Mitkä ovat LED-pakkausten tärkeimmät raaka-aineet?

LED-pakkauksilla on keskeinen rooli LED-näytön suorituskyvyn, luotettavuuden ja pitkäikäisyyden määrittämisessä. Pakkausprosessin raaka-aineet vaikuttavat suoraan lopullisten LED-komponenttien sähköisiin, lämpöön liittyviin, optisiin ja mekaanisiin ominaisuuksiin. Tiedätkö LED-pakkauksissa käytetyt tärkeimmät raaka-aineet? Tänään Doitvision opastaa sinua, miten kukin elementti edistää korkealaatuisen LED-ratkaisun rakentamista.

LED-johtokehykset

LED-johdinkehykset ovat LED-sirujen mekaaninen perusta ja sähköinen rajapinta. Erinomaisen sähkön- ja lämmönjohtavuuden ansiosta ne on valmistettu pääasiassa kuparista. Erilaisten lämpö- tai rakenteellisten ominaisuuksien vuoksi käytetään kuitenkin myös muita materiaaleja, kuten rautaa, alumiinia ja keramiikkaa, tiettyihin sovelluksiin.

Johdinkehyksessä on sisäiset johtavat reitit (johtimet), jotka muodostavat sähköisen kontaktin sirun elektrodeihin. Kun LED on täysin pakattu, siru voidaan irrottaa johdinkehyksestä. Sitten ne integroidaan moduuleihin tai LED-näyttöön. Loput "jalat" tai navat ovat positiivinen ja negatiivinen elektrodi. Joten se on helppo juottaa piirilevyihin tai valaisimiin.

Johdinkehysten luokittelu

Johdinkehykset voidaan luokitella eri parametrien perusteella:

Tuotetyyppi:

• SMD-johdinkehykset: Suunniteltu pinta-asennukseen piirilevyille.
• Läpireikä- tai DIP-kehykset: Käytetään läpireikien juottamiseen.
• Hehkulampuille tarkoitetut kehykset: Suunniteltu LED-hehkulampuille.
• Piirilevyn alusta: Käytettäessä suoraan asennus- ja liitäntäalustana.

Materiaalin mukaan:

• Kuparikehykset: Korkea lämmönjohtavuus ja lämmönhukka.
• Rautakehykset: Kustannustehokkaat, mutta vähemmän johtavat.
• Alumiini- ja keraamiset alustat: Korkea lämmönkestävyys, käytetään usein suuritehoisissa tai autojen LEDeissä.
• Bismaleimidi-triatsiini-substraatit: Käytetään korkeataajuisissa tai erittäin luotettavissa sovelluksissa.

Pinnoittamalla:

Johdinkehysten pinnan viimeistely vaikuttaa juotettavuuteen ja korroosionkestävyyteen.

• Yleisiä viimeistelyjä ovat:
• Kupari-nikkeli-hopea
• Nikkeli-kulta (galvanoitu tai kemiallisesti pinnoitettu)
• Pehmeä kulta johtojen liittämiseen
• Nikkeli-palladium-kulta
• kemiallinen tai OSP-käsittely

Pinnoitteen paksuus mitataan usein mikrotuumina (uin tai µin), jossa 1 µin ≈ 0.0254 µm.

LED Chips

LED-siru, joka tunnetaan myös valoa emittoivana piirinä, on valon emittoinnista vastaava puolijohdelaite. Se toimii PN-liitoksen pohjalta, joka on valmistettu yhdistepuolijohteista. Ne ovat yleisimmin galliumpohjaisia materiaaleja, vaikka piisubstraatteja voidaan käyttää myös tukirakenteissa.

Kun sähkövirta kulkee LED-sirun läpi, N-tyypin alueen elektronit rekombinoituvat P-tyypin alueen aukkojen kanssa. Tämä elektroni-aukko-rekombinaatio vapauttaa energiaa fotonien muodossa.

