LED 基礎知識100問(二)

環境汙染 中國LED網 中國LED網 2017-08-31
LED 基礎知識100問(二)

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LED封裝工藝包括哪些流程?

1.芯片檢驗

鏡檢:材料表面是否有機械損傷及麻點麻坑(lockhill)芯片尺寸及電極大小是否符合工藝要求電極圖案是否完整。

2.擴片

由於LED芯片在劃片後依然排列緊密間距很小(約0.1mm),不利於後工序的操作。我們採用擴片機對黏結芯片的膜進行擴張,是LED芯片的間距拉伸到約0.6mm。也可以採用手工擴張,但很容易造成芯片掉落浪費等不良問題。

3.點膠

在LED支架的相應位置點上銀膠或絕緣膠。(對於GaAs、SiC導電襯底,具有背面電極的紅光、黃光、黃綠芯片,採用銀膠。對於藍寶石絕緣襯底的藍光、綠光LED芯片,採用絕緣膠來固定芯片。)

工藝難點在於點膠量的控制,在膠體高度、點膠位置均有詳細的工藝要求。 由於銀膠和絕緣膠在貯存和使用均有嚴格的要求,銀膠的醒料、攪拌、使用時間都是工藝上必須注意的事項。

4.備膠

和點膠相反,備膠是用備膠機先把銀膠塗在LED背面電極上,然後把背部帶銀膠的LED安裝在LED支架上。備膠的效率遠高於點膠,但不是所有產品均適用備膠工藝。

5.手工刺片

將擴張後LED芯片(備膠或未備膠)安置在刺片臺的夾具上,LED支架放在夾具底下,在顯微鏡下用針將LED芯片一個一個刺到相應的位置上。手工刺片和自動裝架相比有一個好處,便於隨時更換不同的芯片,適用於需要安裝多種芯片的產品。

6.自動裝架

自動裝架其實是結合了沾膠(點膠)和安裝芯片兩大步驟,先在LED支架上點上銀膠(絕緣膠),然後用真空吸嘴將LED芯片吸起移動位置,再安置在相應的支架位置上。

自動裝架在工藝上主要要熟悉設備操作編程,同時對設備的沾膠及安裝精度進行調整。在吸嘴的選用上儘量選用膠木吸嘴,防止對LED芯片表面的損傷,特別是藍、綠色芯片必須用膠木的。因為鋼嘴會劃傷芯片表面的電流擴散層。

7.燒結

燒結的目的是使銀膠固化,燒結要求對溫度進行監控,防止批次性不良。銀膠燒結的溫度一般控制在150℃,燒結時間2小時。根據實際情況可以調整到170℃,1小時。絕緣膠一般150℃,1小時。

銀膠燒結烘箱的必須按工藝要求隔2小時(或1小時)打開更換燒結的產品,中間不得隨意打開。燒結烘箱不得再其他用途,防止汙染。

8.壓焊

壓焊的目的將電極引到LED芯片上,完成產品內外引線的連接工作。

LED的壓焊工藝有金絲球焊和鋁絲壓焊兩種。右圖是鋁絲壓焊的過程,先在LED芯片電極上壓上第一點,再將鋁絲拉到相應的支架上方,壓上第二點後扯斷鋁絲。金絲球焊過程則在壓第一點前先燒個球,其餘過程類似。

壓焊是LED封裝技術中的關鍵環節,工藝上主要需要監控的是壓焊金絲(鋁絲)拱絲形狀,焊點形狀,拉力。對壓焊工藝的深入研究涉及到多方面的問題,如金(鋁)絲材料、超聲功率、壓焊壓力、劈刀(鋼嘴)選用、劈刀(鋼嘴)運動軌跡等等。

9.點膠封裝

LED的封裝主要有點膠、灌封、模壓三種。基本上工藝控制的難點是氣泡、多缺料、黑點。設計上主要是對材料的選型,選用結合良好的環氧和支架。手動點膠封裝對操作水平要求很高(特別是白光LED),主要難點是對點膠量的控制,因為環氧在使用過程中會變稠。白光LED的點膠還存在熒光粉沉澱導致出光色差的問題。

10.灌膠封裝

Lamp-LED的封裝採用灌封的形式。灌封的過程是先在LED成型模腔內注入液態環氧,然後插入壓焊好的LED支架,放入烘箱讓環氧固化後,將LED從模腔中脫出即成型。

