LED-chips begrijpen: de kern van moderne verlichtingstechnologie.

Elk elektronisch LED-systeem, of het nu een reclamebord, displaypaneel of slimme lamp is, is afhankelijk van één cruciaal onderdeel: de LED-chip. Deze microscopisch kleine halfgeleiders zetten elektrische stroom om in zichtbaar licht en bepalen zo de helderheid, efficiëntie en betrouwbaarheid van een LED-product.

Twee toonaangevende led-chiptechnologieën, COB (Chips on Board) en SMD (Surface-Mounted Device), domineren de led-industrie. Inzicht in hun structuur, prestaties en verschillen helpt u bij het kiezen van de juiste technologie voor uw led-elektronicatoepassingen, of het nu gaat om precisieverlichting of high-definition displays.

Wat zijn LED-chips in LED-elektronische systemen?

De kern van elk elektronisch LED-circuit is de LED-chip; een halfgeleiderlichtbron die verlichting produceert door middel van elektroluminescentie. De efficiëntie van de chip bepaalt hoeveel elektrische energie wordt omgezet in licht in plaats van warmte, wat van invloed is op het energieverbruik en de levensduur.

LED-chips zijn opgebouwd uit samengestelde halfgeleiders, zoals galliumnitride (GaN) en aluminiumgalliumindiumfosfide (AGaInP). Wanneer een elektrische spanning door de chip loopt, recombineren elektronen zich met gaten in de pn-overgang, waardoor fotonen vrijkomen. De uitgezonden golflengte bepaalt de kleur van de LED, terwijl fosforcoatings wit licht creëren voor algemene verlichting.

SMD LED-chips: veelzijdige en robuuste componenten voor LED's in elektronica.

SMD (Surface Mount Device) LED-chips worden direct op printplaten (PCB's) gemonteerd. Ze behoren tot de meest gebruikte chips in LED-verlichting en elektrische bewegwijzering vanwege hun flexibiliteit, compacte ontwerp en lichtopbrengst.

De meest voorkomende types zijn SMD 2835, 3528, 5050 en 5630. De getallen geven de chipgrootte in millimeters aan.

Technische kenmerken:

• Lichtrendement: 160-220 lm/W
• Stralingshoek: 120° – 160°
• Behuizing: Epoxyhars met gouddraadbinding.
• Vermogen: 0,2 – 1,0 W (typisch)

Voordelen:

• Lichtgewicht en geschikt voor geautomatiseerde montage.
• Eenvoudige RGB-configuratie voor kleurrijke elektronische LED-displays.
• Brede verlichtingsdekking

Nadelen:

• Hogere overgangstemperaturen in dichte lay-outs.
• Vereist diffusers voor een gelijkmatige lichtkromming.

Toepassingen:

• LED-strips en -buizen
• Pixelgebaseerde LED-schermen en scoreborden
• Elektronische LED-reclame voor binnenruimtes en commerciële verlichting.

COB LED-chips: compact poeder voor LED's

COB-technologie (Chips on Board) integreert meerdere ledchips op één substraat, waardoor een dicht lichtgevend oppervlak ontstaat. Deze structuur verbetert de warmteafvoer, vermindert optisch verlies en zorgt voor een gelijkmatigere verlichting, waardoor het ideaal is voor elektronische ledarmaturen met hoog vermogen.

Technische kenmerken:

• Lichtrendement: 120-180 lm/W
• Gelijkmatige lichtuitstraling, minimale schaduwvorming.
• Lage thermische weerstand (RØ < 2° C/W typisch)
• Geschikt voor gebruik met hoge stroomsterktes.

Voordelen:

• Uitstekende thermische geleidbaarheid voor een lange levensduur.
• Hoge lumendichtheid voor compacte armaturen.
• Minder schittering en verbeterde optische controle.

Nadelen:

• Beperkte RGB-aanpassing
• Vereist nauwkeurig thermisch beheer en aansturing van de bestuurder.

Toepassingen:

• Straat- en tunnelverlichting
• Reflectoren en schijnwerpers
• Elektronische LED-modules van industriële kwaliteit.

