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这款能够为LED分选降本提效的产品,到底牛在哪?
这款能够为LED分选降本提效的产品,到底牛在哪?
2021-12-17 17:19:53

这款能够为LED分选降本提效的产品,到底牛在哪?(图1)

本文字数约2400字,主要内容包括:

  1. LED结构及分类

  2. LED选型 

  3. LED测试与分选

  4. 与光科技超光谱传感芯片如何在LED测试与分选中应用



- LED结构及分类 -


LED(Light Emitting Diode)即发光二极管,诞生于20世纪60年代,是一种新型的固态光源。随着电子工业的快速发展,LED因其寿命长、驱动电压低、耗电量少、点亮速度快、单色性好等优点逐步受到人们的重视并被应用于各个领域。

这款能够为LED分选降本提效的产品,到底牛在哪?(图2)

LED结构图


LED的结构主要由PN结芯片、电极和光学系统组成。当在电极上加正向偏压之后,使电子和空穴分别注入P区和N区,当非平衡少数载流子与多数载流子复合时,就会以辐射光子的形式将多余的能量转化为光能。


根据发光强度,LED可分为普通亮度LED和高亮度LED;按照工作电流来分类,一般LED的工作电流在十几毫安到几十毫安,而低电流LED的工作电流在2毫安以下,亮度与普通发光管相同。


- LED选型 -


LED的生产过程分为上游晶圆制作、中游晶粒制作和下游晶粒封装。早期LED主要用于状态指示或显示灯,对于波长和亮度的控制,要求并不高。随着LED效率的不断提高,大型高清显示屏被广泛应用,这对LED的质量提出更高的要求。能否应用在更广阔的场景,大部分取决于能否同时提升LED的波长与亮度。


LED封装厂必须在采购阶段明确芯片需求、严格把控质量,特别是在波长、亮度等指标,如果封装结束才发现产品性能只满足少数客户需求,将给企业造成直接损失。比如,过去对波长的要求是5nm,而现在则要求是1nm,甚至在某些应用中已经提出0.5nm的要求,市场上大部分光谱芯片无法满足这种苛刻的场景需求。


在LED选型时,颜色尤为重要,其次关注尺寸。LED灯珠有BIN和档位的区别,不同的BIN和档位需要根据一定的规则进行混用,否则就会出现色差等情况。不同公司生产的灯珠分BIN和混BIN的方案也会有差异,在使用之前需要详细阅读光源供应商的使用手册。

这款能够为LED分选降本提效的产品,到底牛在哪?(图3)



- LED测试与分选 -


LED通常按照主波长、发光强度、光通量、色温、工作电压、反向击穿电压等几个关键参数进行测试与分选。测试与分选是LED生产过程中的一项必要工序,是LED芯片生产和封装成本的重要组成部分。


分选有两种:一种是以芯片为基础的测试分选,另一种是封装后的测试分选。


1) LED芯片的测试分选

LED芯片分选难度很大,主要原因是芯片尺寸一般都很小,需要利用探针台才能够完成测试。

LED芯片分选机有两个作用:一是接收探针台检验的报告数据,对芯片来区分拣选;另一个是芯片与标准样品核对进行表面问题检测,淘汰掉不好的产品。一般由芯片供料台、机械手、芯片BIN台、图形采集CCD系统等部分组成。


2) 封装后LED的测试分选

封装后的LED可以按照波长、发光强度、发光角度以及工作电压等进行测试分选。其结果是把LED分成很多BIN和档位,然后测试分选机会自动地根据设定的测试标准把LED分装在不同的BIN盒里。由于用户对LED的要求越来越高,早期的分选机是32Bin,后来增加到64Bin,现在已有100Bin的商用分选机。


分选机工作原理是:

  • 系统通过设置的筛选规则,自行输入一个检验电流给测试探针两端。测试探针夹到LED的正、负级驱动LED。LED 产品驱动后会产生电压、漏电流,发光。

  • 依赖于在分选机上的单站测试仪会自行采集发光后的光源信号并进行测定。

  • 系统通过分析各种数据,自行对照筛选规则对产品来区分,再将LED 产品落入到对应的料盒BIN中。


- 与光科技GS0226超光谱传感芯在LED测试与分选中应用 -


传统光谱仪其优势在于测量精度高,但仪器通常体积庞大、结构复杂,扫描时间较长,不适合测量对时间敏感的光源,无法应用于LED测试分选这种需要快速测量的场景。


另一痛点在于现有的分选机价格普遍昂贵,一台LED封装测试分选机的价格约50万 ,LED芯片测试级分选机更是动辄百万。所以,在LED测试与分选应用领域,如何实现快速的、低成本的、准确的光谱检测是当前LED分选面临的重要问题。

这款能够为LED分选降本提效的产品,到底牛在哪?(图4)

传统光谱仪体积大,价格昂贵


与光科技GS0226超光谱传感芯片,采用了与光科技的创新性UltraPix®技术,秒级响应,能够实现快速成像;基于CMOS工艺,大大降低生产成本;光谱分辨率1-3nm且波长范围覆盖380-950nm,是兼具微型化、高性能的超光谱检测设备,能够应用于LED芯片级测试分选。


  • 工作波段380-950nm,可见光全覆盖:实现LED分选的全光谱测试。

  • 光谱分辨率1-3nm:实现LED波长的精细化测试分选。

  • LED中心波长精度:中心波长准确度(波长误差) ±0.5nm(单色光),中心波长重复性 ±0.5nm(单色光),能够满足精度要求较高的应用场景。

  • 微型化设备,可通过USB接口实现数据实时传输:方便与各种微机连接,集成到LED分选产线测试设备中。

这款能够为LED分选降本提效的产品,到底牛在哪?(图5)

与光科技GS0226超光谱传感芯片


据第三方数据统计,LED应用中市场规模最大的是照明领域,其次是背光应用和显示屏。我国的显示技术发展走过了一条引进、消化、吸收、创新的路径,Micro-LED产业发展预期与国外同步,甚至具有先发优势。中国有望通过Mini/Micro LED下一代显示技术实现“弯道超车”。


目前针对MicroLED的检测仍处宏观水平,使用成像式光度计来进行缺陷补偿,如业内常称的“Demura”。与光科技快照式高光谱成像技术如何帮你搞定Demura,详情我们下回讲解。


参考文献:

1.半导体照明市场与技术浅析-中国半导体照明网

2.LED的历史进程和未来发展-中国周刊网

3.中国LED行业市场前瞻与投资战略规划分析报告-前瞻产业研究院

4.中国LED封装市场调研分析报告目录(2020-2025年)

5.对芯片进行测试:基于芯片与封装的两种LED分选方法

6.中国城市照明行业市场前景及投资机会研究报告


这款能够为LED分选降本提效的产品,到底牛在哪?(图6)

北京与光科技有限公司(与光科技Seetrum)专注于为全球客户提供先进的光谱芯片、AI算法和智慧感知方案,为行业赋能,支撑客户高效发展。与光科技由长江学者特聘教授领衔,是一家清华大学科研成果转化的高科技公司。我们的创新性成果快照式CMOS超光谱成像芯片具有精度高、成本低、可量产的优势,将为智能手机、医疗器械、机器视觉、增强现实、自动驾驶、智慧城市等行业拓展新的传感维度。与光科技,让光谱感知无处不在。

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