Greșeli pe care probabil le faceți și dumneavoastră atunci când lucrați cu LED-uri

În ziua de azi, utilizarea LED-urilor și a altor componente optoelectronice în dispozitive este ceva comun. Cu toate acestea, manipularea și asamblarea în siguranță a LED-urilor ar trebui să fie cel puțin la fel de importantă ca fiabilitatea și durabilitatea componentelor în sine. 

LED-urile (Diodele electroluminiscente), fie ele cositorite (THT LED) sau montate pe o suprafață (SMD LED), sunt niște componente destul de sensibile. Așadar, toți producătorii importanți de LED-uri publică recomandări pentru manipularea în siguranță, sub forma așa-numitelor "Observații tehnice" și a documentelor similare.

Cele mai comune greșeli în lucrul cu LED-urile sunt:

• depozitarea în condiții neadecvate,
• modelarea neatentă a conductorilor LED-urilor THT,
• măsuri ESD insuficiente,
• cositorire neadecvată,
• curățarea neatentă a PCB-ului,
• conexiunea incorectă în circuitul electronic,
• proiectarea neadecvată a PCB-ului și plăcuțelor de cositorire.

“Nerespectarea instrucțiunilor recomandate de către producător va reduce durata de viață a LED-ului și, în cazuri extreme, va duce la defectarea completă a LED-ului. Și nu este obligatoriu ca defectarea să intervină după o perioadă de timp de funcționare într-un dispozitiv funcțional, ea poate interveni și în timpul finalizării - la instalarea sau punerea în funcțiune a unui produs nou. Reparările ulterioare necesită mult timp și sunt foarte costisitoare, dar pot fi prevenite cu ușurință. Mai mult decât atât, daunele cauzate de nerespectarea recomandărilor nu pot face obiectul unei reclamații, “explică Martin Brestovič, specialist în produse la SOS electronic.

Așadar, următoarea prezentare sintetizează anumiți factori de bază care au un impact major asupra fiabilității și funcționării pe termen lung a dispozitivului dumneavoastră, atunci când folosiți LED-uri în aplicație. 

Depozitare

Atunci când depozitați LED-uri, este important să mențineți temperatura ambientală și nivelul de umiditate sub control. Menținând condițiile ambientale recomandate, veți preveni deteriorarea diodei LED în timpul cositoririi, deoarece umezeala acumulată poate cauza deteriorarea sa mecanică în cazul încălzirii sale rapide.

Depozitarea LED-urilor și în general a altor componente electronice într-un mediu în care pot apărea gaze agresive este complet exclusă. Vaporii acizi pot deteriora componentele LED-urilor în sine, dar le pot, de asemenea, oxida plăcuțele de cositorire. Depozitarea în condiții inadecvate rezultă, de obicei, în incapacitatea de a cositori în mod adecvat componentele LED.

LED-urile SMD sunt deosebit de sensibile la umiditatea din aer. Așadar, este necesar să le depozitați conform instrucțiunilor producătorului - în majoritatea cazurilor acest lucru înseamnă depozitarea într-un ambalaj etanș, alături de un exsicator și un indicator al nivelului de umiditate. Este important să știți cărei clase de sensibilitate aparține fiecare LED. Aceste informații pot fi regăsite în fișa de date.

Categoria sensibilitate la umiditate este denumită MSL (Moisture Sensitivity Level/Nivel de sensibilitate la umiditate), și variază între 1 și 6, unde 1 corespunde categoriei cel mai puțin sensibile.

De exemplu, un LED cu MSL 3 poate fi depozitat într-un ambalaj deschis timp de 168 de ore la 30℃/ 60% RH, după cum se indică în tabelul următor:

Dacă depășim oricare dintre parametri (timp, temperatură sau umiditate), înainte de montare LED-ul trebuie supus procedurii “reBake”, adică uscat conform tabelului următor.

Cu toate acestea, chiar și în cazul aplicării acestui proces, este necesar să respectăm timpii și temperaturile recomandate, deoarece altfel nu puteți emite o reclamație privind LED-urile. 

LED-urile cu conductori sunt, de asemenea, parțial sensibile la umiditatea din aer, iar atunci când sunt depozitate într-un ambalaj deschis pentru mai mult de 72 de ore se recomandă uscarea acestora timp de aproximativ 30 de ore la o temperatură de 85 până la 100 °C.

Diferite dispozitive, cum ar fi Sensirion Smart Gadget cu SHT40, afișaj și Bluetooth 4.0, precum și diferite sisteme de înregistrare a datelor privind temperatura și umiditatea, vă pot ajuta în măsurarea cu precizie a acestor parametrii importanți.

Modelarea conductorilor LED-urilor THT,

"Dacă aplicația dumneavoastră necesită modelarea conductorilor componentei LED, trebuie să fiți atent la un aspect cheie. Atunci când modelați conductorii, trebuie să evitați transferul de presiune asupra carcasei LED-ului, precum și asupra cip-ului LED în sine. Chiar și stresul mecanic accentuat de scurtă durată poate avea drept rezultat ruperea contactelor delicate la cip-ul LED în sine, astfel ducând la defectarea completă a LED-ului,” continuă Martin Brestovič.

În practică, acest lucru poate fi ușor obținut prin susținerea conductorilor în partea superioară (la carcasă), de exemplu folosind o pensetă sau un alt dispozitiv mecanic adecvat. Regula minimizării presiunii aplicate carcasei se aplică oricărui tip de manipulare a LED-urilor, fie manuală sau mecanică. 

Așadar, LED-urile SMD cu încapsulare în silicon au, de obicei, o dimensiune minimă prescrisă a duzei de ridicare pentru montarea automată, pentru a preveni aplicarea presiunii duzei direct pe cipul LED, prin siliconul relativ moale.

