紫外線(xiàn)波長(cháng)较中(zhōng)紫外線(xiàn)大者称為(wèi)遠(yuǎn)紫外線(xiàn),依CIE的定义、UV-C波長(cháng)范围為(wèi)100-280nm。C波段紫外線(xiàn)即是俗称的紫外線(xiàn)杀菌光源。UVC杀菌是利用(yòng)较低汞蒸气压( <10-2 Pa)被激化而发出紫外光,其发光谱線(xiàn)主要有(yǒu)两条:一是253.7nm波長(cháng);另一条是185nm波長(cháng),这两条都是肉眼看不见的C波段紫外線(xiàn)。
紫外消毒技(jì )术具(jù)有(yǒu)其他(tā)技(jì )术无可(kě)比拟的杀菌效率,杀菌效率可(kě)达99%-99.9%。而传统氯气、臭氧等化學(xué)消毒方法要达到杀菌效果一般需要20分(fēn)钟至1个小(xiǎo)时。
UVC紫外杀菌不需要转化為(wèi)可(kě)见光,253.7nm的波長(cháng)就能(néng)起到很(hěn)好的杀菌作(zuò)用(yòng),这是因為(wèi)细胞对光波的吸收谱線(xiàn)有(yǒu)一个规律,在250-270nm的紫外線(xiàn)有(yǒu)最大的吸收,被吸收的紫外線(xiàn)实际上作(zuò)用(yòng)于细胞遗传物(wù)质(zhì)即DNA,它起到一种光化作(zuò)用(yòng),紫外光子的能(néng)量被DNA中(zhōng)的碱基对吸收,引起遗传物(wù)质(zhì)发生变异,使细菌当即死亡或不能(néng)繁殖后代,达到杀菌的目的。
紫外線(xiàn)杀菌一般用(yòng)来对空气、物(wù)體(tǐ)表面、水来进行消毒灭菌。253.7nm波長(cháng)能(néng)对细菌和病毒能(néng)有(yǒu)效的杀灭,前人早已进行过大量的研究,是不用(yòng)怀疑的事实。紫外線(xiàn)杀菌的特点是广谱性,有(yǒu)些高温都难以消灭的病毒,用(yòng)紫外線(xiàn)能(néng)很(hěn)快的消灭,这是由于紫外線(xiàn)的杀菌机理(lǐ)与其它方法不同。
杀菌:空气中(zhōng)的水分(fēn)子与光触媒处理(lǐ)过的表面后,经由紫外線(xiàn)的催化,产(chǎn)生氧化作(zuò)用(yòng),将空气中(zhōng)的细菌分(fēn)解。
除臭:日常臭气源主要為(wèi)氨气,硫化氢,甲基硫醇,乙醛等,光触媒比臭氧,负离子更具(jù)氧化能(néng)力,这些臭气源可(kě)在光触媒存在下,利用(yòng)日光灯照射产(chǎn)生光触媒氧化作(zuò)用(yòng)以分(fēn)解臭气源。
除异味:能(néng)够产(chǎn)生大量的紫外線(xiàn)光速对恶臭气體(tǐ)进行照射,将恶臭气體(tǐ)降解转化,变成低分(fēn)子化合物(wù)【UV+O₂→O﹣+O*(活性氧)O+O₂→O₃(臭氧)】,例如变成CO₂、H₂O等无害气體(tǐ),达到有(yǒu)效的去除异味的效果,且不会产(chǎn)生二次污染。
紫外和近紫外有(yǒu)机電(diàn)致发光二极管(OLED)具(jù)有(yǒu)成本低、环境污染小(xiǎo)、驱动電(diàn)压低等特点,有(yǒu)望成為(wèi)新(xīn)一代商(shāng)用(yòng)紫外光源,在污染防治、物(wù)质(zhì)分(fēn)析、医(yī)疗卫生等领域有(yǒu)着广泛的应用(yòng)前景。
紫外和近紫外是OLED在短波发射范围的一个延伸,可(kě)广泛应用(yòng)于消毒灭菌、水净化、紫外通信等领域。与目前常用(yòng)的紫外光源如紫外发光二极管和紫外汞灯相比,紫外和近紫外OLED具(jù)有(yǒu)柔性轻薄、驱动電(diàn)压低、环境友好等特点,受到科(kē)研人员的关注。
然而,目前仍有(yǒu)许多(duō)问题阻碍着紫外和近紫外OLED的商(shāng)业化应用(yòng),如器件效率低、材料合成困难、难以实现短波发射等。因此,如何实现高效紫外发射是目前紫外有(yǒu)机发光领域的研究热点之一,对扩展紫外OLED的应用(yòng)范围有(yǒu)着重大意义。目前,针对紫外和近紫外OLED的研究主要是从开发新(xīn)型有(yǒu)机紫外发光材料和器件结构优化两个方面进行。
紫外/近紫外有(yǒu)机電(diàn)致发光材料
有(yǒu)机電(diàn)致发光材料通常由多(duō)种显色基团和共轭杂环组成,分(fēn)子的荧光性质(zhì)受到共轭系统的尺寸、共面度和刚性、取代基的类型和位置以及几何构型等因素的影响。一方面,在紫外/近紫外有(yǒu)机電(diàn)致发光材料的设计中(zhōng),為(wèi)了实现紫外光发射,必须将共轭系统的尺寸限制在较小(xiǎo)的范围内,而这同时也限制了发光分(fēn)子的尺寸。另一方面,為(wèi)了提高邻近空穴传输层(HTL)和電(diàn)子传输层(ETL)中(zhōng)的载流子注入,紫外/近紫外有(yǒu)机電(diàn)致发光材料必须具(jù)有(yǒu)合适的最高占据分(fēn)子轨道(HOMO)与最低未占据分(fēn)子轨道(LUMO)能(néng)级。
紫外有(yǒu)机電(diàn)致发光器件
如何在发光层中(zhōng)获得平衡的空穴和電(diàn)子,是制备高效紫外有(yǒu)机发光器件面临的主要问题之一。此外,如何处理(lǐ)ITO阳极过高的空穴注入势垒、寻找深HOMO能(néng)级的有(yǒu)机分(fēn)子作(zuò)為(wèi)激子阻挡层,也是紫外有(yǒu)机发光器件在发展中(zhōng)亟待解决的问题。目前,紫外有(yǒu)机電(diàn)致发光器件结构的最新(xīn)研究主要包括:开发透明导電(diàn)阳极、寻求有(yǒu)效的空穴注入层(HIL)和HTL、合成高效的紫外发光材料、调整電(diàn)子注入与传输、开发倒置结构、探索微腔结构。
双波長(cháng)激光器是指在一台激光器中(zhōng),同时发射两种不同波長(cháng)的激光束,其工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)主要依靠二次谐波产(chǎn)生和模式同步。
1. 二次谐波效应:
当激光束传输到某些非線(xiàn)性光學(xué)晶體(tǐ)时,会发生二次谐波产(chǎn)生效应,将原本的激光波長(cháng)缩短一半。因此在激光器中(zhōng)加入一些非線(xiàn)性光學(xué)晶體(tǐ),并使激光束经过晶體(tǐ)时产(chǎn)生二次谐波效应,可(kě)以得到缩短一半的波長(cháng)激光束。
2. 模式同步:
双波長(cháng)激光器中(zhōng)需要同时产(chǎn)生两种频率的激光。基频激光和二次谐波激光的相位关系必须保持一致,并且其振荡模式必须同步。通过加入一些反射镜将它们的振荡模式同步,从而保证双波長(cháng)激光器能(néng)够稳定地工(gōng)作(zuò)。
3. 选择适当的激光介质(zhì):
為(wèi)了实现双波長(cháng)激光器的工(gōng)作(zuò),需要选择适当的激光介质(zhì)。比如,InGaAsP/InP具(jù)有(yǒu)较高的光學(xué)品质(zhì)和较高的增益,因而常常被用(yòng)作(zuò)双波長(cháng)激光器中(zhōng)的激光介质(zhì)。
4. 注意光源稳定性:
在双波長(cháng)激光器的工(gōng)作(zuò)过程中(zhōng),需要保证光源的稳定性。在实际应用(yòng)中(zhōng),一般采用(yòng)锁模技(jì )术、光谱分(fēn)布仪等方式,来监测和控制激光输出的稳定性,以保证光源能(néng)够稳定地工(gōng)作(zuò)。
