Išplėstinė įranga Efektyvi gamybaYpač didelio ryškumo šviesos diodų taikymas plečiasi, pirmiausia įžengdamas į specialaus apšvietimo rinką ir pereidamas prie bendrojo apšvietimo rinkos. Dėl nuolatinio LED lustų įėjimo galios didėjimo, šių galingų šviesos diodų pakavimo technologijai keliami aukštesni reikalavimai. „Power LED“ pakuotės technologija turėtų atitikti šiuos du reikalavimus: pirma, pakuotės struktūroje turėtų būti aukštas šviesos ištraukimo efektyvumas, ir, antra, šiluminė varža turėtų būti kuo mažesnė, kad būtų užtikrintas fotoelektrinis veikimas ir maitinimo LED patikimumas.
Jei kaip apšvietimo šaltinis turi būti naudojamas puslaidininkinis šviesos diodas, įprasto gaminio šviesos srautas yra toli nuo bendrosios paskirties šviesos šaltinio, pavyzdžiui, kaitrinės lempos arba fluorescencinės lempos, šviesos srauto. Todėl, norint sukurti šviesos diodus apšvietimo srityje, svarbiausia padidinti šviesos efektyvumą ir šviesos srautą iki esamų apšvietimo šaltinių lygio. Epitaksinėse medžiagose, naudojamose galingiems šviesos diodams, naudojama MOCVD epitaksinio augimo technologija ir daugialypės kvantinės šulinių struktūros. Nors vidinį kvantinį efektyvumą reikia dar tobulinti, didžiausia kliūtis norint gauti didelį šviesos srautą yra mažas mikroschemų ištraukimo efektyvumas šviesoje. Esamas galios šviesos diodų dizainas priima naują lustų litavimo litavimo struktūrą, kad pagerintų lusto šviesos ištraukimo efektyvumą, pagerintų lusto šilumines charakteristikas ir padidintų fotoelektrinio prietaiso konvertavimo efektyvumą padidinant lusto plotą ir padidinant darbinę srovę. Didesnis šviesos srautas. Be lusto, svarbi ir prietaiso pakavimo technologija. Pagrindiniai pakavimo technologijos procesai yra šie:
Šilumos išsklaidymo technologija
Tradicinėje indikatoriaus tipo LED pakuotės struktūroje lustui įmontuoti į mažą atspindinčią taurę arba ant nešiklio stalo paprastai naudojami laidūs arba nelaidūs klijai. Aukso viela naudojama vidiniam ir išoriniam prietaiso sujungimui užbaigti ir yra užkimšta epoksidine derva. Jo šiluminė varža siekia 250 ° C / W ~ 300 ° C / W. Jei naujoji galios mikroschema įgis tradicinę LED paketo formą, sankryžos temperatūra greitai kils, o epoksidinė karbonizacija pagels dėl silpno šilumos išsiskyrimo. Pagreitėjęs šviesos skilimas iki gedimo net dėl streso, kurį sukelia greitas šiluminis plėtimasis, atsirandantis dėl atviros grandinės gedimo.
Todėl maitinimo LED lustui, turinčiam didelę veikimo srovę, nauja pakuotės struktūra, pasižyminti mažu šiluminiu pasipriešinimu, geru šilumos išsiskyrimu ir mažu įtempiu, yra galios LED įrenginio techninis raktas. Lustą galima klijuoti su medžiaga, pasižyminčia mažu atsparumu ir dideliu šilumos laidumu; į apatinę drožlių dalį pridedama varinė arba aliumininė šilumos kriauklė, o šilumos pasiskirstymui pagreitinti naudojama pusiau kapsuliuota konstrukcija; ir net antrinė šilumos kriauklė yra skirta sumažinti prietaiso šiluminę varžą. Prietaiso viduje, užpildytoje elastinga silikonine guma, pasižyminčia dideliu skaidrumu, silikono kaučiuko temperatūros diapazone (paprastai -40 ° C ~ 200 ° C), gelis neatsidarys dėl staigių temperatūros pokyčių ir nebus geltonas reiškinys. . Norint pasiekti geras bendras šilumines savybes, dalių medžiagoje taip pat turėtų būti atsižvelgiama į jų šilumines ir šilumines savybes.
