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[導讀]   LED舞臺燈特性以及設計原理淺析:   LED舞臺燈是舞臺燈具的一種,是把LED燈珠做為光源應用到舞臺燈光的一種新型燈具,按用途來有舞臺演出、舞臺照明、舞臺裝飾和效果等分類。

  LED舞臺燈特性以及設計原理淺析:

  LED舞臺燈是舞臺燈具的一種,是把LED燈珠做為光源應用到舞臺燈光的一種新型燈具,按用途來有舞臺演出、舞臺照明、舞臺裝飾和效果等分類。

  LED舞臺燈色彩豐富,紅,綠,藍三種顏色可以混合1670萬種不同的色彩。低功率,驅動電壓低,發(fā)光效率高,節(jié)省能源。安全無輻射,沒有紫外線。高壽命,理論的使用壽命可達10萬小時

  LED舞臺燈最常見的換色和混色應用:LED帕燈,投光燈,洗墻燈,常用在大型舞臺演出,晚會,演唱會,戶外演出,城市亮化工程,樓宇裝飾等等。圖案燈的應用,花燈,魔幻燈,菊花燈,最常用于室內的演出,娛樂場所,如酒吧,迪廳,歌舞廳,KTV包房內等等。裝飾效果的應用,燈條,燈帶,竄燈,星空幕布等等,常用于節(jié)日裝飾,樓宇裝飾,舞臺演出裝飾等。

  怎么樣辨別LED舞臺燈的好壞   一、嚴格檢測固晶站的LED原物料

  1.芯片:主要表現(xiàn)為焊墊污染、芯片破損、芯片切割大小不一、芯片切割傾斜等。預防措施:嚴格控制進料檢驗,發(fā)現(xiàn)問題要求供應商改善。

  2.支架:主要表現(xiàn)為Θ尺寸與C尺寸偏差過大,支架變色生銹,支架變形等。來料不良均屬供應商的問題,應知會供應商改善和嚴格控制進料。

  3.銀膠:主要表現(xiàn)為銀膠粘度不良,使用期限超過,儲存條件和解凍條件與實際標準不符等。針對銀膠粘度,一般經工程評估后投產是不會有太多問題,但不是說該種銀膠就是最好的,如果發(fā)現(xiàn)有不良發(fā)生,可知會工程再作評估。而其他使用期限、儲存條件、解凍條件等均為人為控制,只要嚴格按SOP作業(yè),一般不會有太多的問題。

  二、減少不利的人為因素

  1.操作人員違章作業(yè):例如不戴手套,銀膠從冰箱取出以后未經解凍便直接上線,以及作業(yè)人員不按SOP作業(yè),或者對機臺操作不熟練等均會影響固晶品質。預防措施:領班加強管理,作業(yè)員按SOP作業(yè),品保人員加強稽核,對機臺不熟練的人員加強教育訓練,沒有上崗證不準正式上崗。

  2.維護人員調機不當:對策是提升技朮水準。例如取晶高度,固晶高度,頂針高度,一些延遲時間的設定,馬達參數(shù),工作臺參數(shù)的設定等,均需按標準去調校至最佳狀態(tài)。

  三、保證不會出現(xiàn)機臺不良

  機臺方面主要表現(xiàn)為機臺一些零配件或機械結構,認識系統(tǒng)等不良所造成的對固晶品質的影響。一定要確保機臺各項功能是正常的。

  四、執(zhí)行正確的調機方法

  1.光點沒有對好:對策----重新校對光點,確保三點一線。

  2.各項參數(shù)調校不當:例如picklevel、bondlevel、ejectorlevel延遲時間,馬達參數(shù)等,可解加多幾步和減多幾步照樣可以做,但結果完全不一樣。同樣是頂針高度,當吸不起芯片時,有人使勁參數(shù),卻沒有去考慮頂針是否鈍掉或斷掉,結果造成芯片破損,Θ角偏移等。延遲時間和馬達參數(shù)的配合也是一樣,配合不好,焊臂動作會不一樣,同樣造成品質異常。

