CSP LED přicházejí. LED diody typu COB Co je LED dioda cob chip

V roce 2014 se v prodeji objevily LED lampy na COB. Vyrobeno pomocí nové technologie, která umožňuje umístit a napájet mnoho krystalů v těle jedné LED. Nová technologie v budoucnu nahradí stávající SMD prvky.

Krystaly jsou umístěny na společném substrátu, což umožňuje odebrat více tepla a získat více lumenů na centimetr čtvereční plochy. Podle neověřených informací od Číňanů dává jeden krystal na substrátu 5 Lm, čili jas je stejný jako u SMD3528, 5050 má takové krystaly 3. Vzhledem k tomu, že se ve skutečnosti jedná o jednu velkou LED a její vnitřní krystaly nevyžadují pouzdra, snižuje to náklady na 1 lumen asi 2krát ve srovnání se starou technologií. COB matrice je pokryta vrstvou fosforu, díky které svítí jako celek a ne bodově. Ještě není nutné pájet četné SMD diody, připájet pár vodičů a osvětlovací zařízení je připraveno. To ovlivňuje i cenu levných lamp z Číny, protože někteří nejmenovaní čínští výrobci zvládají pájení ručně.

• 1. Nevýhody COB lamp
• 2. Jak vybrat COB LED žárovku
• 3. Test LED kukuřice na BER
• 4. Výsledky

Nevýhody COB lamp

COB dioda má všechny vlastnosti konvenční předchozí generace. Technologie umožňuje jejich výrobu v libovolném tvaru: čtvercové, oválné, kulaté, s otvorem uprostřed, což umožňuje osadit jej do jakéhokoli osvětlovacího zařízení nebo jednoduše upgradovat stávající.

Čím větší plocha, tím větší výkon, velikost 12 x 3 cm již lze použít pro pouliční osvětlení. V žádném případě ale nezapomínejte na dobrý chladič, topení nikdo nezrušil.

Nová technologie přinesla nové výzvy do provozu LED svítidel pro domácnost. Každý ví, jak jsou opravitelné produkty na SMD LED, opravy jsou hotové za 5 minut. Nyní porucha COB vyžaduje například výměnu celého prvku vyzařujícího světlo, a ne pouze jednoho ze 42, jak tomu bylo dříve. Časem tato nevýhoda nebude velká, protože náklady na takové diody by se měly výrazně snížit. Nyní jsou ceny příliš vysoké, protože je nový a o vlastnostech můžete dobře lhát. Když všichni začnou této technologii rozumět, vzrušení klesne na normální úroveň.

Jak vybrat COB LED žárovku

Nová technologie ztěžuje výběr produktů neznámého původu, zejména těch čínských. Při nákupu žárovek na SMD diodách jste mohli vidět označení, spočítat číslo a poté vypočítat výkon, bez ohledu na to, co je napsáno v charakteristikách.

V našem případě nebude možné z fotografie a provedení zjistit její výkon, jelikož podle vzhledu nelze určit spotřebu COB LED. Počet, síla a hustota krystalů může být naprosto cokoliv.

Pravděpodobně bude situace s čínským COB stejná jako s SMD. Levné čínské LED diody mají třetinovou nominální hodnotu pro dlouhou životnost. V případě COB to bude pravděpodobně stejné, budget COB bude zahrnovat i 30% výkonu. Pokud by provozní režim SMD mohl být určen počtem prvků, pak v našem případě nebude oblast vázána na vlastnosti LED. Čínské internetové obchody toho pravděpodobně využijí nenápadným zvýšením světelného toku produktů. Běžný kupující totiž ve většině případů nezjistí, zda mu prodali lampu na značkových diodách nebo levných čínských.

Test LED kukuřice na BER

Rozměry a provedení jsou podobné jako u kukuřice 60 kusů, pouze místo pájených jsou osazeny COB pláty. Přesně stejné rozměry jsou vyráběny lampy pro dům na.

Stojí 9 $ za kus, cena je jistě příliš vysoká, podobně jako SMD 5730 stojí 6 $, podobný je o něco levnější, ale musel jsem si ho pro zajímavost koupit. Prodejce slíbil:

• sokl E27;
• napájení 220V;
• odběr proudu 32 mA;
• teplá bílá;
• výkon 9 W;
• světelný tok 800-900 lm.

Jas byl porovnán s novým energeticky úsporným Philips 800 Lm, stejný jas, světlo a stín. V lustru na fotce jsou dva nové a dva zářivkové. Svítivost čínských COB je až 100 lm na watt, jako v našem případě.

Vnitřnosti kukuřičného COB

Napájení je vyrobeno na předřadném kondenzátoru, ale pro něj je připájen další kondenzátor. Blikání je přítomno, ale není tak silné jako jiné levné, tedy v normálním rozsahu. Žárovka se zahřívá, ale nepřehřívá, plocha bočního kruhu je stále značná, teplota je v přípustném rozsahu.

Testování ukázalo, že odpovídá deklarovaným vlastnostem, kvalita je celkem dobrá, na montáži jsem nenašel žádné vady.

Výsledek

Nová technologie vykazuje dobrý výkon, svítivost je již až 120 lm na watt, místo dosavadních 80 lm na watt. S nákupem ale nespěchejte, ceny jsou pro ně příliš vysoké, používají se například nanotechnologie a hadronový urychlovač. Jejich cena by měla klesnout pod cenu výbojek na SMD prvcích.

