后工序的操作。我们采用扩片机对黏结芯片的膜进行扩张,是LED芯片的间距拉伸到约0.6mm.也可以采用手工扩张,但很容易造成芯片掉落浪费等不良问题. 3.点胶 在LED支架的相应位置点上银胶或绝缘胶.(对于GaAs、SiC导电衬底,具有背面电极的红光、黄光、黄绿芯片,采用银胶。对于蓝宝石绝缘
10、衬底的蓝光、绿光LED芯片,采用绝缘胶来固定芯片.) 工艺难点在于点胶量的控制,在胶体高度、点胶位置均有详细的工艺要求. 由于银胶和绝缘胶在贮存和使用均有严格的要求,银胶的醒料、搅拌、使用时间都是工艺上必须注意的事项. 4.备胶 和点胶相反,备胶是用备胶机先把银胶涂在LED背面电极上,然后把背部带银胶的LED安装在LED支架上.备胶的效率远高于点胶,但不是所有产品均适用备胶工艺. 5.手工刺片 将扩张后LED芯片(备胶或未备胶)安置在刺片台的夹具上,LED支架放在夹具底下,在显微镜下用针将LED芯片一个一个刺到相应的位置上.手工刺片和自动装架相比有一个好处,便于随时更换不同的芯片,适用于需要安
11、装多种芯片的产品. 6.自动装架 自动装架其实是结合了沾胶(点胶)和安装芯片两大步骤,先在LED支架上点上银胶(绝缘胶),然后用真空吸嘴将LED芯片吸起移动位置,再安置在相应的支架位置上.自动装架在工艺上主要要熟悉设备操作编程,同时对设备的沾胶及安装精度进行调整.在吸嘴的选用上尽量选用胶木吸嘴,防止对LED芯片表面的损伤,特别是兰、绿色芯片必须用胶木的。因为钢嘴会划伤芯片表面的电流扩散层. 7.烧结 烧结的目的是使银胶固化,烧结要求对温度进行监控,防止批次性不良.银胶烧结的温度一般控制在150,烧结时间2小时.根据实际情况可以调整到170,1小时.绝缘胶一般150,1小时. 银胶烧结烘箱的必须
12、按工艺要求隔2小时(或1小时)打开更换烧结的产品,中间不得随意打开.烧结烘箱不得再其他用途,防止污染. 8.压焊 压焊的目的将电极引到LED芯片上,完成产品内外引线的连接工作. LED的压焊工艺有金丝球焊和铝丝压焊两种。右图是铝丝压焊的过程,先在LED芯片电极上压上第一点,再将铝丝拉到相应的支架上方,压上第二点后扯断铝丝。金丝球焊过程则在压第一点前先烧个球,其余过程类似. 压焊是LED封装技术中的关键环节,工艺上主要需要监控的是压焊金丝(铝丝)拱丝形状,焊点形状,拉力. 对压焊工艺的深入研究涉及到多方面的问题,如金(铝)丝材料、超声功率、压焊压力、劈刀(钢嘴)选用、劈刀(钢嘴)运动轨迹等等.(
13、下图是同等条件下,两种不同的劈刀压出的焊点微观照片,两者在微观结构上存在差别,从而影响着产品质量.)我们在这里不再累述. 9.点胶封装 LED的封装主要有点胶、灌封、模压三种.基本上工艺控制的难点是气泡、多缺料、黑点.设计上主要是对材料的选型,选用结合良好的环氧和支架.(一般的LED无法通过气密性试验)如右图所示的TOP-LED和Side-LED适用点胶封装。手动点胶封装对操作水平要求很高(特别是白光LED),主要难点是对点胶量的控制,因为环氧在使用过程中会变稠.白光LED的点胶还存在荧光粉沉淀导致出光色差的问题. 10.灌胶封装 Lamp-LED的封装采用灌封的形式.灌封的过程是先在LED成
14、型模腔内注入液态环氧,然后插入压焊好的LED支架,放入烘箱让环氧固化后,将LED从模腔中脱出即成型. 11.模压封装 将压焊好的LED支架放入模具中,将上下两副模具用液压机合模并抽真空,将固态环氧放入注胶道的入口加热用液压顶杆压入模具胶道中,环氧顺着胶道进入各个LED成型槽中并固化. 12.固化与后固化 固化是指封装环氧的固化,一般环氧固化条件在135,1小时.模压封装一般在150,4分钟. 13.后固化 固化是为了让环氧充分固化,同时对LED进行热老化.后固化对于提高环氧与支架(PCB)的粘接强度非常重要。一般条件为120,4小时. 14.切筋和划片 由于LED在生产中是连在一起的(不是单个
