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铝合金灯管在LED照明行业的应用及生产工艺分析

   日期:2017-06-15     来源:互联网    浏览:652    评论:0    
LED灯管制造现状

LED灯管也俗称LED光管、LED日光灯管、LED日光灯,其光源采用LED作为发光体。传统的日光灯管又称荧光灯,灯两端各有一灯丝,灯管内充有微量的氩和稀薄的汞蒸气,灯管内壁上涂有荧光粉,两个灯丝之间的气体导电时发出紫外线,使荧光粉发出可见光。 由于含有重金属污染物质“汞”,使得报废的荧光灯管对环境的污染十分严重。而LED灯管采用发光二极管作为光源,光效更高、更为节能、使用寿命更长,而且更为环保。成为目前阶段代替荧光灯管的最理想产品。LED灯管与传统的日光灯在外型尺寸口径上都一样,有T5灯管,T8灯管,T10灯管,长度有0.6m, 0.9m,1.2m,1.5m,1.8m,2.4m。
 
     目前我们看到市场上的LED灯管,都是用长条形PCB板上安装Ф5的小草帽白光LED,数量从一百多到二百多个,安装焊接完成后外罩透明的PVC管材,PCB板的铜箔面用电子封灌胶和外罩一起封灌起来,两端用日光灯的接口封装,这样就是我们见到的LED灯管,这种LED灯管的散热主要是通过电子封灌胶和管内空气传导至PVC管材,由PVC管的表面向周围的空气传出热量,所以散热不好,这也是此类灯管功率做不大的原因,一般灯管的功率在12W----18W之间,很少有超过20W的。这种制造LED灯管的方法,阻碍了LED灯管的进一步应用。即使目前有半铝半塑的铝型材灯管,但还是没有解决散热好问题,靠条型铝基PCB或玻纤PCB插入铝型材来散热是要大打折扣的,这就是封装、应用、散热脱节,不能综合考虑,以致于生产的LED照明产品质量不高,产品的商业前景也是令人担忧。
采用铝合金挤压型材制造的LED灯管
采用铝合金挤压型材制造LED灯管
      这种方法是将LED的散热由铝合金完成,铝合金是暴露在空气中, 中国再生铝技术与市场 可以直接与空气接触形成空气对流,可以较快的将LED工作时产生的热量传导并散发到空气中去。采用铝合金型材的好处是:能够解决LED的散热问题,同时生产产品灵活性高,需要多长就裁多长,方便做不同各种规格的产品,更可以和目前使用的20瓦、30瓦、40瓦的荧光灯支架相兼容。而铝合金型材的截面可以有多种几何图形。铝合金型材可以拉成单管、双管,大尺寸的吸顶灯用材等,见铝合金截面图一、图二、图三,铝合金型材的含铝应大于等于80%,用于制作铝基型材的平面光洁度要求较高,且平面可以不需要氧化,型材铝基散热条形材的制作,是根据所需长度下料,在型材平面均匀涂复高导热的高分子粘合材料,再敷上铜箔,经过热压合而成,使用时根据电路需要,按照PCB的制作流程,制造出铝型材MCPCB,封装时所有的LED芯片都封装在铝基PCB上,这样芯片固定在铜箔上,芯片工作时产生的热量通过铜箔传给粘合层,再传到铝合金型材上,最后通过空气对流将热量带走。采用这种方法生产的铝型材灯管具有散热好,LED灯管功率可做到和普通荧光灯管的功率一样,使LED灯管在商业化照明领域大显身手。但是采用这种方法生产投入较高,要有一套专用的铝型材基板的压合设备,投入资金比较高,在产品的初期成本会较高,形成生产能力后,产品价格可以回到合理的水平。
      铝型材PCB可以用来封装各种颜色的LED芯片,也可以安装各种已封装好了的LED贴片(SMD)制造出红、黄、绿、蓝、橙、白、紫外的LED灯管,以满足不同行业的需求,其中白色、暖白色的LED灯管的生产制造有一定的难度,最关键的是光色一致的问题,(采用贴片安装的LED灯管光色一致性较好,这是因为贴片生产过程已进行了分光挑选。)这是需要解决的难题,按照常规办法:直接在芯片上点滴荧光粉,是不能完全解决色差的问题,必须采取新的工艺和新的方法解决多芯片封装的色差问题。有效的解决办法:一是在灯罩上直接涂敷荧光粉,或复盖一层荧光粉薄膜,成为我们常见的荧光灯管的模式,只不过我们见到的是黄色外表,而普通荧光灯是白色外表。二是将荧光粉和透明塑料原粒按一定的比例混合,通过注塑机和模具挤压出灯罩来,这种方法比在灯罩上涂敷荧光粉工艺更简单。生产白光LED灯管更可以采用白光LED芯片来封装,白光LED芯片是芯片外表已涂敷好了荧光粉,芯片外表看四周和顶部都均匀涂敷黄色荧光粉,只有正、负极镀金,直接用金丝焊接就行,显得更方便、封装工艺更简单。
      还有就是在芯片波长的筛选上分档要更严格,常见芯片的波长误差是2nm,现在为了解决整体的色差问题,芯片波长的误差应在0.5nm范围内。芯片的工作电压分档也要更细由原来的0.2V一档,改为0.05V一档,即原来一档芯片产品现在要变成四档芯片产品(3—3.05V、3.05—3.1V、3.1—3.15V、3.15—3.2V),这样上游芯片生产的厂家,其筛选机就要大大增加,至少要增加一倍以上,势必要增加芯片成本,其实结果是一样,在常规是在封装好的产品用分光机分光筛选,这也是要成本的,一台分光机也要几十万,但是在芯片阶段分选要比下游分选更好,给芯片封装的下游提供了很大的方便,可以减少设备的投入。特别是多芯片封装和模组封装有着重大意义。如果芯片能够在波长、正向电压、发光强度细分,这将提高多芯片封装和模组封装的整体质量水平。给整个灯具制造减少热阻到最低程度,使LED灯具质量上一个新台阶。以现在的垒晶的工艺水平,其反向漏电流是在-5V的电压测得,不大于0.5微安,这个测试电压低了,应该将反向漏电流的测试电压至少提高到-10V,因为过去的测试电压跟当时的垒晶水平相适应,现在水平提高了就应修改测试电压,更可以使LED的垒晶水平提高一个档次,改善和提高芯片的质量,有利于LED行业的健康发展。
      实行铝合金灯管工业化生产的另一个难题是要有一套自动化的固晶、焊接设备,目前市场上没有现成的这种设备,其实这也不是很难的事情,只要在原有的固晶、焊接设备进行改进和制作专用的夹具,就可以实现自动化功能。只有自动化程度高了生产的产品一致性才能好,整个LED照明行业的水平才能提高,成本才能下降,LED普通照明就会早入进入老百姓家中。
 
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