Protecția ESD

Componentele electronice, inclusiv LED-urile, sunt predispuse la deteriorare din cauza evenimentelor ESD (descărcări electrostatice) de joasă tensiune. Chiar și o descărcare mai mică de 10 volți poate provoca daune semnificative și, conform cercetărilor internaționale, aproximativ 70% din deteriorarea dispozitivelor electronice este cauzată de protecția insuficientă din partea operatorului. 

Conform standardelor internaționale, inclusiv EN 61340, principalul element de protecție ESD este îmbrăcămintea ESD. Cu toate acestea, și alte dispozitive și sisteme suport antistatice, cum ar fi instrumentele ESD și diverse accesorii ESD, reduc riscurile asociate cu descărcările electrostatice. 

Protecția ESD este un subiect relativ vast, iar în cazul componentelor LED, putem găsi toate informațiile importante în pliantul “Observații tehnice” de la Kingbright. LED-urile bazate pe tehnologia InGaN și GaN (Indiu-Galiu-Nitrură) sunt deosebit de sensibile la daunele cauzate de descărcarea electrostatică.

Este bine-cunoscut și interesant faptul că pentru a preveni deteriorarea componentelor electronice cauzată de descărcarea ESD, este recomandată evitarea unui nivel de umiditate a aerului extrem de redus în zonele de producție. Într-un astfel de mediu, nivelul ideal de umiditate este de 40 - 60% RH. 

Cositorirea

În cazul în care cositorim manual componentele SMD, de exemplu în timpul producerii prototipului, temperatura vârfului nu ar trebui să depășească 350°C / 3sec la o distanță de îmbinare de cel puțin 2 mm față de carcasă. Vă rugăm să rețineți că pentru tipurile albastru, alb și verde strălucitor (525 nm), unele surse recomandă o temperatură a vârfului de numai 280°C - în special atunci când lipiți manual LED-urile SMD în prototipuri.

Profilul de temperatură pentru procesul de reflow poate fi găsit de obicei în fișa de date a LED-ului. Pentru un proces fără plumb, temperatura maximă este de obicei 260°C pentru o durată maximă de 10 secunde.

 Puteți afla mai multe despre cositorire din articolul nostru  "Cositorirea: Sfaturi practice pentru o cositorire manuală eficientă și de calitate“.

Curățare

În majoritatea cazurilor, un PCB cu componente LED instalate nu necesită curățare. Însă, în cazul în care, din orice motiv, trebuie să faceți acest lucru, vă recomandăm utilizarea exclusivă a agenților de curățare care nu sunt agresivi, de obicei bazați pe etanol sau izopropanol sau a agenților de curățare neagresivi pe bază de apă. Agenții de curățare agresivi pot penetra până la cip-ul LED în sine, deteriorându-l, de exemplu, prin coroziune.

În oferta noastră puteți găsi, de asemenea, agenți de curățare blânzi. De exemplu, Kontakt IPA cu opțiunea standard de spray de 200 ml, sau pachetul convenabil de 5 l.  

Conexiunea în circuitul electronic

LED-urile, la fel ca aproape orice altă diodă, sunt caracterizate doar printr-o mică modificare a tensiunii în funcție de curent.

Prin urmare, proiectăm circuitul de alimentare al LED-ului doar ca sursă de curent, în cel mai simplu caz folosind un rezistor în serie. 

De asemenea, acest lucru ajută și în a evita conectarea în paralel a LED-urilor cu un rezistor comun, deoarece LED-urile nu au niciodată exact aceeași tensiune pe direcția înainte Vf (tensiune directă) la același curent. Acest lucru poate provoca LED-urilor o suprasarcină de curent la cel mai mic Vf, unde o cantitate mare de curent încearcă să „compenseze” Vf-ul la același nivel cu celelalte LED-uri conectate în paralel.

Anumite LED-uri au, de asemenea, o capacitatea de încărcare în așa-numitul mod puls menționat în fișa tehnică, unde pentru o perioadă definită de timp (de obicei zeci de ms) este posibil să furnizăm LED-urilor un nivel semnificativ mai mare de curent decât standardul. 

Proiectarea PCB-ului

În mod normal, pentru fiecare LED SMD găsim modelul de plăcuță de cositorire recomandat în fișa cu date. 

Bineînțeles, un proiectant cu experiență poate folosi o formă diferită, de exemplu, pentru LED-urile de mare putere, o suprafață din cupru suficient de mare ajută la disiparea căldurii. Cu toate acestea, de obicei este necesar să alegem în mod adecvat limita zonei cositorite folosind o mască rezistentă la cositorire pentru a preveni deplasările imprevizibile ale LED-urilor în timpul procesului de reflux. 

Concluzie

"După cum am menționat la început, LED-urile sunt niște componente sensibile, care necesită a fi manipulate în mod adecvat în timpul utilizării și instalării. Poate că v-am putut ajuta să identificați anumite greșeli și să găsiți o soluție pentru acestea. Dacă aveți experiență cu LED-urile și cunoașteți și alte erori grave în manipularea acestora, care pot pune în pericol dezvoltarea și producția, spuneți-ne și nouă. De asemenea, consultați oferta variată de LED-uri de pe website-ul nostru, pentru proiectele dumneavoastră viitoare,” – Martin Brestovič, specialist în produse la SOS electronic. 

Pentru mai multe informații tehnice privind produsele din gama LED, vă invităm să ne vizitați website-ul. Dacă aveți întrebări, ne-ar face plăcere să vă oferim un sfat la info@soselectronic.ro.