双波長(cháng)激光器的实现要通过二次谐波合成技(jì )术和模式同步技(jì )术,同时选择合适的激光介质(zhì),并且保证光源的稳定性。
激光器在多(duō)个领域中(zhōng)有(yǒu)广泛的应用(yòng)。以下是几个例子:
1. 工(gōng)业应用(yòng):激光加工(gōng)、制造、标识、焊接、切割、钻孔等。
2. 医(yī)疗应用(yòng):激光手术、眼科(kē)手术、牙科(kē)手术、皮肤治疗等。
3. 通信应用(yòng):激光通信、光纤通信等。
4. 军事应用(yòng):激光制导、激光照射、激光测距等。
5. 科(kē)研应用(yòng):原子光谱學(xué)、量子光學(xué)、超高速摄影等。
激光器具(jù)有(yǒu)广泛的应用(yòng)领域,不断的新(xīn)产(chǎn)品开发和技(jì )术提升也提供了更多(duō)的应用(yòng)前景。
激光器即激光放大器,其原理(lǐ)是一种能(néng)够产(chǎn)生相干光的光學(xué)器件。简单来说,激光器是一种能(néng)够产(chǎn)生具(jù)有(yǒu)高单色性、高亮度、高相干性等特征的光束的器件。激光器的主要工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)包括以下几个方面:
1. 激光介质(zhì)的激发:
激光介质(zhì)中(zhōng)的原子能(néng)够吸收外部能(néng)量,如電(diàn)子激发、光子激发等。吸收能(néng)量之后,原子跃迁至比较高的能(néng)级,这种能(néng)级比较稳定,能(néng)够维持较長(cháng)时间。
2. 准备态的存在:
在激发的原子的上、下能(néng)级中(zhōng),有(yǒu)一个或几个能(néng)级处于临界状态,这种状态被称為(wèi)准备态或者受激辐射态。而激光介质(zhì)中(zhōng)的原子,在准备态和低能(néng)级之间进行快速的自发辐射。
3. 光子的放大:
待激活的光子经过多(duō)次自发辐射后,达到与准备态同样的能(néng)级,即出现“光子跃迁”。此时,当有(yǒu)入射光子激发该原子时,将会导致放射出更多(duō)的光子,即激光微弱起始信号在不断地被放大,最终形成一束高亮度、单色性好、高相干的激光光束。
4. 光學(xué)反馈:
将放大的光束聚焦到支持材料中(zhōng),使其在制品表面产(chǎn)生反弹。放大后的光子会不断地在介质(zhì)中(zhōng)反射与进一步激发,经过多(duō)次反射和被放大,最终聚集成锐利的光束。
激光器的原理(lǐ)是将能(néng)量输入到激光介质(zhì)中(zhōng),通过物(wù)质(zhì)的激发和自发辐射、受激辐射等过程,将微弱的起始信号放大并过滤成一束高亮度、单色性好、高相干的激光束。
激光最初中(zhōng)文(wén)名(míng)叫““镭射‘,它是英文(wén)名(míng)称“LASER”的音译,如其英文(wén)名(míng)称,已经完全揭示了激光产(chǎn)生的主要过程,即“通过受激辐射实现的光放大”,与普通光源相比,普通光源是物(wù)质(zhì)自发辐射产(chǎn)生,而激光是由物(wù)质(zhì)受激辐射产(chǎn)生,因而激光具(jù)有(yǒu)很(hěn)多(duō)普通光源无法比拟的优势:亮度高、方向性好、单色性好、相干性好。
一个诱发光子不仅能(néng)引起受激辐射,而且它也能(néng)引起受激吸收,所以只有(yǒu)当处在高能(néng)级的原子数目比处在低能(néng)级的还多(duō)时,受激辐射跃迁才能(néng)超过受激吸收,而占优势。由此可(kě)见,為(wèi)使光源发射激光,而不是发出普通光的关键是发光原子处在高能(néng)级的数目比低能(néng)级上的多(duō),这种情况,称為(wèi)粒子数反转。
激光器产(chǎn)生激光的原理(lǐ)当激光介质(zhì)中(zhōng)的原子收到泵浦能(néng)量时,其内的電(diàn)子产(chǎn)生越迁,进入高能(néng)态但由于高能(néng)态,不是稳定状态(基态),電(diàn)子在很(hěn)短的时间内又(yòu)会恢复到基态同时将吸收的能(néng)量以光和热辐射的形式发出,发出的光的波長(cháng)与激光介质(zhì)有(yǒu)关当发出的光击中(zhōng)其他(tā)原子,其基态的電(diàn)子会吸收这束光,跃迁至高能(néng)态,高能(néng)态電(diàn)子会发出相同波長(cháng)及运动状态的光(受激辐射)。当高能(néng)态的原子数量大于基态原子时,激光就得到了放大。光束在请振腔内不停的振荡放大,通过输出耦合镜输出,就产(chǎn)生了激光。
VCSEL激光器与EEL激光器是两种不同的激光器技(jì )术,本文(wén)将详细介绍它们的區(qū)别。VCSEL激光器是垂直腔面发射激光器的缩写,而EEL激光器是边发射激光器的缩写。
1. 结构區(qū)别:
VCSEL激光器的结构相对简单,包括n型和p型半导體(tǐ)材料,中(zhōng)间有(yǒu)一个双折射层,形成垂直腔导致垂直方向发射激光。而EEL激光器则包含多(duō)层结构,其中(zhōng)包括高反射率反射镜和活动區(qū),一般需要外接光學(xué)器件来实现激光的边发射。
2. 制造工(gōng)艺不同:
VCSEL激光器的制造工(gōng)艺相对简单,使用(yòng)标准的半导體(tǐ)工(gōng)艺,可(kě)以批量生产(chǎn)。而EEL激光器的制造工(gōng)艺则需要更复杂的技(jì )术,包括光刻、薄膜沉积和外接光學(xué)组件等过程。
3. 发光方向不同:
VCSEL激光器的发光方向垂直于晶片平面,而EEL激光器则是平行于晶片平面发射激光。这是由于VCSEL激光器的结构决定的,使得VCSEL可(kě)以更容易地获得高质(zhì)量的光束。
4. 输出功率和效率的差异:
VCSEL激光器在较低的電(diàn)流下可(kě)以实现高功率输出,通常能(néng)够获得数十mW的功率。而EEL激光器需要更高的電(diàn)流才能(néng)获得相同功率的输出。此外,VCSEL激光器的效率也较高,通常可(kě)达到30-40%。而EEL激光器的效率较低,一般在10-20%之间。
5. 谐振腔長(cháng)度不同:
VCSEL激光器的谐振腔長(cháng)度较短,一般在数十至数百微米范围内,这使得VCSEL的工(gōng)作(zuò)模式容易切换。而EEL激光器的谐振腔長(cháng)度较長(cháng),一般在数毫米至数厘米范围内,因此EEL激光器的激光频率稳定性较好。
6. 光波控制的不同:
由于VCSEL激光器的结构特点,可(kě)以方便地进行光波控制,例如改变功率、调制速度等。而EEL激光器需要外接的光學(xué)元件来实现光波控制。
7. 成本差异:
VCSEL激光器的制造成本相对较低,可(kě)以进行大规模生产(chǎn)。而EEL激光器由于制造工(gōng)艺的复杂性,所以成本较高。
总结起来,VCSEL激光器和EEL激光器在结构、制造工(gōng)艺、发光方向、输出功率、谐振腔長(cháng)度、光波控制和成本等方面都存在差异。VCSEL激光器相对简单,具(jù)有(yǒu)较高的功率输出和效率,适用(yòng)于大规模生产(chǎn);而EEL激光器具(jù)有(yǒu)更复杂的制造工(gōng)艺,输出功率和效率较低,适用(yòng)于一些特定应用(yòng)。这两种激光器技(jì )术各自有(yǒu)着自己的优势和适用(yòng)范围,选择适合的激光器取决于具(jù)體(tǐ)的应用(yòng)需求。
什么是深紫外線(xiàn)?