Hlavním směrem osvětlovací techniky je zavádění LED do svítidel všech pruhů a typů. Ale je třeba poznamenat, že neexistuje jediný směr tohoto vývoje. Dnes se na trh kromě známých LED svítidel dostávají i tzv. COB lampy, které jsou založeny na výkonnějších LED. COB LED žárovky ( čip na desce)- jsou to vlastně všechny stejné LED světelné zdroje, se kterými chce každý ušetřit spotřebu energie. Mezi odborníky ale stále zuří spory, v nichž se strany nemohou shodnout, jak vybrat tu správnou.

Předpokládá se, že v moderní osvětlovací technice až do roku 2009 existoval pouze jeden směr vývoje - to je zvýšení výkonu záře diod. A pak, a dnes se tento směr nazývá Power LED (výkonná LED). Vědcům se podařilo dosáhnout významných výsledků – zrodily se světelné diody s výkonem až 10 wattů. Ačkoli 3-6 wattová zařízení zůstala v poptávce.

Co je podstatou konceptu Power LED? V zásadě je vše docela jednoduché - snížit náklady na světelné zdroje. Věřilo se, že zvýšení výkonu, a tedy i jas, sníží počet LED. Ale ve skutečnosti se toto všechno nestalo. Náklady na svítidla Power LED se nesnížily a světelný výkon se příliš nezvýšil. Proč se to stalo?

• Prvním důvodem je, že LED je a vždy byla bodovým zdrojem světla. Ale pro základní provozní podmínky jakékoli lampy je potřeba rozptýlené světlo. Proto byly diodové lampy pro domácnost opatřeny speciálními optickými systémy. Bez nich zdroj světla vyzařoval vysoký jas a paprsek byl oslepující. Jsou tu ale ještě dva faktory: za prvé, samotné optické systémy byly drahé, a za druhé, jejich prostřednictvím samotná lampa ztratila určité množství jasu (až 35 %).
• Druhým důvodem je, že montáž LED svítidel na COB diody zahrnuje poměrně velké množství ruční práce. I zde tedy náklady silně ovlivnily cenu produktu.

Průlom

Od roku 2009 se objevují diody SMD, jejichž výkon je 0,01-0,2 wattu. LED diody tohoto typu se skládají z 1-3 krystalů, které byly nalepeny na keramickou čtvercovou základnu o velikostech od 1,4 do 6 mm. A každá bodová dioda je nahoře potažena fosforem. Nejdůležitější je, že LED jsou připojeny k plató pájením. Celý technologický proces tak lze plně automatizovat a vyhnout se tak drahé ruční práci.

Ale to není všechno.

• SMD diody jsou nízkopříkonové, na jednu lampu jich musíte osadit velké množství (až 700 kusů). Toto je 100% difuzní světlo. To znamená, že není potřeba používat drahé a složité optické systémy. Nejlepší možností je strop z obyčejného skla, ve kterém je ztráta světla pouze 8%.
• LED diody jsou uspořádány na plošině v pravidelných intervalech, které jsou několikanásobně větší než samotné krystaly. Proto jsou samotné diody tak jasně viditelné jednotlivě a ne v celkové hmotě. Navíc je možné zvýšit optimální záři v místnostech, kde je počítač umístěn. Můžete jednoduše nainstalovat lampy s mléčnými LED.

Jedinou nevýhodou SMD výbojek je jejich malá udržovatelnost. Rozebrat a znovu zapájet vypálenou diodu ručně je téměř nemožné. Je tedy lepší, když lampu úplně vyměníte za novou. Bude to levné.

Průlom pokračuje

Takže zpět k tématu "diodová COB lampa". Nikdo se nechystal tyto LED diody opustit, jen bylo nutné upravit samotnou lampu, aby byla levná. Možností změny designu bylo několik, ale jedna se ukázala jako optimální.

• Nejprve se upustilo od keramických substrátů. To znamená, že krystaly se začaly instalovat přímo na plošinu.
• Za druhé, všechny krystaly byly pokryty jedinou vrstvou fosforu. Svítidlo proto svítí rovnoměrně bez viditelných jednotlivých světelných bodů.

A zde začaly vítězit matrice COB nad matricemi SMD. Ve schématech LED lamp pro 220 V bylo posedlých až 70 krystalů na centimetr čtvereční. To znamená, že lampa se mnohokrát zmenší, ale její jas nebyl nižší než u jiných modelů. Nakonec bylo možné ve světelných zdrojích tohoto typu použít jak reflektory, tak difuzory, které jsou instalovány na tradičních lampách.

Produkční proces

COB matrice se vyrábějí v několika automatizovaných krocích.

• Na substrát se nanese adhezivní kompozice, která zajistí vysoké adhezivní vlastnosti.
• Krystalová sestava.
• Vytvrzování lepidla.
• Čištění matrice plazmovou technologií.
• Pájení krystalů z plošiny.
• Aplikace fosforu.

Pozornost! Při této technologii se fosfor mísí se silikonem. Ten zajišťuje úplnou těsnost světelné konstrukce.

