2014 жылы COB жарықдиодты шамдары сатылымға шықты. Бірнеше кристалды бір жарықдиодты корпусқа орналастыруға және қуаттандыруға мүмкіндік беретін жаңа технологияны қолдану арқылы жасалған. Болашақта жаңа технология қолданыстағы SMD элементтерін ауыстырады.
Кристалдар жалпы субстратқа орналастырылады, бұл көбірек жылуды кетіруге және ауданның шаршы сантиметріне көбірек люмен алуға мүмкіндік береді. Қытайлықтардың расталмаған ақпараты бойынша, субстраттағы бір кристал 5 люмен береді, яғни жарықтылық SMD3528-мен бірдей, 5050-де осындай 3 кристал бар. Бұл бір үлкен жарықдиодты болғандықтан және оның ішкі кристалдары корпусты қажет етпейтіндіктен, бұл ескі технологиямен салыстырғанда 1 люмен құнын шамамен 2 есеге азайтады. COB матрицасы фосфор қабатымен жабылған, соның арқасында ол нүктелік емес, тұтастай жарқырайды. Көптеген SMD диодтарын дәнекерлеудің қажеті жоқ, тек бірнеше сымды дәнекерлеу жеткілікті және жарықтандыру құрылғысы дайын. Бұл Қытайдан келген бюджеттік шамдардың бағасына да әсер етеді, себебі кейбір атаусыз Қытай өндірушілеріОлар дәнекерлеуді қолмен жасайды.
- 1. BER шамдарының кемшіліктері
- 2. COB қалай таңдауға болады Жарықдиодты шам
- 3. LED жүгері BER сынағы
- 4. Нәтижелер
BER шамдарының кемшіліктері
COB диодында әдеттегі алдыңғы буынның барлық сипаттамалары бар. Технология оларды кез келген пішінде шығаруға мүмкіндік береді: шаршы, сопақ, дөңгелек, ортасында тесігі бар, бұл оны кез келген жарықтандыру құрылғысына орнатуға немесе барын жаңартуға мүмкіндік береді.
Аумағы неғұрлым үлкен болса, соғұрлым оның қуаты 12-ден 3 см-ге дейін көшелерді жарықтандыру үшін пайдаланылуы мүмкін. Бірақ кез келген жағдайда, жылуды жақсы диссипациялауды ұмытпаңыз;
Жаңа технологияүйге арналған жарықдиодты шамдардың жұмысына жаңа проблемалар әкелді. SMD LED өнімдерінің жөндеу жұмыстары 5 минутта жасалатынын бәрі біледі; Енді COB істен шығуы бұрынғыдай 42-нің біреуін ғана емес, бүкіл жарық шығаратын элементті ауыстыруды талап етеді. Уақыт өте келе бұл кемшілік үлкен болмайды, өйткені мұндай диодтардың құны айтарлықтай төмендеуі керек. Қазір баға көтерілді, өйткені өнім жаңа, сипаттамалары туралы жақсы өтірік айтуға болады. Барлығы осы технологияны түсіне бастағанда, толқу қалыпты деңгейге дейін төмендейді.
COB жарықдиодты шамын қалай таңдауға болады
Жаңа технология белгісіз өндірістегі, әсіресе қытайлық өнімдерді таңдауды қиындатады. SMD диодтары бар шамдарды сатып алғанда, сипаттамаларда не жазылғанына қарамастан белгілерді көре аласыз, олардың санын есептей аласыз, содан кейін қуатты есептей аласыз.
Біздің жағдайда оның қуатын фотосурет пен дизайннан тану мүмкін болмайды, өйткені COB жарықдиодты тұтынуын оның көмегімен анықтау мүмкін емес. сыртқы түрі. Кристалдардың саны, күші және тығыздығы кез келген нәрсе болуы мүмкін.
Мүмкін, қытайлық COB-мен жағдай SMD-мен бірдей болады. Қытайлықтар ұзақ қызмет ету мерзімі үшін номиналды мәннің үштен бірінде қымбат емес жарықдиодты шамдарды қосады. COB жағдайында ол бірдей болуы мүмкін бюджеттік COB сонымен қатар қуаттың 30% қосылады. Егер SMD үшін жұмыс режимін элементтер санымен анықтауға болатын болса, онда біздің жағдайда аймақ жарық диодты сипаттамаларына байланысты болмайды. Қытайдың интернет-дүкендеріОлар бұның артықшылығын пайдаланып, өнімнің жарық ағынын байқатпай арттыратын шығар. Өйткені, көп жағдайда қарапайым сатып алушы оған фирмалық диодтары бар шамды немесе бюджеттік қытайлықтарды сатқанын біле алмайды.
LED жүгері BER сынағы
Өлшемдері мен дизайны 60 дана жүгеріге ұқсас, дәнекерленген тақталардың орнына тек COB тақталары орнатылған. Үйге арналған шамдар дәл осындай өлшемдерде шығарылады.
Олардың әрқайсысы 9 доллар тұрады, бағасы, әрине, тым жоғары, SMD 5730-ге ұқсасы 6 доллар тұрады, ұқсасы сәл арзанырақ, бірақ мен оны тек көңіл көтеру үшін сатып алуға тура келді. Сатушы уәде берді:
- база E27;
- қуат көзі 220 В;
- ток тұтынуы 32 мА;
- жылы ақ;
- қуаты 9 Вт;
- жарық ағыны 800-900 лм.
