LED護欄燈二極管封裝結(jié)構(gòu)及技術(shù)
0.引言
LED是一種可直接將電能轉(zhuǎn)化為可見光和輻射能的發(fā)光器件,由于具有工作電壓低、耗電量小、發(fā)光效率高、發(fā)光響應時間極短、光色純、結(jié)構(gòu)牢固、抗沖擊、耐振動、性能穩(wěn)定可靠、重量輕、體積小、成本低等 ..
進入11世紀后,LED的高效化、超高亮度化、全色化不斷發(fā)展創(chuàng)新,紅、橙LED光效已達到100lm/w,綠LED為501m/w,單只LED的光通量也達到數(shù)十lm。LED芯片和封裝不再沿襲傳統(tǒng)的設計理念與制造生產(chǎn)模式,在增加芯片的光輸出方面,研發(fā)不僅僅限于改變材料內(nèi)雜質(zhì)數(shù)量、晶格缺陷和位錯來提高內(nèi)部效率,同時,如何改善管芯及封裝內(nèi)部結(jié)構(gòu),增強LED內(nèi)部產(chǎn)生光子出射的幾率,提高光效,解決散熱,取光和熱沉優(yōu)化設計,改進光學性能,加速表面貼裝化Smd進程更是產(chǎn)業(yè)界研發(fā)的主流方向。
3.產(chǎn)品封裝結(jié)構(gòu)類型 自上世紀90年代以來,LED芯片及材料制作技術(shù)的研發(fā)取得多項突破,透明襯底梯形結(jié)構(gòu)、紋理表面結(jié)構(gòu)、芯片倒裝結(jié)構(gòu),商品化的超高亮度(1cd以上)紅、橙、黃、綠、藍的LED產(chǎn)品相繼問市,1000年開始在低、中光通量的特殊照明中獲得應用。LED的上、中游產(chǎn)業(yè)受到前所未有的重視,進一步推動下游的封裝技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展,采用不同封裝結(jié)構(gòu)形式與尺寸、不同發(fā)光顏色的管芯及其雙色或三色組合方式,可生產(chǎn)出多種系列、品種、規(guī)格的產(chǎn)品! LED產(chǎn)品封裝結(jié)構(gòu)的類型是根據(jù)發(fā)光顏色、芯片材料、發(fā)光亮度、尺寸大小等情況特征來分類的。單個管芯一般構(gòu)成點光源,多個管芯組裝一般可構(gòu)成面光源和線光源,作信息、狀態(tài)指示及顯示用,發(fā)光顯示器也是用多個管芯,通過管芯的適當連接(包括串聯(lián)和并聯(lián))與合適的光學結(jié)構(gòu)組合而成的,構(gòu)成發(fā)光顯示器的發(fā)光段和發(fā)光點。表面貼裝LED可逐漸替代引腳式LED,應用設計更靈活,已在LED顯示市場中占有一定的份額,有加速發(fā)展的趨勢。固體照明光源有部分產(chǎn)品上市,成為今后LED中、長期發(fā)展的方向。 4.引腳式封裝 LED引腳式封裝采用引線架作各種封裝外型的引腳,是最先研發(fā)成功投放市場的封裝結(jié)構(gòu),品種數(shù)量繁多,技術(shù)成熟度較高,封裝內(nèi)結(jié)構(gòu)與反射層仍在不斷改進。標準LED被大多數(shù)客戶認為是目前顯示行業(yè)中最方便、最經(jīng)濟的解決方案,典型的傳統(tǒng)LED安置在能承受0.1w輸入功率的包封內(nèi),其90%的熱量是由負極的引腳架散發(fā)至pcB板,再散發(fā)到空氣中,如何降低工作時pn結(jié)的溫升是封裝與應用必須考慮的。包封材料多采用高溫固化環(huán)氧樹脂,其光性能優(yōu)良,工藝適應性好,產(chǎn)品可靠性高,可做成有色透明或無色透明和有色散射或無色散射的透鏡封裝,不同的透鏡形狀構(gòu)成多種外形及尺寸,例如,圓形按直徑分為Φ1mm、Φ3mm、Φ4.4mm、Φ5mm、Φ7mm等數(shù)種,環(huán)氧樹脂的不同組份可產(chǎn)生不同的發(fā)光效果;ㄉc光源有多種不同的封裝結(jié)構(gòu):陶瓷底座環(huán)氧樹脂封裝具有較好的工作溫度性能,引腳可彎曲成所需形狀,體積;金屬底座塑料反射罩式封裝是一種節(jié)能指示燈,適合作電源指示用;閃爍式將cmoS振蕩電路芯片與LED管芯組合封裝,可自行產(chǎn)生較強視覺沖擊的閃爍光;雙色型由兩種不同發(fā)光顏色的管芯組成,封裝在同一環(huán)氧樹脂透鏡中,除雙色外還可獲得第三種的混合色,在大屏幕顯示系統(tǒng)中的應用極為廣泛,并可封裝組成雙色顯示器件;電壓型將恒流源芯片與LED管芯組合封裝,可直接替代5~14v的各種電壓指示燈。面光源是多個LED管芯粘結(jié)在微型pcB板的規(guī)定位置上,采用塑料反射框罩并灌封環(huán)氧樹脂而形成,pcB板的不同設計確定外引線排列和連接方式,有雙列直插與單列直插等結(jié)構(gòu)形式。點、面光源現(xiàn)已開發(fā)出數(shù)百種封裝外形及尺寸,供市場及客戶選用。 LED發(fā)光顯示器可由數(shù)碼管或米字管、符號管、矩陳管組成各種多位產(chǎn)品,由實際需求設計成各種形狀與結(jié)構(gòu)。以數(shù)碼管為例,有反射罩式、單片集成式、單條七段式等三種封裝結(jié)構(gòu),連接方式有共陽極和共陰極兩種,一種就是通常說的數(shù)碼管,兩位以上的一般稱作顯示器。反射罩式具有字型大,用料省,組裝靈活的混合封裝特點,一般用白色塑料制作成帶反射腔的七段形外殼,將單個LED管芯粘結(jié)在與反射罩的七個反射腔互相對位的pcB板上,每個反射腔底部的中心位置是管芯形成的發(fā)光區(qū),用壓焊方法鍵合引線,在反射罩內(nèi)滴入環(huán)氧樹脂,與粘好管芯的pcB板對位粘合,然后固化即成。反射罩式又分為空封和實封兩種,前者采用散射劑與染料的環(huán)氧樹脂,多用于單位、雙位器件;后者上蓋濾色片與勻光膜,并在管芯與底板上涂透明絕緣膠,提高出光效率,一般用于四位以上的數(shù)字顯示。單片集成式是在發(fā)光材料晶片上制作大量七段數(shù)碼顯示器圖形管芯,然后劃片分割成單片圖形管芯,粘結(jié)、壓焊、封裝帶透鏡(俗稱“魚眼”透鏡)的外殼。單條七段式將已制作好的大面積LED芯片,劃割成內(nèi)含一只或多只管芯的發(fā)光條,如此同樣的七條粘結(jié)在數(shù)碼字形的可伐架上,經(jīng)壓焊、環(huán)氧樹脂封裝構(gòu)成。單片式、單條式的特點是微小型化,可采用雙列直插式封裝,大多是專用產(chǎn)品。LED光柱顯示器在106mm長度的線路板上,安置101只管芯(最多可達101只管芯),屬于高密度封裝,利用光學的折射原理,使點光源通過透明罩殼的13~15條光柵成像,完成每只管芯由點到線的顯示,封裝技術(shù)較為復雜。 |
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