Tärkeimmät LED-sirun parametrit

Jokaisella LED-sirulla on omat sähköiset ja optiset tiedot:

• Tyyppi: Siruperhe tai -sarja

• Aallonpituus (WLD): Ilmaistaan nanometreinä (nm)
• Valovoima (LV): Mitataan millikandeloina (mcd) tai milliwatteina (mW)
• Eteenpäin suuntautuva jännite (VF): Listattu pienimmillä, tyypillisillä (keskimääräisillä) ja suurimmilla arvoilla
• Keskihajonta: Kirkkauden tai värin vaihtelu

LED-sirujen luokittelu

Värin mukaan (aallonpituusalue):

• Punainen (R): 620–760 nm
• Vihreä (G): 492–577 nm
• Sininen (B): 435–480 nm

Chip Geometryn mukaan:

• Pyöreät lastut (kiekkomuoto)
• Neliölastut (erillinen muoto)

Rakenteen mukaan:

• Pystysuuntainen rakenne: Yksi elektrodi pohjassa; parempi lämmönhukka.
• Vaakasuora tai sivuttainen rakenne: Elektrodit samassa tasossa; yleinen keskitehoisille LEDeille.

Koon mukaan (miljoonaa):

• Punaiset sirut: tyypillisesti 3.2 mil, 3.5 mil, 4.2 mil
• Siniset/vihreät sirut: 45 mil, 46 mil, 56 mil, jopa 810 mil (Huom: 1 mil ≈ 25.4 µm)
• Sirun koko ja rakenne vaikuttavat kirkkauteen, lämmönhallintaan ja yleiseen luotettavuuteen.

Mutterikiinnitysliima

Muottikiinnitysliimat kiinnittävät LED-sirun lyijykehykseen ja niillä on kaksi tehtävää: mekaaninen kiinnitys ja lämmön-/sähkönjohtavuus.

On olemassa kaksi päätyyppiä:

• Johtava liima: Niitä käytetään usein pystysuuntaisissa LED-valoissa (esim. punaisissa LEDeissä). Nämä liimat sisältävät hopeaa tai muita johtavia täyteaineita, jotka tarjoavat matalaresistanssisen virrankulun.
• Eristävä liima: Niitä käytetään vaakasuuntaisten LEDien (esim. sinisten ja vihreiden LEDien) kanssa.

Huomautus:

Molemmat elektrodit ovat päällä eivätkä vaadi johtavaa alustaa.

Suorituskykyvaatimukset

Korkealaatuisten muottikiinnitysliimojen on täytettävä seuraavat vaatimukset:

• Vahva tarttuvuus ja leikkauslujuus
• Korkea lämmönjohtavuus
• Alhainen kosteuden imeytyminen
• Kemiallinen ja UV-kestävyys
• Kellastumisen kestävyys ajan myötä

Kuten Nationstar tai Kinglight, myös LED-pakkausten valmistajat käyttävät ensiluokkaisia liimoja luotettavuuden ja pitkän käyttöiän varmistamiseksi.

Liimauslanka

Liitoslangat eli yhdyslangat ovat erittäin ohuita johtimia, jotka yhdistävät LED-sirun elektrodit johdinrunkoon. Niitä käytetään sähkönsiirtoon, ja ne vaikuttavat sekä LED-koteloiden suorituskykyyn että saantoon.

Related:

Kultalanka VS kuparilanka LED-näytöstä

Liitosjohtojen tyypit

Materiaalin mukaan:

Kultalanka (Au): Erinomainen johtavuus ja korroosionkestävyys, mutta kallis.

• Hopealanka (Ag): Hyvä johtavuus, halvempi kuin kulta.
• Kuparilanka (Cu): Kustannustehokas, erittäin luja, mutta helposti hapettuva.
• Palladiumilla päällystetty kuparilanka (PCC): Yhdistää johtavuuden ja korroosionkestävyyden.
• Alumiinilanka (Al): Käytetään tehoelektroniikassa.
• Seoslanka: Erityisiin mekaanisiin tai lämpöön liittyviin vaatimuksiin.