Жарықтық жаңа қуатты үнемдейтін Philips 800 лм, бірдей жарықтық, жарық және көлеңкемен салыстырылды. Фотосуреттегі люстрада екі жаңа және екі флуоресцентті шам бар. Қытайлық COB жарықтығы біздің жағдайдағыдай бір ватт үшін 100 люменге дейін жетеді.
COB Corn Innards
Қуат көзі балласт конденсаторы арқылы жасалады, бірақ қосымша конденсатор үшін дәнекерленген. Жыпылықтау бар, бірақ ол басқа арзан сияқты күшті емес, яғни қалыпты шектерде. Шам қызады, бірақ қызып кетпейді, бүйірлік шеңбердің ауданы әлі де айтарлықтай, температура рұқсат етілген шектерде.
Тестілеу оның мәлімделген сипаттамаларға сәйкес келетінін көрсетті, сапасы өте жақсы, мен құрастыруда ешқандай ақаулар таппадым.
Нәтижелер
Жаңа технология жақсы өнімділікті көрсетеді, жарықтық қазірдің өзінде бір ватт үшін 80 лм орнына 120 лм-ге дейін жетеді. Бірақ сатып алуға асықпаңыз, олар үшін бағалар тым жоғары, мысалы, нанотехнологиялар мен адрон коллайдерін пайдаланады. Олардың бағасы SMD элементтері бар шамдардың құнынан төмен түсуі керек.
..COBЖарықдиодты шамдар– бұл әдетте бірнеше ондаған бірнеше жүзге дейін жарық шығаратын кристалдардан тұратын матрица түріндегі құрылымдар. COB технологиясын пайдаланып жиналған жарық диодының мысалы - мақалада ақпарат бар танымал SMD 2835 жарық диоды.
Жарықдиодты құрылғылардың дамуы олардың жарықтығын арттыру, дәлірек айтқанда, үнемі өсіп келе жатқан жарық ағынын алу жолымен жүреді. Ағынды бірнеше жолмен арттыруға болады:
- бір жарықдиодтың қуатын арттыру;
- бірнеше ондаған немесе жүздеген төмен қуатты жарық шығаратын кристалдарды бір жарықдиодты корпусқа біріктіріңіз.
Алғашқы әрекеттер «Пиранха» түріндегі жарықдиодты шамдар түрінде болды. Олардың ішінде үш немесе төрт төмен қуатты кристалдар бір корпусқа орналастырылды. Бұл тәсілдің тағы бір мысалы үш чипті SMD 5050 LED болды.
Пираньяда кристалдар қорғасын сымының ұшына дәнекерленген, ол жылуды тақтаға және өткізгіш мыс ізіне тасымалдайтын пассивті жылу қабылдағыш болып табылады.
SMD пакеттерінде чип(лер) жұқа қаптаманың түбіне немесе керамикалық негізге орнатылады. Жылу бірнеше термиялық контактілер-өтулер арқылы бөлінеді: кристалл - субстрат - корпустың ішкі түбі, корпустың сыртқы түбі - баспа платасы немесе радиатордың беті. Бұл түйіспелердің кристалдан жылудың кетуіне жол бермейтін қатты жылу кедергілері бар. Сондықтан мұндай жағдайларда кристалдар өте жақсы суытылмайды.
SMD корпустары, көптеген жарықдиодты шамдарды орнатқанда, жарық диодтарының жарық нүктелерін «айыру» арқылы көп орын алады. Сондықтан лампаның люминесценция тығыздығын теңестіру үшін оның конструкциясына күңгірт немесе микропризматикалық жарық диффузорлары енгізіледі. Бұл шешім жарық ағынын азайтады. Тіпті мөлдір «экрандар» ағынның 10% дейін сіңіреді. Ал күңгірт - 20 - 25% дейін.
Бұл мәселенің тамаша шешімі осы ғасырдың басында табылды. Инженерлер жарықдиодты кристалдарды үлкен субстратқа орналастыруды ұсынды. Егер SMD диодында оның өлшемдері 1,4-тен 6 мм-ге дейін болса, онда жаңа негіздердің диаметрі 10 - 30 мм немесе тікбұрышты - 120 × 30 мм-ге дейін болды. Субстраттар жылу өткізгіш керамикадан, жасанды сапфирден немесе жай жартылай өткізгіш кремнийден жасалған. Кристаллдар алдымен желімделді, бірақ желімнің қалыңдығы үлкен болды және оның термиялық кедергісі де жоғары болды.
Желімделген кристалдар 9, 12, 24 В немесе одан жоғары кернеуде жұмыс істейтін тізбекті тізбектерге қосылды. Қажетті қуатты және/немесе жарық ағынын алу үшін тізбектер параллель қосылды. Қосылған және сыналған тізбектер силикон немесе эпоксидті шайырлар негізіндегі фосформен қапталған. Жарықдиодты матрицаларды өндірудің бұл әдісі COB технологиясы деп аталады. COB сөзі борттағы чип немесе «борттағы чиптер» дегенді білдіреді.
2009 жылы Қытай ғылым академиясы желімнің өте жұқа қабатын («желім») бүрку әдісін ойлап тапты. Технология Multi Chip on Board немесе MCOV деп аталды.
