畢業(yè)論文---led燈生產過程質量控制的技術研究

1、<p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　題　　目: LED燈生產過程質量控制的技術研究</p><p>　　作　　者: 　　 22</p><p>　　系 （部）：　　 信息工程系</p><p>　　專業(yè)班級：　 08信息工程（1）班

2、</p><p>　　指導教師：　　　　 22 </p><p>　　職　　稱：　　　　 高級工程師 </p><p><b>　　二○一一年四月</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　能

3、源危機、溫室效應以及生態(tài)環(huán)境的日益惡化時刻提醒著人們，地球已經疲憊不堪，改變人們的能源獲取方式以及提高能源利用率已經成為當前世人的共識?！　∮捎谠谑澜珉娏Φ氖褂媒Y構中，照明用電約占總用電量的19％；英國布賴恩?愛德華茲在其編寫的《可持續(xù)性建筑》中指出，在英國消耗的全部能源當中，大約有一半與建筑有關，而建筑的人工照明耗能則占其建筑耗能總量的15％～50％；在我國照明用電約占全國總用電量的12％，而且我國每年的照明用電增速（保守估計）大約

4、為5％。各類照明耗能已經成為了各國能源消費的重要組成部分。照明節(jié)能問題也就成了各國政府及專業(yè)人員必須面對的棘手問題?！　⌒滦透咝Ч庠?，特別是白色光源（適用于一般照明）的發(fā)展對于大幅度降低照明用電量具有很重要的作用，因為它可以降低電能消耗增長速度，進而減少新增電網容量的費用，降低能源消耗以及減少向大氣中排放的溫室氣體及其他污染物。LED，特別是白色光LED，因其與傳統光源相比所具有的理論以及現實的優(yōu)越性，受到廣大專業(yè)人士的青睞。它的出現

5、也為照明界開拓出了一個全新的技術領域，并為照明節(jié)能設計提供了更多的選擇。LED半導體發(fā)光二極管新型光源逐步取代白熾燈己</p><p>　　本文介紹了基于統計過程控制理論，在對照明燈具進行大批量生產過程中實施其質量控制的一種方法。它以滿足LED燈具的光學設計、結構設計、燈具散熱等關鍵技術理論及燈具的實驗要求為依據，采用合理的統計。</p><p>　　方法，對生產線中定時取樣的實驗數據進行

6、快速處理，起到預警的作用。</p><p>　　本文所研究的現場質量控制模式不但可以滿足LEO燈具生產廠家的質量控制要求，而且可以作為產品過程受控的證據，稍加改進后按照一定的格式向主機廠輸出。本方法還可以廣泛應用于其他燈具生產現場的質量控制。</p><p>　　關鍵詞:LED:照明燈具;生產過程;質量控制</p><p><b>　　目 錄</b

7、></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p><b>　　第一章 緒 論3</b></p><p>　　1.1 LED燈簡介3</p><p>　　1.2 LED燈應用領域4</p><p>　　1.3 LED燈的優(yōu)缺點5</p&g

8、t;<p>　　1.4 LED燈前景6</p><p>　　第二章 統計質量控制的理論綜述7</p><p>　　2.1統計質量控制的概念與特點7</p><p>　　2.2統計質量控制技術的應用意義7</p><p>　　2.3統計質量控制中常用的兩種工具8</p><p>　　2.3.1過

9、程能力8</p><p>　　2.3.2控制圖9</p><p>　　第三章 LED燈的通用生產工藝過程及質量控制12</p><p>　　3.1 LED燈的通用生產工藝過程12</p><p>　　3.1.1 LED制作流程概述12</p><p>　　3.1.2 LED芯片生產工藝13</p>

10、;<p>　　3.1.3 LED封裝工藝流程14</p><p>　　3.2 LED燈生產過程質量控制15</p><p>　　第四章LED燈在生產過程中存在問題及改進手段21</p><p>　　第五章 LED燈質量過程控制的實施效果24</p><p><b>　　結束語25</b></

11、p><p><b>　　參考文獻26</b></p><p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p>　　1.1 LED燈簡介</p><p>　　LED（Light Emitting Diode），發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導體器件，它可以直接把電轉化為光。LED的心臟是一個半導體的晶片

12、，晶片的一端附在一個　　 </p><p><b>　　發(fā)光二極管</b></p><p>　　支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導體，在它里面空穴占主導地位，另一端是N型半導體，在這邊主要是電子。但這兩種半導體連接起來的時候，它們之間就形成一個P-N結。當電流通過導線作用于這個晶片的時候，電

13、子就會被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成P-N結的材料決定的。</p><p>　　最初LED用作儀器儀表的指示光源，后來各種光色的LED在交通信號燈和大面積顯示屏中得到了廣泛應用，產生了很好的經濟效益和社會效益。以12英寸的紅色交通信號燈為例，在美國本來是采用長壽命，低光效的140瓦白熾燈作為光源，它產生2000流明的白光

14、。經紅色濾光片后，光損失90%，只剩下200流明的紅光。而在新設計的燈中，Lumileds公司采用了18個紅色LED光源，包括電路損失在內，共耗電14瓦，即可產生同樣的光效。 汽車信號燈也是LED光源應用的重要領域。 　　</p><p>　　對于一般照明而言，人們更需要白色的光源。1998年發(fā)白光的LED開發(fā)成功。這種LED是將GaN芯片和釔鋁石榴石（YAG）封裝在一起做成。GaN芯片發(fā)藍光（λp=465nm，

