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한국어 A tecnologia de iluminação LED tornou-se uma força revolucionária nas soluções de iluminação modernas. Oferecendo poupanças de energia significativas, um brilho superior e uma vida útil mais longa em comparação com os métodos de iluminação tradicionais, as luzes LED (Light Emitting Diode) ganharam uma popularidade generalizada em casas, indústrias e ambientes exteriores. Mas como é que as luzes LED são fabricadas e quais são os materiais envolvidos no processo de produção?
De que são feitas as luzes LED?
Os materiais LED incluem pastilhas LED, fósforos, substratos, radiadores, placas de circuitos, componentes electrónicos, caixas, reflectores e lentes.
Fonte de luz
A fonte de luz de um LED é o chip LED, que é responsável pela produção de luz. O chip é colocado num substrato e encapsulado com um revestimento de fósforo (no caso dos LED brancos) para modificar cor da luz emitida.
Acionamento e controlo
O controlador LED é um componente essencial que regula a corrente eléctrica e assegura que a quantidade correta de energia é fornecida ao chip LED. Converte AC (corrente alternada) de uma fonte de alimentação em DC (corrente contínua), que é necessária para o funcionamento dos LEDs.
Dissipação de calor
O calor excessivo pode degradar o desempenho dos chips de LED e reduzir a sua vida útil. Os dissipadores de calor, normalmente feitos de alumínio, são utilizados nas luzes LED para retirar o calor do chip LED e dispersá-lo em segurança. Existe também uma massa térmica para preencher o espaço entre o chip e o radiador para melhorar a eficiência da condução de calor.
Estrutura e ótica
Uma lente/refletor é frequentemente utilizada em luzes LED para controlar a distribuição da luz, focando-a ou difundindo-a com base na aplicação. As lentes são normalmente feitas de materiais duráveis, como vidro ou plástico, e são concebidas para melhorar o desempenho e a eficiência do LED, direcionando a luz para onde é necessária.
A caixa das luzes LED é feita de alumínio fundido ou de plástico, integra todos os componentes e protege a luz.
Material de iluminação LED completa a mesa:
| Componente | Função | Materiais comuns / Notas |
|---|---|---|
| Chip LED (emissor) | Converte energia eléctrica em luz | Materiais semicondutores GaN / InGaN / GaAs |
| Fósforo | Converte a luz LED azul/UV em branco ou noutras temperaturas de cor | YAG:Ce, fósforos à base de silicatos; aplicados como revestimento |
| Substrato / PCB | Suporte mecânico e caminho térmico para os chips | PCB de alumínio, PCB de cobre, substratos de cerâmica |
| Dissipador de calor / Gestão térmica | Dissipa o calor para manter o desempenho e a vida útil | Extrusão de alumínio/fundição sob pressão, cobre, materiais de interface térmica |
| Condutor / Fonte de alimentação | Converte a rede eléctrica em corrente/tensão constante para LEDs | CIs, condensadores, indutores; encerrados numa caixa de plástico ou de metal |
| Lente / Ótica | Controla a distribuição da luz e o ângulo do feixe | PMMA (acrílico), PC (policarbonato), vidro |
| Refletor / Ótica secundária | Melhora a uniformidade da luz e direciona a saída do lúmen | Plásticos revestidos a alumínio, alumínio anodizado |
| Caixa / Invólucro | Protege as peças internas e permite a montagem | Alumínio, aço, plásticos PC/ABS; revestimento em pó ou acabamento anodizado |
| Vedantes e juntas | Oferece proteção de entrada e resistência à vibração | Silicone, borracha EPDM, revestimento de poliuretano |
| Conectores e cablagem | Ligação eléctrica entre o condutor, o LED e a rede eléctrica | Fios de cobre, blocos de terminais, juntas de solda, feixes de fios |
Como são fabricados os LEDs?
O processo de fabrico de LED envolve várias etapas, desde a preparação de bolachas semicondutoras até à montagem final do produto de iluminação. Eis um resumo de como são fabricadas as lâmpadas LED.
- Preparação de materiais semicondutores
O primeiro passo no fabrico de LED é a preparação do material semicondutor, normalmente nitreto de gálio (GaN) ou arsenieto de gálio (GaAs). Estes materiais são utilizados para criar as bolachas semicondutoras, que são cortadas em camadas finas. - Fabrico de chips LED
As bolachas de semicondutores são depois processadas para criar chips de LED. O processo envolve:
Dopagem: Introdução de impurezas no material semicondutor para criar regiões do tipo p e do tipo n, que são essenciais para o funcionamento do díodo.