紫外線(xiàn)是太阳放出的波長(cháng)為(wèi)100-400nm的電(diàn)磁波总称,人类肉眼不可(kě)见。根据紫外線(xiàn)的波長(cháng),通常将紫外線(xiàn)分(fēn)為(wèi)A、B、C三类,即近紫外線(xiàn)(UVA),遠(yuǎn)紫外線(xiàn)(UVB)和超短紫外線(xiàn)(UVC),其中(zhōng)UVC能(néng)量最大,对微生物(wù)的破坏力极强,但在通过地球表面同温层时,基本被臭氧层吸收,不能(néng)达到地球表面,因此,一束人造“太阳光”——LED深紫外線(xiàn)应运而生。
深紫外線(xiàn)——為(wèi)杀菌而生的“人造光”
这束為(wèi)杀菌而生的“人造光”,选取了特定波段(260-280nm)的深紫外線(xiàn),能(néng)穿透生物(wù)的细胞膜和细胞核,破坏DNA与RNA分(fēn)子结构,短时间内消杀各种病菌,如细菌繁殖體(tǐ)、芽胞、病毒、真菌等,杀菌率高达99.9%。其中(zhōng)275nmUVC是消毒医(yī)用(yòng)级波段,也是目前國(guó)际医(yī)疗行业消毒的公(gōng)认技(jì )术。
深紫外杀菌的优势
广谱杀菌:紫外線(xiàn)杀菌的广谱性最高,它对几乎所有(yǒu)的微生物(wù),包括细菌、结核菌、病毒、芽胞和真菌等,都能(néng)高效杀灭。
高效:紫外線(xiàn)消毒杀菌快,效果好。在一定的辐射强度下,一般病原微生物(wù)仅需十几秒(miǎo)即可(kě)杀灭,还能(néng)杀灭一些氯消毒无法灭活的病菌。
环保:紫外線(xiàn)杀菌不需添加任何化學(xué)药剂。它通过短波辐射,直接杀死细菌或破坏细菌的繁殖能(néng)力,无污染无残留,不对周围环境造成二次污染。
紫外LED指发光中(zhōng)心波長(cháng)在400nm以下的LED,紫外LED按照波長(cháng)划分(fēn),可(kě)以分(fēn)為(wèi)UVA長(cháng)波紫外線(xiàn)(波長(cháng)范围315–400 nm)、UVB中(zhōng)波紫外線(xiàn)(波長(cháng)范围280–315 nm)、UVC短波紫外線(xiàn)(波長(cháng)范围200–280 nm),其中(zhōng)UVA長(cháng)波紫外線(xiàn)也经常被称為(wèi)近紫外線(xiàn),UVC短波紫外線(xiàn)经常被称為(wèi)深紫外線(xiàn)。
紫外LED有(yǒu)什么作(zuò)用(yòng)?
先以UVA LED产(chǎn)品来看,UVA与现在LED照明较為(wèi)类似,主要是為(wèi)了取代现有(yǒu)的UV产(chǎn)品,包括省電(diàn)、寿命長(cháng)等特性是推动取代的成長(cháng)动能(néng),UA波段的典型应用(yòng)為(wèi)紫外固化和UV喷墨打印,代表波長(cháng)為(wèi)395nm、365nm,广泛应用(yòng)于印刷、包装(zhuāng)、广告、建材、装(zhuāng)潢、家電(diàn)、光纤、汽車(chē)等行业。
UVB则是在医(yī)疗行业运用(yòng)的比较多(duō),UVB紫外線(xiàn)对人體(tǐ)具(jù)有(yǒu)红斑作(zuò)用(yòng),能(néng)促进體(tǐ)内矿物(wù)质(zhì)代謝(xiè)和维生素D的形成,但長(cháng)期或过量照射会令皮肤晒黑,并引起红肿脱皮。使用(yòng)在例如紫外線(xiàn)保健灯、植物(wù)生長(cháng)灯等。
UVC波段的紫外線(xiàn)由于波長(cháng)短,能(néng)量高,可(kě)以在短时间内破坏微生物(wù)机體(tǐ)(细菌、病毒、芽孢等病原體(tǐ))细胞中(zhōng)的DNA或RNA的分(fēn)子结构,会使得细胞无法自我再生,细菌病毒自然就会丧失自我复制的能(néng)力,因此UVC波段LED就广泛应用(yòng)于如水、空气等的杀菌消毒。
一般来说,UV LED器件的散热路径主要有(yǒu)三个:
①芯片-金線(xiàn)-線(xiàn)路层-碗杯-环境;
②芯片-外封胶(气體(tǐ)或空气)-透镜(盖板)-环境;
③芯片-固晶层-基板-环境。
相比之下,路径①和②的散热能(néng)力很(hěn)有(yǒu)限,路径③是主要的散热途径。那么,对比采用(yòng)垂直结构UV LED芯片的COB和DOB的散热路径可(kě)以发现,DOB在器件上多(duō)了两层很(hěn)薄的镀金层和一层氮化铝陶瓷以及在基板和器件间多(duō)了一层焊料层,但在基板上少了一层绝缘层(导热系数如表三所示)。在不考虑扩散热阻等因素的理(lǐ)想状态下,对COB与DOB进行热阻计算。
相比DOB,COB的总热阻要大得多(duō),这是因為(wèi)COB铜基板内的绝缘层的热阻过大。而对于DOB来说,其焊接互联层(包括固晶层和锡膏层等)对其总热阻的占比较大,如果互联层的焊接质(zhì)量不佳,例如焊料不足或空洞很(hěn)多(duō),其对总热阻的影响将更大。
有(yǒu)研究表明,LED互联层的互联质(zhì)量对LED的出光效率、总热阻和可(kě)靠性有(yǒu)很(hěn)大影响。其中(zhōng),对于热阻的影响,Amy S. Fleischer等人研究发现:多(duō)个随机分(fēn)布的小(xiǎo)的空洞(总百分(fēn)比V%)对器件总热阻(Rjc)的影响关系為(wèi)Rjc=0.007V%+1.4987,而多(duō)个比较大的空洞对器件总热阻的影响关系為(wèi)Rjc=1.427e0.015V% 。因此,DOB的焊接互联层的焊接质(zhì)量至关重要。
与传统紫外光源相比,UV LED具(jù)有(yǒu)节能(néng)环保、寿命長(cháng)、功耗低和波長(cháng)可(kě)选等诸多(duō)优势。按照发光波長(cháng)的大小(xiǎo),UV LED可(kě)以分(fēn)為(wèi)長(cháng)波紫外UVA(315~400 nm)、中(zhōng)波紫外UVB(280~315 nm)和短波紫外UVC(200~280 nm)。一般来说,发光波長(cháng)大于300 nm的属于浅紫外,小(xiǎo)于300 nm的属于深紫外。