15、Wd=30nm），高溫燒結制成的含Ce3+的YAG熒光粉受此藍光激發(fā)后發(fā)出黃色光射，峰值550nm。藍光LED基片安裝在碗形反射腔中，覆蓋以混有YAG的樹脂薄層，約200-500nm。 LED基片發(fā)出的藍光部分被熒光粉吸收，另一部分藍光與熒光粉發(fā)出的黃光混合，可以得到得白光?，F在，對于InGaN/YAG白色LED，通過改變YAG熒光粉的化學組成和調節(jié)熒光粉層的厚度，可以獲得色溫3500-10000K的各色白光。這種通過藍光LED得到白光

16、的方法，構造簡單、成本低廉、技術成熟度高，因此運用最多。 　　</p><p>　　上個世紀６０年代，科技工作者利用半導體ＰＮ結發(fā)光的原理，研制成了ＬＥＤ發(fā)光二極管。當時研制的ＬＥＤ，所用的材料是ＧａＡＳＰ，其發(fā)光顏色為紅色。經過近30年的發(fā)展，現在大家十分熟悉的ＬＥＤ，已能發(fā)出紅、橙、黃、綠、藍等多種色光。</p><p>　　1.2 LED燈應用領域</p><p&

17、gt;　　(1)顯示屏、交通訊號顯示光源的應用LED 燈具有抗震耐沖擊、光響應速度快、省電和壽命長等特點，廣泛應用于各種室內、戶外顯示屏，分為全色、三色和單色顯示屏，全國共有100 多個單位在開發(fā)生產。交通信號燈主要用超高亮度紅、綠、黃色LED, 因為采用LED 信號燈既節(jié)能，可靠性又高，所以在全國范圍內，交通信號燈正在逐步更新換代，而且推廣速度快，市場需求量很大，是個很好的市場機會。 </p><p>　　(2

18、) 汽車工業(yè)上的應用汽車用燈包含汽車內部的儀表板、音響指示燈、開關的背光源、閱讀燈和外部的剎車燈、尾燈、側燈以及頭燈等。汽車用白熾燈不耐震動撞擊、易損壞、壽命短，需要經常更換。1987年，我國開始在汽車上安裝高位剎車燈。由于LED響應速度快, 可以及早提醒司機剎車，減少汽車追尾事故，在發(fā)達國家，使用LED 制造的中央后置高位剎車燈已成為汽車的標準件，美國HP 公司在1996年 </p><p>　　推出的LED

19、汽車尾燈模組可以隨意組合成各種汽車尾燈。此外，在汽車儀表板及其他各種照明部分的光源，都可用超高亮度發(fā)光燈來擔當，所以均在逐步采用LED 顯示。我國汽車工業(yè)正處于大發(fā)展時期，是推廣超高亮度LED 的極好時機。近幾年內會形成年產10億元的產值，5 年內會形成每年30 億元的產值。 </p><p>　　(3) LED 背光源以高效側發(fā)光的背光源最為引人注目，LED 作為LCD 背光源應用，具有壽命長、發(fā)光效率高、無干

20、擾和性價比高等特點， 已廣泛應用于電子手表、手機、BP 機、電子計算器和刷卡機上，隨著便攜電子產品日趨小型化，LED 背光源更具優(yōu)勢，因此背光源制作技術將向更薄型、低功耗和均勻一致方面發(fā)展。LED 是手機關鍵器件，一部普通手機或小靈通約需使用10 只LED 器件，而一部彩屏和帶有照相功能的手機則需要使用約20 只LED 器件?，F階段手機背光源用量非常大，一年要用35 億只LED 芯片。目前我國手機生產量很大，而且大部分LED 背光源還是

21、進口的，對于國產LED 產品來說，這是個極好的市場機會。 </p><p>　　(4) LED 照明光源早期的產品發(fā)光效率低，光強一般只能達到幾個到幾十個mcd，適用在室內場合，在家電、儀器儀表、通訊設備、微機及玩具等方面應用。目前直接目標是LED 光源替代白熾燈和熒光燈，這種替代趨勢已從局部應用領域開始發(fā)展。日本為節(jié)約能源，正在計劃替代白熾燈的發(fā)光二極管項目( 稱為" 照亮日本") ，頭五年

22、的預算為50 億日元，如果LED 替代半數的白熾燈和熒光燈，每年可節(jié)約相當于60 億升原油的能源, 相當于五個1.35 ×106kW 核電站的發(fā)電量，并可減少二氧化碳和其它溫室氣體的產生，改善人們生活居住的環(huán)境。我國也于2004 年投資50 億大力發(fā)展節(jié)能環(huán)保的半導體照明計劃。 </p><p>　　(5) 其它應用例如一種受到兒童歡迎的閃光鞋，走路時內置的LED 會閃爍發(fā)光，僅溫州地區(qū)一年要用5 億只

23、發(fā)光二極管；利用發(fā)光二極管作為電動牙刷的電量指示燈，據國內正在投產的制造商介紹, 該公司已有少量保健牙刷上市，預計批量生產時每年需要3 億只發(fā)光燈；正在流行的LED 圣誕燈，由于造型新穎、色彩豐富、不易碎破以及低壓使用的安全性，近期在香港等東南亞地區(qū)銷勢強勁，受到人們普遍的歡迎，正在威脅和替代現有電泡的圣誕市場。 </p><p>　　(6)家用室內照明的LED產品越來受人歡迎，LED筒燈，LED天花燈，LED日

24、光燈，LED光纖燈已悄悄地進入家庭！</p><p>　　1.3 LED燈的優(yōu)缺點</p><p>　　1.3.1 LED燈優(yōu)點：</p><p>　　1、LED燈高效節(jié)能：一千小時僅耗幾度電（普通60W白熾燈十七小時耗1度電，普通10W節(jié)能燈一百小時耗1度電）。</p><p>　　2、LED燈超長壽命：半導體芯片發(fā)光，無燈絲，無玻璃泡，不