11.模壓封裝

將壓焊好的LED支架放入模具中,將上下兩副模具用液壓機合模並抽真空,將固態環氧放入注膠道的入口加熱用液壓頂杆壓入模具膠道中,環氧順著膠道進入各個LED成型槽中並固化。

12.固化與後固化

固化是指封裝環氧的固化,一般環氧固化條件在135℃,1小時。模壓封裝一般在150℃,4分鐘。

13.後固化

固化是為了讓環氧充分固化,同時對LED進行熱老化。後固化對於提高環氧與支架(PCB)的粘接強度非常重要。一般條件為120℃,4小時。

14.切筋和劃片

由於LED在生產中是連在一起的(不是單個),Lamp封裝LED採用切筋切斷LED支架的連筋。SMD-LED則是在一片PCB板上,需要劃片機來完成分離工作。

15.測試

測試LED的光電參數、檢驗外形尺寸,同時根據客戶要求對LED產品進行分選。

16.包裝

將成品進行計數包裝。超高亮LED需要防靜電包裝。

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LED的基本照明術語有哪些?

光通量:符號 Φ,單位流明 Lm,說明發光體每秒種所發出的光量之總和,即光通量。

光強:符號 I,單位坎德拉 cd,說明發光體在特定方向單位立體角內所發射的光通量。

照度:符號 E,單位勒克斯 Lm/m2,說明發光體照射在被照物體單位面積上的光通量。

亮度:符號 L,單位尼脫 cd/m2,說明發光體在特定方向單位立體角單位面積內的光通量。

光效:單位每瓦流明 Lm/w,說明電光源將電能轉化為光的能力,以發出的光通量除以耗電量來表示。

平均壽命:單位小時,說明指一批燈泡至百分之五十的數量損壞時的小時數。

經濟壽命:單位小時,說明在同時考慮燈泡的損壞以及光束輸出衰減的狀況下,其綜合光束輸出減至一特定的小時數。此比例用於室外的光源為百分之七十,用於室內的光源如日光燈則為百分之八十。

色溫:光源發射光的顏色與黑體在某一溫度下輻射光色相同時,黑體的溫度稱為該光源的色溫。

光源色溫不同,光色也不同,色溫在3300K以下有穩重的氣氛,溫暖的感覺;色溫在3000—5000K為中間色溫,有爽快的感覺;色溫在5000K以上有冷的感覺。

顯色性:光源的顯色性是由顯色指數來表明,它表示物體在光下顏色比基準光(太陽光)照明時顏色的偏離能較全面反映光源的顏色特性。

顯色分兩種:

忠實顯色:能正確表現物質本來的顏色需使用顯色指數(Ra)高的光源,其數值接近100,顯色性最好。

效果顯色:要鮮明地強調特定色彩,表現美的生活可以利用加色法來加強顯色效果。

由於光線中光譜的組成有差別,因此即使光色相同,燈的顯色性也可能不同。

燈具效率(也叫光輸出係數):是衡量燈具利用能量效率的重要標準,它是燈具輸出的光能量與燈具內光源輸出的光能量之間的比例。

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什麼是大功率LED?

大功率LED廣義上說就是單顆LED光源功率大於0.35W(含0.35W)的。

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LED色溫的特性?

色溫指的是光波在不同的能量下,人類眼睛所感受的顏色變化。

在色溫的計算上,是以 Kelvin 為單位,黑體幅射的 0Kelvin= 攝氏 -273 ° C 做為計算的起點。將黑體加熱,隨著能量的提高,便會進入可見光的領域,例如,在 2800 K 時,發出的色光和燈泡相同,我們便說燈泡的色溫是 2800K。

可見光領域的色溫變化,由低色溫至高色溫是由橙紅 > 白 > 藍。

色溫的特性:

1.在高緯度的地區,色溫較高,所見到的顏色偏藍。

2.在低緯度的地區,色溫較低,所見到的顏色偏紅。

3.在一天之中,色溫亦有變化,當太陽光斜射時,能量被( 雲層、空氣 )吸收較多,所以色溫較低。當太陽光直射時,能量被吸收較少,所以色溫較高。

4.Windows的 sRGB 色彩模型是以 6500 K 做為標準色溫,以 D65表示之。

5.清晨的色溫大約在 4400 K。

6.高山上色溫大約在 6000 K。

不同光源環境的相關色溫度光源色溫:

北方晴空 8000-8500k

陰天 6500-7500k

夏日正午陽光 5500k

金屬鹵化物燈 4000-4600k

下午日光 4000k

冷色營光燈 4000-5000k

高壓汞燈 3450-3750k

暖色營光燈 2500-3000k

鹵素燈 3000k

鎢絲燈 2700k

高壓鈉燈 1950-2250k

蠟燭光 2000k

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現在世界上知名的LED光源品牌有哪些?

