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定制化LED燈珠ODM服務(wù)

發(fā)布時(shí)間:

2025-03-04 09:00


一、定制化ODM服務(wù)的核心定義
ODM(Original Design Manufacturing)  
    廠商根據(jù)客戶需求,從**光電設(shè)計(jì)、封裝工藝到量產(chǎn)交付**全流程定制開發(fā),客戶擁有產(chǎn)品知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)。  
與傳統(tǒng)OEM的區(qū)別  
    OEM僅代工生產(chǎn),ODM需深度參與客戶產(chǎn)品定義(如光譜調(diào)校、結(jié)構(gòu)適配、智能驅(qū)動(dòng)集成)。

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二、典型定制化需求場(chǎng)景
1. 特殊光學(xué)設(shè)計(jì)
   -案例:  
     - 醫(yī)療設(shè)備用**無頻閃紫外LED(波長(zhǎng)395nm±2nm,用于內(nèi)窺鏡照明)  
     - 舞臺(tái)燈光高顯色指數(shù)燈珠(Ra>95,支持DMX512調(diào)光協(xié)議)  

2. 極端環(huán)境適配 
   - 案例:  
     - 汽車大燈耐高溫LED(工作溫度-40℃~150℃,通過AEC-Q102認(rèn)證)  
     - 工業(yè)設(shè)備抗振動(dòng)封裝結(jié)構(gòu)(振動(dòng)頻率20-2000Hz下零失效)  

3. 智能集成需求  
   - 案例:  
     - 植物工廠**光配方模組**(紅藍(lán)光比例動(dòng)態(tài)可調(diào),集成溫濕度反饋)  
     - 智能家居**語音聯(lián)動(dòng)燈珠**(內(nèi)置藍(lán)牙Mesh芯片,語音指令響應(yīng)<100ms)  

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三、ODM服務(wù)全流程關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)
| 階段          | 核心任務(wù)                                      | 技術(shù)難點(diǎn)                               |
|---------------|---------------------------------------------|--------------------------------------|
| 需求定義  | - 光譜/色溫/功率參數(shù)鎖定<br>- 應(yīng)用場(chǎng)景可靠性驗(yàn)證 | 客戶技術(shù)語言轉(zhuǎn)化(如"護(hù)眼"需量化藍(lán)光危害因子) |
| 仿真設(shè)計(jì)   | - 光學(xué)模擬(TracePro/ LightTools)<br>- 熱力學(xué)分析(ANSYS) | 多物理場(chǎng)耦合仿真精度(光效與散熱平衡)        |
|樣品開發(fā)   | - 定制熒光粉配方<br>- 透鏡二次光學(xué)設(shè)計(jì)           | 小批量混粉均勻性控制(色差Δu'v'<0.003)    |
| 量產(chǎn)轉(zhuǎn)化  | - 治具兼容性改造<br>- 自動(dòng)化測(cè)試程序開發(fā)          | 從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)線的參數(shù)一致性(如binning分檔)  |

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四、ODM廠商的核心競(jìng)爭(zhēng)力
1. 柔性化產(chǎn)線能力 
   - 支持小批量多批次(MOQ可低至1k pcs)  
   - 快速切換封裝形式(從SMD到COB≤24小時(shí))  

2. 跨學(xué)科技術(shù)儲(chǔ)備
   - 光電子(波長(zhǎng)精準(zhǔn)控制)  
   - 材料學(xué)(抗硫化封裝膠開發(fā))  
   - 通信技術(shù)(LiFi/VLC集成經(jīng)驗(yàn))  

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五、成本控制策略
1.設(shè)計(jì)端降本  
   - 共用底層架構(gòu)(如同一固晶平臺(tái)適配多款產(chǎn)品)  
   - 仿真優(yōu)化減少試錯(cuò)次數(shù)(開發(fā)周期縮短30%)  

2. 供應(yīng)鏈協(xié)同
   - 國(guó)產(chǎn)替代(如用蘇州晶湛GaN襯底替代科銳)  
   - 設(shè)備改造(ASM固晶機(jī)兼容Mini/Micro LED)  

