Понимание светодиодных чипов: основа современных технологий освещения.

Каждая светодиодная электронная система, будь то рекламный щит, дисплейная панель или умная лампа, зависит от одного важнейшего компонента: светодиодного кристалла. Эти микроскопические полупроводники преобразуют электрический ток в видимый свет, определяя яркость, эффективность и надежность светодиодного продукта.

Две ведущие технологии светодиодных кристаллов — COB (Chips on Board) и SMD (Surface-Mounted Device) — доминируют в светодиодной индустрии. Понимание их структуры, характеристик и различий поможет вам выбрать правильную технологию для ваших электронных светодиодных приложений, будь то прецизионное освещение или дисплеи высокой чёткости.

Что представляют собой светодиодные чипы в светодиодных электронных системах?

В основе каждой светодиодной электронной схемы лежит светодиодный кристалл – полупроводниковый источник света, излучающий свет посредством электролюминесценции. Эффективность кристалла определяет, сколько электроэнергии преобразуется в свет, а не в тепло, что влияет на энергопотребление и срок службы.

Светодиодные чипы изготавливаются из полупроводниковых соединений, таких как нитрид галлия (GaN) и фосфид алюминия-галлия-индия (AGaInP). При прохождении электрического напряжения через чип электроны рекомбинируют с дырками в p-n-переходе, испуская фотоны. Длина волны излучения определяет цвет светодиода, а люминофорное покрытие создаёт белый свет для общего освещения.

Светодиодные чипы SMD: универсальные и надежные компоненты для светодиодов в электронике.

Светодиодные чипы SMD (Surface Mount Device) монтируются непосредственно на печатные платы. Они широко используются в светодиодном освещении и электрорекламе благодаря своей гибкости, компактной конструкции и высокой светоотдаче.

Наиболее распространенные типы включают SMD 2835, 3528, 5050 и 5630, где цифры соответствуют размеру кристалла в миллиметрах.

Технические характеристики:

• Световая отдача: 160-220 лм/Вт
• Угол луча: 120° – 160°
• Корпус: эпоксидная смола с золотыми проволочными соединениями.
• Мощность: 0,2–1,0 Вт (типичная)

Преимущества:

• Легкий и совместимый с автоматизированной сборкой.
• Простая настройка RGB для цветных светодиодных электронных дисплеев.
• Широкий охват освещения

Недостатки:

• Более высокие температуры спаев в плотных компоновках.
• Требуются рассеиватели для равномерной кривизны света.

Приложения:

• Светодиодные ленты и трубки
• Пиксельные светодиодные экраны и табло
• Светодиодные электронные вывески для внутреннего и коммерческого освещения.

Светодиодные чипы COB: компактный порошок для светодиодов

Технология COB (Chips on Board) позволяет интегрировать несколько светодиодных кристаллов на одну подложку, образуя плотную светоизлучающую поверхность. Такая структура улучшает теплоотвод, снижает оптические потери и обеспечивает более равномерное освещение, что делает её идеальным решением для мощных светодиодных электронных светильников.

Технические характеристики:

• Световая отдача: 120-180 лм/Вт
• Равномерное свечение, минимальное затенение.
• Низкое тепловое сопротивление (типичное значение RØ < 2° C/Вт)
• Подходит для работы при больших токах.

Преимущества:

• Отличная теплопроводность, обеспечивающая длительный срок службы.
• Высокая плотность светового потока для компактных светильников.
• Уменьшение бликов и улучшенный оптический контроль.

Недостатки:

• Ограниченная настройка RGB
• Требуется точное управление температурой и контроль со стороны водителя.

Приложения:

• Уличное и туннельное освещение
• Отражатели и прожекторы
• Электронные светодиодные модули промышленного класса.

COB против SMD: техническое сравнение светодиодных электронных систем

Электронная интеграция и схемотехника

В современных светодиодных электронных системах светодиодные кристаллы интегрированы с драйверами, резисторами и компонентами терморегулирования. Ключевые аспекты проектирования включают:

• Драйверы постоянного тока: Они поддерживают стабильный ток, предотвращая перегрузку микросхемы.
• Печатные платы (ПП): Печатные платы с металлическим сердечником улучшают рассеивание тепла в COB-светодиодах.
• Радиаторы и грелки: Необходим для мощных установок.
• Оптические линзы: Они контролируют форму луча и равномерность яркости.

