Todo sistema electrónico LED, ya sea una valla publicitaria, un panel de visualización o una lámpara inteligente, depende de un componente crucial: el chip LED. Estos semiconductores microscópicos convierten la corriente eléctrica en luz visible, lo que determina el brillo, la eficiencia y la fiabilidad de un producto LED.
Dos tecnologías líderes de chips LED, COB (Chips on Board) y SMD (Surface-Mounted Device), dominan la industria LED. Comprender su estructura, rendimiento y diferencias le ayudará a elegir la tecnología adecuada para sus aplicaciones electrónicas LED, ya sea para iluminación de precisión o pantallas de alta definición.
¿Qué son los chips LED en los sistemas electrónicos LED?
En el corazón de todo circuito electrónico LED se encuentra el chip LED; una fuente de luz semiconductora que produce iluminación mediante electroluminiscencia. La eficiencia del chip determina cuánta energía eléctrica se convierte en luz en lugar de calor, lo que influye en el consumo de energía y la vida útil.
Los chips LED se fabrican con semiconductores compuestos, como el nitruro de galio (GaN) y el fosfuro de aluminio, galio e indio (AGaInP). Al aplicar una tensión eléctrica al chip, los electrones se recombinan con los huecos en la unión pn, liberando fotones. La longitud de onda emitida define el color del LED, mientras que los recubrimientos de fósforo generan luz blanca para iluminación general.
Chips LED SMD: Componentes versátiles y robustos para LED en electrónica.
Los chips LED SMD (dispositivos de montaje superficial) se montan directamente sobre placas de circuito impreso (PCB). Son de los más utilizados en iluminación LED y señalización eléctrica debido a su flexibilidad, diseño compacto y eficiencia lumínica.
Los tipos más comunes incluyen SMD 2835, 3528, 5050 y 5630, donde los números corresponden al tamaño del chip en milímetros.
Características técnicas:
- Eficacia luminosa: 160-220 lm/W
- Ángulo del haz: 120° – 160°
- Revestimiento: Resina epoxi con unión de alambre de oro.
- Potencia: 0,2 – 1,0 W (típica)
Ventajas:
- Ligero y compatible con el montaje automatizado.
- Configuración RGB sencilla para pantallas electrónicas LED coloridas.
- Amplia cobertura de iluminación
Desventajas:
- Temperaturas de unión más elevadas en configuraciones densas.
- Requiere difusores para una curvatura de luz uniforme.
Aplicaciones:
- tiras y tubos LED
- Pantallas y marcadores LED basados en píxeles
- Señalización electrónica LED para ambientes interiores e iluminación comercial.
Chips LED COB: Polvo compacto para LED
La tecnología COB (Chips on Board) integra múltiples chips LED en un único sustrato, formando una superficie emisora de luz densa. Esta estructura mejora la disipación del calor, reduce la pérdida óptica y proporciona una iluminación más uniforme, lo que la hace ideal para luminarias electrónicas LED de alta potencia.
Características técnicas:
- Eficacia luminosa: 120-180 lm/W
- Emisión de luz uniforme, sombreado mínimo.
- Baja resistencia térmica (RØ < 2° C/W típico)
- Apto para funcionamiento con alta corriente.
Ventajas:
- Excelente conductividad térmica para una larga vida útil.
- Alta densidad lumínica para luminarias compactas.
- Menor deslumbramiento y mejor control óptico.
Desventajas:
- Personalización RGB limitada
- Requiere una gestión térmica precisa y un control preciso del controlador.
Aplicaciones:
- Iluminación de calles y túneles
- Reflectores y focos
- Módulos LED electrónicos de grado industrial.
COB vs SMD: Comparación técnica de sistemas electrónicos LED
| Parámetro | chips LED SMD | chips LED COB |
| Estructuras | LED discretos en PCB | Múltiples chips en el sustrato |
| Emisión de luz | Moderno y de alta calidad | Muy alta y uniforme |
| conductividad térmica | Promedio | Excelente |
| ángulo del haz | Ancho (hasta 160°) | Enfocado (60° – 120°) |
| Compatibilidad RGB | Sí | Limitado |
| Mantenimiento | Diodos fáciles de reemplazar. | Es necesario sustituir el módulo. |
| densidad de potencia | Moderado | Alto |
| Relación costo-beneficio | Menor | Un poco alto, pero resistente. |
| Uso típico | Tiras de exhibición, iluminación decorativa | Proyectores, iluminación industrial de gran altura |
Diseño de circuitos e integración electrónica
En los sistemas electrónicos LED modernos, los chips LED se integran con controladores, resistencias y componentes de gestión térmica. Las consideraciones clave de diseño incluyen:
- Controladores de corriente constante: Mantienen una corriente estable para evitar sobrecargar el chip.