25、怕震動，不易破碎，使用壽命可達五萬小時（普通白熾燈使用壽命僅有一千小時，普通節(jié)能燈使用壽命也只有八千小時）。</p><p>　　3、LED燈健康：光線健康光線中不含紫外線和紅外線，不產生輻射（普通燈光線中含有紫外線和紅外線）。</p><p>　　4、LED燈綠色環(huán)保：不含汞和氙等有害元素，利于回收和，而且不會產生電磁干擾（普通燈管中含有汞和鉛等元素，節(jié)能燈中的電子鎮(zhèn)流器會產生電磁干擾）

26、。</p><p>　　5、LED燈保護視力：直流驅動，無頻閃（普通燈都是交流驅動，就必然產生頻閃）。</p><p>　　6、LED燈光效率高：發(fā)熱小，90%的電能轉化為可見光（普通白熾燈80%的電能轉化為熱能，僅有20%電能轉化為光能）。</p><p>　　7、LED燈安全系數高：所需電壓、電流較小，發(fā)熱較小，不產生安全隱患，于礦場等危險場所。</p&g

27、t;<p>　　8、LED燈市場潛力大：低壓、直流供電，電池、太陽能供電，于邊遠山區(qū)及野外照明等缺電、少電場所。</p><p>　　1.3.2 LED燈缺點：</p><p>　　1、LED燈在交流電驅動下和普通白熾燈一樣會有頻閃現象，而普通節(jié)能燈沒有頻閃現象。頻閃會使眼睛容易疲勞。</p><p>　　2、每個LED燈泡的光線過亮，會強烈刺激眼睛，

28、不可直視，哪怕短時間，而普通節(jié)能燈相對要柔和些！</p><p>　　3、照射角度有限制，一般只能照射120°，而普通節(jié)能燈幾乎可照射360°。</p><p>　　4、照射房間的亮度并不比節(jié)能燈出色，因為LED只在直視的狹小角度內有高亮度，而偏離該角度后光線迅速減弱。</p><p>　　1.4 LED燈前景</p><p&

29、gt;　　一、LED燈的優(yōu)勢　?。?）不需要充氣，不需要玻璃外殼，抗沖擊性好，抗震性好，不易破碎，便于運輸。　?。?）燈源單元較小，使得布燈更為靈活，而且能夠更好地實現夜景照明中“只見燈光不見光源”的效果。　?。?）能夠較好地控制發(fā)光光譜組成，從而能夠很好地用于博物館以及展覽館中的局部或重點照明?！　。?）理論上具有與傳統光源相比更高的發(fā)光效率，理論上LED的發(fā)光效率大于200lm/W，從而具有相當巨大的節(jié)能潛力?！　。?）壽

30、命更長，實驗室壽命可達100,000h，且光源可以頻繁地亮滅，而不會影響其壽命，并且啟動速度非?？臁！　。?）可以通過控制半導體發(fā)光層半導體材料的禁止帶幅的大小，從而發(fā)出各種顏色的光線，且彩度更高?！　。?）光源中不添加汞，有利于保護環(huán)境?！　。?）LED發(fā)光具有很強的方向性，從而可以更好地控制光線，提高系統的照明效率。比如，Chips chipalkatti在美國光電產業(yè)發(fā)展協會（OIDA）舉辦的半導體照明研討會上發(fā)表的《LED

31、 Systems for Lighting：Where the Rubber Hits the Road》指出：盡管15Ｗ熒光燈的</p><p>　　第二章 統計質量控制的理論綜述</p><p>　　統計質量控制技術最早形成于20世紀20年代。從休哈特(Shwhart)博士將統計控制圖引入生產過程的監(jiān)控開始，已經有80多年的發(fā)展歷史。在此期間，統計質量控制技術經歷了不被人們理解和接受

32、到被廣泛地應用于生產實踐的過程。這項技術自身也在應用中得到不斷發(fā)展和完善。</p><p>　　2.1統計質量控制的概念與特點</p><p>　　統計質量控制是根據產品(含零件、組件、部件、原材料等)的抽樣數據和</p><p>　　統計分析結果對其質量進行推斷，其理論基礎是數理統計和概率論。抽樣又稱采</p><p>　　樣，是從產品中隨

33、機地抽出樣件，對每一樣件進行規(guī)定的質量特征項目的技術指</p><p>　　標的檢測或檢驗。在加工過程抽樣中，質量特征指標是在制造過程中或制造過程</p><p>　　剛完成后進行檢側或檢驗。</p><p>　　換一個角度看，統計質量控制是為了貫徹預防原則，應用統計技術對過程中</p><p>　　的各個階段進行評估和監(jiān)察，從而保證產品與服

34、務滿足要求的均勻性。貫徹預防</p><p>　　原則是現代質量管理的核心和精髓，為了保證預防原則的實現，必須在生產過程</p><p>　　中引入統計過程控制，統計過程控制(SPC)有下列特點:與全面質量管理相同，</p><p>　　強調全員參加，而不是只依靠少數質量管理人員;強調應用統計方法來保證預防</p><p>　　原則的實現;強

35、調過程管理，強調從整個過程、整個體系出發(fā)來解決問題。</p><p>　　2.2統計質量控制技術的應用意義</p><p>　　統計質量控制技術的應用意義主要表現在以下3個方面:</p><p>　　1.統計質量控制技術提供了“面向事實’的有效的分析與診斷工具</p><p>　　有效的質量改進始于對質量l’q題的正確認識。但恰恰在這方面人們

36、往往犯主觀臆想的錯誤，如人們常常聽到這樣的話:“這道工序超差嚴重是工人操作不仔細造成的，應該對工人的操作嚴加控制”、“這臺機器太落后了，保證不了質量”。而人們在說這些話時，僅憑著自己的想象或經驗。固然，一些質量問題產生的原困比較直觀，憑經驗就可以發(fā)現這些原因。但大量的質量問題是與許多因素相關聯的，如果缺乏科學的態(tài)度和手段，則很難正確認識其產生的主要原因，有效的糾正也就無從談起。很多質量問題之所以長期存在，原因就在于此。統計質量控制技術提