3. 工藝創(chuàng)新
   - 免分選技術(shù)(混bin率<2%)  
   - 卷對(duì)卷封裝(降低基板成本40%)  

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### **六、行業(yè)痛點(diǎn)與解決方案**
| 痛點(diǎn)                  | ODM應(yīng)對(duì)方案                              |
|-----------------------|-----------------------------------------|
| 客戶需求模糊           | 建立**需求量化表**(如將"高亮度"轉(zhuǎn)化為≥180lm/W @350mA) |
| 小批量成本高           | 模塊化設(shè)計(jì)(80%通用部件+20%定制化)               |
| 知識(shí)產(chǎn)權(quán)糾紛           | 區(qū)塊鏈存證技術(shù)(設(shè)計(jì)迭代全程可追溯)                |

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七、成功案例參考
1. 新能源汽車動(dòng)態(tài)尾燈項(xiàng)目
   - 需求:實(shí)現(xiàn)0.1秒級(jí)響應(yīng)速度的流水動(dòng)畫效果  
   - 方案:開發(fā)**雙驅(qū)動(dòng)架構(gòu)燈珠**(PWM調(diào)光+恒流備份)  
   - 成果:通過ISO 26262功能安全認(rèn)證,量產(chǎn)良率99.2%  

2. 軍用級(jí)紅外LED模組 
   - 需求:850nm波長(zhǎng)±1nm一致性,EMP抗干擾  
   - 方案:采用**TO-56氣密封裝**+砷化鎵基底  
   - 成果:通過MIL-STD-810G振動(dòng)測(cè)試,訂單復(fù)購(gòu)率85%  

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八、合作建議
1. **早期技術(shù)驗(yàn)證 
   - 要求ODM廠商提供失效模式分析報(bào)告(如HTOL高溫老化測(cè)試數(shù)據(jù))  
2. 知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù) 
   - 簽訂ND,明確反向工程限制條款  
3. 量產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 
   - 審核廠商關(guān)鍵物料備貨清單(如熒光粉至少3家供應(yīng)商)  

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市場(chǎng)數(shù)據(jù)參考
- 2023年全球定制化LED市場(chǎng)規(guī)模達(dá)74億美元,年增長(zhǎng)率12.3%(數(shù)據(jù)來源:Strategies Unlimited)  
- 高端定制服務(wù)毛利率可達(dá)35-50%,顯著高于標(biāo)準(zhǔn)品(15-20%)  

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選擇ODM合作伙伴時(shí),建議優(yōu)先考察車規(guī)/醫(yī)療項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)、仿真與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)吻合度以及快速響應(yīng)能力**(如48小時(shí)出具初步方案)。