美國:CREE,LUMILED;

日本:CIZITEN,NICHIA;

德國:ORSAM。

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LED現有哪些知識產權?

科銳:大功率藍光芯片;

日亞:白光熒光粉技術。

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什麼是LED驅動電源?

LED驅動電源是把電源供應轉換為特定的電壓電流以驅動LED發光的電壓轉換器。

通常情況下:LED驅動電源的輸入包括高壓工頻交流(即市電)、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流(如電子變壓器的輸出)等。而LED驅動電源的輸出則大多數為可隨LED正向壓降值變化而改變電壓的恆定電流源。

LED電源核心元件包括開關控制器、電感器、開關元器件(MOSfet)、反饋電阻、輸入濾波器件、輸出濾波器件等等。根據不同場合要求、還要有輸入過壓保護電路、輸入欠壓保護電路,LED開路保護、過流保護等電路。

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驅動電源有哪些類別?

按驅動方式分類:

(1)恆流式

恆流驅動電路輸出的電流是恆定的,而輸出的直流電壓卻隨著負載阻值的大小不同在一定範圍內變化,負載阻值小,輸出電壓就低,負載阻值越大,輸出電壓也就越高;

恆流電路不怕負載短路,但嚴禁負載完全開路;

恆流驅動電路驅動LED是較為理想的,但相對而言價格較高;

應注意所使用最大承受電流及電壓值,它限制了LED的使用數量。

(2)穩壓式

當穩壓電路中的各項參數確定以後,輸出的電壓是固定的,而輸出的電流卻隨著負載的增減而變化;

穩壓電路不怕負載開路,但嚴禁負載完全短路;

以穩壓驅動電路驅動LED,每串需要加上合適的電阻方可使每串LED顯示亮度平均;

亮度會受整流而來的電壓變化影響。

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LED驅動電源有哪些特點?

(1)高可靠性

特別像LED路燈的驅動電源,裝在高空,維修不方便,維修的花費也大。

(2) 高效率

LED是節能產品,驅動電源的效率要高。對於電源安裝在燈具內的結散熱非常重要。電源的效率高,它的耗損功率小,在燈具內發熱量就小,也就降低了燈具的溫升。對延緩LED的光衰有利。

(3)高功率因素

功率因素是電網對負載的要求。一般70瓦以下的家用電器,沒有強制性指標。雖然功率不大的單個用電器功率因素低一點對電網的影響不大,但晚上使用照明量大,同類負載太集中,會對電網產生較嚴重的汙染。對於30瓦~40瓦的LED驅動電源,據說不久的將來,也許會對功率因素方面有一定的指標要求。

(4)驅動方式

現在通行的有兩種:其一是一個恆壓源供多個恆流源,每個恆流源單獨給每路LED供電。這種方式,組合靈活,一路LED故障,不影響其他LED的工作,但成本會略高一點。另一種是直接恆流供電也就是“中科慧寶“改採用的驅動方式,LED串聯或並聯運行。它的優點是成本低一點,但靈活性差,還要解決某個LED故障,不影響其他LED運行的問題。這兩種形式,在一段時間內並存。多路恆流輸出供電方式,在成本和性能方面會較好。也許是以後的主流方向。

(5)浪湧保護

LED抗浪湧的能力是比較差的,特別是抗反向電壓能力。加強這方面的保護也很重要。有些LED燈裝在戶外,如LED路燈。由於電網負載的啟甩和雷擊的感應,從電網系統會侵入各種浪湧,有些浪湧會導致LED的損壞。因此分析“中科慧寶“的驅動電源在浪湧保護方面應該有一定的欠缺,而至於電源及燈具頻繁更換,LED驅動電源要有抑制浪湧的侵入,保護LED不被損壞的能力。

(6)保護功能

電源除了常規的保護功能外,最好在恆流輸出中增加LED溫度負反饋,防止LED溫度過高;要符合安規和電磁兼容的要求。

內容整理自網絡

未完待續…

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