UV LED光源相对于传统UV光源具(jù)有(yǒu)环保、低功耗和波段可(kě)选等优势。UV LED应用(yòng)于印刷行业中(zhōng)通常会面临多(duō)方面的挑战,其中(zhōng)可(kě)靠性问题尤為(wèi)突出。有(yǒu)机材料具(jù)有(yǒu)抗UV性能(néng)差和透湿透氧率高的特性,其性能(néng)的劣化会大幅降低UV LED的可(kě)靠性。基于CMH封装(zhuāng)技(jì )术的全无机UV LED 100%采用(yòng)无机材料封装(zhuāng),具(jù)有(yǒu)气密性好、可(kě)靠性高、寿命長(cháng)和热阻低等优点。针对贴装(zhuāng)时UV LED器件与基板间的焊接层空洞率过大问题(普遍在20%以上),通过大量实验获得了最优工(gōng)艺参数,焊接层空洞率可(kě)100%控制在10%以下,且5%左右空洞率的占比在80%以上,较大程度地降低了焊接层空洞率对器件的光热性能(néng)和可(kě)靠性等的影响。
本文(wén)分(fēn)别从UV LED分(fēn)立器件和UV LED集成模组两个方面对UV LED在印刷行业应用(yòng)中(zhōng)的可(kě)靠性进行了研究与论述。
二、UVLED分(fēn)立器件
按照封装(zhuāng)材料的不同,UV LED分(fēn)立器件可(kě)以分(fēn)為(wèi)有(yǒu)机材料封装(zhuāng)UV LED和无机材料封装(zhuāng)UV LED。有(yǒu)机材料封装(zhuāng)UV LED仍采用(yòng)可(kě)见光LED器件的封装(zhuāng)方式,即在UV LED芯片上涂覆一层有(yǒu)机封装(zhuāng)材料,比如环氧树脂、有(yǒu)机硅胶等,或者采用(yòng)有(yǒu)机材料作(zuò)為(wèi)UV LED器件的碗杯,例如市面上常见的EMC系列产(chǎn)品。而无机材料封装(zhuāng)UV LED在封装(zhuāng)方式上进行了改进,一般以陶瓷作(zuò)為(wèi)碗杯,玻璃或金属玻璃作(zuò)為(wèi)盖板。在材料特性上,有(yǒu)机材料与无机材料具(jù)有(yǒu)较大的差别,两种材料应用(yòng)于UV LED封装(zhuāng)时对于整个器件的性能(néng)、寿命和可(kě)靠性等方面的影响也有(yǒu)较大的差别。為(wèi)便于论述,有(yǒu)机材料以有(yǒu)机硅胶為(wèi)代表,无机材料以玻璃為(wèi)代表,两者在以下几个方面进行了对比。
(1)透过率
芯片出光路径上的封装(zhuāng)材料在UV波段的透过率直接影响UV LED的光输出,材料在UV波段的透过率越高,UV LED的光输出就越高。由于材料特性不同,不同的材料在同一UV波段的透过率会有(yǒu)很(hěn)大的差别。在整个紫外波段的各个波長(cháng)下,有(yǒu)机硅胶(甲基硅胶和苯基硅胶)的初始透过率相对玻璃都没有(yǒu)优势。而且,随着波長(cháng)的减小(xiǎo),有(yǒu)机硅胶和玻璃的初始透过率会有(yǒu)不同程度的下降,相比玻璃,有(yǒu)机材料的初始透过率的下降速度要快很(hěn)多(duō)。在300 nm时,甲基硅胶的初始透过率已经低于85%,这对芯片的光输出有(yǒu)很(hěn)大的影响,所以甲基硅胶不适用(yòng)于波段较低的紫外波段。另外,将有(yǒu)机硅胶和玻璃暴露于365nm的UV光24小(xiǎo)时后,有(yǒu)机硅胶在UV波段的透过率有(yǒu)大幅的下降,而玻璃的透过率基本没有(yǒu)变化。可(kě)见,在紫外波段,玻璃的初始透过率和UV老化后的透过率都要优于有(yǒu)机硅胶。
(2)热性能(néng)
对于有(yǒu)机材料封装(zhuāng)的UV LED,有(yǒu)机材料不仅受到芯片发出的紫外光照射,还会受到芯片产(chǎn)生的热量的影响。尤其是直接涂覆在芯片表面的有(yǒu)机材料,芯片表面的高热量以热传导的方式直接传递给有(yǒu)机材料,使得有(yǒu)机材料長(cháng)时间处于高温工(gōng)作(zuò)状态。而高温会加速有(yǒu)机材料热老化,如果采用(yòng)的有(yǒu)机材料的耐热性能(néng)差,极易出现黄化现象,严重的甚至会出现碳化(变黑)或开裂等异常。如果器件長(cháng)期处于开关或者高低温循环状态下,由于芯片与有(yǒu)机材料的热膨胀系数(CTE, Coefficient of Thermal Expansion)不匹配,芯片与有(yǒu)机材料的粘接处很(hěn)容易产(chǎn)生剥离异常。黄化和剥离等异常都会降低器件的光输出和可(kě)靠性。
(3)可(kě)靠性试验
研究发现,有(yǒu)机材料長(cháng)时间受UV照射会发生光降解(有(yǒu)氧环境下发生光氧化),出现老化和黄化现象,严重的甚至出现开裂,使得器件的光效和可(kě)靠性大幅下降,最终导致失效,这种现象在深紫外波段尤其严重。為(wèi)评估UV LED的可(kě)靠性水平或封装(zhuāng)材料的抗UV性能(néng),通常会进行一系列的可(kě)靠性试验。以常温老化试验為(wèi)例,在环境温度為(wèi)常温的条件下同时对玻璃封装(zhuāng)和甲基硅胶封装(zhuāng)的UV LED进行点亮(芯片波段為(wèi)395 nm),每48H进行一次辐射通量检测和外观观察。
玻璃封装(zhuāng)的UV LED的辐射通量随着老化时间的增加而慢慢降低,在点亮528H时的辐射通量大约為(wèi)老化前的93.1%,且外观无明显变化。而甲基硅胶封装(zhuāng)的UV LED的辐射通量在老化初期时就开始大幅度降低,而在外观上并未发现任何明显异常,主要原因是甲基硅胶的透过率下降以及芯片老化特性(老化初期辐射通量值下降较快)。随着老化时间的增加,其辐射通量的降低速率开始变小(xiǎo),此时外观检测发现硅胶内部已出现裂纹(主要分(fēn)布于芯片附近),且硅胶与芯片的粘接界面已出现了剥离,甲基硅胶裂纹的出现表明断键已发生,而剥离异常是由于硅胶与芯片的热膨胀系数不匹配。在老化336H左右开始,甲基硅胶封装(zhuāng)的UV LED的辐射通量的下降速率又(yòu)明显变大,且在528H时的辐射通量约為(wèi)老化前的63.4%。此时外观检测发现芯片正上方的硅胶已有(yǒu)明显的开裂(如图三(右)所示),这是辐射通量加速下降的主要原因。如果定义UV LED的寿命為(wèi)辐射通量降為(wèi)初始值的70%时的时间,那么硅胶封装(zhuāng)的UV LED的寿命要遠(yuǎn)短于玻璃封装(zhuāng)的UV LED。