- Placas de circuito impreso (PCB): Las placas de circuito con núcleo metálico mejoran la disipación de calor en los LED COB.
- Disipadores de calor y almohadillas calefactoras: Esencial para configuraciones de alta potencia.
- Lentes ópticas: Controlan la forma del haz y la uniformidad del brillo.
El equilibrio eléctrico y térmico de un circuito LD afecta directamente al rendimiento del chip. Por ejemplo, un módulo SMD que funciona a 60 °C tendrá una emisión de luz reducida en comparación con el mismo chip que funciona a 25 °C.
Materiales y fabricación
La eficiencia de los chips LED depende de la revisión de las tecnologías de crecimiento epitaxial y encapsulado. Los materiales comunes incluyen:
- Sustrato: Zafiro o carburo de silicio (SiC)
- Método de epitaxia: Deposición química de vapor metalorgánica (MOCVD)
- Encapsulación: Silicona o epoxi para la protección del medio ambiente.
- Recubrimiento de fósforoConvierte la luz azul en luz blanca para aplicaciones de iluminación general.
Los principales fabricantes de LED electrónicos, como Cree, Nichia, Osram y Epistar, continúan perfeccionando las estructuras de los chips para lograr una mayor salida de lúmenes por vatio y una mejor estabilidad térmica.
Para uso en pantallas LED y paneles electrónicos.
En los paneles electrónicos LED, miles de chips SMD o COB forman los píxeles RGB. Cada píxel se compone de tres subchips: rojo, verde y azul, que mezclan la luz para producir millones de colores.
- Pantallas SMD: Ofrecen un espaciado de píxeles más fino (tan bajo como P 0,9) y ángulos de visión más amplios.
- Pantallas COB: Ofrecen una mejor protección contra el polvo, la humedad y los impactos, lo que las hace adecuadas para uso en exteriores y alquiler.
Los principales fabricantes están desarrollando ahora LED COB de microchip, eliminando las conexiones de cables para aumentar la durabilidad y la distribución de corriente; ideales para videowalls LED de micropasos utilizados en salas de control y estudios de radiodifusión.
Tendencias futuras en el desarrollo de chips LED y LED electrónicos.
Los avances en el procesamiento de semiconductores están dando lugar a nuevas generaciones de chips electrónicos LED con mayor eficiencia energética y menor miniaturización. Algunas tendencias incluyen:
- Micro y mini-LEDs: Diodos más pequeños que ofrecen una resolución superior para pantallas de paso fino.
- capas de conversión de puntos cuánticosMejoran la reproducción del color en las pantallas LED.
- Sustrato de GaN sobre GaN: Mejora la gestión y la eficiencia actuales.
- Integración electrónica inteligente de LEDCombinación de LEDs con control IoT para sistemas de iluminación adaptables.
Tendencias futuras en el desarrollo de chips LED y LED electrónicos.
Los avances en el procesamiento de semiconductores están dando lugar a nuevas generaciones de chips electrónicos LED con mayor eficiencia energética y menor miniaturización. Algunas tendencias incluyen:
- Micro y mini-LEDs: Diodos más pequeños que ofrecen una resolución superior para pantallas de paso fino.
- capas de conversión de puntos cuánticosMejoran la reproducción del color en las pantallas LED.
- Sustrato de GaN sobre GaN: Mejora la gestión y la eficiencia actuales.
- Integración electrónica inteligente de LEDCombinación de LEDs con control IoT para sistemas de iluminación adaptables.
Cómo elegir los chips LED adecuados para tu proyecto de electrónica LED.
Al elegir entre COB y SMD para uso electrónico en LED, tenga en cuenta lo siguiente:
- Requisitos de brillo: COB para alta intensidad; SMD para diseños flexibles y con colores vivos.
- Condiciones térmicas: COB soporta temperaturas más elevadas con una gestión térmica mejorada.
- Resolución de pantalla: La tecnología SMD es adecuada para píxeles con espaciado fino y control dinámico del color.
- Ambiente: COB ofrece mayor protección para instalaciones exteriores y en ambientes con alta humedad.
