LED matice smd. LED matrice. Krátká doba chodu

LED matrice jsou technologickou kombinací několika polovodičových krystalů emitujících světlo na jednom substrátu se společnou náplní směsí fosforu a silikonu.

Vzhled LED matric je spojen s vývojem (Chip-on-Board), což se doslova překládá jako "čip na desce." Tato technologie nahradila SMD LED, vyznačuje se vysokým stupněm automatizace výroby a vedla k výraznému snížení cen LED svítidel a reflektorů.

Typy a aplikace

Při zachování jednotného principu umístění LED krystalů na teplovodivý substrát se LED pole výrazně liší v počtu krystalů na jedné základně a ve způsobech jejich vzájemného propojení.

Počet krystalů na jednom substrátu určuje konečný výkon matrice, který může dosahovat stovek wattů na produkt. Výkonné maticové světelné zdroje se osvědčily v reflektorech a svítidlech pro pouliční osvětlení. Způsob vzájemného propojení krystalů určuje schopnost ovládat záři jednotlivých krystalů a parametry napájení pro matrici. Sériově paralelní struktura vnitřních spojů umožňuje snížit proud a zvýšit napájecí napětí, což se odráží ve vlastnostech matricových produktů.

Dalším znakem vnitřního propojení krystalů k sobě vnějšími vývody je možnost použití maticových struktur LED v informačních tabulích a v grafických nebo znakových obrazovkách. Takové LED matice se používají v řídicích a měřicích zařízeních a různých reklamních instalacích.

U starších modelů, pro informační tabule, grafické nebo znakové displeje, byly LED matice navrženy na bázi DIP nebo SMD LED.

Kruhový diagram

Jak bylo uvedeno výše, sériově paralelní obvod pro vzájemné propojení LED krystalů určuje požadavky na napájení matrice. Čím vyšší je napájecí napětí, tím více LED je zapojeno do sériových obvodů. Tato vlastnost snižuje požadavky na výstupní proudy budičů, ale v případě poruchy jednoho krystalu v sériovém obvodu přestane celý obvod vyzařovat světlo. Proud je přerozdělován do pracovních LED čipů, čímž se urychluje jejich degradace a vážně se snižuje životnost LED matice jako celku.

K vyřešení problému někteří výrobci zapojují všechny LED čipy uvnitř matice současně do série a paralelně. Tato vlastnost výrazně snižuje možnost selhání LED matice v důsledku vyhoření jednoho čipu. Paralelní připojení LED diod k sobě v rámci stejné maticové struktury vyžaduje vysoké výstupní proudy budiče, ale celková emisivita není prakticky ovlivněna poruchou jednoho nebo dvou krystalů. Matrice pro LED displeje obsahují komplexní systém vnitřního spínání, který je dán požadavky na ovládání každé LED samostatně. Pro ovládání takových LED matic byly vytvořeny speciální integrované procesory a mikroobvody.

Spojení

Ve schématech pro připojení LED matic jsou dva klíčové body určujícími faktory pro jejich spolehlivost - dostatečná plocha radiátoru pro odvod tepla a stabilizaci napájecích proudů. Oba tyto faktory přímo souvisejí se zvýšenou degradací polovodičových krystalů, když jejich teploty překročí maximální přípustnou hodnotu.

Nedostatečná plocha chladiče a příliš vysoký procházející proud vedou ke zvýšení teploty krystalu.

Provozní hodnoty stejnosměrného proudu jsou uvedeny v parametrech matic LED a pro přibližný výběr plochy radiátoru můžete použít číslo 20-25 cm² na 1 W výkonu matice. Je třeba vzít v úvahu, že taková plocha je nutná při okolní teplotě do 35 °C. Při vyšších teplotách by měla být pracovní plocha chladiče zvětšena nebo doplněna aktivním chlazením.

Při výběru LED matic s vestavěným ovladačem a napájených ze sítě 220 V je třeba vzít v úvahu, že takové světelné zdroje nejsou vhodné pro osvětlení míst trvalého pobytu osoby.

Absence vysokokapacitních elektrolytických kondenzátorů v budicím obvodu napájeném 220 volty určuje vysoké vyzařované světlo, jehož škodlivý účinek na lidské zdraví byl prokázán mnoha vědeckými studiemi.

Závěr

Vylepšování parametrů LED krystalů vyzařujících světlo vede ke vzniku stále výkonnějších matricových struktur, jejichž výstupní výkon již dosáhl 300 W a více.

Tento trend v kombinaci s nárůstem měrného světelného toku na 1 W příkonu určuje další vývoj LED matric a jejich předstihový vývoj na trhu osvětlovací techniky.

Přečtěte si také

Předpokládá se, že jedním z nejúčinnějších způsobů, jak snížit celkové náklady na energii dnes, je organizace systémů umělého osvětlení pomocí LED.

Při stejném světelném toku je spotřeba LED světelných zdrojů asi 10x nižší než u klasické žárovky. Slouží přitom mnohonásobně déle než zářivky.