(4)气密性
UV LED器件的气密性高低受制于封装(zhuāng)材料的透湿透氧率和封装(zhuāng)工(gōng)艺水平等。封装(zhuāng)材料的透湿透氧率高,器件的气密性就差,外界环境中(zhōng)的有(yǒu)害物(wù)质(zhì)就容易透过封装(zhuāng)材料侵入器件内部而导致器件失效。器件的气密性差会引发各种可(kě)靠性问题,例如芯片腐蚀和镀银层硫化发黑等。
有(yǒu)机封装(zhuāng)材料的透氧透湿率比玻璃高,例如,甲基硅胶的透氧率通常為(wèi)20000~30000 cm3/(m2×24H×atm),苯基硅胶一般為(wèi)300~3000 cm3/(m2×24H×atm),一般气體(tǐ)和水都可(kě)渗透进有(yǒu)机硅胶内部。而玻璃是一种高致密的无机物(wù),其分(fēn)子间间隙比水还小(xiǎo),所以一般气體(tǐ)和水都无法透过玻璃。因此,玻璃比有(yǒu)机硅胶更容易实现气密性封装(zhuāng)。
(5)電(diàn)性能(néng)
有(yǒu)机材料例如有(yǒu)机硅胶通常会含有(yǒu)一定量的Na+、K+和Cl-等离子,而且有(yǒu)机材料在使用(yòng)时或多(duō)或少都会有(yǒu)小(xiǎo)分(fēn)子物(wù)质(zhì)的释出。有(yǒu)机材料涂覆于芯片表面,有(yǒu)机材料内部的离子或释出的小(xiǎo)分(fēn)子物(wù)质(zhì)过多(duō)都会对芯片的電(diàn)性能(néng)造成一定程度的损害,例如芯片反向漏電(diàn)流的产(chǎn)生及增大。而玻璃不会出现这种异常。
综上所述,无机材料的各项性能(néng)都优于有(yǒu)机材料。有(yǒu)机材料常匹配近紫外波段UV LED芯片以用(yòng)于对性能(néng)和可(kě)靠性要求较低的场合,而在高温高湿等恶劣环境下或其他(tā)要求较高的场合应使用(yòng)无机材料封装(zhuāng)的UV LED。广州市鸿利秉一光電(diàn)科(kē)技(jì )有(yǒu)限公(gōng)司开发的全无机UV LED产(chǎn)品(结构如图四所示,产(chǎn)品性能(néng)如表二所示)采用(yòng)CMH全无机封装(zhuāng)技(jì )术(Ceramic陶瓷,Metal金属,Hard glass/quartz硬质(zhì)玻璃),即以陶瓷作(zuò)為(wèi)基板,UV LED芯片放置在陶瓷基板的腔體(tǐ)内,金属和硬质(zhì)玻璃作(zuò)為(wèi)盖板,将盖板和基板进行焊接,腔體(tǐ)内填充氮气,就可(kě)以形成气密性封装(zhuāng)(气密性测试通过了美國(guó)军标MIL-STD-883)。因其100%采用(yòng)无机材料进行封装(zhuāng),完全避免了有(yǒu)机材料性能(néng)劣化而造成的可(kě)靠性问题。与其他(tā)UV LED器件相比,基于CMH封装(zhuāng)技(jì )术的全无机UV LED器件具(jù)有(yǒu)热阻低、寿命長(cháng)、气密性好和可(kě)靠性高等优点,适用(yòng)于印刷行业的多(duō)种场合。
LED光源需要关注的九个基本性能(néng):
1、亮度
亮度不同,价格不同,用(yòng)于灯具(jù)的应符合雷射等级Ⅰ类标准。
2、抗静電(diàn)能(néng)力
抗静電(diàn)能(néng)力强的,寿命長(cháng),因而价格高,通常抗静電(diàn)大于700V的才能(néng)用(yòng)于灯饰,抗静電(diàn)能(néng)力强的,寿命長(cháng),因而价格高。
3、波長(cháng)
波長(cháng)一致的,颜色一致,如要求颜色一致,则价格高。没有(yǒu)分(fēn)光分(fēn)色仪的生产(chǎn)商(shāng)很(hěn)难生产(chǎn)色彩纯正的产(chǎn)品。
4、漏電(diàn)
電(diàn)流是单向导電(diàn)的发光體(tǐ),如果有(yǒu)反向電(diàn)流,则称為(wèi)漏電(diàn),漏電(diàn)電(diàn)流大的,寿命短,价格低。
5、发光角度
用(yòng)途不同的其发光角度不一样,特殊的发光角度,价格较高,如全漫射角,价格较高。
6、寿命
不同品质(zhì)的关键是寿命,寿命由光衰决定,光衰小(xiǎo)、寿命長(cháng),寿命長(cháng),价格高。
7、晶片
晶片的发光體(tǐ)為(wèi)晶片,不同的晶片,价格差异很(hěn)大。
8、晶片大小(xiǎo)
晶片的大小(xiǎo)以边長(cháng)表示,大晶片的品质(zhì)比小(xiǎo)晶片的要好。价格同晶片大小(xiǎo)成正比。
9、胶體(tǐ)
普通的胶體(tǐ)一般為(wèi)环氧树脂,加有(yǒu)抗紫外線(xiàn)及防火剂的价格较贵,高品质(zhì)的户外灯饰应抗紫外線(xiàn)及防火。每一种产(chǎn)品都会有(yǒu)不同的设计,不同的设计适用(yòng)于不同的用(yòng)途。灯饰的可(kě)靠性设计方面包含:電(diàn)气安(ān)全、防火安(ān)全、适用(yòng)环境安(ān)全、机械安(ān)全、健康安(ān)全、安(ān)全使用(yòng)时间等因素,从電(diàn)气安(ān)全角度看,应符合相关的國(guó)际、國(guó)家标准。
提供國(guó)家产(chǎn)品合格测试,具(jù)有(yǒu)國(guó)际安(ān)全认证(如GS、CE、UL等)及國(guó)家产(chǎn)品质(zhì)量合格证的灯饰价格要高,因為(wèi)这些产(chǎn)品在安(ān)全设计上是可(kě)靠的。