37、供了將質量問題的認識建立在對客觀數據的觀察和分析的基礎之上的方法，從而使人們對質量問題的認識從臆想出發(fā)而變?yōu)槭聦嵟袛唷?lt;/p><p>　　2.統計質量控制技術提供了“源頭治理”的有效的分析與改進工具</p><p>　　為了說明這個問題，首先來看一下工序能力和工序能力指數的意義及其影響</p><p>　　因素。工序能力是指工序處于穩(wěn)定狀態(tài)下，加工技術水平與加工質

38、量要求間的適</p><p>　　應程度。在用Cp表示工序能力時，若Cp<1.0，說明此工序即使在受控狀態(tài)下運</p><p>　　行，仍然會造成一定的超差。一般說來，工序能力受人、機、料、法、環(huán)、測等</p><p>　　因素的影響，但更主要受加工設備、工藝方法和工藝參數的影響。值得注意的是，</p><p>　　工序能力不足造成的質

39、量問題是不能用工序加嚴控制來改善的，因為控制只能發(fā)</p><p>　　現和消除異常因素對質量造成的影響，如材料不合規(guī)格、工人不執(zhí)行工藝規(guī)程、</p><p>　　設備出現異常情況或環(huán)境出現異常情況等。提高工序能力的關鍵在于改變工藝參</p><p>　　數、工藝方法以及加工和測量手段等，也就是要更改工藝設計。從目前開展調研</p><p>

40、　　的情況來看，工序能力不足是困擾質量的一個大問題.很多重要工序處于工序能</p><p>　　力不足或嚴重不足狀態(tài)。因此，對這樣的工序，只有改善了工序能力，才能從根</p><p>　　本上解決加工質量問題。很多應用統計實驗設計技術改進工藝設計僅用較小的投</p><p>　　人就將工序能力提高了的事實說明了這點。</p><p>　　3，

41、統計質量控制技術為企業(yè)提供了“注重過程”的有效監(jiān)控工具</p><p>　　在開展了有效的質量診斷和源頭治理的基礎之上，運用統計控制圖就可以實</p><p>　　現對過程的有效監(jiān)控。在生產線上使用控制圖，對大批量加工的質量控制的效果</p><p>　　尤其明顯。對大批量加工來說，100%的檢驗是不經濟或不可能的，需要更有效的</p><p&g

42、t;　　控制方法，而在生產線上使用控制圖，可以及時地了解和監(jiān)控工序的狀態(tài)。一旦</p><p>　　工序出現異常變化趨勢，從控制圖上便可發(fā)現，并且在出現超差之前及時糾正。</p><p>　　這樣做可以變監(jiān)控產品為監(jiān)控過程，真正起到了預防作用。</p><p>　　4.統計質量控制技術滿足了企業(yè)的迫切需要</p><p>　　西方工業(yè)發(fā)達國家

43、來華加工定貨，一般都要求加工企業(yè)在生產線推行S陀，</p><p>　　如未推行就認為該企業(yè)的產品質量沒有保證，拒絕定貨?，F在，此風愈演愈烈，</p><p>　　甚至一些發(fā)展中國家也提出上述要求。我國加入世貿組織WTO后，可以預計在</p><p>　　國際市場中的競爭將更加激烈，從而各個企業(yè)對質量科學的需求將會更加迫切</p><p>　

44、　2.3統計質量控制中常用的兩種工具</p><p><b>　　2.3.1過程能力</b></p><p>　　過程能力是指當制造過程處于統計控制狀態(tài)時，制造過程輸出所固有的正常變動的范圍。按此定義，在生產中，過程能力等于6倍的標準方差σ或士36σ。若制造過程處于統計控制中，則稱該過程為穩(wěn)定狀態(tài)。在規(guī)劃產品制造過程和選擇制造過程時，必須保證產品的制造過程的過程能力(

45、又稱為固有允差極限)同產品設計要求的允差(公差)相匹配。</p><p>　　在LED燈生產過程中進行過程能力控制，對于進一步的產品質量保障有很大的作用。</p><p>　　1.LED燈生產過程過程能力的計算</p><p>　　在質量工程中，這種匹配關系用過程能力指數Cp，來度量，Cp，被定義為:</p><p>　　Cp=2容差(公差)

46、/6σ==2△/6σ</p><p>　　2. LED燈生產過程過程能力的價值</p><p>　　在實際的生產過程中，人們己經越來越多地認識到研究和應用過程能力指數的必要性:</p><p>　?。?）能夠合理、全面地反映系統因素、隨機因素對過程能力的影響;</p><p>　?。?）提高產品的合格率;</p><p&g

47、t;　　（3）監(jiān)控產品的生產過程，有助于查找影響產品質量波動的因素;</p><p>　　（4）為推進連續(xù)質量改進、提高利潤，提供科學的量化指標;</p><p>　?。?）由于過程能力指數都是無量綱的簡單數，不僅對生產過程的狀態(tài)提供了簡潔明了的指示，同時也方便了操作員及時發(fā)現問題、解決問題，使生產過程處于較高的過程能力狀態(tài)，較少損耗，節(jié)省開支。</p><p>　

48、　過程能力指數的優(yōu)勢是經過實踐檢驗的，而且?guī)缀趺總€過程能力指數都有確定的含義及其自身的特點。因此，如何在實際應用中正確地分析問題、恰當地選擇和使用現有的過程能力指數將是今后統計過程控制研究中墮待解決的問題。</p><p>　　3.對LED生產過程使用過程能力控制應注意的問題</p><p>　　使用過程能力指數時也需要注意下面的幾個問題:</p><p>　　(1