資訊推薦

2023.11.15

LED 即為發(fā)光二極管,是一種將電能轉(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體固體發(fā)光器件,其核心是 PN 結(jié),它除了具有一般 PN 結(jié)的正向?qū)?、反向截止和擊穿特性外,在一定條件下,它還具有發(fā)光特性 。其結(jié)構(gòu)主要包含以下幾個(gè)部分:引線、支架、封裝膠、鍵合絲、LED 芯片、固晶膠和熒光粉。LED 燈珠變色失效與其材料、結(jié)構(gòu)、封裝工藝和使用條件密切相關(guān),以下將通過具體的案例來對(duì)其變色原因進(jìn)行分析。 ????封裝膠原因 ?1??封裝膠中殘留外來異物? 失效燈珠的外觀呈現(xiàn)局部變色發(fā)黑,如圖 2 所 示。揭開封裝膠,發(fā)現(xiàn)有一個(gè)黑色異物夾雜在封裝膠內(nèi),用掃描電鏡及能譜儀 (SEM&EDS) 對(duì)異物進(jìn)行成分分析,確認(rèn)其主成分為鋁(Al)、碳(C)、氧 (O)元素, 還含有少量的雜質(zhì)元素,測(cè)試結(jié)果如圖 3 所示。結(jié)合用戶反饋的失效背景可知,該異物是在封裝過程中引入的。 ?2??封裝膠受化學(xué)物質(zhì)侵蝕發(fā)生膠體變色? 失效品為玻璃光管燈,內(nèi)部的 LED 燈帶使用單組份室溫固化硅橡膠粘結(jié)固定在玻璃管上,固膠部位燈帶上的 LED 燈珠出現(xiàn)發(fā)黃變暗現(xiàn)象。失效燈珠封裝膠的材質(zhì)為硅橡膠,使用 SEM&EDS 測(cè)試封裝膠的元素成分,發(fā)現(xiàn)其比正常燈珠封裝膠成分多檢出了硫(S)元素。 通常硫磺、有機(jī)二硫化物和多硫化物等含硫物質(zhì)可以作為硫化劑,使橡膠發(fā)生硫化交聯(lián)反應(yīng),從而使橡膠的結(jié)構(gòu)改變,呈現(xiàn)出顏色發(fā)黃變暗、熱分解溫度升高的現(xiàn)象。通過 TGA 測(cè)試燈珠封裝膠體的熱分解溫度可知,失效燈珠封裝膠在失重 2%、5%、10%、15%和 20%時(shí)的溫度均比同批次良品封裝膠相同失重量的溫度高出 25 ℃以上,封裝膠熱分解曲線如圖 5 所示,證實(shí)了封裝膠因發(fā)生硫化交聯(lián)導(dǎo)致其熱分解溫度升高的現(xiàn)象。使用 ICPOES 進(jìn)一步對(duì)起固定作用的單組份固化硅橡膠進(jìn)行化學(xué)成分分析,檢出其中含有約 400ppm 的硫(S)元素。 由此可知,LED 燈珠發(fā)黃變暗的原因?yàn)椴A艄軆?nèi)粘結(jié)固定用的單組份室溫固化硅橡膠在固化過程中揮發(fā)出的含硫(S)的氣體侵入到了 LED 封裝膠中,使封裝膠發(fā)生了進(jìn)一步的硫化交聯(lián)反應(yīng), 而再次硫化交聯(lián)導(dǎo)致封裝膠體變黃變暗。后續(xù)用戶改用未使用單組份固化硅橡膠的塑料燈管則未出現(xiàn)燈珠變色的現(xiàn)象。因此,LED 生產(chǎn)方在產(chǎn)品設(shè)計(jì)選材和制造時(shí)應(yīng)考慮產(chǎn)品各部件所用不同材料相互間的匹配性,避免因材料的不兼容而導(dǎo)致后續(xù)出現(xiàn)可靠性問題。 ????熒光粉沉降 燈珠裝配成 LED 燈具后在倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存時(shí),發(fā)生了色溫漂移失效,失效 LED 燈珠的封裝膠由橙色變?yōu)闇\黃色,對(duì)其進(jìn)行 I-V 特性測(cè)試,發(fā)現(xiàn)燈珠可以正常點(diǎn)亮,且 I-V 曲線正常,只是出光亮度發(fā)生改變。取一些失效燈珠,以機(jī)械開封方式取出封裝膠,發(fā)現(xiàn)支架表面均殘留有透明顆粒物,使用 SEM&EDS 測(cè)試顆粒物成分,結(jié)果顯示其含有高含量的鍶(Sr)元素,如圖 6 所示;而封裝膠與支架接觸面也檢出了高含量的鍶(Sr)元素和鋇(Ba)元素。 與之相比,良品燈珠開封后,支架表面較干凈,表面主成分為銀(Ag)和少量的碳(C)元素,未檢出鍶(Sr)元素, 且在其封裝膠與支架的接觸面上也未檢出鍶(Sr)和鋇(Ba)元素。