从健康方面,采用(yòng)无毒材料设计的产(chǎn)品价格要高,特别是室内灯饰,千万别贪便宜选用(yòng)有(yǒu)异味的灯饰,目前仅少数几家厂家是用(yòng)无毒材料生产(chǎn),辨别的方法可(kě)以直接用(yòng)鼻子分(fēn)别,有(yǒu)臭味的产(chǎn)品比无臭味的价格更低很(hěn)多(duō)。类似铅、汞、镉等毒素需专业人员分(fēn)析。从适用(yòng)环境安(ān)全看,有(yǒu)可(kě)靠的防尘防潮设计,材料防火、防紫外線(xiàn)、防低温开裂的产(chǎn)品的价格高。
静電(diàn):
COB光源对静電(diàn)敏感,所以在使用(yòng)COB光源时必须采取有(yǒu)效的防护措施。尤其是静電(diàn)产(chǎn)生的高压電(diàn)流超过产(chǎn)品的最大额定值,会引起产(chǎn)品的损坏,或者可(kě)能(néng)使产(chǎn)品完全失效。客户使用(yòng)产(chǎn)品时,应采取安(ān)全的防止静電(diàn)和電(diàn)涌的对应措施。接地電(diàn)阻≤10欧。
使用(yòng)防静電(diàn)手环,防静電(diàn)垫子,防静電(diàn)工(gōng)作(zuò)服和工(gōng)作(zuò)鞋,手套和防静電(diàn)容器,都是有(yǒu)效的防止静電(diàn)和電(diàn)涌的对应措施,烙铁点应正确接地。
焊接:
使用(yòng)烙铁人手焊接:
推荐使用(yòng)少于20W的烙铁,而且烙铁的温度必须保持不高于300℃,一次焊接时间不超过3秒(miǎo)。
回流焊:
(a)按照标准的温度曲線(xiàn)进行设置。
(b) 在焊接完成,产(chǎn)品的温度下降到室温后,小(xiǎo)心注意处理(lǐ)产(chǎn)品。
LED接面温度在LED寿命与效能(néng)表现扮演相当关键的角色,较低的接面温度由于劣化程度较低,因此寿命较長(cháng),此外,LED在温度较低时,每单位功率输入的光输出也较高。简单来说,COB封装(zhuāng)可(kě)让终端使用(yòng)者以更少的温度管理(lǐ)需求或更低的系统成本,得到比传统离散式元件封装(zhuāng)更好的效能(néng)表现。
可(kě)靠度的改善
热能(néng)累积在愈接近LED 元件的部位,影响LED元件的可(kě)靠度愈大,封装(zhuāng)體(tǐ)在高温(70℃)下运作(zuò)的劣化情形,由于散热界面的减少,元件可(kě)靠度的维持并无疑虑。
更精(jīng)简的光學(xué)设计
采用(yòng)COB封装(zhuāng)设计的光源體(tǐ),相当类似于点光源;照明所需要的配光要求,如道路照明的二方向性配光曲線(xiàn)等,都可(kě)以针对COB光源體(tǐ)的类点光源特性进行光學(xué)透镜设计而达成。
COB封装(zhuāng)符合LED照明应用(yòng)期待
从灯具(jù)系统的观点来看,使得灯具(jù)可(kě)靠度容易掌控,无须过多(duō)的散热设计与成本;相对于离散式元件组装(zhuāng)而成的多(duō)点式光源,COB封装(zhuāng)具(jù)有(yǒu)点光源的特性,更接近人类对于照明光源的需求。在正确的系统设计下,COB封装(zhuāng)技(jì )术可(kě)以提供更高的系统灯具(jù)光输出,预计未来将有(yǒu)更多(duō)的照明灯具(jù)采取此一系统方案。
1.颜色:主要有(yǒu)红色、绿色、蓝色、青色、黄色、白色、琥珀色。
2.電(diàn)流:根据功率级的不同,常用(yòng)的LED電(diàn)流在20mA-2A不等。
3.電(diàn)压:電(diàn)压与颜色有(yǒu)关系,一般红、绿、蓝的VF在1.8-2.4V之间;白、蓝、绿的電(diàn)压在3.0-3.6之间。
4.反向電(diàn)压Vrm:LED所允许的最大反向電(diàn)压。超过此值,LED可(kě)能(néng)被击穿损坏。需注意的是,有(yǒu)的LED是不允许反向的(如OSRAM),一般Vrm在3-5V之间。
5.色温:以绝对温度K来表示。eg.夏日正午阳光5500K,下午日光4000。
6.发光强度:以坎德(dé)拉cd来计。这个量表明发光體(tǐ)在空间发射的会聚能(néng)力,是对光功率和会聚能(néng)力的一个共同描述。eg.Ф5的LED的I约為(wèi)5mcd。
7.光通量:以流明lm来计。此量是描述光源的发光总量的大小(xiǎo),与光功率等价。现有(yǒu)的1W的LED光通量可(kě)以做到80-130lm。
8.光照度:以勒克斯lux来计。即均匀分(fēn)布在1㎡表面上的光通量。
9.显色性:以CRI来表示。eg.Luxeon冷白為(wèi)70,中(zhōng)性白為(wèi)75,暖白為(wèi)85。
10.半值角:发光强度為(wèi)峰值的一半时距中(zhōng)心線(xiàn)的2倍角度。根据不同应用(yòng),可(kě)以分(fēn)為(wèi)高指向性、标准型和散射型。eg.XP-C的半值角110°。
11.寿命:维持到初始光通量70%的时间,而这个时间可(kě)以到30.000-100.000小(xiǎo)时。
1.二基色荧光粉转换
二基色白光LED是利用(yòng)蓝光LED芯片和YAG荧光粉制成的。一般使用(yòng)的蓝光芯片是InGaN芯片,另外也可(kě)以使用(yòng)A1InGaN芯片。蓝光芯片LED配YAG荧光粉方法的优点是:结构简单,成本较低,制作(zuò)工(gōng)艺相对简单,而且YAG荧光粉在荧光灯中(zhōng)应用(yòng)了许多(duō)年,工(gōng)艺比较成熟。其缺点是,蓝光LED效率不够高,到使LED效率较低;荧光粉自身存在能(néng)量损耗;荧光粉与封装(zhuāng)材料随着时间老化,导致色温漂移和寿命缩短等。
2.三基色荧光粉转换
在较高效率前提下有(yǒu)效提升LED的显色性。得到三基色白光LED的最常用(yòng)办(bàn)法是,利用(yòng)紫外光LED激发一组可(kě)被辐射有(yǒu)效的三基色荧光粉。这种类型的白光LED具(jù)有(yǒu)高显色性,光色和色温可(kě)调,使用(yòng)高转换效率的荧光粉可(kě)以提高LED的光效。不过,紫外LED+三基色荧光粉的方法还存在一定的缺陷,比如荧光粉在转换紫外辐射时效率较低;粉體(tǐ)混合较為(wèi)困难;封装(zhuāng)材料在紫外光照射下容易老化,寿命较短等。