Nejsložitější technologickou operací, kterou donedávna nebylo možné realizovat, je nanášení tenké lepicí vrstvy. Jde o to, že vrstva lepidla musí mít určitou tloušťku. Pokud je tenký, začnou se krystaly během provozu odlupovat. Pokud je příliš tlustá, pak se tepelný výkon krystalů na substrát sníží. Tento problém vyřešili Číňané, kteří navrhli použít metodu magnetronového naprašování. Proto se nové matice nyní nazývají MCOB, tedy Multi Chip-on-Board, což znamená „početné krystaly na desce“. Je pravda, že zařízení LED lampy se od toho nezměnilo. Právě tato technologie v současnosti umožňuje výrobu vysoce výkonných LED svítidel.

Parametry a charakteristiky

Takže specifikace. Moderní COB svítidla mohou dosahovat 100W. Jas žhavení přitom dosahuje až 150 Lm/W, což je dokonce velmi slušný ukazatel.

Rozměry matrice (může být čtvercová nebo kulatá) jsou od 1 do 3 cm.Tato je pro vnitřní použití. Pro venkovní LED svítidla se používají diody o velikosti matice 3 × 12 cm Životnost LED svítidel s COB diodami je 300 000 hodin, výkonnější analogy vydrží až 500 000 hodin.

Někteří odborníci s ohledem na krátkou životnost hovoří o nízké kapacitě tohoto typu svítidel. Ale je tu jedno upozornění. Testy životnosti lampy byly provedeny v extrémních podmínkách. Poté matematické výpočty sečetly, že budou pracovat nepřetržitě po dobu 6 let. A během této doby se určitě objeví nová osvětlovací zařízení, ekonomičtější, spolehlivější a jasnější.

Pozornost! Téměř všichni výrobci dávají záruční dobu 200 000 hodin, během kterých jsou připraveni provádět opravy.

V zásadě technické specifikace naznačují, že LED lampy jsou zdaleka nejekonomičtější možností pro domácí osvětlení. Samozřejmě je také nejdražší z hlediska akontace (ceny). Ale stojí za to jim věnovat pozornost, pokud spotřebitel čelí problému úspory.

Závěr k tématu

Pro mnohé už asi není tajemstvím, že mnoho evropských zemí chce opustit elektřinu, která vzniká štěpením uranu. Jaderné elektrárny jsou nespolehlivé. Například Švýcarsko uzavře do roku 2036 všechny jaderné elektrárny, ačkoli se na nich podílí až 41 % výroby elektřiny. Evropané proto investují mnoho peněz do vývoje nových energeticky náročných technologií, kde je LED osvětlení prioritou.

A poslední k tomuto tématu. Mnoho spotřebitelů se ptá, které LED lampy jsou stále lepší, jak vybrat tu správnou? Pokud jste si přečetli článek, pak byste měli pochopit, že tato otázka nedává smysl.

LED diody se stávají stále populárnějšími řešeními a v různých oblastech. Mohou být použity jako dekorativní výrobky nebo k osvětlení prostor, ale i různých prostor mimo budovy. LED se na trh dodávají v poměrně široké škále modifikací. Zároveň vývojáři odpovídajících produktů pravidelně nabízejí inovativní řešení, která v budoucnu mohou vytvořit nové mezery na trhu. Jaké jsou dnes nejběžnější typy LED? Pro jaké účely mohou být použity?

Co jsou to LED diody?

Před zvážením běžných typů LED prostudujeme obecné informace o odpovídajících zařízeních. LED je polovodič, který je schopen přeměnit elektrický proud na světlo. Polovodičový krystal, který je jeho hlavní součástí, se zároveň skládá z několika vrstev vyznačujících se 2 typy vodivosti. Totiž - díra a elektron.

Vodivost prvního typu zahrnuje přechod elektronu z jednoho atomu na druhý, na kterém je volný prostor. Další elektron přichází k prvnímu atomu, další k předchozímu atd. Tento mechanismus funguje díky kovalentním vazbám mezi atomy. Nehýbou se však. Ve skutečnosti se pohybuje kladný náboj, který fyzici běžně nazývají díra. V tomto případě, když elektron projde dírami, světlo se uvolní.

Svou strukturou je LED jako celek podobná usměrňovací diodě. To znamená, že má 2 výstupy - anodu a katodu. Tato vlastnost předurčuje nutnost dodržet polaritu při připojení LED ke zdroji elektrického proudu.

Odpovídající produkty jsou obecně navrženy pro stejnosměrný proud 20 miliampérů. V zásadě lze tuto hodnotu snížit, nicméně v tomto případě může dojít ke změně barvy a snížení jasu LED. Na druhé straně je nežádoucí zvýšit odpovídající parametr. Pokud proud překročí optimální hodnotu, pak se za účelem snížení na požadovanou úroveň použije omezovací odpor.

Při instalaci LED je třeba mít na paměti několik věcí. To je předurčeno jejich vnitřní strukturou, formou výkonu. V některých případech může být nutné použít stabilizátor pro LED a další elektronické součástky pro zajištění chodu zařízení, ve kterém je daný produkt instalován.