Antrinė optinio projektavimo technologija
Siekiant pagerinti prietaiso šviesos ištraukimo efektyvumą, suprojektuota papildoma atspindinti taurė ir keli optiniai lęšiai.
Galios LED baltos šviesos technologija
Yra trys paplitę būdai, kaip pasiekti baltą šviesą:
(1) Mėlyna drožlė yra padengta YAG fosforu, mėlyna mikroschemos šviesa sužadina fosforą, kad skleistų geltonai žalią šviesą, kurios bangos ilgis yra 540 nm - 560 nm, o geltonai žalia šviesa ir mėlyna šviesa sintezuoja baltą šviesą. Metodas yra gana paprastas paruošti, labai efektyvus ir praktiškas. Trūkumas yra tas, kad audinio konsistencija yra prasta, fosforas lengvai nusėda, silpnas šviesos paviršiaus vienodumas, spalvų tonas nėra vienodas, spalvos temperatūra aukšta, o spalvų perteikimas nėra idealus.
(2) RGB trys pagrindinės spalvos Keli lustai arba keli įrenginiai skleidžia šviesą, kad susidarytų balta šviesa, arba, naudodami mėlyną + geltonai žalią dvigubą lustą, kad gautumėte baltą šviesą. Kol šiluma yra išsklaidoma, metodo sukuriama balta šviesa yra stabilesnė nei ankstesnė, tačiau važiavimas yra sudėtingesnis, taip pat atsižvelgiama į skirtingus skirtingų spalvų lustų skirtingus šviesos skilimo greičius.
(3) Užtepkite RGB fosforą ant ultravioletinės šviesos skiedros ir naudokite violetinę šviesą, kad sužadintumėte fosforą, kad gautumėte tris pagrindines spalvas, kad susidarytų balta šviesa. Dėl mažo dabartinių UV lustų ir RGB fosforų efektyvumo jis dar nepasiekė praktinio etapo.
Manome, kad norint įgyvendinti W klasės galios LED apšvietimo produktų industrializaciją, reikia išspręsti šias technines problemas:
1. Miltelinio dažymo kontrolė: LED mikroschemos + fosforo procese naudojamas dengimo būdas paprastai yra fosforo sumaišymas su klijais ir po to tepamas ant skiedros dozatoriumi. Operacijos metu, kadangi nešiklio gelio klampumas yra dinaminis parametras, fosforo savitasis sunkis yra didesnis nei nešiklio gelio, o dozatoriaus tikslumas ir dozatoriaus tikslumas, vienodumo kontrolė. sunku padengti fosforo kiekį, todėl atsiranda balta šviesa. Netolygi spalva.
2, filmas fotoelektriniai parametrai: puslaidininkių proceso charakteristikos, ta pati medžiaga gali nustatyti optinių parametrų (tokių kaip bangos ilgis, šviesos intensyvumas) ir elektrinių (pvz., Įėjimo įtampa) parametrų skirtumus tarp tos pačios plokštelės lusto. Tai ypač pasakytina apie RGB trichromatinius lustus, kurie turi didelę įtaką baltos spalvos spalvingumo parametrams. Tai yra viena iš pagrindinių technologijų, kurią reikia išspręsti industrializuojant.
3. Šviesos spalvingumo parametrų kontrolė pagal taikymo reikalavimus: Skirtingiems tikslams skiriasi reikalavimai dėl spalvų koordinačių, spalvų temperatūros, spalvų perteikimo, optinės galios (arba šviesos intensyvumo) ir erdvinio baltųjų šviesos diodų šviesos pasiskirstymo. Aukščiau išvardytų parametrų kontrolė apima įvairių veiksnių, tokių kaip produkto struktūra, proceso metodas ir medžiagos, bendradarbiavimą. Pramoninėje gamyboje svarbu kontroliuoti aukščiau išvardintus veiksnius, norint gauti produktus, kurie atitiktų taikymo reikalavimus ir būtų nuoseklūs.
Testavimo technologija ir standartai
Tobulėjant W klasės galios mikroschemų gamybos technologijai ir baltųjų šviesos diodų technologijai, LED produktai pamažu patenka į (specialiojo) apšvietimo rinką. Tradiciniai LED gaminio parametrų bandymo standartai ir rodymo ar rodymo metodai nebetenkina apšvietimo programų poreikių. Puslaidininkių įrangos gamintojai namuose ir užsienyje taip pat pristatė savo bandymo prietaisus. Yra tam tikri skirtingų instrumentų naudojamų bandymo principų, sąlygų ir standartų skirtumai, o tai padidina bandymo taikymo ir gaminio efektyvumo palyginimo darbo sudėtingumą ir sudėtingumą.