通過測(cè)試失效品和良品燈珠封裝膠的截面成分得知,二者所用的熒光粉的成分相 同,均為釔鋁石榴石(主要成分為氧 (O) 、鋁(Al)和釔(Y))與硅酸鍶鋇(主要成分為碳(C)、氧(O)、 硅(Si)、鍶(Sr)、鋇(Ba)和鈣(Ca))混合熒光粉。 因此,LED 燈珠的失效原因?yàn)樗褂玫墓杷猁}熒光粉沉降到了封裝膠底部及支架表層,致使因光折射規(guī)律不一致而發(fā)生色散現(xiàn)象,導(dǎo)致色溫漂移,同時(shí)發(fā)生燈珠變色現(xiàn)象。 ????支架原因 ?1??異物污染支架? 失效燈珠一側(cè)變色,揭開封裝膠后可以看到變色部位的支架的表面覆蓋了一層異物,對(duì)異物進(jìn)行元素成分測(cè)試,顯示其主成分為錫 (Sn) 、鉛(Pb)元素,測(cè)得的結(jié)果如圖 8 所示。揭開燈珠變色部位外圍的白色塑膠,在與白色塑膠接觸的支架 表面也檢出了錫 (Sn)、 鉛 (Pb) 成分。由于異物覆蓋部位的支架與燈珠一側(cè)的引腳相連,而引腳采用錫鉛焊接。 顯而易見,如果燈珠在進(jìn)行表面貼裝時(shí),引腳沾附了多余的錫膏,則在焊接時(shí),熔化的焊料會(huì)沿著引腳爬升至與之相連的支架表面,形成覆蓋層。因此,此案例中 LED 燈珠失效的原因是LED燈珠在進(jìn)行組裝焊接時(shí),引腳焊接部位的焊料進(jìn)入了支架表面,形成了覆蓋物,從而導(dǎo)致了燈珠變色。 ?2??支架腐蝕? 失效 LED 燈珠的中間部位變色發(fā)黑,開封后將其放在光學(xué)顯微鏡下觀察,發(fā)現(xiàn)整個(gè)支架的表面明顯地變黑,使用 SEM&EDS 測(cè)試發(fā)黑支架的成 分,結(jié)果顯示,除了正常的材質(zhì)成分外,發(fā)黑支架中還具有較高含量的腐蝕性硫 (S)元素,而支架表面鍍銀層局部也呈現(xiàn)出疏松的腐蝕形貌,如圖 9 所示。通常 LED 燈珠在生產(chǎn)過程中,由于材料自身不純或工藝過程污染等原因引入硫(S)、氯 (Cl)等腐蝕性元素時(shí),在一定條件下(如高溫、水汽殘留等),其金屬支架極易發(fā)生腐蝕,導(dǎo)致燈珠出現(xiàn)變色、漏電等失效現(xiàn)象。 ?3??支架鍍層質(zhì)量差? LED 燈珠點(diǎn)亮老化后出現(xiàn)變色發(fā)黑現(xiàn)象,且失效率高達(dá)30%。去掉燈珠表面的封裝膠后,發(fā)現(xiàn)支架表層銀鍍層失去原有的光亮,呈現(xiàn)灰色。使用SEM 觀察支架表層微觀形貌,發(fā)現(xiàn)與未裝配的半成品支架相比,LED 失效燈珠的支架表面銀層疏松且有較多的孔洞。 將半成品支架和失效 LED 制作成切片, 觀察其截面鍍層質(zhì)量,發(fā)現(xiàn)支架鍍層結(jié)構(gòu)為銅鍍鎳再鍍銀,與半成品相比,失效品支架的鎳鍍層變薄,表層銀層變得疏松,且鎳銀鍍層界限變得模糊, 樣品的支架截面形貌如圖 10 所示。使用 AES 測(cè)試失效 LED 支架淺表層成分,發(fā)現(xiàn)其中會(huì)有鎳(Ni)元素, 測(cè)試結(jié)果如圖 11b 所示,很顯然,鎳鍍層擴(kuò)散至了銀層表面。 由此得出,LED 燈珠變色的原因?yàn)樗玫闹Ъ苠儗硬涣迹?老化后銀層疏松產(chǎn)生孔洞、鎳層經(jīng)過銀層孔洞擴(kuò)散到銀層表面,導(dǎo)致銀層發(fā)黑,燈珠變色。 在眾多的 LED 變色失效案例中,因支架變色或腐蝕導(dǎo)致的失效所占的比例是最高的。因 此,LED 或支架生產(chǎn)方應(yīng)采取一些措施來預(yù)防產(chǎn)品失效。例如:選擇質(zhì)量良好的、耐蝕的支架基材;采取適宜的電鍍工藝條件,保證形成晶粒細(xì)膩、結(jié)構(gòu)致密的鍍層,鍍層厚度均勻并達(dá)到防護(hù)要求;對(duì)于表層鍍層為銀的支架,選取有效的銀保護(hù)工藝,提高銀支架的防變色能力;在 LED 生產(chǎn)裝配的過程中,則應(yīng)防止外來的污染或腐蝕性物質(zhì)的引入,確保LED 封裝嚴(yán)密,以降低因環(huán)境中的水汽和氧氣等的侵入而引發(fā)各種腐蝕的可能性。 以上分析了因封裝膠、熒光粉和支架構(gòu)件異常導(dǎo)致 LED 燈珠變色失效的原因和機(jī)理,希望能為業(yè)界提供參考和指引,使 LED 生產(chǎn)方在選材及制造過程中采取有效的措施來預(yù)防這些失效現(xiàn)象的發(fā)生,進(jìn)一步地提高 LED 成品的可靠性。

