号灯,如前大灯、刹车灯、转向灯、前雾灯、倒车灯等。总体上看10年左右,LED将成为汽车灯具的主流。
在国内市场中,日系中高档轿车上用的最多,欧美系中高档轿车随后也会发展起来,荣威、奇瑞、华晨等自主品牌轿车上也有应用。 在国外,LED前大灯已在几个车型中有所采用,但只是小批量。国内LED前大灯尚在研制中,上海小糸2008年在三辆上海荣威牌混合动力轿车上试装了全LED化车灯(包括前大灯)。估计国内LED前大灯真正推向市场需要两年以上。
LED车灯中应用除了流明效率与成本的问题以外,由于汽车灯具的曲面形状比较复杂,内部空间有限而且封闭,大功率LED应用散热是个难题。当前,热模拟试验技术、LED光效与散热技术研究都比较薄弱,很多大专院校、研究所和专业大型企业都看到了这些薄弱环节,现在纷纷在做技术攻关。展望不久的将来,在国家节能减排,发展绿 色能源的战略支持下,LED技术会越来越成熟。
如据有关资料介绍,当今LED批供货品的光电转换(光能密度)指标达到每瓦80流明(80lm/W)以上,而HID灯(高强度放电氙灯)为90lm/W,卤素灯则是201m/W。另据报道:最新的LED研发原型的该项指标已高达161lm/W。经预测:在今后的3-5年间,发自同样功耗芯片的LED光强度将会提升50%。此事不仅意味着LED灯具将更加明亮,而且体现了其能耗的削减,从而改善整车的节能经济性。
目前LED车灯与传统灯具价格还有较大差别,如某中高档轿车,白炽灯组合后灯120元/套,而LED组合后灯则需210元/套。因此LED
价格大幅下降,发光效率不断提高及散热技术日益改进是未来发展 LED汽车灯具的主要着力点。
对于汽车照明来说,LED前照灯的另一大优势是,欧盟已通过并将于2012年生效的DRL(日行灯)法规,它与加拿大的推荐式规定(允许白天用近光灯作为DRL)不同,欧盟法规是强制在白天使用前照灯的。只要车辆处在行驶之中,就必须开前照灯,使得LED光源的低能耗、长寿命的优势更明显。市场的需求就会决定市场的产品优势。 国内LED车灯发展瓶颈在于,车用LED灯具或光源系统领域,目前还没有企业专门生产的厂家,只有为数不多的几个光电产业基地在做这方面的研发。只要能够寻找到强有力的技术合作伙伴,深入这个领域进行专业发展,将来的市场一定会很大。
在未来十多年里,汽车市场的竞争,就其本质而言,就是汽车电子化的竞争。据预测,汽车电子产品占整车成本的价格将超过45%。而新型、智能化的LED灯具是国际上汽车电子化中最耀眼的产品之一。专家预测:在未来5年内我国LED车灯将会快速发展,近几年内会形成年产10亿元的产值,5年内会形成每年30亿元的产值。
第四章 生产工艺和主要设备
1.生产工艺简介 一、生产工艺
a) 清洗:采用超声波清洗PCB或LED支架,并烘干。 b) 装架:在LED管芯(大圆片)底部电极备上银胶后进行扩
张,将扩张后的管芯(大圆片)安置在刺晶台上,在显微镜下用刺晶笔将管芯一个一个安装在PCB或LED支架相应的焊盘上,随后进行烧结使银胶固化。
c)压焊:用铝丝或金丝焊机将电极连接到LED管芯上,以作电流注入的引线。LED直接安装在PCB上的,一般采用铝丝焊机。(制作白光TOP-LED需要金线焊机)
d)封装:通过点胶,用环氧将LED管芯和焊线保护起来。在PCB板上点胶,对固化后胶体形状有严格要求,这直接关系到背光源成品的出光亮度。这道工序还将承担点荧光粉(白光LED)的任务。 e)焊接:如果背光源是采用SMD-LED或其它已封装的LED,则在装配工艺之前,需要将LED焊接到PCB板上。
f)切膜:用冲床模切背光源所需的各种扩散膜、反光膜等。 g)装配:根据图纸要求,将背光源的各种材料手工安装正确的位置。
h)测试:检查背光源光电参数及出光均匀性是否良好。 i)包装:将成品按要求包装、入库。 二、封装工艺
a) LED的封装的任务
是将外引线连接到LED芯片的电极上,同时保护好LED芯片,并且起到提高光取出效率的作用。关键工序有装架、压焊、封装。 b) LED封装形式
LED封装形式可以说是五花八门,主要根据不同的应用场合
采用相应的外形尺寸,散热对策和出光效果。LED按封装形式分类有Lamp-LED、TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED等。 三、封装工艺说明 1.芯片检验
镜检:材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑(lockhill) 芯片尺寸及电极大小是否符合工艺要求,电极图案是否完整。 2.扩片
由于LED芯片在划片后依然排列紧密间距很小(约0.1mm),不利于后工序的操作。我们采用扩片机对黏结芯片的膜进行扩张,是LED芯片的间距拉伸到约0.6mm。也可以采用手工扩张,但很容易造成芯片掉落浪费等不良问题。 3.点胶
在LED支架的相应位置点上银胶或绝缘胶。(对于GaAs、SiC导电衬底,具有背面电极的红光、黄光、黄绿芯片,采用银胶。对于蓝宝石绝缘衬底的蓝光、绿光LED芯片,采用绝缘胶来固定芯片。) 工艺难点在于点胶量的控制,在胶体高度、点胶位置均有详细的工艺要求。 由于银胶和绝缘胶在贮存和使用均有严格的要求,银胶的醒料、搅拌、使用时间都是工艺上必须注意的事项。 4.备胶
和点胶相反,备胶是用备胶机先把银胶涂在LED背面电极上,然后把背部带银胶的LED安装在LED支架上。备胶的效率远高于
点胶,但不是所有产品均适用备胶工艺。 5.手工刺片
将扩张后LED芯片(备胶或未备胶)安置在刺片台的夹具上,LED支架放在夹具底下,在显微镜下用针将LED芯片一个一个刺到相应的位置上。手工刺片和自动装架相比有一个好处,便于随时更换不同的芯片,适用于需要安装多种芯片的产品. 6.自动装架
自动装架其实是结合了沾胶(点胶)和安装芯片两大步骤,先在LED支架上点上银胶(绝缘胶),然后用真空吸嘴将LED芯片吸起移动位置,再安置在相应的支架位置上。 自动装架在工艺上主要要熟悉设备操作编程,同时对设备的沾胶及安装精度进行调整。在吸嘴的选用上尽量选用胶木吸嘴,防止对LED芯片表面的损伤,特别是兰、绿色芯片必须用胶木的。因为钢嘴会划伤芯片表面的电流扩散层。 7.烧结
烧结的目的是使银胶固化,烧结要求对温度进行监控,防止批次性不良。银胶烧结的温度一般控制在150℃,烧结时间2小时。根据实际情况可以调整到170℃,1小时。 绝缘胶一般150℃,1小时。银胶烧结烘箱的必须按工艺要求隔2小时(或1小时)打开更换烧结的产品,中间不得随意打开。烧结烘箱不得再其他用途,防止污染。 8.压焊
压焊的目的将电极引到LED芯片上,完成产品内外引线的连接