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采購(gòu)LED燈珠需要哪些技術(shù)知識(shí)

發(fā)布時(shí)間:

2023-08-11 10:04


   隨著科技的不斷發(fā)展,LED燈珠已經(jīng)成為現(xiàn)代照明行業(yè)中不可或缺的一部分。發(fā)光二極管具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),在室內(nèi)和室外照明中得到廣泛應(yīng)用。采用LED芯片作為發(fā)光源的一種照明設(shè)備。它通過(guò)半導(dǎo)體材料的電子能級(jí)躍遷產(chǎn)生光,而不像傳統(tǒng)的白熾燈或熒光燈需要通過(guò)熱能或化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生光線。發(fā)光原理非常簡(jiǎn)單,其內(nèi)部有一個(gè)發(fā)光二極管,通過(guò)控制電流的流動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)其亮度。亮度可以通過(guò)調(diào)節(jié)電流的大小來(lái)控制。與傳統(tǒng)照明設(shè)備相比,亮度更高、色彩更鮮艷。節(jié)能。LED燈珠的功耗非常低,僅為傳統(tǒng)白熾燈的一半甚至更少。這意味著使用LED燈珠可以顯著降低能源消耗和電費(fèi)支出。此外還具有壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn),一般可以達(dá)到幾萬(wàn)小時(shí)甚至更長(zhǎng)。這意味著LED燈珠在使用壽命上更加耐用,不需要經(jīng)常更換。具有環(huán)保的特點(diǎn)。它不含有有害物質(zhì),如汞和鉛等,不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。而且由于其低功耗,減少了對(duì)能源的依賴,對(duì)環(huán)境的負(fù)擔(dān)更小。因此,被廣泛應(yīng)用于綠色照明領(lǐng)域。

光一種光因子是照亮所有物體,但是你了解光嗎,今天我提供一些光的基本術(shù)語(yǔ)讓你更加了解他!

1、光的本質(zhì):

光線的本質(zhì)是電磁波,它是整個(gè)電磁波譜中非常小的一部分光線,是一種能量形式;

可見光是電磁輻射譜中能夠引起人眼視覺(jué)的部分。

可見光是電磁光譜的一部分。電磁光譜存在于收音機(jī)和電視信號(hào)中,包括紅外和紫外輻射、X射線、核輻射和宇宙輻射。在這些電磁輻射中,只有光波是動(dòng)物和人眼可見的。該光譜也包括標(biāo)準(zhǔn)的50赫茲交流電(波長(zhǎng)6000千米)和波長(zhǎng)380-780納米(=10-9米)的可見光部分。不同的波長(zhǎng)給人眼造成不同的顏色感覺(jué),從紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛(即藍(lán)紫)到紫。

2、光通量(光束):
光通量(光束)是指在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某個(gè)表面的光的總量。它是衡量光源亮度的物理量,也是研究光學(xué)的重要參數(shù)之一。
光通量具有廣泛的應(yīng)用,特別是在照明領(lǐng)域。光通量的大小直接決定了光源的亮度,是人們感知光的強(qiáng)弱的重要指標(biāo)。光通量決定著LED光源亮度、照明效果
在現(xiàn)代科技的推動(dòng)下,人們對(duì)于光通量的要求也越來(lái)越高。以LED照明為例,相比傳統(tǒng)的白熾燈,LED具有更高的光通量和更低的能耗,因此被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。高光通量的LED燈具不僅可以提供良好的照明效果,還能節(jié)約能源,減少對(duì)環(huán)境的影響。
除了照明領(lǐng)域,光通量在其他一些領(lǐng)域也有重要的應(yīng)用。例如,在光學(xué)通信中,光通量的大小直接決定了信號(hào)的傳輸速度和質(zhì)量。光通量越大,傳輸速度就越快,信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性也會(huì)更高。
總之,光通量作為衡量光源亮度的物理量,在照明和光學(xué)領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。隨著科技的不斷進(jìn)步,人們對(duì)于光通量的要求也在不斷提高,以滿足不同領(lǐng)域的需求。相信通過(guò)不斷的研究和創(chuàng)新,我們可以進(jìn)一步提高光通量的效率,為人們創(chuàng)造更舒適、更方便的光照環(huán)境。