V závislosti na složení polovodičů v LED může být červená, žlutá, zelená nebo modrá. Pokud například struktura odpovídající elektronické součástky obsahuje nitrid galia, bude LED svítit modře. Ve skutečnosti jedním z kritérií, na základě kterých se rozlišují určité typy LED diod, může být jejich barva.

aplikace

První LED diody na trhu byly vyrobeny v kovových pouzdrech. Postupně ji začal nahrazovat plast. Barevně se přitom většinou volí s přihlédnutím k barvě LED záře. Zcela běžná jsou však i průhledná plastová pouzdra.

Uvažovaná elektronická zařízení jsou široce používána v různých oblastech. To je způsobeno skutečností, že téměř všechny se vyznačují:

energetická účinnost;

Dlouhá životnost;

Schopnost určit barvu záře a upravit její sílu;

bezpečnostní;

Šetrnost k životnímu prostředí.

Pokud se budeme bavit o energetické účinnosti, LED diody se stejným světelným výkonem mohou mít výrazně menší výkon než klasické žárovky. Nižší výkon LED snižuje celkové zatížení energetického systému budovy. Životnost zařízení může být několik desítekkrát vyšší než u běžných žárovek. Zároveň z hlediska funkcí nemohou být LED diody vůbec horší.

S vytvářením masové poptávky po takových produktech a také s jejich zlevňováním se LED stále častěji používají pro stejné účely jako konvenční lampy. Ve srovnání s tradičními svítidly nejsou při instalaci vhodných řešení žádné potíže. Důležité je pouze ujistit se, že konkrétní LED je vhodná pro instalaci do napájení místnosti. K tomu může být nutné předem - před zakoupením LED - identifikovat jeho hlavní parametry.

Jaké další výhody mohou mít zvažovaná řešení?

Lze tedy poznamenat, že barevná teplota LED může být téměř jakákoli - včetně kombinace výše uvedených barev. Zařízení lze navíc doplnit o různé světelné filtry, které mohou výrazně rozšířit pole působnosti LED z hlediska volby požadované teploty barev.

Schopnost ovládat sílu záře je další výhodou dotyčných zařízení. Tato možnost se dobře hodí k jejich vysoké energetické účinnosti. Výkon LED lze upravit automaticky - na základě skutečných podmínek použití osvětlovacích zařízení. A to prakticky neovlivňuje jejich životnost.

LED diody jsou šetrné k životnímu prostředí, protože nevyzařují záření škodlivé pro člověka. Tato vlastnost opět rozšiřuje možnosti použití daných zařízení.

Klasifikace: řešení indikátorů a osvětlení

Odborníci rozlišují 2 hlavní kategorie LED - indikátor a osvětlení. První jmenované jsou určeny hlavně k vytvoření dekorativního světelného efektu a používají se jako prvek výzdoby budovy, místnosti nebo vozidla. Nebo jako nástroj pro úpravu textu – například na reklamní banner.

Na druhé straně jsou osvětlovací LED diody. Jsou navrženy tak, aby zvýšily jas osvětlení v místnosti nebo v určité oblasti území - například pokud vezmeme v úvahu LED diody pro automobily. Odpovídající typ řešení je alternativou k použití klasických žárovek a v mnoha případech výhodnější z hlediska energetické účinnosti a šetrnosti k životnímu prostředí.

Typy provedení

Ale zpět ke klasifikaci LED. Můžete definovat nejširší rozsah důvodů pro jejich přiřazení do určitých kategorií. Běžný přístup mezi odborníky zahrnuje výběr následujících hlavních typů LED:

Vlákno;

Zvažme je podrobněji.

Jaká je specifičnost DIP LED?

Pokud podrobněji prostudujeme, jak se tyto typy LED objevily na trhu, pak lze zařízení třídy DIP přiřadit k prvním, které se začaly prodávat ve velkém. Tato řešení jsou krystaly, které jsou umístěny v pouzdrech s optickými součástmi, zejména čočkou, která vytváří světelný paprsek.

DIP LED patří do kategorie indikátorů. Mají jiné jméno - DIL. Jsou instalovány na desce, na které musíte nejprve udělat otvory. Lze poznamenat, že v rámci uvažované kategorie lze rozlišit různé typy LED, které se liší průměrem žárovky, barvou a materiálem výroby. V tomto případě mohou být odpovídající parametry zastoupeny v nejširším rozsahu. Uvažovaná řešení jsou válcového tvaru. Mezi odpovídajícími LED diodami jsou monochromatická i vícebarevná zařízení.

Pavoučí LED

Tento typ LED je obecně velmi podobný předchozím zařízením. Ale mají dvakrát tolik pinů - 4. Zatímco DIP LED mají 2. Skutečnost, že prezentovaný typ řešení má více výstupů, optimalizuje odvod tepla a zvyšuje spolehlivost odpovídajících komponent. V praxi se používají v různých oblastech, zejména jako LED pro automobily.

SMD LED diody

Tato řešení jsou vyráběna pomocí konceptu povrchové montáže. To znamená, že jsou to LED diody, které se instalují na jakýkoli povrch, zatímco jiná řešení lze instalovat prostřednictvím montáže.

Rozměry LED tohoto typu mohou být výrazně menší než u alternativních řešení, stejně jako u konstrukcí, na kterých jsou instalovány. Opět je v tomto případě oprávněné mluvit o optimálnějším odvodu tepla. Použití LED typu SMD v mnoha případech umožňuje rozšířit variabilitu provedení osvětlovacích konstrukcí.

