Светодиодные модули light-emitting diode - высокотехнологичные композитные конструкции

Производство современных светодиодных модулей и источников света на их основе прочно укрепилось в числе самых успешно развивающихся отраслей мировой электроники. Трудности и технологические особенности производства светодиодных модулей и светильников на основе светодиодов многократно компенсируются их энергоэффективностью.

Существует несколько базовых технологий изготовления светодиодных модулей.

Они разделяются по:

исполнению кристалла, flip-chip, сэндвич.
интерфейсу кристалл-корпус с подкристальной платой и без неё.
исполнению линзы, монтируемая, формованная, без линзы.

Основной этап в технологии производства светодиодного модуля- это процесс металлоорганической эпитаксии- ориентированное выращивание кристалла на поверхности подложки другого кристалла. Для выращивания полупроводников используется термическое разложение металлоорганических соединений, которые содержат в себе все нужные химические элементы. Подобный процесс требует особо чистых газов. В процессе выращивания кристаллов тщательно контролируется толщина слоя и однородность структуры.

Корпуса современных светодиодных модулей, производятся под технологию поверхностного монтажа и могут быть выполнены в металлопластиковом или металлокерамическом исполнениях. Существуют конструкции светоизлучающих приборов, в которых светодиодные модули выполнены по технологии Chip-On-Board, чип на плате.

Основная проблема, которая стоит перед всеми конструкторами светодиодов и светодиодных светильников, являются организация теплоотвода модуля. Дело том что светодиод выделяет, но не излучает тепло, поэтому нуждается в эффективном кондуктивном теплоотводе. Охлаждение модуля напрямую влияет на эффективность светового потока.

Операция монтажа кристаллов светодиода производится на тепло и токопроводящий клей с последующим отверждением. Далее выполняется визуальный контроль и механический контроль кристаллов на сдвиг. Наиболее технологичным является монтаж перевернутых кристаллов flip-chip, позволяющий избавиться от операции разварки проволочных выводов. При крупносерийном и массовом производстве кристаллы в виде разрезанных и скрайбированных пластин на липком носителе поступают в кассетах непосредственно на автомат монтажа , который получает карту годных кристаллов с участка входного контроля.

Разварка выводов производится при упаковке в корпус кристалла в планарном исполнении. Стандартным методом для разварки выводов светодиодов является метод шарик-клин с предварительной установкой шариков под вторую сварку.

Для производства светодиодных светильников используются светодиодные кристаллы высокой мощности, как правило, изготовленные на основе GaN-структур на сапфировых подложках. Свет, испускаемый такими кристаллами, находится в области синего участка спектра, поэтому для получения белого цвета на кристалл наносится слой люминофора. Люминофор может быть как пленочным, предварительно нанесенным на пластину, так и в виде компаунда, в котором основой является оптически прозрачный силиконовый компаунд, а люминофор добавляется в смесь в виде порошка. Люминофорный компаунд полимеризуется в печи, затем формируется линза, либо полость корпуса заливается силиконовым компаундом, аналогичным тому, из которого была приготовлена люминофорная смесь.

Изготовлению линз уделяется особое внимание, они выполняются из пластика, силикона или эпоксидной смолы. Оптическая система создаёт точный телесный угол освещения, и должна обеспечивать:

максимальную прозрачность,
длительный срок службы,
устойчивость к перепадам температур,
стойкость к химическому воздействию люминофора,
хорошая пропускная способность к световому излучению во всем оптическом диапазоне.

Готовые светодиоды отправляют на тестирование и сортируют, далее они поступают на участок поверхностного монтажа, где светодиоды, элементы схемы управления и электропитания устанавливаются на плату.

На основе светодиодов сегодня создаются самые разнообразные источники света: прожекторы, лампы, линейные светильники, светодиодные линейки, светосигнальные приборы и многие другие.