為光源所發(fā)出的光線(條數(shù)),單位為流明(lm),例如一節(jié)能燈的發(fā)出780(條)光線,則總光通量(光束)為780流明。

3、亮度:

與照明的定義幾乎相同。如果我們把每一個(gè)物體都當(dāng)成光源,那么亮度就是描述光源的亮度,而照度只是把每一個(gè)物體都當(dāng)成被照射的物體。以一塊木板為例。當(dāng)一定的光束照射到木板上時(shí),我們談?wù)撃景宓恼斩?,然后木板反射到人眼的光束,這被稱為木板的亮度。然后有以下公式:亮度等于照度乘以反射率。
4、照度:

為每一單位面積所通過(guò)的光線,單位為lx.(lm/m2)

5、光強(qiáng):

光強(qiáng)度單位坎德拉(cd)為通過(guò)1立體角的光線條數(shù),(通光束的密度)。光強(qiáng)單位的由來(lái):光的基準(zhǔn)器最初是蠟燭,因此光強(qiáng)單位早就被稱為(燭光)。后來(lái),隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,光基準(zhǔn)器改為鎢絲燈和粗體。1948年以光強(qiáng)度單位正式命名為坎德拉(cd后,)。

6、眩光、怎樣控制眩光:

視野內(nèi)有亮度極亮的物體或強(qiáng)烈的亮度對(duì)比,則可引起不舒適或造成視覺(jué)降低的現(xiàn)象,稱為眩光。造成人眼視力降低的眩光稱失能眩光;使人有不快之感的眩光稱為不舒適眩光。

一般有兩種方法可以控制眩光:1、采用透光材料直接控制光源亮度或減弱眩光;2.、使用燈具保護(hù)角度控制眩光。



7、色溫:

光源的顏色表也被稱為光源的顏色溫度,因?yàn)槿藗冇门c光源顏色相等或相似的完全輻射體的絕對(duì)溫度來(lái)描述光源的顏色表。

LED燈珠

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2023.11.15

LED 即為發(fā)光二極管,是一種將電能轉(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體固體發(fā)光器件,其核心是 PN 結(jié),它除了具有一般 PN 結(jié)的正向?qū)ā⒎聪蚪刂购蛽舸┨匦酝?,在一定條件下,它還具有發(fā)光特性 。其結(jié)構(gòu)主要包含以下幾個(gè)部分:引線、支架、封裝膠、鍵合絲、LED 芯片、固晶膠和熒光粉。LED 燈珠變色失效與其材料、結(jié)構(gòu)、封裝工藝和使用條件密切相關(guān),以下將通過(guò)具體的案例來(lái)對(duì)其變色原因進(jìn)行分析。 ????封裝膠原因 ?1??封裝膠中殘留外來(lái)異物? 失效燈珠的外觀呈現(xiàn)局部變色發(fā)黑,如圖 2 所 示。揭開封裝膠,發(fā)現(xiàn)有一個(gè)黑色異物夾雜在封裝膠內(nèi),用掃描電鏡及能譜儀 (SEM&EDS) 對(duì)異物進(jìn)行成分分析,確認(rèn)其主成分為鋁(Al)、碳(C)、氧 (O)元素, 還含有少量的雜質(zhì)元素,測(cè)試結(jié)果如圖 3 所示。結(jié)合用戶反饋的失效背景可知,該異物是在封裝過(guò)程中引入的。 ?2??封裝膠受化學(xué)物質(zhì)侵蝕發(fā)生膠體變色? 失效品為玻璃光管燈,內(nèi)部的 LED 燈帶使用單組份室溫固化硅橡膠粘結(jié)固定在玻璃管上,固膠部位燈帶上的 LED 燈珠出現(xiàn)發(fā)黃變暗現(xiàn)象。失效燈珠封裝膠的材質(zhì)為硅橡膠,使用 SEM&EDS 測(cè)試封裝膠的元素成分,發(fā)現(xiàn)其比正常燈珠封裝膠成分多檢出了硫(S)元素。 通常硫磺、有機(jī)二硫化物和多硫化物等含硫物質(zhì)可以作為硫化劑,使橡膠發(fā)生硫化交聯(lián)反應(yīng),從而使橡膠的結(jié)構(gòu)改變,呈現(xiàn)出顏色發(fā)黃變暗、熱分解溫度升高的現(xiàn)象。通過(guò) TGA 測(cè)試燈珠封裝膠體的熱分解溫度可知,失效燈珠封裝膠在失重 2%、5%、10%、15%和 20%時(shí)的溫度均比同批次良品封裝膠相同失重量的溫度高出 25 ℃以上,封裝膠熱分解曲線如圖 5 所示,證實(shí)了封裝膠因發(fā)生硫化交聯(lián)導(dǎo)致其熱分解溫度升高的現(xiàn)象。使用 ICPOES 進(jìn)一步對(duì)起固定作用的單組份固化硅橡膠進(jìn)行化學(xué)成分分析,檢出其中含有約 400ppm 的硫(S)元素。 由此可知,LED 燈珠發(fā)黃變暗的原因?yàn)椴A艄軆?nèi)粘結(jié)固定用的單組份室溫固化硅橡膠在固化過(guò)程中揮發(fā)出的含硫(S)的氣體侵入到了 LED 封裝膠中,使封裝膠發(fā)生了進(jìn)一步的硫化交聯(lián)反應(yīng), 而再次硫化交聯(lián)導(dǎo)致封裝膠體變黃變暗。后續(xù)用戶改用未使用單組份固化硅橡膠的塑料燈管則未出現(xiàn)燈珠變色的現(xiàn)象。因此,LED 生產(chǎn)方在產(chǎn)品設(shè)計(jì)選材和制造時(shí)應(yīng)考慮產(chǎn)品各部件所用不同材料相互間的匹配性,避免因材料的不兼容而導(dǎo)致后續(xù)出現(xiàn)可靠性問(wèn)題。 ????熒光粉沉降 燈珠裝配成 LED 燈具后在倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存時(shí),發(fā)生了色溫漂移失效,失效 LED 燈珠的封裝膠由橙色變?yōu)闇\黃色,對(duì)其進(jìn)行 I-V 特性測(cè)試,發(fā)現(xiàn)燈珠可以正常點(diǎn)亮,且 I-V 曲線正常,只是出光亮度發(fā)生改變。取一些失效燈珠,以機(jī)械開封方式取出封裝膠,發(fā)現(xiàn)支架表面均殘留有透明顆粒物,使用 SEM&EDS 測(cè)試顆粒物成分,結(jié)果顯示其含有高含量的鍶(Sr)元素,如圖 6 所示;而封裝膠與支架接觸面也檢出了高含量的鍶(Sr)元素和鋇(Ba)元素。 與之相比,良品燈珠開封后,支架表面較干凈,表面主成分為銀(Ag)和少量的碳(C)元素,未檢出鍶(Sr)元素, 且在其封裝膠與支架的接觸面上也未檢出鍶(Sr)和鋇(Ba)元素。