Kinijos optinės optoelektronikos pramonės asociacija Optoelektronikos pakomitečio pramonės asociacija 2003 m. Išleido „LED bandymo metodą (bandomąjį)“, atsižvelgiant į LED gaminių tobulinimo poreikius. Šis bandymo metodas papildė LED kolorimetrinių parametrų reikalavimus. Tačiau šviesos diodai turi plėstis į apšvietimo pramonę. LED apšvietimo produktų standartų nustatymas yra svarbi pramonės standartizacijos priemonė.
Atrankos technologija ir patikimumo užtikrinimas
Dėl šviestuvo išvaizdos apribojimų, apšvietimo lempos surinkimo vieta yra uždaroma ir ribota, o uždaryta ir ribota erdvė nėra palanki šviesos diodo išsklaidymui, o tai reiškia, kad aplinka LED apšvietimui yra pranašesni už įprastus ekranus ir indikatorių LED produktus. Be to, apšvietimo šviesos diodas veikia esant didelėms srovės pavaroms, todėl jam keliami didesni patikimumo reikalavimai. Pramoninėje gamyboje būtina atlikti tinkamus šiluminio senėjimo, temperatūros ciklo šoko, apkrovos senėjimo proceso patikrinimo bandymus skirtingiems gaminio naudojimo atvejams ir pašalinti ankstyvo gedimo produktus, kad būtų užtikrintas gaminio patikimumas.
Elektros apsaugos technologija
Kadangi GaN yra plataus diapazono juostinė medžiaga, varža yra didelė, o indukuoti krūviai, kuriuos gamybos metu sukuria statinė elektra, nėra lengvai prarandami ir sukaupiami nemažu mastu, todėl gali būti sukuriama aukšta elektrostatinė įtampa. Kai viršijamos medžiagos galimybės atlaikyti, įvyksta skilimo reiškinys ir įvyksta iškrova. Mėlynasis safyro substrato lustas turi teigiamus ir neigiamus elektrodus, turinčius mažą žingsnį. Dviejų „InGaN“ / „AlGaN“ / „GaN“ heterojunkcijų atveju „InGaN“ aktyvus plonasis sluoksnis yra tik kelios dešimtys nanometrų, o elektrostatinio atsparumo atsparumas yra mažas, o tai padaryti yra labai lengva. Norėdami išjungti įrenginį, jis suskaidomas pagal statinę elektrą.
Todėl pramoninėje gamyboje tinkama statinės elektros prevencija, tiesiogiai veikianti gaminio išeigą, patikimumą ir ekonominę naudą. Yra keli statinės elektros prevencijos būdai:
1. Imkitės atsargumo priemonių, kad būtų išvengta žmogaus kūno, platformos, žemės, erdvės ir gaminamų bei naudojamų produktų perdavimo, sukravimo ir pan. Priemonės yra antistatiniai drabužiai, pirštinės, apyrankės, batai, pagalvėlės, dėžutės, jonų ventiliatoriai, bandymo prietaisai ir kt.
2. Suprojektuokite elektrostatinės apsaugos grandinę ant lusto.
3. Sumontuokite apsauginį įtaisą ant šviesos diodo.
Dabartinė galingų LED pakuočių technologijos būklė
Galios šviesos diodai yra suskirstyti į galios šviesos diodus ir W klasės galios šviesos diodus. Galios šviesos diodo įėjimo galia yra mažesnė kaip 1 W (išskyrus dešimtis milvatų galios šviesos diodo); W klasės galios šviesos diodo įėjimo galia yra lygi 1W arba didesnė.