  3.二值設定不當:對策----重新設定二值化。

  4.機臺調機標準不一致:例如調點膠時,把點膠彈簧壓死,點膠頭一點彈性都沒有,結果怎樣調參數(shù)都沒用。又如勾爪的調校,勾爪上、下的勾進和彈出位移若不按標準去調,就很容易造成跑料和支架變形等。又如焊臂的壓力,如果不按標準去調,同樣會影響固晶品質,而且用參數(shù)去調怎麼也調不好。

  五、掌握好制程

  1.銀膠槽的清洗是否定時清洗。

  2.銀膠的選擇是否合理。

  3.作業(yè)人員是否佩帶手套、口罩作業(yè)。

  4.已固晶材料的烘烤條件,時間、溫度。

  LED模塊散熱功能詳解:

  隨著LED照明產品暨相關元件第一版安全標準《ANSI/UL 8750》于2009年底正式生效,并取得美國國家標準機構(American NaTIonal Standar

  隨著LED照明產品暨相關元件第一版安全標準《ANSI/UL 8750》于2009年底正式生效,并取得美國國家標準機構(American NaTIonal Standard InsTItute,ANSI)與加拿大標準協(xié)會(Canadian Standard AssociaTIon,CSA)認可,成為北美地區(qū)的通用標準后,更加速了這場變革。

  安規(guī)標準的出爐,意味著業(yè)界有一個更明確的安全規(guī)范可依循,也促使LED燈具業(yè)者終于可以放心地火力全開,大量開發(fā)LED照明產品。

  LED雖然具有節(jié)能的優(yōu)勢,卻也有眾所周知的散熱難題;相較于傳統(tǒng)燈具,LED功率低,其輸入的電能會大量轉變成熱能,再加上為了獲得大功率,常需要多個并聯(lián)使用,故散熱基板必須提供足夠的散熱能力。

  身負LED效能關鍵的散熱基板,其材料的選用,對于LED燈具的安全性具有極大的影響;如何做周延的考量,以兼顧產品安全與散熱的效能,是業(yè)者的一項嚴格挑戰(zhàn)。

  本文將透過對相關標準的解構,點出散熱基板必須注意的安全問題,以利LED業(yè)者對散熱基板的安全設計及成本考量有更深入的瞭解,并提前做好準備。

  散熱關鍵在于LED晶粒封裝與基板設計

  除了高功率的LED外,大多數(shù)的LED燈具為了要達到與傳統(tǒng)燈具相當?shù)恼彰髁炼?,必須將LED晶粒封裝設計成不同形狀的陣列;又為了要達到控制的要求,因此最好的方式就是將LED晶粒封裝焊接到電路板上。由于LED照明功率與發(fā)熱功率比大約為1:4,隨著LED功率的差異,配合的電路板也必須有所不同。

  舉例來說,用在一般手電筒或指示用的低功率LED,因電路簡單,間距較寬,所以一般的酚醛樹脂紙基板 (Paper Phenolic ∠XPC、FR-1) 或玻璃纖維含浸環(huán)氧樹脂基板 (Fiberglass reinforced epoxy ∠FR-4) 就足夠提供機械支撐,并透過空氣自然對流即可散熱,達到控制目的。若要達到大功率高照明度的要求,因發(fā)熱量的增加與電路排列密度的提高,將使上述基板無法提供足夠的散熱能力。

  LED燈具對散熱有嚴苛要求,又要兼顧有限的散熱面積及電路間的絕緣,基板設計就顯得格外重要。陶瓷基板雖然可以同時滿足散熱與絕緣要求,然而陶瓷基板的製作難度非常高,本身的脆性也不利于大面積的陣列,業(yè)者不得不採用將絕緣材料貼在鋁或鐵質等散熱基板上的多層結構,利用接腳的焊接,將晶粒封裝的熱直接傳導到散熱材料上,甚至還有將絕緣材料、或者是防焊油墨等涂佈材料改為散熱材質的構想,以達到更佳的散熱表現(xiàn)。

  嚴格的散熱要求 成本與安全成兩難

  燈具的安規(guī)要求如同金字塔一樣,透過預選(Pre-selection)機制,選擇符合認證的材料,將可減少最終產品所需通過的耐久性測試項目。因此,LED模組內的材料皆須通過對應的認證,以確保燈具產品能夠長久使用而不致發(fā)生危險。