SMD LED patří do kategorie osvětlení. Vyznačují se poměrně složitou strukturou. Samotná LED se tedy skládá z kovového substrátu. Na něm je upevněn krystal, který je připájen přímo na kontakty tělesa substrátu. Nad krystalem je umístěna čočka. V tomto případě lze na jeden substrát nainstalovat 1-3 LED. SMD zahrnují běžné typy ultrajasných LED, jako je 3528. Tato řešení jsou velmi žádaná.

COB LED

Dalším oblíbeným typem LED je COB. Vyrábí se technologií, která zahrnuje instalaci krystalu přímo na desku. Toto řešení má mnoho výhod:

Ochrana sloučeniny před oxidací;

Malé rozměry konstrukce;

Účinnost odvodu tepla;

Snížení nákladů na instalaci LED - ve srovnání zejména s SMD zařízeními.

Pokud vezmeme v úvahu výše uvedené typy LED, lze poznamenat, že řešení značky COB lze připsat nejinovativnějším. Poprvé byla tato technologie implementována japonskými inženýry koncem roku 2000. Nyní tyto typy LED stále získávají na popularitě.

Podle odborníků se zvažovaná řešení mohou dokonce stát nejoblíbenějšími na trhu, zejména pokud mluvíme o komerčním segmentu, o sféře osvětlení domácností. Stojí za zmínku, že existují oblasti, ve kterých může být aplikace COB LED obtížná. Mezi ně patří výroba profesionální osvětlovací techniky. Faktem je, že dotyčné LED nejsou příliš optimální z hlediska přizpůsobení se organizaci osvětlení se zavedenou křivkou svítivosti. V takových případech mohou být vhodnější zařízení typu SMD.

Popisované diody souvisí s osvětlením. Podle odborníků je lze na základě vlastností světelného toku přiřadit k nejlepším. Na trhu jsou dostupné v různých barvách jako je červená, zelená, modrá a také bílá. Světelný tok těchto modelů má rozptylový úhel 40-120 stupňů.

Na jeden substrát lze nainstalovat více než 9 COB LED. Jsou pokryty fosforem, v důsledku čehož získávají vysoký jas. Lze poznamenat, že světelný tok těchto řešení je vyšší než u zařízení typu SMD. Pokud tedy zvážíme, který typ LED je lepší, pak podle uvedeného kritéria může mít výhodu řešení třídy COB.

LED diody typu COB nacházejí uplatnění také v automobilovém průmyslu. Lze je použít jako součást předních, zadních světel, blinkrů. Hlavní věcí je správně nainstalovat zakoupená zařízení. K tomu má smysl obrátit se na zkušené odborníky.

Vláknové LED diody

Fiber LED jsou inovativní. Na trhu se objevily nedávno, v roce 2015. Uvažovaná řešení vyvinuli inženýři z Jižní Koreje.

Tyto typy LED diod využijete při výrobě oblečení. To znamená, že z nich je docela možné ušít košili nebo tričko, které může svítit. Výroba oblečení na bázi vláknových LED také zahrnuje použití různých polymerů, stejně jako sloučenin hliníku.

Vláknové LED diody

Dalším příkladem inovativních LED je řešení typu Filament. Jejich hlavní výhodou je vysoká energetická účinnost. Při stejném výkonu, například s LED, jako je COB, mohou řešení Filament poskytnout vyšší úroveň osvětlení.

Nejčastěji používané při výrobě Mezi pozoruhodné vlastnosti výroby odpovídajících LED patří provedení montáže přímo na podložku ze skla. Tento přístup umožňuje šířit světlo vyzařované LED o 360 stupňů.

Jak vybrat tu nejlepší možnost?

Jak určit typ LED, který je optimální pro konkrétní design? Existuje velké množství kritérií, kterými se lze v této věci řídit. V zásadě je zcela legitimní určit rozsah LED na základě jeho klasifikace podle vlastností, které jsme probrali výše. Budeme studovat specifika výběru vhodných elektronických součástek s ohledem na vlastnosti zařízení:

Výběr LED: Vlastnosti řešení DIP

Jak jsme uvedli výše, DIP LED patří mezi první produkty, které se dostaly na trh. Zapojují se do nich tedy docela staré, ale stále žádané technologie. Jejich hlavními výhodami jsou snadná instalace, pohodlí tvaru, nízká spotřeba energie, nízké vytápění a poměrně vysoký stupeň ochrany před vnějšími vlivy.

Nejčastěji jsou uvažované LED dostupné v průměrech 3 a 5 mm. Pokud porovnáme LED podle typu, můžeme dojít k závěru, že uvažovaná řešení jsou pro použití nejoptimálnější:

Jako prvky tuningu automobilů;

Jako dekorativní komponenty;

V rámci nízkopříkonových - jako varianta podomácku vyrobených - svítilen.

Uvažované LED diody mají relativně nízkou cenu a dostupnost na trhu. Lze poznamenat, že mezi nejběžnější úpravy patří 12voltové LED. Dají se sehnat v různých online katalozích, ale i ve specializovaných prodejnách v širokém sortimentu. Ve skutečnosti se jakékoli 12voltové LED diody vyznačují poměrně vysokou poptávkou na trhu.