通過(guò)測(cè)試失效品和良品燈珠封裝膠的截面成分得知,二者所用的熒光粉的成分相 同,均為釔鋁石榴石(主要成分為氧 (O) 、鋁(Al)和釔(Y))與硅酸鍶鋇(主要成分為碳(C)、氧(O)、 硅(Si)、鍶(Sr)、鋇(Ba)和鈣(Ca))混合熒光粉。 因此,LED 燈珠的失效原因?yàn)樗褂玫墓杷猁}熒光粉沉降到了封裝膠底部及支架表層,致使因光折射規(guī)律不一致而發(fā)生色散現(xiàn)象,導(dǎo)致色溫漂移,同時(shí)發(fā)生燈珠變色現(xiàn)象。 ????支架原因 ?1??異物污染支架? 失效燈珠一側(cè)變色,揭開封裝膠后可以看到變色部位的支架的表面覆蓋了一層異物,對(duì)異物進(jìn)行元素成分測(cè)試,顯示其主成分為錫 (Sn) 、鉛(Pb)元素,測(cè)得的結(jié)果如圖 8 所示。揭開燈珠變色部位外圍的白色塑膠,在與白色塑膠接觸的支架 表面也檢出了錫 (Sn)、 鉛 (Pb) 成分。由于異物覆蓋部位的支架與燈珠一側(cè)的引腳相連,而引腳采用錫鉛焊接。 顯而易見,如果燈珠在進(jìn)行表面貼裝時(shí),引腳沾附了多余的錫膏,則在焊接時(shí),熔化的焊料會(huì)沿著引腳爬升至與之相連的支架表面,形成覆蓋層。因此,此案例中 LED 燈珠失效的原因是LED燈珠在進(jìn)行組裝焊接時(shí),引腳焊接部位的焊料進(jìn)入了支架表面,形成了覆蓋物,從而導(dǎo)致了燈珠變色。 ?2??支架腐蝕? 失效 LED 燈珠的中間部位變色發(fā)黑,開封后將其放在光學(xué)顯微鏡下觀察,發(fā)現(xiàn)整個(gè)支架的表面明顯地變黑,使用 SEM&EDS 測(cè)試發(fā)黑支架的成 分,結(jié)果顯示,除了正常的材質(zhì)成分外,發(fā)黑支架中還具有較高含量的腐蝕性硫 (S)元素,而支架表面鍍銀層局部也呈現(xiàn)出疏松的腐蝕形貌,如圖 9 所示。通常 LED 燈珠在生產(chǎn)過(guò)程中,由于材料自身不純或工藝過(guò)程污染等原因引入硫(S)、氯 (Cl)等腐蝕性元素時(shí),在一定條件下(如高溫、水汽殘留等),其金屬支架極易發(fā)生腐蝕,導(dǎo)致燈珠出現(xiàn)變色、漏電等失效現(xiàn)象。 ?3??支架鍍層質(zhì)量差? LED 燈珠點(diǎn)亮老化后出現(xiàn)變色發(fā)黑現(xiàn)象,且失效率高達(dá)30%。去掉燈珠表面的封裝膠后,發(fā)現(xiàn)支架表層銀鍍層失去原有的光亮,呈現(xiàn)灰色。使用SEM 觀察支架表層微觀形貌,發(fā)現(xiàn)與未裝配的半成品支架相比,LED 失效燈珠的支架表面銀層疏松且有較多的孔洞。 將半成品支架和失效 LED 制作成切片, 觀察其截面鍍層質(zhì)量,發(fā)現(xiàn)支架鍍層結(jié)構(gòu)為銅鍍鎳再鍍銀,與半成品相比,失效品支架的鎳鍍層變薄,表層銀層變得疏松,且鎳銀鍍層界限變得模糊, 樣品的支架截面形貌如圖 10 所示。使用 AES 測(cè)試失效 LED 支架淺表層成分,發(fā)現(xiàn)其中會(huì)有鎳(Ni)元素, 測(cè)試結(jié)果如圖 11b 所示,很顯然,鎳鍍層擴(kuò)散至了銀層表面。 由此得出,LED 燈珠變色的原因?yàn)樗玫闹Ъ苠儗硬涣迹?老化后銀層疏松產(chǎn)生孔洞、鎳層經(jīng)過(guò)銀層孔洞擴(kuò)散到銀層表面,導(dǎo)致銀層發(fā)黑,燈珠變色。 在眾多的 LED 變色失效案例中,因支架變色或腐蝕導(dǎo)致的失效所占的比例是最高的。因 此,LED 或支架生產(chǎn)方應(yīng)采取一些措施來(lái)預(yù)防產(chǎn)品失效。例如:選擇質(zhì)量良好的、耐蝕的支架基材;采取適宜的電鍍工藝條件,保證形成晶粒細(xì)膩、結(jié)構(gòu)致密的鍍層,鍍層厚度均勻并達(dá)到防護(hù)要求;對(duì)于表層鍍層為銀的支架,選取有效的銀保護(hù)工藝,提高銀支架的防變色能力;在 LED 生產(chǎn)裝配的過(guò)程中,則應(yīng)防止外來(lái)的污染或腐蝕性物質(zhì)的引入,確保LED 封裝嚴(yán)密,以降低因環(huán)境中的水汽和氧氣等的侵入而引發(fā)各種腐蝕的可能性。 以上分析了因封裝膠、熒光粉和支架構(gòu)件異常導(dǎo)致 LED 燈珠變色失效的原因和機(jī)理,希望能為業(yè)界提供參考和指引,使 LED 生產(chǎn)方在選材及制造過(guò)程中采取有效的措施來(lái)預(yù)防這些失效現(xiàn)象的發(fā)生,進(jìn)一步地提高 LED 成品的可靠性。