  UL 8750即要求LED基板必須具備對應的電路板使用溫度認證與耐燃等級認可(列于UL 796之中);而電路板所用的有機絕緣材料或涂佈材料,也必須取得對應的長時間使用溫度(或稱為相對熱指數(shù),Relative Thermal Index, RTI,列于UL 746E之中)與耐燃等級認可。

  這些要求均會受到LED燈具產品實際使用時的內部溫度影響:內部溫度愈低,對散熱材料的溫度等級要求也就愈低。然而,散熱程度有賴于材料的改質,散熱表現(xiàn)愈好的材料價格相對昂貴,使業(yè)者面臨成本與安全要求兩難的局面。

  取得市場認證材料商 寥寥可數(shù)

  散熱材料的配方多屬機密或專利保護,因此散熱基板的差異性很大,沒有辦法像FR-1、FR-4等業(yè)界長年使用的材料一樣,通用且特性廣為人知。此外,在取得相對溫度指數(shù)(Relative Temperature Index, RTI) 高于90℃以上的認可時,均必須進行長達9到18個月以上的長時間測試,甚至可能出現(xiàn)無法一次就能取得有效結果的狀況;加上在取得材料認可之后,又必須再進行2到4個月的電路板製作能力認可,種種原因使得長時間缺料的情況屢見不鮮。

  目前全球取得散熱基板耐溫認可的材料商寥寥可數(shù),且多非大型製造商。關于已取得認可的廠商名單,可至UL的公開認證資料庫查詢 (http://database.ul.com/cgi-bin/XYV/template/LISEXT/1FRAME/index.html)。

  LED散熱基板的認證障礙與突破點

  除了本身具有足夠散熱能力的絕緣基板材料,其他用于結合銅箔線路與散熱材料的中間絕緣材料層,皆須以結合后的結構進行耐溫測試。

  依據標準,擔負所有散熱能力的絕緣材料,在RTI評估時,需要進行介電強度(Dielectric)、抗拉強度(Tensile Strength)、分層(Delamination)與耐燃(Flammability)等長時間熱衰退分析。至于結合散熱材料的複合結構,則必須進行介電強度、定寬度導體抗撕強度(Bond Strength)與耐燃的熱衰退分析。

  得到適當?shù)腞TI之后,電路板製造商還必須製作適當?shù)臉悠?,再次進行在固定溫度、不同寬度下的導體抗撕強度、分層結合性觀察與涂佈防焊材料的耐燃測試,以判定電路板製造商的製作能力。在適當?shù)木酆蠗l件環(huán)境下,散熱材料的耐燃能力通常是無庸置疑;至于在其他特性的表現(xiàn),對散熱材料而言就是相當大的考驗。

  儘管是新用途要求,為了達到銅箔與散熱材料的結合性、尺寸安定性、耐溫與耐燃性的要求,環(huán)氧樹脂相較于壓克力樹脂(Acrylic) 或是硅樹脂(Silicon),還是最方便的改質基質(Matrix)。

  材料的散熱能力,大多是透過添加無機陶瓷粒子(不導電但導熱,金屬粒子則因會導電而無法採用)以達到散熱要求;而添加量與分散的狀況,皆會影響環(huán)氧樹脂的結合性。

  一般情況而言,當重量添加超過10%,不但硬化的特性不好掌握,與銅箔導體的結合能力很有可能降低到標準以下,甚至也會發(fā)生脆化或者直接發(fā)生烘烤后分層的情況;分散情況不佳或者粒子形狀不完美時,也會發(fā)生介電強度不均勻(heterogeneous或是anisotropic) 的情況。雖然奈米等級的粒子分散已證實能夠減少添加量并維持散熱特性,同時減少其他環(huán)境特性,但奈米等級的粒子成本高,如何能夠將其大量添加到黏稠的環(huán)氧樹脂后,仍維持奈米等級的存在與分散,也是高難度與高成本的挑戰(zhàn)。

  結論

  LED散熱基板維繫高效率LED照明的發(fā)展,但其技術難度與障礙并不亞于LED晶粒封裝,該如何提前投入發(fā)展基板材料,如何克服LED散熱基板的安全問題,將是維持臺灣LED照明產業(yè)競爭優(yōu)勢刻不容緩的思考關鍵。

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