SOV матрицаларында жарық ағынының бір люменінің құны 0,07 рубльді құрайды. 0,2 рубльге дейін. Бұл жағдайда кристалдардың тығыздығы шаршы метрге 70-ке жетеді. см. Матрицадағы жарық нүктелері SMD диодтары бар тақтаға қарағанда әлдеқайда тығыз орналасқан. Фосфор линза түрінде жасалуы мүмкін, ол қажетті жарық ағынының диаграммасын қалыптастырады. Осылайша, COB матрицасының өлшемдері ағыны ұқсас SMD «матрицасынан» әлдеқайда аз болды.
COB матрицасының қуаты жүздеген ваттқа жетуі мүмкін, жарық шығысы 120 – 160 лм/Вт. Қызмет мерзімі – 50 – 60 мың сағатқа дейін. Өндірісті автоматтандырудың жоғары дәрежесі өте қуатты емес COB матрицасының орташа құнын бірнеше долларға баламаға жеткізді. Сондықтан матрицаны ауыстыру арқылы шамды жөндеу жаңа шамды сатып алудан арзанырақ болуы мүмкін.
COB және SMD жарықдиодтарының айырмашылығы неде?
SMD - электронды компоненттерді баспа платасына орнату әдісі. SMD пакеттерінде резисторлар, конденсаторлар, транзисторлар, индукторлар және т.б.
COB жарықдиодтарыәдетте жоғары қуатты немесе өте жоғары қуатты жарықдиодты шығару технологиясы болып табылады. COB жарықдиодты шамдарын SMD типті корпуста орналастыруға болады. Мысалы, SMD 2835 COB технологиясын қолдану арқылы жасалған.
SMD және COB жарықдиодтары арасындағы айырмашылық SMD - бұл тақтаның бетіне орнатуға арналған жарықдиодты корпустың бір түрі, ал COB - жарықдиодты немесе матрица құнын өндіруге арналған технология.
1. Кіріспе
Кремний пластинасын өндіру технологиясын жетілдірумен, чиптердің сенімділігін арттырумен және олардың жылуды тарату қасиеттерін жақсартумен бір мезгілде жартылай өткізгіш құрылғылардың өлшемдерінің керемет қысқаруы болды. Жапондық электроника өндірушісі Mitsubishi 1994 жылы Chip-Scale Package (CSP) технологиясын алғаш рет іске қосты. Енді CSP компоненттері стандартты болып табылады. Дегенмен, соңғы уақытқа дейін CSP технологиясы осындай кішкентай құрылғылардан жылуды алып тастау мүмкін болмағандықтан, жарықдиодтар үшін пайдаланылмады. Бірақ жоғары тиімділік пен жоғары температураға төзімділік (бұл алдыңғы буын жарық диодтарымен проблема болды) жағдайды өзгертті. Ал енді Nichia, Lumileds, Samsung және Toshiba сияқты өндірушілер CSP жарықдиодтарының жаппай өндірісін бастағанын хабарлады.
Жарықдиодты орау технологиясы қалай дамығанын және CSP дизайнерлерге алдыңғы буын жарық диодтарын пайдалану арқылы іс жүзінде мүмкін болмаған жаңа ықшам пішін факторларын жасау үшін қандай мүмкіндіктер беретінін қарастырайық.
2. Қаптау технологиясының дамуы
Жақында өзінің 50 жылдығын атап өткен Мур заңы өндіріс техникасы жақсарған сайын белгілі бір өлшемдегі чиптегі транзисторлар саны әр 18 ай сайын екі есе өсетінін айтады. Дегенмен, бұл заң сонымен қатар әрбір 18 ай сайын белгілі бір транзисторлары бар чиптің ауданы бұрынғы көлемінің жартысына дейін кішірейетінін білдіреді. Бұл құрамдас бөліктердің миниатюризациясы дизайн кеңістігінің шектеулеріне тап болған дизайнерлер үшін игілік болып табылады. Мысалы, киілетін құрылғылар (гаджеттер).
Бірақ технологиялық жетілдіруге байланысты өлшемдерді азайту үлкен кішірейту талаптарын қанағаттандыру үшін жеткіліксіз болды. Электрондық компоненттердің өлшемін одан әрі азайту үшін чип өндірушілері азырақ пайдалы бөлшектерді алып тастау үшін жүйелі түрлендірілген қаптамаға ие. Бұл бағыттағы бірінші үлкен ілгерілеу жер үсті монтаждық компоненттері (SMD) болды. SMD дискілері ПХД саңылаулары арқылы өтетін өткізгіштерді жіберіп, құрамдас бөлікті монтаждау және қамтамасыз етеді электр қосылымы. SMD компоненттерін орнату дәнекерлеу пастасын қайта ағызу арқылы тікелей баспа платасының бетіне жүзеге асырылды, бұл механикалық және электрлік қосылымдарды қамтамасыз етеді және бір уақытта айтарлықтай бос орынды үнемдеді.
1-сурет. SMD компоненттерітесігі бар өткізгіштерді шығарады және тікелей орнатылады баспа схемасы
Содан кейін чип жасаушылар SMD пакетінен пластиктің аз мөлшерін де алып тастап, одан әрі қарай жүрді. Тұтынушыға жеткізілетін құрамдас бөліктер жалаңаш кремнийден сәл артық болатын нүктеге дейін.
