清晰的led显示屏封装技术和结构,具体是什么意思(清晰的led显示屏封装技术和结构,具体是什么样的)

它们大多是基于分立器件封装技术发展和演变的,但又具有很大的特殊性。

一般来说,分立器件的管芯被密封在封装中,封装的作用主要是保护管芯并完成电气互连。

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LED封装是完成电信号的输出,保护管芯的正常工作。输出:可见光函数既有电参数又有光学参数的设计技术要求。不能简单地用于LED分立器件的封装。

LED的核心发光部分是由P型和N型半导体组成的PN结核心。当注入PN结的少数载流子与多数载流子复合时,会发出可见光、紫外光或近红外光。

然而,光子的p-n结区域是有方向性的,向各个方向发射的机会相同。因此,并不是所有的灯管芯都能被释放。质量主要取决于半导体材料、密封管芯的结构和几何形状、结构和涂层。层状材料用于具有更高内量子效率和外量子效率的LED。

传统的5mm LED封装是将方管的边长粘合或烧结到引线框架上。管子正极通过球形接触点和金线与内引线粘合,并用插针连接。负极通过反射杯连接到引线框架的另一个引脚,然后在其顶部涂上环氧树脂。

反光杯的作用是收集从芯片侧面和界面发出的光线,并将其发射到所需的方向角度。

表面涂有一定形状的环氧树脂有以下几个作用:保护线芯免受外界侵蚀;利用不同形状和材料特性(混合或不混合分散剂)、透镜或漫射透镜功能来控制光线的发散角度;管芯折射率与空气折射率关系过于密切,导致管芯内部全反射临界角较小。仅去除输出光的一小部分有源层。它最有可能被管芯内部多次反射吸收,很容易导致光线过多。光在全反射中会有损失,选择相应折射率的环氧树脂作为过渡,以提高光输出芯的效率。

用于形成壳的环氧树脂应具有防潮性、绝缘性能、机械强度、高折射率和透光至芯的性能。

当选择不同折射率的封装材料时,封装几何形状对光子逃逸效率的影响不同,发光强度的角分布也与芯片结构、光输出模式以及封装透镜的材料和形状有关。

如果采用尖头树脂透镜,则可以将光线集中在LED的轴向上,相应的视角也较小。如果顶部树脂透镜是圆形或扁平的,相应的视角就会增加。

一般情况下,LED的发光波长随温度变化至/C,光谱宽度相应增加,从而影响颜色的亮度。

另外,当正向电流流过PN结时,热损失会导致结区温度升高。接近室温时,温度每升高1,LED发光强度将下降约1%,且封装散热;保持颜色纯度和发光强度非常重要。过去,采用降低驱动电流的方法来降低结温。大多数LED 的驱动电流限制在20mA 左右。

然而,LED的光输出会随着电流的增加而增加。目前,很多功率LED的驱动电流可以达到70mA、100mA甚至1A。需要改进封装结构、新的LED封装设计理念和低热阻封装结构和技术,改善热特性。

例如,采用大面积芯片倒置结构,采用导热性能良好的银胶,增加金属支架的表面积,将带有焊料凸块的硅载体直接安装在散热器上。

此外,在应用设计中,PCB电路板的热设计和导热性能也非常重要。

进入21世纪后,LED的高效率、超高亮度、全彩化不断发展和创新。红色和橙色LED的发光效率已达到100Im/W,绿色LED的发光效率为501m/W。单个LED的光通量也达到数十Im。

由于铜和封装不再是传统的设计理念和制造生产模式,在光输出芯片中,杂质材料的研发不仅仅局限于改变晶格缺陷和位错的数量以提高内部效率。同时,如何改进芯片和封装的内部结构,有助于增强LED内部光子出射的风险。解决散热、照明散热设计、提高光学性能、加速表面贴装SMD进程是行业研发的主流方向。

20世纪90年代以来,LED芯片的研发和技术取得了一些突破,如梯形结构、纹理、透明基板的表面结构、倒装芯片的结构、商业化的超高亮度(1CD)红光等。橙色、黄色、绿色、蓝色相继推出。如表1所示,2000年,光通量较低,特殊照明应用。

LED中上游产业受到前所未有的关注,进一步推动了下游封装技术和产业的发展。采用不同的封装结构形式和尺寸、不同发光颜色的芯体及其二色或三色组合,可生产多种系列、多种品种、规格的产品。

