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如何做好LED发光角度


如何做好 LED 发光角度
从 1960 年第一颗商用 LED 诞生,至今已经走过 40 多年的历程。不过刚开始使用 LED 仅 仅是用于钟表、计算器、家庭及办公设备作指示灯而已;随着 LED 行业的迅猛发展,芯片技 术和封装工艺都日趋成熟使得 LED 的发光光效大为提高, 光电性能也较稳定, 而产品的开发 成本和制造费用也大幅下降,使其在社会经济的许多领域得到广泛应用,主要包括:道路交 通信号灯、背光显示、汽车灯、全彩显示屏等。 而今 LED 正大步向白光照明迈进, 因其赶上世界各国推行低碳节能、 绿色环保而风靡全 球。以上这些应用均对 LED 发光角度的要求比较严格,否则会影响产品的实用效果。 LED 发光角度的定义 LED 发光角度又称功率角度,通常我们使用半功率角度,即 50%发光强度时之角度。当然 也有人使用 60%,80%甚至 90%之角度,这取决于不同的应用面。

不同类型角度的应用 小角度 10 度,一般的说小角度 LED 多应用于照射面较小而视角比较远程的地方,比如:铁路路

平交道上之指示灯等。

大角度 30 度, 一般的说大角度 LED 多应用于照射面较大而视角比较近程的地方, 比如:交通信 号指示灯。一般角度在 30 度,而且要求发光照射光斑均匀、一致性好。

椭圆广角度

一般的说椭圆广角度 LED 多应用于照射面较大而视角比较远程地方,比如:室内、外显 示屏。除了显示外它还强调 R、G、B 的混光效果,使得显示图像更加鲜艳。

影响 LED 角度的因素 1.LED 的封装外观形状 2.支架的碗杯结构 3.芯片以及本身的结构 4.封装胶水的折射率 5.材料品质的一致性 6.封装工艺(即芯片的发光高度位置) 如何封装良好的角度 首先要有一个好的设计 A.LED 模粒真圆度一致性要好; B.支架碗杯尺寸以及光滑度要好; C.选定好芯片;

D.选择合适折射率的胶水;E.芯片的发光位置一定要放在胶体透镜的焦点处。

选择适合的材料(芯片、支架、胶水、模条) A. 芯片: 目前的芯片种类比较丰富: 按照制造工艺有分 AS&TS; 按照材料又分二、三元、四元、InGaN; 因为不同的芯片其尺寸大小,高度不一样;发光位置,发光点的大小也不相同; ex:就芯片高度来说: 二、三元 10mils 左右 四元 7mils InGaN 4mils B. 支架: 一般来说支架的碗杯都可以按照我们的设计进行开模,只不过碗杯的光滑度则决定于模 具加工设备的精密度和电镀的工艺; C. 胶水: 一般来说 LED 胶水厂商均可依照封装的要求去调配材料的比例,以满足设计的要求;

D.模条: 模条的选择要注意以下几点:模粒的真圆度,连体的一致性,卡位的对称性。 以上几个方面材料的选择需要建立“两大一小”的替代原理,以对应突发性状况的产 生。 选定后的材料不可任意变动,以保产品的稳定性 一般来说稳定的产品质量取决于稳定的制程,稳定的制程关键在于稳定的材料品质,所 以我们认为设计好的材料规格不要任意变动。 “两大一小”是指材料厂商需要两个品质要求一样的 source,同时还要求有一个比较 次之的 source。 所谓材料的选择需要建立“两大一小” 的替代原理,是指在设计上必须考虑到其可替 代性,这是为了避免材料因生产,品质,运输等突发状况产生时而不至于影响到 LED 封装品质 的对策;这与材料的保持稳定性是不矛盾的。 生产工艺流程的控制

A、 Die bondering 的位置相当重要

B、 模条的卡位对称性

最好是使用多卡点的设计方案,其稳定性比较好,当然支架也必须有多卡点才行。 C、 上支架的力度 因为模条具有对称性,同样要求上支架时的力度也需要平衡,而且力度的大小要适当,无 论是手动还是自动化作业力量过大可能会压低甚至压坏模条的卡点,目前 LED 使用模条的材 质为 TPX,是比较软的;如果说在封装过程中因力量过大压低卡点,则产品的发光角度必将受 到影响所以上支架的力度要求注意两件事项:平衡用力和力度要轻。 D. 烘烤箱的水平度&稳定性 为什么要求烤箱的水平度&稳定性呢?我们先了解一下目前 LED 封装业用的烤箱,大致分 两种:开门式和隧道式。 开门式为最传统的,造价低,占地小,适合手动化生产,但温度不具连续产生。 隧道式比较 昂贵,占地大,适合自动化生产,温度具连续生产,但这两种烤箱在安装时均要求其水平&稳定; 否则在生产过程中,模座会受到烤箱的抖动冲击而使支架上下左右产生位移(偏心&芯片过高 /低),从而影响 LED 发光角度的变化。

以 5mm LED 为例,我们作过一项研究,发现 chip 高度每变化 0.1mm,LED 的发光角度就会 变化 5 度左右,由此可见烘烤箱的水平度 & 稳定性的重要。

E、是否考虑到辅助性压模设计 前面谈到上支架的力度要轻,烘烤过程中可能会有烤箱的抖动冲击而使支架上下左右产 生位移;因此我们需要考虑到封装过程增加辅助性压模设计,以弥补上述因素造成支架位移 所带来的发光角度变化。 总结 做好以上工作后, 基本具备做好稳定的发光角度的 LED 的条件了, 不过还需要一个精益 求精的管理和质量监控体系来维护,以保证产品的长期稳定性。



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