Мұндай оңтайландырудың нәтижелері айтарлықтай маңызды болуы мүмкін. Мысалы, сымсыз байланысқа арналған чиптерді өндіруші Nordic Semiconductor компаниясы өз жүйелерін чиптегі (SoC) екі нұсқада ұсынады. QFN орамындағы SoC баспа платасының 36 мм 2 алаңын алады, ал CSP нұсқасы бар болғаны 9,6 мм 2 . Кеңістікті үнемдеу – 76% дерлік.
Дегенмен, кәдімгі чиптің CPS нұсқасын жасау оңай емес. Жартылай өткізгіш өндірушілерге тікелей баспа платасына орнатуға жеткілікті берік кремний чиптерін жеткізуді бастамас бұрын өндірістік процестерді жетілдіру үшін көп жылдар қажет болды және күнделікті пайдаланудың күйзелісіне төтеп бере алады.
(Кейбір ерекшеліктерді қоспағанда) жарықдиодты шамдар кремнийде жасалмағанымен, көбінесе сапфир (Al 2 O 3) немесе кремний карбиді (SiC) субстратында өсірілген жартылай өткізгіш нитридтерге (GaN және оның қатты ерітінділері) негізделген құрылымдар болып табылады, олар төмендейді. кәдімгі электроника көлемінің кішіреюіне әкеліп соқтырған бірдей өндірістік процестерге.
Жоғары температура светодиодтардың деградациясының негізгі факторы болып табылады. Температура неғұрлым жоғары болса, қызмет ету мерзімі соғұрлым қысқа болады. Дегенмен, көптеген жылдар бойы тестілеу барысында деректердің үлкен көлемі жинақталды және жартылай өткізгіш құрылғылардың әрбір жаңа буыны сенімдірек, қызмет ету мерзімі ұзағырақ бола түсетіні барған сайын анық. Мысалы, 105°C өте жоғары түйіспе температурасында жұмыс істейтін жарықдиодты шамдар 36 000 сағаттан астам пайдалы қызмет мерзімін көрсетті.
3. Аз - көп
CSP технологиясының басты артықшылығы айқын – ол жарықдиодты қаптаманың (қораптың) көлемін айтарлықтай азайтады (2-сурет).
2-сурет. Чип ауқымды пакетке дейін кішірейтудегі жарық диодтарының эволюциясы
Бірақ басқа да маңызды артықшылықтар бар. Мысалы, бұл кішкентай қатты күйдегі жарықтандыру құрылғыларын (SSL) өндіру айтарлықтай арзан, бұл тұтынушыларға жарықтандыру жабдығын өндірудегі шығындарды айтарлықтай азайтуға мүмкіндік береді.
CSP светодиодтары ұсынатын ең аз қаптаманың жаңа тұжырымдамасын қалыптастырды нақты қадамболашақта, тіпті флип-чип технологиясымен салыстырғанда («флип-чип» - кристалдарды баспа платаларына және басқа субстраттарға тікелей орнату әдісі). Тақталар CSP жарық диодының төменгі бетінде стандартты SMD жабдығымен үйлесімді қадамда орналасқан. Бұл мүмкіндік чип өндірушілерінің пластиналарды, кез келген негіздерді немесе қосымша қаптаманың кез келген басқа түрін қосу қажеттілігін жояды.
CSP үшін нақты анықтама жоқ, бірақ сала әдетте «чип масштабындағы жарықдиодты пакетті» белсенді аймаққа тең немесе 20 пайызға дейін үлкен кез келген құрылғы деп санайды (жарық диодты шығаратын жарық ауданы). ).
Мұндай өлшемдегі құрылғылар инженерлерге дизайн икемділігін береді. Мысалы, олар сәуле шығару бетінің геометриясын, жарықдиодты шамдардың жарықтық деңгейін өзгерту еркіндігін қамтамасыз етеді және шамдардың мөлшерін азайтуға мүмкіндік береді.
3-сурет. CSP жарықдиодты контакті алаңдарының өлшемдері стандартты SMD орнату технологиясына сәйкес келеді
Құрастыру зауыттары сонымен қатар стандартты қадамдық төсемдермен (жарықдиодты негіздегі анод пен катод) CSP-ді пайдалануға қызығушылық танытады, өйткені олар құрастыру процесін жеңілдетеді және арзанырақ етеді. Құрылғыларды стандартты таңдау және орналастыру жабдығы арқылы тікелей басып шығарылған схемаға орнатуға болады және флип-чип сияқты басқа миниатюралық орау түрлеріне қажет қосымша сымдарды қажет етпейді. Сонымен қатар, CSP жарық диодтарын стандартты автоматтандырылған сынақ жабдығы (ATE) арқылы тексеруге болады.
CSP-нің тағы бір маңызды артықшылығы оның әдеттегі жарықдиодты шамдарға қарағанда төмен жылу кедергісі болып табылады. Мысалы, Toshiba TL2F2 SMD жарық диоды пакетінің термиялық кедергісі 30 К/Вт (түйістен дәнекерлеу алаңына дейін). Салыстыру үшін сол компанияның TL1WK сериялы жарық диодты шамы (4-сурет) CSP пішімінде қол жетімді және 17 К/Вт термиялық кедергісі бар (түйіспеден дәнекерлеу алаңына дейін). Термиялық кедергісі 5 К/Вт-тан төмен CSP жарықдиодтары қазірдің өзінде жарияланған.