LED产品的封装结构类型如表2所示,也是根据发光颜色、芯片材料、亮度、尺寸等特性进行分类。

单管芯一般构成点光源,多芯管组件一般可构成面光源和线光源。用于信息、状态指示和显示,发光显示器还通过适当的连接管(包括串联和并联)与适当的光学结构结合到多管芯上,形成发光显示器的发光部分和标志。

表面贴装LED可以逐渐取代引脚LED,其应用设计更加灵活。他们在LED显示屏市场占有一定的份额,并有加速发展的趋势。

部分固态光源产品已经推出,将成为未来LED中长期发展方向。

LED引脚封装采用引线框架作为引脚,可实现各种封装外观。这是第一个成功开发并投放市场的包装结构。品种较多,技术高度成熟,包装内部结构和反光层仍在完善中。

标准的LED显示屏行业被大多数客户认为是最方便、最经济的解决方案。放置在内部的典型传统LED 能够承受涂层的输入功率。 90%的热量通过阴极引线框架散发到PCB上,然后消散到空气中,如何降低pn结的温升是封装和应用中必须考虑的问题。

涂层材料采用高温固化环氧树脂,具有良好的光学性能和良好的工艺适应性。产品密度可以很高,但必须是有色或无色、透明或无色,采用透明和有色散射镜片的组合。不同的透镜形状有多种形状和尺寸,如圆形分为直径2毫米、3毫米、数、5毫米和7毫米,不同成分的环氧树脂可以产生不同的发光效果。

有多种不同封装结构的彩色光源:陶瓷基环氧树脂封装具有良好的工作温度性能,引脚可弯曲成所需形状,体积小;金属基塑料反光封装是一种适用于电源指示的节能指示灯;闪光模式下,CMOS振荡电路芯片与核心组合封装,可产生具有强烈视觉冲击力的闪光。双色型由两根不同发光颜色的管芯组成,封装在同一个环氧树脂透镜内。除了双色之外,还可以获得第三种混合颜色。它广泛应用于显示系统,可以封装成双色显示器件。电压型为恒流源芯片与LED核心封装相结合,可直接替代5-24V电压指示灯。

面光源多为LED管芯,附有防波堤。 CB板的位置、塑料反射和封装环氧树脂形成盒盖。不同的PCB设计决定了外部引线的布局和连接方式,包括单柱双结构等。

点灯和面灯已针对市场和客户开发了数百种封装形状和尺寸。

LED发光显示器可由数码管或米管、符号管、扭力管组成。它们由多种多位置产品组成,可根据实际需要设计成各种形状和结构。

以数码管为例,有反射式、单片集成式、七段单封装结构。连接方式有共阳极、共阴极两种。一种通常称为数码管,两种或两种以上一般称为显示器。

反光板式具有字体大、材料消耗低、混合包装、组装灵活等特点。它一般由白色塑料制成,具有带有七个反光腔的异形外壳。单个LED 芯片和七个反射腔粘合到PCB 板上。中心底部的每个反射腔是一个发光芯片区域,采用邦定方式融合而成。将环氧树脂滴入反射器中,用模具粘附在PCB板上,然后固化。

反射器类型可分为气密封和固密封两种。前者使用带有散射剂和染料的环氧树脂,主要用于单位和双位单元。后者覆盖彩色滤光片和均匀薄膜,并在芯板和底板上涂透明绝缘胶以提高光效率。一般用于四位以上的数字显示。

单片集成是在发光材料芯片上制作大量七段数显图形管芯,然后切片分割成单片图形管芯,粘合、压焊,用透镜封装(俗称鱼眼)镜头)。

单个七段LED 芯片由大面积制成,切割成包含一个或多个芯片的条带,以便将相同的七段连接到切割框架的数字形状、压力焊接和环氧树脂封装。

单片式和单带式的特点是小型化,可以采用双列直插式封装。其中大部分是特色产品。

LED灯杆显示屏在106mm长的电路板上装有101个灯管(最多可达201个灯管),属于高密度封装。利用光学折射原理,点光源可穿过透明盖板的13-15个光栅印记,完成每个晶粒的点对线显示。封装技术相对复杂。

半导体PN结的电致发光机理决定了LED不可能产生连续光谱的白光,单个LED也不能产生两个以上的高亮度单色光。只能用荧光物质包装。蓝光或紫外LED管芯涂有荧光粉,间接产生宽带光谱,合成白光。或者将多个(两个或三个、多个)不同颜色的灯芯封装在一个元件外壳内,通过混合彩色光形成白光。