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2023.11.15

貼片LED燈珠的焊接方法有多種,下面是其中一種常用的方法,供參考。首先用電烙鐵在燈珠的正、負(fù)極焊盤上燙上一些焊錫(焊錫千萬不能多,否則,用熱風(fēng)槍一加熱,正、負(fù)極的焊盤就會(huì)連在一起),然后用熱風(fēng)槍同時(shí)加熱正、負(fù)極焊盤,待錫熔化后,用鑷子將燈珠的正負(fù)極放在對(duì)應(yīng)的焊盤上即可。    該操作要快、要準(zhǔn),否則,熱風(fēng)槍會(huì)把LED的塑封熔化而損壞。    在沒有熱風(fēng)槍的情況下,按LED燈珠的結(jié)構(gòu)和所用基板的不同也可用不同的焊接方法。貼片LED燈珠引腳有采用半塑封的,即燈珠兩邊外露一小部分引腳,如常用的5730、7020、4014等;也有采用全塑封的,即燈珠的正負(fù)極全部在芯片的底部,如3030等。對(duì)半塑封的燈珠如7020的焊接也比較容易,同樣在焊接前要先在焊盤上燙一點(diǎn)錫(燈珠的引腳不要燙錫),兩邊用鑷子把燈珠的正負(fù)極對(duì)應(yīng)放在焊盤上,用手指或小改錐壓住燈珠,最后用電烙鐵迅速對(duì)外露的電極進(jìn)行加熱,同時(shí)手指適當(dāng)加力往下壓(加熱時(shí),烙鐵不能來回搓動(dòng),手指的壓力也不要過大,否則會(huì)損壞燈珠)。      對(duì)于全塑封的燈珠(如3030),若燈條基板為普通的電路板,則先用刀片把燈珠焊盤周圍的漆刮干凈,露出銅線,然后在焊盤上燙少許錫,先焊焊盤大的電極,接著把電烙鐵放在新刮出的銅線上加熱(不能放到焊盤上),待焊盤上的錫熔化后,用鑷子把燈珠的對(duì)應(yīng)極放在焊盤上略加壓即可,最后焊焊盤小的電極。必須先焊焊盤大的電極是因?yàn)樗璧募訜釙r(shí)間長(zhǎng),若后焊此電極,燈珠易過熱而損壞。      若燈條基板為鋁基板,就不能用上述方法了,因?yàn)橛娩X基板的線路都設(shè)計(jì)得很細(xì)。在焊接這類燈條的燈珠時(shí),可利用熱傳導(dǎo)來焊接燈珠,對(duì)燈珠正負(fù)極焊盤的背面鋁板同時(shí)加熱,待焊盤上的錫熔化后,把燈珠放在焊盤上略加壓即可。加熱器可從淘寶上購(gòu)買,也可用大功率電烙鐵(不小于100W的)來代替。      用電烙鐵焊接燈珠時(shí),電烙鐵的外殼必須很好地接地,最好也戴上防靜電手環(huán),以防感應(yīng)電和靜電損壞LED燈珠。另外,烙鐵頭要磨成馬蹄形的,以增大接觸面積,縮短焊接時(shí)間。

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