Výběr LED: Vlastnosti řešení typu SMD

Odpovídající typ řešení ve vzhledu se zásadně liší od ostatních v tom, že mají plochý tvar. Instalace těchto elektronických komponent se provádí bez použití nohou. Proud pro LED typu SMD je přiváděn na svorky, které jsou umístěny na jejich zadní straně.

Instalace těchto zařízení se tedy provádí bez použití otvorů. Umístění LED diod lze provést velmi kompaktně. V důsledku toho se může také zmenšit struktura, na které jsou umístěna odpovídající zařízení.

Hlavní způsoby použití příslušných zařízení jsou stejné automatické ladění, různé typy osvětlení interiéru. Mezi nejvýznamnější výhody těchto možností patří vysoký jas, světelný výkon. V kombinaci s jejich malými rozměry nabízejí tato řešení významné výhody oproti alternativním modelům produktů.

Mezi nejrozšířenější na moderním trhu patří typ LED 3528. Tyto produkty mají široké využití při výrobě LED pásků. Design odpovídajících produktů umožňuje výrobu tříbarevných LED diod - s červenou, modrou a zelenou barvou. Na základě řešení 3528 se vyrábí mnoho dalších elektronických součástek, například LED typu SMD 5050.

Dotyčné produkty se také vyznačují cenovou dostupností. Na trhu jsou obvykle prezentovány v široké škále.

Výběr LED: Vlastnosti řešení COB

Především stojí za zmínku, že významná část LED odpovídajícího typu jsou velmi výkonné konstrukce. Jejich charakteristickým znakem je rychlý rozptyl světla, díky umístění krystalů na povrchu, což zajišťuje dynamický odvod tepla.

Dotyčné LED diody jsou velmi jasné. Díky tomu jsou žádané právě pro použití v designu světlometů automobilů. Stojí za zmínku, že tyto produkty by měly být instalovány s přihlédnutím k řadě významných nuancí - ty mohou znát pouze zkušení odborníci. Proto se doporučuje kontaktovat kompetentní servisní oddělení pro instalaci vhodných řešení.

A. SuperFlux(rusky SuperFlux) (nebo Piranha, rusky – Piranha) – technologie, při které je čip „zabalen“ do čtvercové krabičky se čtyřmi kolíky. A již tato krabička je přímo namontována na vodivou podložku.

Krystaly SMD se zase liší v číselných indexech: 3528, 5050, 5630, 5730, 7060. Tyto indexy je třeba chápat pouze jako velikosti čipů. Takže například nejoblíbenější čipy SMD 3528 a SMD 5050 jsou 3,5 x 2,8 mm a 5,0 x 5,0 mm. Přitom třeba SMD 5050 vlastně není jeden, ale tři čipy integrované dohromady, takže někteří výrobci a prodejci přidávají do zkratky označení 3Chip nebo takové čipy nazývají multi-chip. Velká plocha čipu tedy znamená jeho vysokou svítivost.

C.CoB(rusky - KOB) - Chip-on-Board, technologie "pájení" čipu přímo na substrát desky. Tato technologie umožňuje efektivně odvádět teplo z krystalu.

1. Úvod

Současně se zdokonalováním technologie výroby křemíkových plátků, zvyšováním spolehlivosti čipů a zlepšováním jejich vlastností odvádění tepla došlo k neuvěřitelnému zmenšení rozměrů polovodičových součástek. Japonský výrobce elektroniky Mitsubishi byl první, kdo v roce 1994 uvedl na trh technologii Chip-Scale Package (CSP). Nyní jsou komponenty CSP standardem. Až donedávna se však technologie CSP pro LED nepoužívala kvůli neschopnosti odvádět teplo z tak malých zařízení. Ale zvýšení účinnosti a odolnosti vůči vysokým teplotám (což byl problém u předchozích generací LED) situaci změnilo. A nyní výrobci jako Nichia, Lumileds, Samsung a Toshiba oznámili zahájení hromadné výroby CSP LED.
Podívejme se, jak byla vyvinuta technologie balení (pouzdra) LED, jaké možnosti CSP poskytuje návrhářům k vytvoření nových kompaktních tvarových faktorů, které jsou nepraktické při použití LED předchozí generace.

2. Vývoj obalové techniky

Moorův zákon, který nedávno oslavil 50. výročí, uvádí, že počet tranzistorů na čipu dané velikosti se každých 18 měsíců zdvojnásobí, protože se zlepšují výrobní techniky. Z tohoto zákona však také vyplývá, že každých 18 měsíců se plocha čipu s určitým počtem tranzistorů zmenší na polovinu své předchozí velikosti. A tato miniaturizace komponentů je přínosem pro designéry, kteří čelí prostorovým omezením způsobeným designem. Například nositelná zařízení (gadgety).

Snížení velikosti v důsledku technologických vylepšení však nestačilo uspokojit poptávku po větší miniaturizaci. Aby se dále zmenšila velikost elektronických součástek, výrobci čipů systematicky upravovali obaly odstraňováním málo použitelných částí. Surface mount komponenty (SMD) byly prvním velkým pokrokem v tomto směru. SMD se obešly bez vývodů, které procházely otvory v desce plošných spojů a poskytovaly součástce podporu a elektrické připojení. Osazování SMD součástek bylo prováděno přímo na povrch desky plošných spojů, přetavením pájecí pasty, která zajistila mechanické i elektrické spojení při výrazné úspoře volného místa.