3.多(duō)芯片白光LED光源
将红、绿、蓝三色LED芯片封装(zhuāng)在一起,将它们发出的光混合在一起,也可(kě)以得到白光。这种类型的白光LED光源,称為(wèi)多(duō)芯片白光LED光源。与荧光粉转换白光LED相比,这种类型LED的好处是避免了荧光粉在光转换过程中(zhōng)的能(néng)量损耗,可(kě)以得到较高的光效;而且可(kě)以分(fēn)开控制不同光色LED的光强,达到全彩变色效果,并可(kě)通过LED的波長(cháng)和强度的选择得到较好的显色性。此方法弊端在于,不同光色的LED芯片的半导體(tǐ)材质(zhì)相差很(hěn)大,量子效率不同,光色随驱动電(diàn)流和温度变化不一致,随时间的衰减速度也不同。為(wèi)了保持颜色的稳定性,需要对3种颜色的LED分(fēn)别加反馈電(diàn)路进行补偿和调节,这就使得電(diàn)路过于复杂。另外,散热也是困扰多(duō)芯片白光LED光源的主要问题。
LED光源就是发光二极管(LED)為(wèi)发光體(tǐ)的光源。发光二极管发明于20世纪60年代,在随后的数十年中(zhōng),其基本用(yòng)途是作(zuò)為(wèi)收录机等電(diàn)子设备的指示灯。这种灯泡具(jù)有(yǒu)效率高、寿命長(cháng)的特点,可(kě)连续使用(yòng)10万小(xiǎo)时,比普通白炽灯泡長(cháng)100倍。
1.電(diàn)压:LED使用(yòng)低压電(diàn)源,供電(diàn)電(diàn)压在6-24V之间,根据产(chǎn)品不同而异,所以它是一个比使用(yòng)高压電(diàn)源更安(ān)全的電(diàn)源,特别适用(yòng)于公(gōng)共场所。
2.效能(néng):LED消耗能(néng)量较同光效的白炽灯减少80%。
3.适用(yòng)性:LED很(hěn)小(xiǎo),每个单元LED小(xiǎo)片是3-5mm的正方形,所以可(kě)以制备成各种形状的器件,并且适合于易变的环境。
4.稳定性:LED可(kě)使用(yòng)10万小(xiǎo)时,光衰為(wèi)初始的50%。
5.响应时间:其白炽灯的响应时间為(wèi)毫秒(miǎo)级,LED灯的响应时间為(wèi)纳秒(miǎo)级。
6.驱动:LED使用(yòng)低压直流電(diàn)即可(kě)驱动,具(jù)有(yǒu)负载小(xiǎo)、干扰弱的优点,对使用(yòng)环境要求较低。
7.显色性高:LED的显色性高,不会对人的眼睛造成伤害。
COB光源是指芯片直接在整个基板上进行邦定封装(zhuāng),即在里基板上把N个芯片继承集成在一起进行封装(zhuāng)。主要用(yòng)来解决小(xiǎo)功率芯片制造大功率LED灯问题,可(kě)以分(fēn)散芯片散热,提高光效,同时改善LED灯的眩光效应。COB光通量密度高,眩光少光柔和,发出来的是一个均匀分(fēn)布的光面。
COB光源是在LED芯片直接贴在高反光率的镜面金属基板上的高光效集成面光源技(jì )术,此技(jì )术剔除了支架概念,无電(diàn)镀、无回流焊、无贴片工(gōng)序,因此工(gōng)序减少近三分(fēn)之一,成本也节约了三分(fēn)之一。
COB光源可(kě)以简单理(lǐ)解為(wèi)高功率集成面光源,可(kě)以根据产(chǎn)品外形结构设计光源的出光面积和外形尺寸。
1、散光光源,无刺眼炫光。
颗粒LED光源功率越大光線(xiàn)越刺眼,不适合小(xiǎo)孩家庭使用(yòng),但LED面光源 生产(chǎn)工(gōng)艺解决了led发光的眩光问题,使用(yòng)范围更广,更安(ān)全。
2、高导热,低光衰,長(cháng)寿命。
一带二代led封装(zhuāng)技(jì )术散热设计不良,led二次焊接后即使用(yòng)大量散热器也无法快速导出热量,导致成品led灯具(jù)光衰极快。 led面光源采用(yòng)cob工(gōng)艺生产(chǎn),摒弃了草(cǎo)帽管和贴片灯珠的金属支架封装(zhuāng)模式,直接将芯片贴装(zhuāng)在导热性能(néng)极佳的金属基板上,散热效率比灯珠式led光源提高几十倍,大幅度降低了led光源的光衰,有(yǒu)效保证了led灯具(jù)的使用(yòng)寿命。
3、出光均匀,无色斑。
单颗大功率LED光源大多(duō)使用(yòng)透镜改善光效,即增加成本又(yòu)使光视角变小(xiǎo);而使用(yòng)多(duō)颗led灯珠的灯具(jù)会出现出光不均匀以及鬼影现象。led面光源是整面封装(zhuāng),先进的工(gōng)艺完美的解决了led灯珠色光不均的问题,整面出光,光照均匀光效好,是未来室内照明用(yòng)节能(néng)光源的不二之选。
4、性能(néng)稳定,组装(zhuāng)简易,应用(yòng)方便。
颗粒式led灯珠组合成一盏灯具(jù)需要二次焊接再组装(zhuāng)整灯,成本高,故障 多(duō),无形中(zhōng)大幅增加了企业的生产(chǎn)成本;led面光源整體(tǐ)封装(zhuāng)成型,实现了led照明灯具(jù)光源的模块化生产(chǎn),用(yòng)户无需二次加工(gōng)即可(kě)使用(yòng),使用(yòng)简单,可(kě)直接应用(yòng)于整灯生产(chǎn),适合广泛推广。
5、发光无频闪,无紫外線(xiàn)波段,绿色环保,更符合节能(néng)环保需求。
1、烙铁焊接:烙铁(最高30W)尖端温度不超过300℃;焊接时间不超过3秒(miǎo);焊接位置至少离胶體(tǐ)4毫米。
2、浸焊:浸焊最高温度260℃;浸焊时间不超过5秒(miǎo);浸焊位置至少离胶體(tǐ)4毫米。
一、LED尺寸大小(xiǎo):0603、0805、1210、5050是指LED灯带上使用(yòng)的发光元件----LED的尺寸大小(xiǎo)(英制/公(gōng)制),下面是这些规格的详细介绍:
0603:换算為(wèi)公(gōng)制是1005,即表示LED元件的長(cháng)度是1.0mm,宽度是0.5mm。行业简称1005,英制叫法是0603.