COB versus SMD: technische vergelijking voor LED-elektronische systemen

Elektronische integratie en circuitontwerp

In moderne elektronische LED-systemen zijn LED-chips geïntegreerd met drivers, weerstanden en componenten voor thermisch beheer. Belangrijke ontwerpoverwegingen zijn onder andere:

• Constante stroomdrivers: Ze zorgen voor een stabiele stroom, om overbelasting van de chip te voorkomen.
• Printplaten (PCB's): Printplaten met een metalen kern verbeteren de warmteafvoer van COB-LED's.
• Koellichamen en verwarmingsmatten: Onmisbaar voor opstellingen met een hoog vermogen.
• Optische lenzen: Ze bepalen de vorm van de lichtbundel en de gelijkmatigheid van de helderheid.

De elektrische en thermische balans van een LD-circuit heeft een directe invloed op de prestaties van de chip. Een SMD-module die bij 60 °C werkt, heeft bijvoorbeeld minder lichtemissie dan dezelfde chip die bij 25 °C werkt.

Materialen en productie

De efficiëntie van LED-chips is afhankelijk van de herziening van epitaxiale groei- en inkapselingstechnologieën. Veelgebruikte materialen zijn onder andere:

• Substraat: Saffier of siliciumcarbide (SiC)
• Epitaxiemethode: Metaal-organische chemische dampdepositie (MOCVD)
• Inkapseling: Siliconen of epoxy voor milieubescherming.
• FosforcoatingZet blauw licht om in wit licht voor algemene verlichtingstoepassingen.

Toonaangevende fabrikanten van elektronische LED's, zoals Cree, Nichia, Osram en Epistar, blijven chipstructuren verfijnen om hogere lumen per watt-output en verbeterde thermische stabiliteit te bereiken.

Voor gebruik in LED-schermen en elektronische panelen.

In elektronische LED-panelen vormen duizenden SMD- of COB-chips de RGB-pixels. Elke pixel bestaat uit drie subchips: rood, groen en blauw, die het licht mengen om miljoenen kleuren te produceren.

• SMD-schermen: Ze bieden een fijnere pixelafstand (tot wel P 0,9) en bredere kijkhoeken.
• COB-schermen: Ze bieden een betere bescherming tegen stof, vocht en stoten, waardoor ze geschikt zijn voor buitengebruik en verhuur.

Toonaangevende fabrikanten ontwikkelen nu microchip COB-LED's, waardoor draadverbindingen overbodig zijn en de duurzaamheid en stroomverdeling toenemen. Dit is ideaal voor microstep LED-videowanden die worden gebruikt in controlekamers en uitzendstudio's.

Toekomstige trends in de ontwikkeling van LED-chips en elektronische LED's.

Vooruitgang in de halfgeleiderverwerking leidt tot nieuwe generaties elektronische ledchips met een hogere energie-efficiëntie en minder miniaturisatie. Enkele trends zijn:

• Micro- en mini-LED's: Kleinere diodes die een hogere resolutie bieden voor beeldschermen met een fijne toonhoogte.
• Quantum dot conversielagenZe verbeteren de kleurweergave op LED-schermen.
• GaN-op-GaN-substraat: Het verbetert het huidige beheer en de efficiëntie.
• Intelligente elektronische integratie van LED'sCombineer LED's met IoT-besturing voor aanpasbare verlichtingssystemen.

Toekomstige trends in de ontwikkeling van LED-chips en elektronische LED's.

Vooruitgang in de halfgeleiderverwerking leidt tot nieuwe generaties elektronische ledchips met een hogere energie-efficiëntie en minder miniaturisatie. Enkele trends zijn:

• Micro- en mini-LED's: Kleinere diodes die een hogere resolutie bieden voor beeldschermen met een fijne toonhoogte.
• Quantum dot conversielagenZe verbeteren de kleurweergave op LED-schermen.
• GaN-op-GaN-substraat: Het verbetert het huidige beheer en de efficiëntie.
• Intelligente elektronische integratie van LED'sCombineer LED's met IoT-besturing voor aanpasbare verlichtingssystemen.

Hoe kiest u de juiste LED-chips voor uw LED-elektronicaproject.

Bij de keuze tussen COB en SMD voor elektronisch gebruik in LED's, dient u rekening te houden met:

• Helderheidsvereisten: COB voor hoge intensiteit; SMD voor flexibele en kleurrijke ontwerpen.
• Thermische omstandigheden: COB ondersteunt hogere temperaturen dankzij verbeterd thermisch beheer.
• Schermresolutie: SMD is geschikt voor fijn uit elkaar geplaatste pixels en dynamische kleurcontrole.
• Omgeving: COB biedt een betere bescherming bij installaties buitenshuis en in omgevingen met een hoge luchtvochtigheid.