49、)過程的輸出變量是否是可以檢測的;</p><p>　　(2)所研究的過程對象是否處于統計控制狀態(tài):</p><p>　　(3)設計目標是否位于性能指標容許區(qū)間的中心;</p><p>　　(4)過程中的檢測變量是否服從正態(tài)分布。當檢甜變量X的分布為非正態(tài)分布時，需特別注意非正態(tài)分布帶來的影響以及如何降低或削弱這些影響的方法和途徑:</p><p

50、>　　(5)沒有一個過程能力指數能夠適用于所有的過程，而且單個的過程能力指數很難揭示過程的全貌。因此，在實際應用中，一方面可以適當地選取適合需求的過程能力指數或選用多個過程能力指數來綜合考查過程能力的方法，另一方面恰當地使用過程能力圖也會對過程能力的分析產生很大的幫助。</p><p><b>　　2.3.2控制圖</b></p><p>　　控制圖是對過程質量

51、特性值進行測定、記錄、評估，在針對LED生產過程中質量控制，對其監(jiān)察其過程是否處于控制狀態(tài)的一種用統計方法設計的圖。</p><p>　　由于可以直接控制與診斷過程，故稱為質量管理七個工具的核心(質量管理七個工具分別是:因果圖、排列圖、直方圖、散布圖、控制圖、分層法、檢查表)。控制圖中有中心線CL、上控制限制UCL和下控限制LCL，并有按時間順序抽取的樣本統計量數值的描點序列，參見圖2.1。</p>

52、<p>　　圖2.1 控制圖示例</p><p>　　在使用過程中，將UCL ,CL和LCL統稱控制線，在判斷過程中若控制圖中的描點落在UCL與LCL之外或描點在UCL與LCL之間的排列不隨機，則可以判LED生產過程異常。</p><p>　　圖2.2 控制圖的演變</p><p>　　圖2.3 X控制圖</p><p>

53、　　控制圖是由正態(tài)分布圖演變而來的，如圖2.2所示，先將正態(tài)分布圖按順時針方向旋轉90度由于圖中數值上小、下大不符合常規(guī)，再將圖上下翻轉180度，最終成為一張控制圖，具體說是一張單值(x)控制圖。如圖2.3所示。圖中UCL=u+3σ為上控制限，CL=u為中心線，LCL=u-3σ為上控制限，當曲線有一定的偏移時，反映到控制圖上的點是超出了控制線。</p><p>　　控制圖有一個很大的優(yōu)點，即在圖中將所描繪的點子與

54、控制界限或規(guī)范界限相比較，從而能夠直觀地看到LED產品或服務的質量。但如何去體現在貫徹預防原則中的作用呢?</p><p>　　情形1:應用控制圖對生產過程進行監(jiān)控，如圖2.4所示，如出現上升傾向，顯然過程有問題，故異因一旦出現，即可發(fā)現，于是可及時采取措施加以消除，這當然是預防。但在現場出現這種情形是不多的。</p><p>　　圖2.4 控制圖點子形成傾向</p>&l

55、t;p>　　情形2:更經常地是控制圖上點突然出界，顯示異常，這時必須按照下列“20</p><p>　　字方針”去做:“查出異因，采取措施，加以消除，不在出現，納入標準”，每執(zhí)</p><p>　　行一次“20字方針”，就消滅一個異因，于是對異因而言，起到了預防的作用。</p><p>　　常規(guī)的LED燈質量控制圖主要有:</p><p&g

56、t;　　(1)X圖:是表征制造過程給定輸出項(指標的淵得值)的均值隨時間的變</p><p>　　化情況。按照制造過程的進行，成組抽樣，將每組測得值的算術平均值畫在控制</p><p><b>　　圖中而獲得。</b></p><p>　　(2) R圖:在R圖中給出的是每組抽樣的范圍。它用來監(jiān)視過程的變化和指</p><p&

57、gt;　　示過程偏差范圍隨時間的變化特性。</p><p>　　(3)P圖:畫入P圖的是每組抽樣中廢品所占的百分數。它主要用來控制廢</p><p>　　品率。當廢品率超過上控制限時，表征該過程已偏離了統計控制范圍。</p><p>　　(4)C圖:它是將每次抽樣樣品中的廢品順序件號、件數或計數畫在控制圖</p><p>　　中，用于表征廢品

58、件號或件數隨時間的變化狀況。</p><p>　　第三章 LED燈的通用生產工藝過程及質量控制</p><p>　　3.1 LED燈的通用生產工藝過程</p><p>　　3.1.1 LED制作流程概述 </p><p>　　LED的制作流程包括上游的單晶片襯底制作、外延晶片生長；中游的芯片、電極制作、切割和測試分選；下游的產品封裝。<

59、/p><p>　　圖3.1.1 LED制作流程圖</p><p>　　3.1.2 LED芯片生產工藝</p><p>　　LED照明能夠應用到高亮度領域歸功于LED芯片生產技術的不斷提高，包括單顆晶片的功率和亮度的提高。LED上游生產技術是LED行業(yè)的核心技術，目前在該技術領先的國家主要日本、美國、韓國，還有我國臺灣，而我國大陸在LED上游生產技術的發(fā)展比較靠后。下圖為

60、上游外延片的微結構示意圖。</p><p>　　生產出高亮度LED芯片，一直是世界各國全力投入研制的目標，也是LED發(fā)的方向。目前，利用大功率芯片生產出來的白光1W LED流明值已經達能到150lm之高。 LED上游技術的發(fā)展將使LED燈具的生產成本越來越低，更顯LED照明的優(yōu)勢。以下以藍光LED為例介紹其外延片生產工藝如下：首先在襯低上制作氮化鎵(GaN)基的外延片,這個過程主要是在金屬有機化學氣相沉積外延片爐