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2023.11.15

貼片LED燈珠的焊接方法有多種,下面是其中一種常用的方法,供參考。首先用電烙鐵在燈珠的正、負(fù)極焊盤上燙上一些焊錫(焊錫千萬(wàn)不能多,否則,用熱風(fēng)槍一加熱,正、負(fù)極的焊盤就會(huì)連在一起),然后用熱風(fēng)槍同時(shí)加熱正、負(fù)極焊盤,待錫熔化后,用鑷子將燈珠的正負(fù)極放在對(duì)應(yīng)的焊盤上即可。    該操作要快、要準(zhǔn),否則,熱風(fēng)槍會(huì)把LED的塑封熔化而損壞。    在沒(méi)有熱風(fēng)槍的情況下,按LED燈珠的結(jié)構(gòu)和所用基板的不同也可用不同的焊接方法。貼片LED燈珠引腳有采用半塑封的,即燈珠兩邊外露一小部分引腳,如常用的5730、7020、4014等;也有采用全塑封的,即燈珠的正負(fù)極全部在芯片的底部,如3030等。對(duì)半塑封的燈珠如7020的焊接也比較容易,同樣在焊接前要先在焊盤上燙一點(diǎn)錫(燈珠的引腳不要燙錫),兩邊用鑷子把燈珠的正負(fù)極對(duì)應(yīng)放在焊盤上,用手指或小改錐壓住燈珠,最后用電烙鐵迅速對(duì)外露的電極進(jìn)行加熱,同時(shí)手指適當(dāng)加力往下壓(加熱時(shí),烙鐵不能來(lái)回搓動(dòng),手指的壓力也不要過(guò)大,否則會(huì)損壞燈珠)。      對(duì)于全塑封的燈珠(如3030),若燈條基板為普通的電路板,則先用刀片把燈珠焊盤周圍的漆刮干凈,露出銅線,然后在焊盤上燙少許錫,先焊焊盤大的電極,接著把電烙鐵放在新刮出的銅線上加熱(不能放到焊盤上),待焊盤上的錫熔化后,用鑷子把燈珠的對(duì)應(yīng)極放在焊盤上略加壓即可,最后焊焊盤小的電極。必須先焊焊盤大的電極是因?yàn)樗璧募訜釙r(shí)間長(zhǎng),若后焊此電極,燈珠易過(guò)熱而損壞。      若燈條基板為鋁基板,就不能用上述方法了,因?yàn)橛娩X基板的線路都設(shè)計(jì)得很細(xì)。在焊接這類燈條的燈珠時(shí),可利用熱傳導(dǎo)來(lái)焊接燈珠,對(duì)燈珠正負(fù)極焊盤的背面鋁板同時(shí)加熱,待焊盤上的錫熔化后,把燈珠放在焊盤上略加壓即可。加熱器可從淘寶上購(gòu)買,也可用大功率電烙鐵(不小于100W的)來(lái)代替。      用電烙鐵焊接燈珠時(shí),電烙鐵的外殼必須很好地接地,最好也戴上防靜電手環(huán),以防感應(yīng)電和靜電損壞LED燈珠。另外,烙鐵頭要磨成馬蹄形的,以增大接觸面積,縮短焊接時(shí)間。

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