Электрический и тепловой баланс схемы лазерного диода напрямую влияет на производительность кристалла. Например, SMD-модуль, работающий при температуре 60°C, будет иметь меньшее свечение по сравнению с тем же кристаллом, работающим при температуре 25°C.

Материалы и производство

Эффективность светодиодных кристаллов зависит от совершенствования технологий эпитаксиального роста и инкапсуляции. Наиболее распространённые материалы:

• Субстрат: Сапфир или карбид кремния (SiC)
• Метод эпитаксии: Металлоорганическое химическое осаждение из паровой фазы (MOCVD)
• Инкапсуляция: Силикон или эпоксидная смола для защиты окружающей среды.
• Фосфорное покрытиеПреобразует синий свет в белый свет для общего освещения.

Ведущие производители электронных светодиодов, такие как Cree, Nichia, Osram и Epistar, продолжают совершенствовать структуры кристаллов для достижения более высоких показателей светового потока на ватт и улучшения термостабильности.

Для использования в светодиодных дисплеях и электронных панелях.

В светодиодных электронных панелях тысячи SMD- или COB-микросхем образуют RGB-пиксели. Каждый пиксель состоит из трёх субчипов: красного, зелёного и синего, которые смешивают свет, создавая миллионы цветов.

• SMD-экраны: Они обеспечивают более мелкий шаг пикселей (всего P 0,9) и более широкие углы обзора.
• Экраны COB: Они обеспечивают лучшую защиту от пыли, влаги и ударов, что делает их пригодными для использования на открытом воздухе и сдачи в аренду.

Ведущие производители в настоящее время разрабатывают микрочиповые светодиоды COB, устраняющие необходимость в проводных соединениях для повышения долговечности и распределения тока; они идеально подходят для микрошаговых светодиодных видеостен, используемых в аппаратных и вещательных студиях.

Перспективные тенденции развития светодиодных чипов и электронных светодиодов.

Достижения в области обработки полупроводников приводят к появлению новых поколений светодиодных электронных чипов с более высокой энергоэффективностью и меньшей миниатюризацией. Вот некоторые тенденции:

• Микро- и мини-светодиоды: Меньшие по размеру диоды, обеспечивающие превосходное разрешение для дисплеев с малым шагом пикселей.
• Слои преобразования квантовых точекОни улучшают цветопередачу на светодиодных экранах.
• Подложка GaN-на-GaN: Улучшает текущее управление и эффективность.
• Интеллектуальная электронная интеграция светодиодовСочетание светодиодов с управлением через Интернет вещей для создания адаптивных систем освещения.

Перспективные тенденции развития светодиодных чипов и электронных светодиодов.

Достижения в области обработки полупроводников приводят к появлению новых поколений светодиодных электронных чипов с более высокой энергоэффективностью и меньшей миниатюризацией. Вот некоторые тенденции:

• Микро- и мини-светодиоды: Меньшие по размеру диоды, обеспечивающие превосходное разрешение для дисплеев с малым шагом пикселей.
• Слои преобразования квантовых точекОни улучшают цветопередачу на светодиодных экранах.
• Подложка GaN-на-GaN: Улучшает текущее управление и эффективность.
• Интеллектуальная электронная интеграция светодиодовСочетание светодиодов с управлением через Интернет вещей для создания адаптивных систем освещения.

Как выбрать правильные светодиодные чипы для вашего проекта светодиодной электроники.

При выборе между COB и SMD для использования в электронных светодиодах следует учитывать:

• Требования к яркости: COB для высокой интенсивности; SMD для гибких и насыщенных цветов конструкций.
• Температурные условия: COB поддерживает более высокие температуры благодаря улучшенному терморегулированию.
• Разрешение экрана: SMD подходит для мелкодисперсных пикселей и динамического управления цветом.
• Среда: COB обеспечивает лучшую защиту при наружном монтаже и в условиях повышенной влажности.