LED工艺过程:
LED灯珠的整个生产过程,分为外延片生产、芯片生产、灯珠封装,整个过程体现了现代电子工业制造技术水平,LED的制造是集多种技术的融合,是高技术含量的产品,对于照明用途的LED的知识掌握也需要了解LED灯珠是如何生产出来的。
1、LED外延片生产过程:
LED外延片生长技术主要采用有机金属化学相沉积方法(MOCVD)生产的具有半导体特性的合成材料,是制造LED芯片的原材料,下图是采用蓝宝石衬底的外延片生产过程:
2、LED芯片生产过程:
LED芯片是采用外延片制造的,是提供白光LED灯珠封装的器件,是LED灯珠品质的关键,下图是LED芯片生产过程:
3、LED灯珠生产过程:
LED灯珠是根据封装要求,把芯片封装在相应的支架上,完成LED灯珠的制造过程,LED封装决定LED灯珠性价比,是LED灯具产品的品质关键,下图是LED封装过程: bq?ln?o ?SA'>LED灯珠品质的关键,下图是LED芯片生产过程:
从上面描述的LED从材料到灯珠的生产过程可以看出,LED的制造是复杂与高技术含量,在这个过程,只要一个环节出问题,LED灯珠就失去品质性能,在整个工艺过程,不同质量的产品都会流向最终成品-灯珠,不同质量的灯珠可以做成不同的产品,最差的灯珠都可以做成一次性的低价产品,LED市场的这种现象令许多产品经营者很茫然,这就是为什么LED光源产品的价格会相差很大,关于LED灯珠的品质鉴别,可以参考这篇文章:如何选购LED灯珠,防止上当受骗。
白光灯珠参数关系:
关于基本的光电参数,如光通量、光强度、光照度、亮度(辉度)、辐射功率、色温、显色性等,就不在这里介绍,我们需要重点了解这些参数之间的关系。
LED灯珠的品质鉴定需要做光谱分析与光电分析,如果品质要求严格,还需要通过LM80测试,生产厂需要完成LED灯珠品质评估后才能批量生产,销售者一定要求生产厂提供LED灯珠品质评估报告才能提供对客户的承诺。下图是光谱测试报告。
这个参数报告重点关注:色温,显指Ra,光通量,光效率,结电压U,X,Y值。
LED灯珠品质评估是电商建立产品信用的主要方法。LED灯珠品质评估可以在第三方测试网店进行。
与光通量相关的参数
光通量是衡量发光明暗的参数,光通量越大,表示灯珠越明亮,准确的光通量需要专业光学仪器测试,影响LED灯珠光通量的参数有:
1)芯片面积大小,在相同电流下,芯片面积越大,光通量越高,芯片尺寸是用英制mil表示,1mil=0.0254mm。
2)通过芯片的电流大小,在相同芯片面积下,通过的电流越大,光通量越高,LED属于电流器件,规定有额定电流,不能随意增大,如2835封装的电流标称是60毫安。
3)芯片辐射功率的大小,相同尺寸的芯片,也有辐射功率的等级区分,辐射功率值越大,光通量越高。
4)与封装材料与封装工艺有关,封装材料包括:荧光粉、胶水、支架、芯片焊线材料等,封装工艺就是指封装设备精度与设备性能对封装质量的影响,封装材料越好,封装设备越高级,封装后的LED灯珠光通量也越高。
5)、工作温度越高,光通量越低,工作温度越高,LED器件越容易损坏。
与发光效率相关的参数
发光效率是衡量光源是否节能的指标,单位是每瓦流明值(lm/w),表示每消耗1瓦的电能可以产生多少光通量,这个数值越高,越节能,LED照明之所以替代荧光灯、白炽灯,就是因为LED光源光效高于传统光源2-10倍。根据能量守恒定律,发光效越高,说明电能转化光能越多,转化的热量越小,影响光效的参数有:
1)影响光通量的参数都影响光效,光通量越高,光效越高。
2)驱动电流也影响光效,相同封装规格的灯珠,驱动电流越小,发光效越大。
3)LED的PN结电压越低,发光效越高。
4)封装的散热结构越有效,发光效越高。
5)工作温度越高,灯珠的发光效率越低。
与灯珠寿命相关的参数
通常,半导体电流器件的工作温度都决定器件的寿命,我们常常看到电子设备内大功率晶体管都固定在率散热器上,LED灯珠的寿命也主要取决于工作温度,灯珠的寿命一般可以表达为灯珠失效(不亮)与光衰(光通量降低),影响LED灯珠寿命的主要因素是光衰,光衰也叫光通量维持率,通常,在质保期内,光衰减不能低于初始光通量的30%,与灯珠寿命相关的参数有:
1)环境温度与工作温度,在相同散热条件下,环境与工作温度越高,灯珠寿命越短。
2)驱动电流越小,灯珠的寿命越长。
3)封装材料品质越好,灯珠寿命越长。
4)散热结构的效率越高,灯珠寿命越长。
5)芯片与封装的静电防护级别越高,灯珠寿命越长。
与色温、显色指数相关的参数
白光的光色是用色温表示的,单位是绝对温度K(开尔文),一般白光LED的色坐标不会在布朗克曲线上(下图中的红线),通常使用相关色温(CCT)表示。CCT值是色坐标XY点与布朗克曲线垂直投影点,LED色温分布如下图所示:
人造白光对物体自然颜色的还原能力用显色指数CRI(Color Rendering Index)衡量,这个方法采用中等明度值和彩度的对比来确定CRI,如下图所示:
把R1至R8求平均值就是平均显色指数(Ra),对于暖色温,Ra衡量LED光源的显色性是可行的,对于高色温的LED 光源Ra衡量显色性有一定失真,但必须遵守国家标准。
白光的色温与显色性是衡量照明品质的主要指标,同一批次封装的灯珠的色温的一致性都会有差别,需要分色后才能使用,白光LED的显色性由于是蓝光加黄色荧光粉合成的,显色指数不会太高,对于色温,主要考察一致性与色温的飘移,对于显色性,要求至少达到65以上才能用在照明,影响灯珠色温与显色性的参数有:
1)荧光粉品质与配比,荧光粉品质越好,色温一致性越好,色温漂移越小,荧光粉配比越科学,显色性越好。
2)驱动电流越大,色温会向高色温漂移。
3)荧光粉品质越差,色温越容易漂移,光衰也很容易发生。
4)工作温度也影响色温漂移。
5)芯片品质越差,色温一致性也越差。
6)相同材料与封装工艺的产品,高色温(如6500K)的一致性较容易做好,低色温(如3000K)需要色温分段小。
LED照明产品受LED灯珠选择的影响较大,在销售LED照明产品时,要更加注重LED灯珠的品质鉴别,LED照明产品一般是由多个LED灯珠组成,这种组成有时会把灯珠的不良品质模糊化,产品经营者需要从灯珠的参数分析着手,鉴别出产品的品质内涵,最大程度的降低经营风险。