4-сурет. Toshiba TL1WK жарық диоды төмен термиялық төзімділікке ие
Төмен жылу кедергісі CSP LED шамдарының жоғарырақ жұмыс істеуіне мүмкіндік береді жоғары токтаркәдімгі корпустардағы жарықдиодты шамдарға қарағанда, қызып кету салдарынан мерзімінен бұрын істен шығу қаупінсіз жарықтылықты арттырыңыз. Кішігірім өлшемдеріне байланысты CSP жарық диодтары дәстүрлі оралған жарық диодтары сияқты диффузиялық көзден гөрі нүктелік жарық көзі ретінде шығарады. Бұл жарықтандыру құрылғыларына кішірек линзаларды пайдалануға мүмкіндік береді, осылайша құнын төмендетеді, сонымен қатар бұрын практикалық болмаған ықшам форма факторлары. CSP-тің тағы бір оптикалық артықшылығы чиптің барлық бес жағынан жарық сәулеленуінен туындайды (әдеттегі SMD LED пакеті тек жоғарғы жағынан шығарады), бұл берілген ток үшін жарық ағынын арттырады.
Жоғары «люмен тығыздығына» сұраныс – ішінара белгілі бір люмен шығысы (жарық шығысы) үшін жарық диодтарының санын азайту қажеттілігінен туындайды, өз кезегінде материалдар мен құрастыру шығындарын азайту – CSP технологиясын ауыстырудың катализаторы болуы мүмкін. дәстүрлі жарықдиодты шамдар. Дегенмен, әсер айтарлықтай болуы мүмкін. Мысалы, әдеттегі жарық диоды 9,8 лм/мм 2 люмен тығыздығында (жарықтандыру) 12,25 мм 2 сәуле шығару аймағынан 120 лм жарық шығысына ие болуы мүмкін. Салыстыру үшін, CSP жарық диоды 1 мм 2 жарық аймағынан 30 лм жарық шығысын қамтамасыз ете алады, бұл 30 лм/мм 2 жарықты береді – бұл әдеттегі жарық диодты шамнан үш есе көп.
Жақсартылған жарықтық сәуле шығару матрицасында азырақ жарықдиодты шамдарды қосатын ықшам жеңіл қозғалтқыштарға әкеледі. Инженерлер, тіпті жарықтандыру мамандары емес адамдар үшін жаңа жарықтандыру өнімдерінің дизайнын жеңілдететін стандартты, пайдалануға дайын Chip-on-Board (CoB) модульдерін шығару қажет болады.
4. CSP жарық диодтары сатылымда
Жарықдиодты чиптердің жетекші өндірушілері CSP шешімдер сегментінде белсенді. Мысалы, Samsung Electronics 2015 жылдың ортасында CSP жарық диодтарының екінші буынын ұсынды. Құрылғылар төменгі бетті қоспағанда, кристалдың әрбір бетіне тікелей қолданылатын көк эмитент пен фосфорды (ақ жарық шығару үшін) пайдалана отырып, флип-чип әдісімен жасалған.
Өндірушінің айтуынша, бұл жарық диодтары алдыңғы буынмен салыстырғанда тиімділік пен жарық ағынының 10 пайызға жақсаруын қамтамасыз етеді. Компания бір чипті жарықдиодты шамдарды (5-сурет) және 2x2 немесе 3x3 жарық диодтарының CSP матрицаларын ұсынады. Матрицалар бір линзаны пайдалануға мүмкіндік беретіндей кішкентай, ал кәдімгі пакеттердегі жарық диодтары көптеген бөлек линзаларды қажет етеді.
5-сурет. Samsung CSP LED LM101A ауданы 1,4 мм 2
Lumileds сонымен қатар 1x1 мм (LUXEON FlipChip White 05) және 1,4x1,4 мм (LUXEON FlipChip White 10) өлшемдері бар жеке CSP жарықдиодтарын шығарады. Соңғысы 2 К/Вт жылу кедергісіне ие және 141 лм/Вт-қа дейін (350 мА кезінде) тиімділікті қамтамасыз етеді.
Nichia 2015 жылдың көктемінде Elemental LEDs (ELEDS) - алдыңғы буынның ұқсас құрылғыларының 1/9 өлшемін құрайтын флип-чипті жарықдиодтардың коммерциялық шығарылымын жариялады. Компанияның CSP жарық диодтары кейінірек тікелей орнатылатын чип (DMC) ретінде серияланды және екі нұсқада қол жетімді - 1 мм 2 (NCSLE17AT 1717) және 2 мм 2 (NVSLE21AT 2121). Олар кәдімгі жоғары қуатты (1-4 Вт) жарық диодтарын үнемді ауыстыру болып табылады және тиімділігі 120-дан 150 лм/Вт-қа дейін.
Toshiba CSP нарығына бұрын айтылған TL1WK сериялы жарық диодтарын ұсынды. Құрылғының өлшемдері 0,65 x 0,65 мм (0,42 мм2) және қызып кету қаупінсіз 180 мА жұмыс істей алады, бұл дизайнерге компанияның жылуды жобалау нұсқауларында біршама икемділік береді.