Obr. 1. SMD součástky se obejdou bez průchozího otvoru a montují se přímo na desku plošných spojů

Poté šli výrobci čipů ještě dále a odstranili i malé množství plastu z pouzdra SMD. Až do skutečnosti, že komponenty dodávané klientovi byly o něco více než holý křemík.
Výsledky takové optimalizace mohou být poměrně významné. Například Nordic Semiconductor, výrobce mikroobvodů pro bezdrátovou komunikaci, nabízí své systémy na čipu (SoC) ve dvou verzích. SoC v balení pro povrchovou montáž QFN zabírá na desce plošných spojů 36 mm 2 , zatímco verze CSP zabírá pouze 9,6 mm 2 . Úspora místa – téměř 76 %.

Vytvoření CPS verze konvenčního čipu však není snadné. Výrobcům polovodičů trvalo mnoho let, než zdokonalili své výrobní procesy, než dodali křemíkové čipy, které jsou dostatečně robustní na to, aby je bylo možné přímo namontovat na desku s plošnými spoji a které jsou schopny odolat úskalím každodenního používání.

Přestože se (až na výjimky) LED diody nevyrábějí na křemíku, ale nejčastěji se jedná o polovodičové nitridové (GaN a jeho tuhé roztoky) struktury pěstované na safírovém (Al 2 O 3 ) nebo karbidu křemíku (SiC) substrátu, spadají pod stejné výrobní procesy, které vedly ke zmenšení konvenční elektroniky.

Vysoká teplota je hlavním degradačním faktorem pro LED. Čím vyšší teplota, tím kratší životnost. Za roky testování se však nashromáždilo velké množství dat a je stále jasnější, že každá nová generace polovodičových součástek je stále spolehlivější, schopná delší životnosti. Například LED diody provozované při velmi vysoké teplotě přechodu 105 °C vykázaly životnost přesahující 36 000 hodin.

3. Méně je více

Hlavní výhoda technologie CSP je zřejmá – výrazně zmenšuje velikost obalu (těla) LED (obr. 2).

Obr.2. Evoluce zmenšení LED diod na balíček v měřítku čipů

Ale jsou tu i další důležité výhody. Například tato malá svítidla v pevné fázi (SSL) jsou podstatně levnější na výrobu, což zákazníkům umožňuje výrazně snížit náklady na výrobu osvětlovacích zařízení.

LED diody CSP vytvořily nový koncept minimálního balení, představující skutečný krok do budoucnosti, a to i ve srovnání s technologií flip-chip („flip-chip“ – metoda přímého osazování čipů na desky plošných spojů a další substráty). Podložky jsou umístěny na spodním povrchu LED CSP s roztečí kompatibilní se standardním SMD hardwarem. Tato funkce odstranila potřebu výrobců čipů přidávat wafery, báze nebo jakoukoli jinou formu dalšího balení.

Neexistuje žádná jasná definice CSP, ale průmysl obecně považuje za „LED čipového balíčku“ jakékoli zařízení, které má stejnou velikost nebo je až o 20 procent větší než aktivní plocha (oblast vyzařující světlo LED).

Zařízení této velikosti poskytují inženýrům větší flexibilitu návrhu. Poskytují například svobodu měnit geometrii vyzařovací plochy, úroveň svítivosti LED a umožňují zmenšit velikost svítidel.

Obr.3. Rozměry kontaktních ploch CSP LED odpovídají standardní technologii montáže SMD

Montážní dílny mají také zájem používat CSP se svými standardními roztečími (jak anodou, tak katodou na bázi LED), protože usnadňují a zlevňují proces montáže. Zařízení lze namontovat přímo na desku plošných spojů pomocí standardního „pick-and-place“ hardwaru a není potřeba další spojování vodičů vyžadované jinými miniaturními typy pouzder, jako je flip-chip. Kromě toho lze CSP LED testovat pomocí standardního automatického testovacího zařízení (ATE).
Další důležitou výhodou CSP je nižší tepelný odpor než u běžných LED. Například TL2F2 SMD LED Toshiba má tepelný odpor 30 K/W (spojení s pájecí ploškou). Pro srovnání, LED řady TL1WK od stejné společnosti (obrázek 4) je k dispozici ve formátu CSP a má tepelný odpor 17 K/W (spojení s pájecí ploškou). Již byly oznámeny CSP LED s tepelným odporem pod 5K/W.

Obr.4. Toshiba TL1WK LED má nízký tepelný odpor

Nízký tepelný odpor umožňuje CSP LED pracovat při vyšších proudech než LED v konvenčních pouzdrech, aby se zvýšil jas bez nepřiměřeného rizika předčasného selhání v důsledku přehřátí. Vzhledem ke své malé velikosti vyzařují CSP LED jako bodový zdroj světla spíše než více rozptýlený zdroj tradičních balených LED. To umožňuje svítidlům používat menší čočky, čímž se snižují náklady, a používat menší tvarové faktory, které byly dříve nepraktické. Další optická výhoda CSP spočívá ve vyzařování světla ze všech pěti stran čipu (běžné pouzdro SMD LED vyzařuje pouze z horní strany), což zvyšuje světelný tok při daném proudu.