61、(MOCVD)中完成的。準備好制作GaN基外延片所需的材料源和各種高純的氣體之后，按照工藝的要求就可以逐步把外延片做好。常用的襯底主要有藍寶石、碳化硅和硅襯底,以及GaAs、AlN、ZnO等材料。</p><p>　　MOCVD是利用氣相反應物(前驅物)及Ⅲ族的有機金屬和Ⅴ族的NH3在襯底表面進行反應,將所需的產物沉積在襯底表面。通過控制溫度、壓力、反應物濃度和種類比例，從而控制鍍膜成分、晶相等品質。MOCVD外

62、延爐是制作LED外延片最常用的設備</p><p>　　然后是對LED PN結的兩個電極進行加工，電極加工也是制作LED芯片的關鍵工序，包括清洗、蒸鍍、黃光、化學蝕刻、熔合、研磨；然后對LED毛片進行劃片、測試和分選，就可以得到所需的LED芯片了。</p><p>　　3.1.3 LED封裝工藝流程</p><p>　　以大功率LED封裝產品為例，介紹它的封裝制程如

63、下：</p><p>　　3.2 LED燈生產過程質量控制</p><p>　　根據LED的優(yōu)缺點，LED燈的設計思想與點光源白熾燈的設計思想完全不</p><p>　　同，必須采用LED多光源陣列設計策略，因此LED燈具的設計必須從光學、電學、</p><p>　　熱學與結構等各種影響質量的因素綜合考慮,在生產過程中做好各方面的質量控制。&

64、lt;/p><p>　　3.2.1 LED燈生產過程質量控制的實驗分析</p><p>　　對LED燈質量控制的最終的目的是使其滿足設計和實驗技術要求。目前LED車燈的實驗技術要求主要考察總成車燈的性能和LED單元的性能，在實驗過程中除了進行總成性能實驗外，還需要將LED單元單獨進行一些性能實驗，兩者的結果必須同時合格才能通過考核。為此有必要將兩者的實驗內容進行研究并反饋到設計、加工、控制中

65、去。由于本文主要涉及的是LED照明燈，重點在于LED單元工藝的控制，只對相關的實驗項目進行研究。</p><p>　　3.2.2 LED燈相關實驗項目的分析</p><p>　　對于LED燈而言，由于LED單元的存在，實驗項目、方法就更豐富了。按測試的項目種類來分，大體上可以考慮下列實驗項目:配光實驗、壽命實驗、環(huán)境實驗、沖擊實驗、電氣實驗。</p><p>　　配

66、光實驗主要是考察LED自身的光學性能以及LED燈光學系統的性能，對于任何種類的照明燈而言，配光性能是屬于國家和主機廠的強制性要求，在設計光學系統、選擇光源種類、數量的同時就必須慎重考慮，盡量留出設計余量作為今后的加工補償。</p><p>　　壽命實驗包含了高溫工作實驗和低溫工作實驗等，主要考察車燈在使用過程中的使用壽命情況，在高低溫的環(huán)境下正常點亮，驗證LED單元沒有異常出現。</p><p

67、>　　環(huán)境實驗包含了高溫放置實驗、溫濕度循環(huán)實驗、腐蝕實驗等，主要考察燈在一些極端環(huán)境下的變化，驗證LED單元的性能。</p><p>　　電氣實驗包括了一系列電氣內容的實驗項目，主要是為了比較車燈在其它的一些性能實驗前后的電氣性能的變化，如電流、電阻的變化等。</p><p>　　在列舉了大量需要驗證的實驗內容后，需要進一步進行實驗流程設計，實驗流程設計的好壞直接影響到實驗結果也最

68、終影響到實驗的模擬程度，一般來講，進行實驗流程設計時不應該使用并行實驗，即每個實驗內容都使用不同的燈具單獨做，相互之間沒有任何聯系。同時實驗流程如圖3.2.1所示有必要對同一個燈具按順序進行幾項相關的實驗，以此來提高實驗的難度。</p><p>　　圖3.2.1 LED燈的實驗流程設計</p><p>　　圖3.2.1 LED燈的試驗流程設計</p><p>&l

69、t;b>　　1.高溫工作試驗</b></p><p>　　高溫工作試驗條件如表3.2.2:</p><p>　　表3.2.2 高溫工作試驗條件表</p><p>　　試驗后，在環(huán)境溫度25℃時，在設計電壓中測定中心光強和工作電流，得出與初期特性值的變化率。</p><p>　　確定LED單元各組件有無異常。如有必要，對LE

70、D芯片進行確認。</p><p><b>　　2、低溫工作試驗</b></p><p>　　圖3.2.3 低溫工作實驗條件</p><p>　　試驗后，在環(huán)境溫度25℃時，在設計電壓中測定中心光強和工作電流，得出</p><p>　　與初期特性值的變化率。</p><p>　　確定LED單元各組

71、件有無異常。如有必要，對LED芯片進行確認。</p><p><b>　　3.高溫放置試驗</b></p><p>　　高溫放置試驗條件如表3.2.4所示:</p><p>　　表3.2.4 高溫放置試驗條件表</p><p>　　試驗后，在環(huán)境溫度26℃時，在設計電壓中測定中心光強和工作電流，得出與初期特性值的變化率

72、。</p><p>　　確定LED單元各組件有無異常。如有必要，對LED芯片進行確認。</p><p><b>　　4.溫濕度循環(huán)試驗</b></p><p>　　把試驗樣品按正常狀態(tài)下放入試驗箱內，按圖2.2.3的循環(huán)，進行放置試驗。</p><p>　　根據當事者的協議，可用燈具總成進行試驗。</p>