Cree сонымен қатар CSP жарық диодтарын әзірлеуде, қазіргі уақытта коммерциялық қол жетімді ең кішкентай пакет - 1,6x1,6 мм (2,56 мм 2) XLamp XQ сериясы. Жарық диодты шамдар SiC (кремний-карбид) субстратын пайдаланатын SC3 технологиясына негізделген.
Seoul Semiconductor, Epistar, Lextar және басқа да бірқатар танымал өндірушілердің портфолиосында CSP өнімдері бар. Сонымен қатар, Epistar тек CSP жарық диодтарын ғана емес, сонымен қатар олардың негізіндегі модульдерді (6-сурет), 20-40 Вт қуат диапазонында шығарады, бұл тұтынушыларға COB модульдеріне арзан балама ұсынады.
6-сурет. Epistar модульдері CSP жарықдиодтарымен жабдықталған
5. Үстем тенденция
Электрондық компоненттерді өлшемі бойынша кішірейту жолын іздеудің соңы көрінбейді. Тағатын құрылғылар (гаджеттер) сияқты ықшам өнімдер кішірейтуді арттыруды қажет етеді.
Жарық диодты шамдар басқа электрондық компоненттерге қарағанда өлшемдері әлдеқайда баяу кішірейді, өйткені олар термиялық деградацияға бейім болды, әсіресе миниатюралық пакеттерде. Бірақ жарықтандыру саласының құрастыру шығындарын азайтуға, «люмен тығыздығын» арттыруға деген сұранысы жарықдиодты чип өндірушілерді еңсеруге мәжбүр етті. техникалық мәселелер. Қазіргі заманғы чиптер әлдеқайда сенімді болды және енді жоғары температураға төтеп бере алады, әсіресе CSP форматында.
Нәтижесінде, бұл жаңа құрылғылар жоғарырақ токтарда жұмыс істей алады, бұл жарық шығысын арттырады.
Бүгінгі күні CSP жарықдиодтары барлығына жарамайды. Олар тым нәзік және тым кішкентай, кез келген құрастыру компаниясы қабылдамайды. Бірақ бұл кішкентай «жаратылыстардың» артықшылықтары өте көп және барлық негізгі LED чиптерін өндірушілер алдағы 6-12 айда жаппай өндіріске арналған коммерциялық өнімдермен жұмыс істейді. Сарапшылардың айтуынша, егер 2013 жылы CSP жарық диодтары жоғары қуатты жарық диодтарының жалпы санының тек 11% құраса, 2020 жылы олардың үлесі 40% жақындайды.
Нарық CSP технологиясының жарықдиодты жарықтандырудың басым трендіне көшуін күтіп тұрса, КТЛ бүгінде CSP жарық диодтарын қолданатын барлық дерлік жарықтандыру жабдықтарын шығарады.
Жарықтандыру технологиясының негізгі бағыты - жарықдиодты шамдарды барлық түрдегі және түрдегі шамдарға енгізу. Бірақ бұл дамудың бірыңғай бағыты жоқ екенін атап өткен жөн. Бүгінгі таңда нарыққа танымал жарықдиодты шамдардан басқа, қуатты жарықдиодты шамдарға негізделген COB деп аталатын шамдар да шығуда. LED COB шамдары ( Борттағы чип)- бұл барлығы бірдей энергияны тұтынуды үнемдегісі келетін бірдей жарықдиодты жарық көздері. Бірақ сарапшылар арасында даулар әлі де жалғасуда, онда тараптар дұрыс таңдау туралы келісе алмай жатыр.
Қазіргі заманғы жарықтандыру технологиясында 2009 жылға дейін дамудың бір ғана бағыты болды - диодтардың жарқырау қуатын арттыру. Сол кезде де, бүгін де бұл бағыт Power LED (қуатты LED) деп аталады. Ғалымдар айтарлықтай нәтижелерге қол жеткізді - қуаты 10 Вт-қа дейінгі жарықдиодты шамдар дүниеге келді. 3-6 ватт құрылғылар сұранысқа ие болғанымен.
Power LED тұжырымдамасының мәні неде? Негізінде, бәрі өте қарапайым - жарық көздерінің құнын төмендету. Қуатты ұлғайту, демек, жарықтылық жарықдиодты шамдардың санын азайтады деп есептелді. Бірақ іс жүзінде мұның ешқайсысы болған жоқ. Power LED шамдарының құны төмендеген жоқ, ал жарық шығысы айтарлықтай өскен жоқ. Неліктен бұл болды?
- Бірінші себеп - жарық диодты жарықтың нүктелік көзі болып табылады және болды. Бірақ кез келген шамның негізгі жұмыс жағдайлары үшін диффузиялық жарық қажет. Сондықтан үйге арналған диодты шамдар арнайы оптикалық жүйелермен қамтамасыз етілді. Оларсыз жарық көзі жоғары қуатты жарықтық шығарды, ал ағын соқыр болды. Бірақ тағы екі фактор бар: біріншіден, оптикалық жүйелердің өзі қымбат болды, екіншіден, олар арқылы шамның өзі белгілі бір жарықтығын жоғалтты (35% дейін).
- Екінші себеп - COB диодтарының көмегімен жарықдиодты шамдарды құрастыру қол еңбегінің айтарлықтай көп мөлшерін қамтиды. Сонымен, мұнда да шығындар өнімнің өзіндік құнына қатты әсер етті.