15、),Lamp封装LED采用切筋切断LED支架的连筋。SMD-LED则是在一片PCB板上,需要划片机来完成分离工作. 15.测试 测试LED的光电参数、检验外形尺寸,同时根据客户要求对LED产品进行分选. 16.包装 将成品进行计数包装.超高亮LED需要防静电包装.10.LED的基本照明术语有哪些?答:常用照明术语光通量: 符号 ,单位 流明 Lm,说明 发光体每秒种所发出的光量之总和,即光通量 光强:符号 I,单位 坎德拉 cd,说明 发光体在特定方向单位立体角内所发射的光通量 照度:符号 E,单位 勒克斯 Lm/m2,说明 发光体照射在被照物体单位面积上的光通量 亮度:符号 L,单位 尼脱
16、cd/m2,说明 发光体在特定方向单位立体角单位面积内的光通量 光效:单位 每瓦流明 Lm/w,说明 电光源将电能转化为光的能力,以发出的光通量除以耗电量来表示 平均寿命:单位 小时,说明 指一批灯泡至百分之五十的数量损坏时的小时数 经济寿命:单位 小时,说明 在同时考虑灯泡的损坏以及光束输出衰减的状况下,其综合光束输出减至一特定的小时数。此比例用于室外的光源为百分之七十,用于室内的光源如日光灯则为百分之八十. 色温:光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时,黑体的温度称为该光源的色温. 光源色温不同,光色也不同,色温在3300K以下有稳重的气氛,温暖的感觉;色温在3000-5000K
17、为中间色温,有爽快的感觉;色温在5000K以上有冷的感觉.不同光源的不同光色组成最佳环境,如表:色温5000k: 光色为清凉型(带蓝的白色),冷的气氛效果; 色温在3300-5000K:光色为 中间(白) ,爽快的气氛效果; 色温 白 - 蓝.色温的特性1.在高纬度的地区,色温较高,所见到的颜色偏蓝.2.在低纬度的地区,色温较低,所见到的颜色偏红.( ) 3.在一天之中,色温亦有变化,当太阳光斜射时,能量被( 云层、空气 )吸收较多,所以色温较低.当太阳光直射时,能量被吸收较少,所以色温较高.4.Windows 的 sRGB 色彩模型是以 6500 K 做为标准色温,以 D65 表示之.5.清
18、晨的色温大约在 4400 K.6.高山上色温大约在 6000 K.不同光源环境的相关色温度光源色温北方晴空 8000-8500k阴天 6500-7500k夏日正午阳光 5500k金属卤化物灯 4000-4600k下午日光 4000k冷色营光灯 4000-5000k高压汞灯 3450-3750k暖色营光灯 2500-3000k卤素灯 3000k钨丝灯 2700k高压钠灯 1950-2250k蜡烛光 2000k光源色温不同,光色也不同,色温在3300K以下有稳重的气氛,温暖的感觉;色温在3000-5000K为中间色温,有爽快的感觉;色温在5000K以上有冷的感觉.不同光源的不同光色组成最佳环境,如
19、表:色 温光 色 气氛效果5000K 清 凉(带蓝的白色) 冷的气氛 3300-5000K中 间 (白) 爽快的气氛13.现在世界上知名的LED光源品牌有哪些?答:美国:CREE,LUMILED.日本:CIZITEN,NICHIA.德国:ORSAM等.14.LED现有哪些知识产权?答:科锐:大功率蓝光芯片,日亚:白光荧光粉技术.15.什么是大功率LED灯具?答:一种采用大功率LED作为光源的照明器具.16.大功率LED灯具与传统灯具相比有何的优势?答:1.高光效 2.高节能 3.光色多 4.安全性高 5.设计形状的多样性 6.寿命长 7.快速响应 8.灯具结构合理 9.利环保,环保效益更佳10
20、.高新尖. 11.运行成本低 12.色温变化不大,小于100K,色温一致性好13.流明维持率高,光衰慢,使用5000小时左右光衰不超过10%. 17.大功率LED灯具如何散热的?答:采用热管把LED光源产生的热量传导到散热器上,再利用散热器的面积进行热辐射散热和空气空冷散热.18.LED为何节能? 答:高亮度单色光的LED已经在市场上取得了进展.尽管它们与传统的灯泡相比更加昂贵,但是它们的优点完全可以抵消其较高的价格,即它具有更高的性价比.首先,一个红色LED发光达到某个亮度时所需消耗的能量是15瓦,而传统的灯泡要达到同等量度则要消耗高达150瓦的能量;另外据科学家们测定,LED通电发光时,有
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 大功率 LED 芯片 灯珠 灯具 及其 100 疑难问题 解答
限制150内