73、<p>　　(l)作為前處理，把試驗樣品置于勸士3℃的環(huán)境里30分鐘以上之后，再置于25士3℃，65士5%的環(huán)境里30分鐘以上。</p><p>　　(2)之后，在濕度90~98寫下，在2小時內升溫到65士3℃，保溫3小時，再在2小時內降溫到25士3℃，此試驗進行2個循環(huán)。</p><p>　　(3)回到25℃后，在一10士3℃環(huán)境中保持3小時，再放回到25℃。在此期間，保持濕度

74、，這樣的試驗以24小時為一個循環(huán)。</p><p>　?。?）同樣的循環(huán)進行10次。</p><p>　　(5)試驗后，在環(huán)境溫度25℃時，在設計電壓中測定中心光強和工作電流，得出與初期特性值的變化率。</p><p>　　確定LED單元各組件有無異常。如有必要，對LED芯片進行確認。</p><p>　　3.2.3 LED燈光學設計策略&l

75、t;/p><p><b>　　1配光和光形分布</b></p><p>　　如圖3.2.5所示:LED信號燈需要達到法規(guī)要求的配光要求和光形分布.</p><p>　　圖3.2.5 LED信號燈的配光要求和光形分布</p><p>　　由圖3.2.5可以看出大部分信號燈的配光需要是橢圓分布，由于LED輸出光形是一個圓形的光

76、形分布，所以通常的設計是利用反射鏡或配光鏡從LED投射出的圈形光形中收集光線，再投射出去，往往會投射到一些沒有要求的區(qū)域里，直接查成了光損失，控制策略如圖3.2.5所示，可以把LED的頂部修成橢圓狀，設計針對LED頂部球體部分光線的反射體來增強中心的光線，減少光損失。</p><p>　　當使用LED光路時，盡計燈具的厚度可以設計地很薄，但往往按普通設計，光形顯得不夠均勻.控制策略可以用劃分非涅爾透鏡的投射光束來

77、設置等光通苛以域〔如圖3.2.6所示)，劃分反射而來設置相等的區(qū)域來建立反射面基礎曲線，增加局部曲率來達到不同的光形分布效果。</p><p>　　圖3.2.6 建立反射面基礎曲線</p><p>　　用LED〔發(fā)光二極管)作為照明燈燈的光源所產生的熱問題不同于燈泡照明的燈具。LED雖然是半導體發(fā)光器件，但是仍然有70%以上的電功率要轉化為熱量，必須有適當的散熱策略散走熱量，否則LED的

78、溫度就會過高，而使發(fā)光性能下降，乃至失效。二極管結溫一般要求不超過125℃，當溫度超過這一溫度范圍時一般會引起下面幾個問題:</p><p>　　第一，輻射的照度隨著溫度升高而降低，也就是效率降低。</p><p>　　第二，封裝材料發(fā)生變化。一般來說，發(fā)光二極管的封裝材料為環(huán)氧樹脂或者塑料，他們在溫度較高時發(fā)生變質或者變暗，這都影響LEO的使用質量。</p><p&g

79、t;　　第三，溫度升高時，由于各部分受熱不均勻，在各局部會產生熱應力，嚴重時會破壞二極管節(jié)點、連線等結構。</p><p>　　以上幾個方面都要求有良好的散熱控制策略，使LED能在給定環(huán)境下以最高的功率工作，從而提高比LED燈的質量。散熱不僅僅對LED自身而言，還包括相應的冷卻系統能有效地將熱量帶走，目前有很多方法可以用來控制散熱系統的熱阻，提高散熱的效率。最簡單的方式是加大散熱片，但由于需要占用較大的空間，因此

80、使用中會有局限性。此外，還可考慮采用主動散熱系統，如借用風扇，或用液體冷卻系統。當然也可采用利用其他物理效應制作的散熱系統，如拍爾帖致冷器、熱導管等盡快并且有效地將熱量從產生的地方傳導出來，控制溫度。</p><p>　　第四章 LED燈在生產過程中存在問題及改進手段</p><p>　　在LED燈生產過程中存在吸濕問題和濕度控制問題：</p><p>　　發(fā)光二極

81、管產品一直以低消耗，高壽命，耐候性能好等優(yōu)勢逐步成為光電顯示領域寵兒，尤其是近年來的固態(tài)照明領域，大功率發(fā)光二極管已經越來越受到業(yè)界的青睞。 </p><p>　　發(fā)光二極管產品分為：點陣數碼管、lamp、top view、side view、大功率等很多品種，但是這些品種都有一個共同點就是都是存在樹脂和支架的非氣密閉封裝結合。所以都屬于潮濕敏感性元件，而潮濕敏感性元件暴露在回流焊接期間升高的溫度環(huán)境下，陷于樹脂

82、的表面貼裝元件(SMD, surface mount device)內部的潮濕會產生足夠的蒸汽壓力損傷或毀壞元件。常見的失效模式包括樹脂從芯片或引腳框的內部分離(脫層)、導線損傷、芯片損傷和不會延伸到元件表面的內部裂紋等。在一一些極端的情況中，裂紋會延伸到元件的表面；最嚴重的情況就是元件鼓脹和爆裂(叫做“爆米花”效益)。</p><p>　　改進思路及改進方法：</p><p><b

83、>　　改進小結</b></p><p>　　要想在市場上立于不敗之地，就要滿足超嚴格質量要求，生產出世界級質量</p><p>　　的產品，這就需要采用先進的技術科學與先進的管理科學。一般說來，先進的技</p><p>　　術科學可以提高產品質量指標的絕對值，而先進的質量科學則可以在現有條件下</p><p>　　將其質量波

84、動調整到最小.這就好比一輛摩托車的兩個輪子，二者缺一不可.推</p><p>　　行質量科學管理就是貫徹先進的科學管理。</p><p>　　對LEO燈而言，如何通過控制LED燈加工過程中的質量來達到穩(wěn)定的質</p><p>　　量輸出，這是各生產企業(yè)對LEO燈追求的目標。</p><p>　　第五章 LED燈質量過程控制的實施效果</