Požadavek na zvýšenou „hustotu lumenů“ – částečně způsobený potřebou snížit počet LED pro daný světelný výkon (světelný výkon), což zase snižuje náklady na materiály a montáž – bude pravděpodobně katalyzátorem pro CSP, který nahradí tradiční LED. V tomto případě může být účinek významný. Například typická LED může mít světelný výkon 120 lm z oblasti vyzařování světla 12,25 mm2 při hustotě lumenů (svítivosti) 9,8 lm/mm2. Pro srovnání, CSP LED mohla dodávat 30 lm z plochy vyzařující světlo 1 mm 2, což poskytuje svítivost 30 lm/mm 2 - trojnásobek svítivosti konvenční LED.

Zlepšená svítivost má za následek kompaktnější světelné motory, včetně menšího počtu LED diod ve vyzařovacím poli. Co bude poptávka po výrobě standardních modulů Chip-on-Board (CoB) připravených k použití, které zjednoduší návrh nových osvětlovacích produktů pro inženýry, dokonce i nespecialisty na osvětlení.

4. LED CSP v prodeji

V segmentu řešení CSP působí přední výrobci LED čipů. Například společnost Samsung Electronics představila svou druhou generaci CSP LED v polovině roku 2015. Zařízení jsou vyrobena metodou flip-chip za použití modrého zářiče a fosforu (pro vytvoření bílého světla) aplikovaného přímo na každou plochu krystalu, kromě spodního povrchu.
Podle výrobce tyto LED poskytují 10% zlepšení účinnosti a světelného toku oproti předchozí generaci. Společnost nabízí jak jednočipové LED (obr. 5), tak CSP pole 2x2 nebo 3x3 LED. Matrice jsou dostatečně malé na to, aby umožnily použití jediné čočky, zatímco LED v běžných pouzdrech by vyžadovaly mnoho jednotlivých čoček.

Obr.5. Samsung LM101A CSP LED má plochu 1,4 mm 2

Lumileds také vyrábí své vlastní CSP LED ve velikostech čipu 1x1mm (LUXEON FlipChip White 05) a 1,4x1,4mm (LUXEON FlipChip White 10). Ten má tepelný odpor 2 K/W a poskytuje účinnost až 141 lm/W (při 350 mA).

Nichia oznámila na jaře 2015 komerční uvedení Elemental LEDs (ELEDS) - flip-chip LED o velikosti 1/9 předchozí generace podobných produktů. Firemní CSP LED diody později dostaly sériový název Direct Mountable Chip (DMC) a jsou dostupné ve dvou verzích – 1 mm 2 (NCSLE17AT 1717) a 2 mm 2 (NVSLE21AT 2121). Jsou nákladově efektivní náhradou konvenčních vysoce výkonných (1-4W) LED a nabízejí účinnost mezi 120 a 150 lm/W.

Toshiba uvedla na trh CSP již dříve zmíněné LED diody řady TL1WK. Zařízení měří 0,65 x 0,65 mm (0,42 mm2) a zvládne 180 mA bez rizika přehřátí, což dává konstruktérovi určitou volnost v rámci firemních směrnic pro tepelný design.

Cree také vyvíjí CSP LED, v současnosti nejmenší komerčně dostupné balení, řadu 1,6x1,6mm (2,56mm2) XLamp XQ. LED diody jsou založeny na technologii SC3, která využívá substrát SiC (karbid křemíku).

Produkty CSP již mají ve svém portfoliu Seoul Semiconductor, Epistar, Lextar a řada dalších známých výrobců. Epistar navíc vyrábí nejen CSP LED, ale také moduly na nich založené (obr. 6), ve výkonovém rozsahu 20-40 W, což zákazníkům nabízí levnou alternativu k COB modulům.

Obr.6. Moduly Epistar jsou vybaveny CSP LED

5. Dominantní trend

Hledání, jak zmenšit elektronické součástky, je v nedohlednu. Kompaktní produkty, jako jsou nositelná zařízení (gadgety), se stále více miniaturizují.

LED diody zaznamenaly mnohem pomalejší zmenšování velikosti než jiné elektronické součástky, protože byly náchylné k tepelné degradaci, zejména v miniaturních obalech. Požadavek osvětlovacího průmyslu na minimalizaci montážních nákladů a zvýšení „hustoty lumenů“ však donutil výrobce LED čipů překonat technické problémy. Moderní čipy se staly mnohem spolehlivějšími a nyní snesou vyšší teploty, zejména ve formátu CSP.
V důsledku toho mohou tato nová svítidla pracovat při vyšších dopředných proudech, čímž se zvyšuje světelný tok.

CSP LED dnes nejsou pro každého. Jsou příliš křehké a příliš malé na to, aby je přijala jakákoli montážní firma. Ale výhod těchto malých "stvoření" je mnoho a všichni hlavní výrobci LED čipů pracují na komerčních produktech pro hromadnou výrobu v příštích 6-12 měsících. Analytici uvádějí, že pokud v roce 2013 tvořily CSP LED pouze 11 % z celkového počtu vysoce výkonných LED, pak se jejich podíl v roce 2020 přiblíží 40 %.
Zatímco trh čeká na přechod technologie CSP do dominantního trendu LED osvětlení, KTL již dnes vyrábí téměř všechna osvětlovací zařízení využívající CSP LED.