0805:换算為(wèi)公(gōng)制是2125,即表示LED元件的長(cháng)度是2.0mm,宽度是1.25mm.行业简称2125,英制叫法是0805.
1210:换算為(wèi)公(gōng)制是3528,即表示LED元件的長(cháng)度是3.5mm,宽度是2.8mm。行业简称3528,英制叫法是1210.
5050:这是公(gōng)制叫法,即表示LED元件的長(cháng)度是5.0mm,宽度是5.0mm。行业简称5050.
LED灯数:15灯、30灯、60灯是指LED灯带每米長(cháng)度上焊接了多(duō)少颗LED元件,一般来说1210规格灯带是每米60颗LED,5050规格灯带是每米30颗LED,特殊的有(yǒu)每米60颗LED。不同LED数量的LED灯带价格是不同的,这也是區(qū)分(fēn)LED灯带价格的一个重要因素。
发光强度,常用(yòng)单位是mcd,即毫坎德(dé)拉。数值越高,说明发光强度越大,也就是越亮。这是评定LED灯带亮度的重要指标,亮度要求越高的灯带价格越贵。这是因為(wèi)高亮度的LED芯片价格偏贵,并且亮度越高,封装(zhuāng)难度越大。
SMD元件的发光角度都是120度。发光角度越大,起散光效果越好,但相对的,其发光的亮度也就相应减小(xiǎo)了。发光角度小(xiǎo),光的强度是上去了,但照射的范围又(yòu)会缩小(xiǎo)。因此,评定LED灯带的另一个重要指标就是发光角度。现在市面上有(yǒu)一些不良厂家,為(wèi)了提高发光的亮度以赚取更高的利润,故意把发光角度减小(xiǎo),稍有(yǒu)不慎,就会买到这样的以次充好的元件。
LED灯带的输入電(diàn)压,一般常用(yòng)的规格是直流12V,也有(yǒu)的是24V。
1、最好用(yòng)“纯”直流電(diàn)源供電(diàn)
一些供应商(shāng)生产(chǎn)的LED产(chǎn)品通过“阻容降压”的方法给LED供電(diàn),这种方法会给LED产(chǎn)品的寿命造成影响。最好是用(yòng)开关電(diàn)源,这样不仅使LED電(diàn)源“纹波系数”减小(xiǎo),还能(néng)使電(diàn)压更加稳定。
2、做好静電(diàn)防护
加工(gōng)生产(chǎn)的时候LED要采取一定的防静電(diàn)方法,比如:工(gōng)作(zuò)台要和地面接触,工(gōng)人都要穿上防静電(diàn)服装(zhuāng),带上防静電(diàn)环,还有(yǒu)防静電(diàn)手套也要带上,条件好的还可(kě)以安(ān)装(zhuāng)防静電(diàn)离子风机,期间还要保证車(chē)间的湿度在65%左右,这样就能(néng)避免空气太过干燥产(chǎn)生静電(diàn),与其他(tā)颜色LED一比较绿色和蓝色的容易被静電(diàn)给破坏。还有(yǒu)LED的质(zhì)量关系到他(tā)的抗電(diàn)能(néng)力,质(zhì)量好的LED抗静電(diàn)能(néng)力要好一些。
3、温度会影响LED的内阻
LED额定電(diàn)流大概是20mA,温度升高的时候,它的内阻就会变小(xiǎo)。如果用(yòng)稳压的方法供電(diàn)的话会造成LED電(diàn)流升高的现象,而電(diàn)流超过20mA的时候,LED的寿命就会受到影响,情况严重的话LED直接烧坏。所以最好选用(yòng)恒流源供電(diàn),这样可(kě)以确保LED的電(diàn)流不会因為(wèi)温度的变化而变化。
1、生产(chǎn)时一定要戴防静電(diàn)手套,防静電(diàn)手腕,電(diàn)烙铁一定要接地,严禁徒手触摸白光LED的两只引線(xiàn)脚。因為(wèi)白光LED的防静電(diàn)為(wèi)100V,而在工(gōng)作(zuò)台上工(gōng)作(zuò)湿度為(wèi)60%-90%时人體(tǐ)的静電(diàn)会损坏发光二极管的结晶层,工(gōng)作(zuò)一段时间后(如10小(xiǎo)时)二极管就会失效(不亮),严重时会立即失效。
2、焊接温度為(wèi)260℃,3秒(miǎo)。温度过高,时间过長(cháng)会烧坏芯片。為(wèi)了更好地保护LED,LED胶體(tǐ)与PC板应保持2mm以上的间距,以使焊接热量在引脚中(zhōng)散除。
3、LED的正常工(gōng)作(zuò)電(diàn)流為(wèi)20mA,電(diàn)压的微小(xiǎo)波动(如0.1V)都将引起電(diàn)流的大幅度波动(10%-15%)。因此,在電(diàn)路设计时应根据LED的压降配对不同的限流電(diàn)阻,以保证LED处于最佳工(gōng)作(zuò)状态。電(diàn)流过大,LED会缩短寿命,電(diàn)流过小(xiǎo),达不到所需光强。
一般在批量供货时会将LED分(fēn)光分(fēn)色,即同一包产(chǎn)品里的LED光强、電(diàn)压、光色都是一致的,并在分(fēn)光色表上注明。
关于LED漏電(diàn)的问题,很(hěn)多(duō)人都遇到过。有(yǒu)的是在生产(chǎn)检测时就发现,有(yǒu)得是在客户使用(yòng)时发现。漏電(diàn)出现的时机也各有(yǒu)不同。有(yǒu)些是在LED封装(zhuāng)完 成后的测试时就有(yǒu),有(yǒu)些是在仓库放置一段时间后出现,有(yǒu)些是在老化一段时间后出现,有(yǒu)些是在客户焊接后出现,有(yǒu)些是在客户使用(yòng)一段时间后出现。
对LED漏電(diàn)问题的具(jù)體(tǐ)发生原因,一直困扰着封装(zhuāng)厂的工(gōng)程师。不少人认為(wèi)LED漏電(diàn)的原因不外如下——
静電(diàn)损坏、晶片本身漏電(diàn)、银胶问题、打線(xiàn)偏焊、运输过程静電(diàn)击穿漏電(diàn)、封装(zhuāng)时机台调试不当或封装(zhuāng)后认為(wèi)造成成品漏電(diàn)。
纵观网上的结论,绝多(duō)数人将LED漏電(diàn)原因归结于静電(diàn)损坏。他(tā)们提出的解决措施不外乎强调防静電(diàn)措施。这让封装(zhuāng)厂和使用(yòng)者都很(hěn)為(wèi)难。因為(wèi)即使他(tā) 们做好的防静電(diàn)措施,LED漏電(diàn)现象依然会有(yǒu)存在。那么,LED漏電(diàn)原因到底是什么呢(ne)?在目前,LED漏電(diàn)原因最可(kě)能(néng)是以下几点(按可(kě)能(néng)性大小(xiǎo) 排序):
1、芯片收到玷污(最主要、最高发问题)
2、银胶过高
3、打線(xiàn)偏焊
4、应力
5、使用(yòng)不当
6、晶片本身漏電(diàn)
7、工(gōng)艺不当使得芯片开裂
8、静電(diàn)
9、其它原因
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