85、p><p>　　通過對LED燈過程控制中所采取的過程控制，在很大程度上提高了LED燈的質量，避免了很多過程中所要碰到的不必要麻煩，也解決了產品在生產過程中一定的質量問題。</p><p>　　從以下方面通過對LED燈生產過程控制得到了進一步失效成果：</p><p><b>　　1.散熱</b></p><p>　　LED的

86、耐熱性在不斷改善提高，在LED燈的設計要求非?？量淌且环N被動散熱方式條件下，增加了驅動板和鋁散熱片之間要加塑料套管以增加絕緣的可靠性，也加強了灌散熱硅膠以提高散熱能力。</p><p><b>　　2.壽命</b></p><p>　　LED燈芯壽命的提高，改進了電解電容溫度與其MOS溫度，內阻，損耗等等并同考慮， LED的壽命瓶頸的系統驅動板，即使LED燈芯沒有損壞

87、，系統驅動也不易損壞，增加了壽命。</p><p><b>　　3.重量</b></p><p>　　螺旋類接口的燈具中，熒光燈的重量只有LED燈具的數分之一，經過對LED的重量逐漸的減少，尤其是7.8W的螺旋接口LED燈，有了很大的安全性能。</p><p><b>　　4.效率</b></p><p

88、>　　LED是節(jié)能產品，也考慮效率的問題，一個是PF值，一個是系統效率。在以前的LED設計普遍為低功率的，采用被動PFC(填谷式)，逐步在PFC的基礎上加強提高了功率，接近動輒99的效率?！　?lt;/p><p><b>　　結束語</b></p><p><b>　　6.1工作總結</b></p><p>　　本文圍繞

89、著“LED照明燈車燈的利用和生產過程控制的研究”展開了一系列的研究工作。主要工作總結如下:</p><p>　　(l)首先較為詳細地介紹了LED照明燈在設計、生產、使用過程中必須要考慮解決的幾個主要問題點，其中包括了LED燈的光學設計、LED燈的散熱問題的重要性、LED燈的制造工藝。</p><p>　　(2)將統計過程控制(SPC)方法，主要是控制圖Xbar一R方法運用到LED燈生產質量

90、控制上，針對本公司生產的不同時期提出了:批產初期前三個月中以每小時為一子組，每一子組5件進行統計控制到批產后日?？刂埔悦堪酁橐蛔咏M，每一子組4件進行統計控制，達到減少浪費的同時完成對產品過程控制的目的，該方式方法可以推廣應用到燈具同樣類型的破壞性實驗測試上。</p><p>　　(3)將應用極為廣泛的統計軟件Minitab應用到LED即照明燈生產的質量控制上，根據預先設定的具體參數，由Minitab軟件建立起xb

91、ar一R圖控制，實現了在線分析、實時控制。</p><p>　　(4)對生產出的LED燈產品進行了配光、壽命、環(huán)境、沖擊、電氣等一系列實驗，制定了符合國標的詳細的實驗流程和實驗條件，確保滿足車燈的設計要求。</p><p>　　6.2進一步研究的方向</p><p>　　對照明而言，LED光源擁有很多不可比擬的優(yōu)勢，其應用前景極其廣闊。本文只是對這門廣闊應用技術的一

92、方面作了初步的探討，還有很多完善的工作需要做，精度還有待于進一步提高，控制方式方法還需要優(yōu)化。希望本文的嘗試及研究能對LED燈的制造控制起到拋磚引玉的作用，相信不久的將來，LED能以其自身優(yōu)勢和穩(wěn)定的加工質量應用到的每一個角落。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]．廖本瑜，LED用于道路照明的問題與對策，中國照明，2008，9&l

93、t;/p><p>　　[2]. 劉靜，劉生春，大功率LED照明器的熱設計，2008.5</p><p>　　[3]. 凌莉，淺談普通照明用LED模塊安全要求，中國照明電器，2008.9</p><p>　　[4]. 于志剛，陳長纓，白光LED照明通信系統中的分集接收技術，光通信技術.2008.9</p><p>　　[5]. 侯駿，LED燈在道路

94、照明方面的應用，安徽建筑，2008.4</p><p>　　[6]. 吳淑梅，霍彥，LED光源在照明中的應用，現代顯示，2008.7</p><p>　　[7]. 國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局質量管理司組織編寫，質量專業(yè)理論與實務(中級)，中國</p><p>　　人事出版社，2002</p><p>　　[8]. 蔣紅衛(wèi)(翻譯)，統計過程控制，

95、中國汽車技術研究中心，1997</p><p>　　謹以此文獻給我的老師、同學、朋友和家人！</p><p>　　本論文是在xxx老師的悉心指導下完成的。xxx老師知識豐富、人格高尚，他敬業(yè)的教學形象一直深刻的留在我心中。在做畢業(yè)設計中，從課題的選擇到設計的最終完成，老師都始終給我細心的指導和不懈的支持，給我指點方向，在我遇到困惑不解時，老師都會耐心的引導我，是我一點點克服所碰到的困難。幾

96、個月來，xxx老師不僅在學業(yè)上給我精心的指導，同時還在思想、生活上給我無微不至的關懷。在此論文完成之際，向老師致以崇高的敬意和衷心的感謝！</p><p>　　在此，我還要感謝在一起愉快度過實習生活的各位同學，與你們一起度過做畢業(yè)設計的這段時光，有你們的幫助和關心，讓我更有信心克服困難，一直堅持直把本文的設計完成。特別感謝xxx老師，他們對本課題做了不少的工作，給予我不少的幫助和指導。</p>&l