Užsienio energiją naudojančių LED pakuočių technologija
(1) Maitinimo lemputė
Anksčiausiai HP 1990 m. Pradžioje pristatė „Piranha“ paketo struktūros šviesos diodus, o 1994 m. Pristatė patobulintą „SnapLED“. Jis turi dvi veikimo sroves - 70 mA ir 150 mA, o įvesties galia gali siekti 0,3 W. Tada OSRAM pristatė „PowerTOPLED“. Vėliau kai kurios kompanijos pristatė įvairią galios LED paketų struktūrą. Šių konstrukcijų galios šviesos diodai yra kelis kartus didesni nei originalaus stovo paketo LED įėjimo galia, o šiluminė varža sumažėja trupmena.
(2) W klasės galios šviesos diodas
W klasės galios šviesos diodai yra pagrindinė būsimo apšvietimo dalis, todėl didžiosios pasaulio įmonės investavo daug jėgų tyrinėti ir plėtoti W klasės galios šviesos diodų pakavimo technologijas.
Vieno lusto W klasės galios LED pirmą kartą „Lumileds“ pristatė 1998 m. Pakuotės struktūrai būdingas termoelektrinis atskyrimas. Apversta mikroschema su silicio nešikliu tiesiogiai išlydoma prie šilumos šalintuvo, naudojama atspindinti taurė ir optinė. Naujos struktūros ir medžiagos, tokios kaip lęšiai ir lankstūs skaidrūs klijai, dabar pateikiamos didelės galios šviesos dioduose su vieno lusto 1W, 3W ir 5W. 2003 m. OSRAM išleido vieno lusto „LED„ LEDD “seriją„ GoldenDragon “, kuriai būdingos šilumos kriauklės ir metalai. Grandinės plokštė yra tiesiogiai liečiama ir pasižymi gerais šilumos išsiskyrimo rodikliais, o įėjimo galia gali siekti 1 W.
Didelės galios šviesos diodai su kelių lustų paketu yra įvairių konstrukcijų ir paketų. 2001 m. UOE korporacija pristatė „Norlux“ šviesos diodų seriją daugialypėje pakuotėje, kurios pagrindas buvo šešiakampė aliuminio plokštė. 2003 m. „LaninaCeramics“ pristatė didelės galios LED matricą, supakuotą ant firmos patentuotos žemos temperatūros sukepintos keramikos (LTCC-M) technologijos ant metalinių pagrindų. 2003 m. „Panasonic“ išleido didelio galingumo baltą šviesos diodą, supakuotą iš 64 lustų derinio. 2003 m. „Nichia Corporation“ paskelbė, kad tai ryškiausias baltas šviesos diodas pasaulyje, kurio šviesos srautas yra 600 lm, o išėjimo spindulys - 1000 lm. Tai yra 30 W, didžiausia įėjimo galia - 50 W, o balto LED modulio, kuris pristato parodą, šviesos efektyvumas yra 33 lm / W.
Kalbant apie didelės galios šviesos diodus su kelių mikroschemų deriniu, daugelis kompanijų nuolat kūrė daug naujų produktų, kurių struktūra ir pakuotė buvo reali, atsižvelgiant į rinkos paklausą, ir jų kūrimo greitis yra labai greitas.
Buitinės galios LED pakuočių technologija
Buitiniai LED pakuočių produktai yra išsamesni. Preliminariais skaičiavimais, Kinijoje yra daugiau nei 200 LED pakuočių gamyklų, kurių pakuočių talpa viršija 20 milijardų per metus, o pakavimo galimybės taip pat yra labai stiprios. Tačiau daugelis pakavimo gamyklų yra privačios įmonės, kurių veikla yra maža. Tačiau MB serijos didelės galios šviesos diodai, įpakuoti „MetalConding“ technologijos, Kinijos Taivano UEC korporacijoje (Nacionalinė sąjunga) pasižymi tuo, kad „GaAs“ substratą pakeičia Si, užtikrina gerą šilumos išsklaidymą ir metalinį rišamąjį sluoksnį naudoja kaip šviesos atspindžio sluoksnį, kad pagerėtų. šviesos srautas. .
Šalis, tirianti ir plėtojanti didelės galios LED pakuočių technologiją, oficialiai nepalaikė investicijų, o vidaus tyrimų padaliniai retai įsikiša. Pakavimo įmonių investicijos ir moksliniai tyrimai (darbo jėga ir finansiniai ištekliai) vis dar nėra pakankami, o tai sudaro silpną pakavimo technologijos plėtrą šalies viduje. Techninis pakavimo lygis vis dar skiriasi nuo užsienio šalių.