2000年,日本生产了1亿颗白光LED,发展成为稳定产生白光的一类产品,并将部分白光组装成对光通量要求不高的产品,注重局部装饰,追求时尚电光源。

2002年,表面贴装封装LED(SMD LED)逐渐被市场接受,并获得了一定的市场份额。顺应电子整体趋势,从引脚封装到SMD,不少厂商都推出了此类产品。

早期的SMD LED大多采用透明塑料SOT-23改进体,形状和尺寸为,采用线圈容器胶带封装。

基于SOT-23,开发了SLM-125系列和SLM-245系列带透镜的高亮度SMD发光二极管。前者为单色,后者为双色或三色。

近年来,SMD LED的发展已成为亮度、视角、平整度、可靠性、一致性的良好解决方案。使用较轻的PCB板和反射器材料,显示反射器需要填充较大的环氧树脂、销钉并去除较重的碳钢材料,从而导致尺寸更小,重量更轻,产品重量减半,并且易于实施。最后,应用更加完善,尤其是室内和半室外应用。

表3 显示了几种常见SMD LED 的尺寸以及基于尺寸(加上必要的间隙)的最佳观看距离。

焊盘是散热的重要通道。厂家提供的SMD LED数据是基于mm焊盘,可以通过回流焊设计成焊盘和引脚相位。

超高亮度LED产品可采用PLCC(塑封引线芯片载体)-2封装,整体尺寸为,高亮度裸片采用独特的方法组装。产品热阻为400K/W,可采用CECC方法焊接。 50mA驱动电流下,发光强度为1250MCD。

七段一位、两位、三位和四位SMD 芯片有多种字符高度和显示尺寸可供选择。

PLCC封装避免了七段数字显示器所需的手动插入和引脚对齐,满足自动取放设备的生产要求。应用程序设计空间灵活,显示明亮清晰。

多色PLCC封装带有外部反射器,可以轻松与发光管或光管结合,以反射式取代当前的透射式光学设计,以在大面积上提供均匀的照明。开发了在1A 驱动条件下工作的功率型SMD LED 封装。

LED芯片和封装正在向高功率方向发展。大电流下产生的LED光通量比5mm LED大10-20倍。必须采用有效散热和不易变质的封装材料来解决光衰问题。因此,外壳和封装也是其关键技术,可承受数W功率的LED封装应运而生。

自2003年初开始开发5W系列白光、绿光、蓝绿、蓝光LED电源,白光LED灯产量高达1871M。光效/W绿光失效问题导致了能够承受10W功率的LED的发展。大面积管材;匕首尺寸mm,可在5A电流下工作,光输出可达2001m。作为固体光源有很大的发展空间。

Luxeon系列功率LED是功率型A1GalnN翻转芯片,通过焊料凸点翻转并焊接到硅载体上。然后将翻转和焊接的硅载体安装到散热器和管壳中,并使用连接线进行封装。

这种封装最适合设计光效、散热性能和增加工作电流密度。

其主要特点:热阻低,一般仅为14/W,仅为传统LED的1/10;耐热性强,封装内填充稳定的柔性粘合体,在-40-120范围内,不会因温度突变而产生内应力导致金线与引线框架断开,并防止环氧树脂透镜脱落泛黄、引线框架氧化;反射杯和透镜的优化设计可以控制辐射方向图和最大光学效率。

此外,其输出光功率、外量子效率等优异性能,使LED固体光源的发展迈上了新的台阶。

Norlux系列功率LED的封装结构是基于六角形铝板(使其不导电)的多芯片组合。底座直径和发光面积位于底座的中心。直径约为()mm,可容纳40个LED灯管。铝板还用作散热器。

管芯的连接引线通过底座上的两个接触点连接到正、负电极。底座上布置的管芯数量根据所需的输出光功率确定。超亮AlGaInN 和AlGaInP 芯片可以组合起来发出单色、彩色或合成白光。最后根据光学设计形状采用高折射率材料进行封装。

该封装采用传统的裸片高密度组合封装,光效高、热阻低,更好地保护裸片和焊线,大电流下具有高光输出功率。这也是一项很有前途的技术。 LED固体光源。

在应用中,封装的产品可以组装在具有铝夹层的金属芯PCB板上,形成功率密度LED。 PCB板用于布线设备的电极连接,铝芯夹层可用于散热器,以获得更高的光通量和光电转换效率。

此外,封装后的SMD LED体积小,可以灵活组合成模块、导光板、聚光器、反射器和其他彩色光源。

功率LED的热特性直接影响LED的工作温度、发光效率、发光波长和使用寿命。因此,功率LED芯片的封装设计和制造技术更为重要。

近年来,LED发光效率提高了100倍,成本降低了10倍。广泛应用于大面积文字显示、全彩屏、形状

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