Halkaisijan mukaan:

Yleisiä halkaisijoita ovat 0.7 mil, 0.8 mil, 0.9 mil, 1.0 mil (1 mil ≈ 25.4 µm)

Lankamateriaali ja paksuus vaikuttavat liimausprosessin parametreihin, sähköiseen resistanssiin ja lämpökäyttäytymiseen.

Kapselointimateriaali

Kapselointi eli muovaus suojaa LEDin sisäistä rakennetta ulkoisilta vaurioilta ja parantaa valon poistumista. Sillä on tärkeä rooli vedenpitävyyden, pölynkestävyyden ja UV-suojan kannalta, ja se edistää myös valon muodonmuutosta ja värin vakautta.

Kapselointimateriaalien tyypit

Epoksihartsi

• Edut: Korkea valonläpäisykyky, vahva tarttuvuus, hyvät mekaaniset ominaisuudet, edullinen hinta
• Haittoja: Huono UV-kestävyys, alttius kellastumiselle korkeissa lämpötiloissa

Silikonihartsi

• Edut: Erinomainen läpinäkyvyys, UV-kestävyys ja lämmönkestävyys; Sopii hyvin ulkokäyttöön tai suuritehoisiin LED-valoihin
• Haitat: Heikko tarttuvuus lyijykehyksiin verrattuna epoksiin

Modifioidut hartsijärjestelmät

Näitä hybridimateriaaleja käytetään yhdistämään epoksin ja silikonin edut:

• Fysikaaliset seokset: Epoksi- ja silikoniesipolymeerien seokset kovettimien kanssa. Vaikka ne ovat kustannustehokkaita, ne kärsivät yhteensopivuusongelmista ja materiaalien erottumisesta.
• Kemialliset modifikaatiot: Lisää epoksiryhmiä silikonimolekyyleihin ja parantaa tarttuvuutta ja mekaanista lujuutta.
• Kapselointi voi parantaa LEDien käyttöikää, erityisesti ulko- tai kosteudenesto-olosuhteissa.

Miksi materiaalin valinnalla on merkitystä

LED-kotelon suorituskyky on vain niin vahva kuin sen heikoin materiaali. Jos piirilevyn kiinnityspinnalla on huono lämmönjohtavuus, siru voi ylikuumentua. Jos kapselointi kellastuu ennenaikaisesti, kirkkaus ja värin tasaisuus heikkenevät. Ja jos liitoslangat hapettuvat helposti, pitkän aikavälin luotettavuus kärsii.

Insinöörinä, toimittajana tai valmistajana tavoitteenasi tulisi aina olla oikeat materiaalit sisätilojen kyltteihin, autovalaistukseen tai laaja-alaisiin ulkokäyttöön tarkoitettuihin LED-videoseiniin.

LED-pakkausmateriaalien trendit ja innovaatiot

LED-teknologian kehittyessä myös LED-pakkausmateriaalit kehittyvät jatkuvasti. Merkittäviä trendejä on useita:

Miniatyrisointi: Mini-LEDien ja Micro-LEDien yleistymisen myötä materiaalitoleranssit ovat tiukemmat ja lämpötehokkuudesta tulee entistä tärkeämpää.

Korkean lämmönjohtavuuden materiaalit: Uudet keraamiset ja alumiiniset alustat ovat saamassa jalansijaa suurempien tehotiheyksien käsittelyssä.

Ympäristöystävälliset kapselointimateriaalit: Vähähaihtuvia orgaanisia yhdisteitä sisältävät ja lyijyttömiä materiaaleja suositaan nykyään, erityisesti Euroopassa ja Pohjois-Amerikassa.

Flip-Chip- ja COB-teknologiat: Nämä vaativat edistyneitä liimoja ja kapselointimateriaaleja, jotka kestävät korkeita uudelleensulamislämpötiloja ja tarjoavat vahvan mekaanisen tuen.

Yhteenveto

Olemme opastaneet sinua LED-pakkausten raaka-aineiden käytössä. Ammattimaisina LED-näyttövalmistajina valitsemme aina korkealaatuisia komponentteja rakentaaksemme korkealaatuisen LED-näytön. Jos sinulla on LED-näyttöprojekti, voit ottaa meihin yhteyttä.