Серпіліс
2009 жылдан бастап SMD диодтары пайда болды, олардың қуаты 0,01-0,2 ватт. Жарықдиодтар тұрады осы түрдегіөлшемдері 1,4-тен 6 мм-ге дейінгі керамикалық шаршы негізге желімделген 1-3 кристалдан тұрады. Әр нүктелік диодтың үстінен люминоформен қапталған. Ең бастысы, светодиодтар дәнекерлеу әдісімен платоға қосылады. Бұл қымбат қол еңбегін болдырмай, бүкіл технологиялық процесті толық автоматтандыруға болатынын білдіреді.
Бірақ бұл бәрі емес.
- SMD диодтары - бір шам үшін оларды көп мөлшерде (700 данаға дейін) орнату керек. Ал бұл жүз пайыз шашыраңқы жарық. Яғни, қымбат және күрделі оптикалық жүйелерді пайдаланудың қажеті жоқ. Ең жақсы нұсқа - қарапайым шыныдан жасалған абажур, оның жарық жоғалуы тек 8% құрайды.
- Жарықдиодты шамдар үстіртте белгілі бір аралықта орналасады, олар кристалдардың өзінен бірнеше есе үлкен. Сондықтан диодтардың өзі жалпы массада емес, жеке-жеке анық көрінеді. Сонымен қатар, компьютер бар бөлмелерде оңтайлы жарқырауды арттыруға болады. Сүтті жарықдиодты шамдарды жай ғана орнатуға болады.
SMD шамдарының жалғыз кемшілігі - олардың техникалық қызмет көрсету қабілетінің төмендігі. Өртенген диодты қолмен бөлшектеу және қайта дәнекерлеу мүмкін емес. Сондықтан шамды толығымен жаңасымен ауыстырған дұрыс. Бұл көп шығындалмайды.
Серпіліс жалғасуда
Сонымен, COB LED шамы тақырыбына оралыңыз. Ешкім бұл светодиодтардан бас тартқысы келмеді, тек шамның өзін арзан етіп өзгерту керек болды. Дизайнды өзгертудің бірнеше нұсқасы болды, бірақ біреуі оңтайлы болып шықты.
- Біріншіден, олар керамикалық субстраттардан бас тартты. Яғни, кристалдар тікелей үстіртке орнатыла бастады.
- Екіншіден, барлық кристалдар бір қабат фосформен жабылған. Сондықтан шам көрінетін жеке жарық нүктелері жоқ біркелкі жарқырайды.
Ал мұнда COB матрицалары SMD матрицаларынан жеңе бастады. 220 В жарықдиодты шамдардың тізбектерінде шаршы сантиметрде 70 кристалға дейін бар. Яғни, шам бірнеше есе азаяды, бірақ оның жарықтығы басқа модельдерден кем түспеді. Ақыр соңында, дәстүрлі шамдарға орнатылған осы түрдегі жарық көздерінде шағылыстырғыштарды да, диффузорларды да пайдалану мүмкін болды.
Өндіріс процесі
COB штамптары бірнеше автоматтандырылған қадамдармен жасалады.
- Субстратқа жабысқақ композиция қолданылады, ол жоғары адгезиялық қасиеттерді қамтамасыз етеді.
- Кристаллдарды орнату.
- Желімнің қатаюы.
- Матрицаны плазмалық технологиямен тазалау.
- Үстірттегі кристалдарды дәнекерлеу.
- Фосфорды қолдану.
Назар аударыңыз! Бұл технологияда фосфор силиконмен араласады. Соңғысы жеңіл құрылымның толық тығыздығын қамтамасыз етеді.
Соңғы уақытқа дейін жүзеге асыру мүмкін болмаған ең қиын технологиялық операция жұқа жабысқақ қабатты қолдану болып табылады. Мәселе мынада, желім қабаты белгілі бір қалыңдықта болуы керек. Егер ол жұқа болса, пайдалану кезінде кристалдар қабыршақтай бастайды. Егер ол тым қалың болса, кристалдардың субстратқа жылу беруі төмендейді. Бұл мәселені қытайлықтар шешті, олар магнетронды шашырату әдісін қолдануды ұсынды. Сондықтан жаңа матрицалар енді MCOB деп аталады, яғни Multi Chip-on-Board, аударғанда «тақтадағы көптеген кристалдар» дегенді білдіреді. Рас, бұл жарықдиодты шамның дизайнын өзгертпеді. Дәл осы технология қазіргі уақытта жоғары қуатты жарықдиодты шамдарды шығаруға мүмкіндік береді.
Параметрлер мен сипаттамалар
Сонымен, техникалық сипаттамалар. Заманауи COB шамдары 100 ваттқа жетеді. Бұл ретте жарқыраудың жарықтығы 150 лм/Вт дейін жетеді, бұл тіпті өте лайықты көрсеткіш.
Матрицаның өлшемдері (ол шаршы немесе дөңгелек болуы мүмкін) 1-ден 3 см-ге дейін. Бұл ішкі пайдалануға арналған. Сыртқы жарықдиодты шамдар үшін 3x12 см матрица өлшемі бар диодтар COB диодтары бар жарықдиодты шамдардың қызмет ету мерзімі 300 000 сағатты құрайды, анағұрлым күшті аналогтар 500 000 сағатқа дейін жетеді.