Gravura: Criação da superfície emissora de luz do chip LED. - Revestimento de fósforo
No caso dos LED brancos, é aplicado um revestimento de fósforo ao chip do LED. O fósforo converte a luz azul ou ultravioleta emitida pelo chip de LED num amplo espetro de luz visível, normalmente branca. - Montagem de componentes
O chip LED é montado num substrato e ligado ao controlador, ao dissipador de calor e a outros componentes essenciais. A lente é então adicionada para controlar a distribuição da luz emitida. - Testes e controlo de qualidade
Após a montagem, cada LED é testado quanto ao seu desempenho, incluindo a luminosidade, a precisão da cor e a eficiência energética. Medidas rigorosas de controlo de qualidade garantem que o produto final cumpre as normas necessárias.
Qual é o fluxo de processos de uma instalação de fabrico de LED?
I&D e design
O processo começa com a investigação e desenvolvimento (I&D), onde os engenheiros concebem novos produtos LED e optimizam as concepções existentes para melhorar o desempenho. As inovações podem incluir avanços em materiais semicondutores, designs de chips LED e técnicas de dissipação de calor.
Investigação laboratorial
No laboratório, os cientistas realizam análises de materiais e testes de desempenho em chips LED para otimizar a eficiência luminosa e garantir a mais elevada qualidade de emissão de luz. O objetivo é aumentar a fiabilidade das bolachas semicondutoras e a longevidade do produto LED final.
Fabrico de ferramentas e máquinas
Nesta fase, é desenvolvida maquinaria de ferramentas para utilização no processo de produção de LED. São concebidas máquinas especializadas para fabricar as bolachas semicondutoras e outros componentes necessários para a montagem dos LED.
Máquina de moldagem de poliéster e equipamento de formação de espuma
As máquinas de moldagem de poliéster são utilizadas para encapsular os chips de LED em material protetor, proporcionando resistência à humidade e protegendo-os de factores ambientais. Este passo é essencial para garantir a durabilidade e a fiabilidade do produto final.
Montagem de componentes
Os chips de LED são cuidadosamente montados com outros componentes, incluindo o dissipador de calor, o controlador e a lente. Este processo garante que as luzes LED funcionam corretamente e estão prontas para serem utilizadas em várias aplicações.
Testes e controlo de qualidade
Após a montagem, cada luz LED é submetida a testes rigorosos para garantir que cumpre as normas de desempenho e segurança. Isto inclui testes para:
- Eficiência luminosa
- Desempenho elétrico
- Dissipação de calor
- Impermeabilização e resistência ambiental
Resumo
A tecnologia de iluminação LED representa um salto significativo nas soluções de iluminação energeticamente eficientes. Ao compreender de que é feita a iluminação LED e o fluxo do processo de fabrico de LED, torna-se claro que a produção de luzes LED envolve tecnologia de ponta, engenharia de precisão e materiais avançados como os semicondutores.
A Ledrhythm possui um sistema completo de fabrico de iluminação LED. Veja a nossa controlo de qualidade e informações sobre a empresa. Não hesite em contactar-nos para personalizar a sua solução de iluminação LED.
As pessoas também perguntam
Como é que um led produz luz?
O princípio da emissão de luz do LED é que, quando a corrente passa através de uma junção PN feita de material semicondutor, os electrões e os buracos recombinam-se na área da junção e libertam energia. Esta energia é emitida sob a forma de fotões, gerando assim luz visível ou luz noutras bandas.
- Semicondutor PN: A estrutura fundamental da luminescência.
- Recombinação eletrão-buraco: O processo físico pelo qual ocorre a luminescência.
- Energia libertada sob a forma de fotões: Energia convertida em luz durante a recombinação.
- Eletroluminescência: A conversão direta de energia eléctrica em luz.
Quais são os materiais LED utilizados para fabricar lâmpadas?
As luzes LED são compostas principalmente por chips LED, materiais de embalagem, circuitos de acionamento, dissipadores de calor, lentes e invólucros.
O processo de fabrico dos LED é complicado?
Sim. O processo de fabrico de LED é, de facto, complexo e tecnicamente exigente, envolvendo uma variedade de processos de precisão, como a física dos semicondutores, a ciência dos materiais, a termodinâmica e a engenharia ótica.