Кейбір сарапшылар қысқа қызмет мерзімін ескере отырып, шамдардың осы түрінің төмен қабілеті туралы айтады. Бірақ бір ескерту бар. Шамның қызмет ету мерзімі төтенше жағдайларда тексерілді. Осыдан кейін математикалық есептеулерді қолдана отырып, олар 6 жыл бойы үздіксіз жұмыс істейтіндерін қорытындылады. Осы уақыт ішінде үнемді, сенімді және жарқын жаңа жарықтандыру құрылғылары пайда болуы мүмкін.
Назар аударыңыз! Барлық дерлік өндірушілер 200 000 сағат кепілдік мерзімін береді, оның ішінде жөндеу жұмыстарын жүргізуге дайын.
Негізінде, техникалық сипаттамалар жарықдиодты шамдар үйдегі жарықтандыру жүйесі үшін ең үнемді нұсқа екенін көрсетеді. Әрине, бастапқы жарна (бағасы) бойынша да ең қымбат. Бірақ егер тұтынушы үнемдеу мәселесіне тап болса, оларға назар аударған жөн.
Тақырып бойынша қорытынды
Көптеген еуропалық елдер уранның бөлінуінен алынатын электр энергиясынан бас тартқысы келетіні көпшілік үшін құпия емес шығар. Атом электр станциялары сенімсіз. Мысалы, Швейцария 2036 жылға қарай барлық атом электр станцияларын жабады, дегенмен олар электр энергиясын өндірудің 41% құрайды. Сондықтан еуропалықтар жарықдиодты жарықтандыруға басымдық берілген жаңа энергияны көп қажет ететін технологияларды дамытуға қыруар қаржы құйып жатыр.
Және осы тақырыптағы соңғы нәрсе. Көптеген тұтынушылар қандай жарықдиодты шамдар жақсы екенін және оны қалай дұрыс таңдау керектігін сұрайды? Егер сіз мақаланы оқыған болсаңыз, онда бұл сұрақтың мағынасы жоқ екенін түсінуіңіз керек.
Жарықдиодты шамдардың қуаты артқан сайын, өндірушілер жылуды таратуды жақсарту жолдарын іздей бастады. Нәтижесінде COB LED технологиясы пайда болды, ол жоғары оптикалық тығыздығы бар ықшам және қуатты жарық көздерін жасауға мүмкіндік береді, олардан артық жылу корпуспен жойылады. Бұл жарықдиодтар өндірістік және тұрғын үй-жайларды жарықтандыруға және сәулеттік жарықтандыруға арналған шамдар мен прожекторларға салынған.
COB светодиодтарында корпусы немесе астары жоқ кристалдар бір-біріне жақын орналасқан, параллельді тізбектей жалғанған және бір қабат фосформен жабылған. Тақтаның 1 см 2 бөлігінде 70 чипке дейін орналастыруға болады, нәтижесінде оптикалық тығыздық айтарлықтай артады (жарқырау біркелкі, нүктелерсіз). Басқарманың әртүрлі өлшемдері болуы мүмкін, диодтардың санына қарамастан, корпус арқылы артық жылу жоғалады.
Модульдің пішіні тікбұрышты, шаршы, дөңгелек, сопақ болуы мүмкін, бұл оны кез келген дерлік жарықтандыру құрылғысына орнатуға мүмкіндік береді. Қуат аймаққа байланысты, жоғары жарықтылыққа қол жеткізуге болады минималды өлшемдермодуль. Бұл дизайн көлеңкелер жасамайды, беті біркелкі жарықтандырылады. Бұл жарықдиодты көздер барлық балласттармен, жарықтық пен түсті реттеуіштермен және жарықтандыруды автоматты басқару жүйелерімен жақсы жұмыс істейді.
Назар аударыңыз!Көбірек қуат алу үшін жаппай SMD матрицасының орнына шағын COB жарықдиодты матрицаны пайдалануға болады.
Өндіріс процесі
COB жарықдиодты өндіріс процесі көптеген қадамдардан тұрады:
- субстраттарды өндіру;
- оларға адгезияны қамтамасыз ететін композицияны қолдану;
- кристалды қондырғылар;
- жабысқақ жабынның қатаюы;
- плазманы ластаушы заттардан тазарту;
- светодиодтарды электрлік қосу;
- кристалдарды фосформен қаптау, герметизацияны қамтамасыз ету.
Баспа платасының үш қабаты бар: металл негіз, диэлектрик, ток өткізетін қабат.
Ұзақ уақыт бойы SOV технологиясын енгізуге субстраттарға жабысқақ композицияны біркелкі қолдану әдісінің болмауы кедергі болды. Ол белгілі бір қалыңдықта болуы керек, ұлғайтуға да, азайтуға да жол берілмейді. Бірінші нұсқада денемен жылу байланысы үзіледі, екіншісінде кристалдар шығады.
2009 жылы магнетронды шашырату әдісі ұсынылды, бұл SMD баспа платаларында жасалғаннан жоғары сапалы жылу контактісін жасауға мүмкіндік береді. Жаңа әдіс MCOB (Multi Chip-onBoard) деп аталады. Қазіргі уақытта барлық ең жақсы өндірушілер оны пайдаланады.
Назар аударыңыз!Тіпті ғылыми басылымдарда COB және MCOB бірдей мағынаға ие.
SOV технологиясы кез келген пішіндегі матрицаларды қосымша оптикалық элементтерсіз жасауға мүмкіндік береді.