Až donedávna bylo masové používání LED svítidel omezováno jejich vysokou cenou, která je do značné míry dána poměrně složitou výrobní technologií. Aby bylo možné nainstalovat monokrystal na substrát (desku s plošnými spoji), používá se pájení v konvekční peci.

Aby se snížila složitost výroby energeticky úsporných světelných zdrojů, byla vyvinuta pole LED, která jsou v obecném případě sadou jednotlivých LED se společným (paralelním zapojením) nebo samostatným napájením.

V tomto případě je na jeden substrát namontováno asi 9 nebo více krystalů, které jsou následně vyplněny fosforem.

Tato technologie výrazně snížila náklady na výrobu LED svítidel a učinila je dostupnějšími. Takové matrice se úspěšně používají při výrobě jak svítidel, tak indikačních zařízení. Nevyžadují pájení v konvektomatu a lze je namontovat ručně nebo pomocí speciálních montážních modulů.

SMD diody(Surface Mounted Device) je poněkud zastaralý typ, konstrukčně sestávající z kovového substrátu (měď nebo hliník), na kterém je namontován krystal, připájený ke kontaktům pouzdra, kde je substrát instalován.

Krystal je pokrytý čočkou a/nebo potažený fosforem. Tato technologie umožňuje umístit až tři LED na jeden substrát. Používají se při výrobě LED pásků pro osvětlení a podsvícení.

Zároveň se v závislosti na počtu krystalů v matrici vyrábí pásky s počtem LED 60 ks/m (1 krystal) a 30 ks/m (3 krystaly). Jas záře pásků s LED, sestávajících ze tří krystalů, je přirozeně vyšší než u pásků s LED na jednom čipu.

SMD matrice jsou také k dispozici s krystaly, které mají jinou barvu záře (typ RGB). LED diody typu RGB jsou řízeny speciálními ovladači, které upravují jas nebo výkon záře metodou pulzně šířkové modulace (PWM).

Přivedením proudu různé velikosti na každý barevný krystal můžete změnit jeho celkový světelný tok a vytvořit tak bizarní kombinace barev a jasu záře.

COB diody(Chip On Board z anglického „chip on the board“) je nejběžnějším typem maticových LED diod. Konstrukčně se jedná o substrát (desku), na kterém je osazeno velké množství nezabalených krystalů. Poté jsou vyplněny fosforem.

Velké množství krystalů poskytuje zvýšený jas LED typu COB, který je řádově vyšší než podobný parametr diod typu SMD. Diody typu SOV se používají jak pro osvětlení, tak jako indikační zařízení.

Vláknové LED diody slibná technologie Chip On Glass, která umožňuje nainstalovat 28 krystalů na skleněný nebo safírový substrát.

Používá se při výrobě LED lamp v průhledných skleněných baňkách. Světelný tok se přitom šíří o 360°, což umožňuje získat větší osvětlení při stejném výkonu jako SMD a COB LED.

Materiály prezentované na webu mají pouze informativní charakter a nelze je použít jako pokyny a normativní dokumenty.

Vyjádřeme svůj pohled na toto dilema, které začíná připomínat hádku o tom, co je lepší, zda iOS nebo Android. Na tuto otázku neexistuje jediná odpověď. Je nutné jasně pochopit účel lampy, která používá diodovou matici. Pro někoho bude lepší COB, pro jiného SMD.

COB pro nízkovýkonové reflektory

Například COB jasně vítězí v komerčních reflektorech. Například kolejová světla, stropní svítidla a další typy akcentačního osvětlení.

Pro rozptýlené komerční osvětlení je vhodnější běžný LED pásek nebo pravítko namontované po obvodu tělesa svítidla pod difuzorem. COB matrice se nechovají špatně v pouličních reflektorech do 50 wattů.

SMD pro průmyslová kupolová svítidla nad 50W

Pokud jde o osvětlení průmyslových podniků, například v průmyslových LED lampách, zvonek
Potkat COB-matici (viz obrázek vpravo) od světoznámých vyspělých výrobců je téměř nemožné, ačkoli ještě před pár lety takové experimenty miloval každý.

Průmyslová kupolová svítidla COB LED jsou mnohem levnější než svítidla s diodovými deskami SMD, jako jsou průmyslová kupolová svítidla.

To je způsobeno tím, že COB matice s diodami od stejného výrobce stojí o 30-50% méně, což snižuje náklady na svítidlo. Nevýhodou je podle recenzí většiny předních výrobců průmyslového a pouličního osvětlení časté výměny COB matric v záruce, pokud je výkon svítidla větší než 50 wattů.

V jedné z továren, se kterou spolupracujeme, nám vyprávěli historku o tom, jak se zapomnělo na průmyslovou LED zvonkovou lampu s kvalitním systémem odvodu tepla a kvalitní COB diodou se zapnutým čipem na stole dole a za 2 hodiny se stůl vznítil.

Skutečná zkušenost

Z vlastní zkušenosti známe příběh, jak si energetik ve velkém podniku, aby ušetřil peníze na úkor kvality, koupil průmyslová kupolová svítidla s COB diodami a nyní musí za své špatné rozhodnutí doplatit: rok vyměnit diodové desky u 15-20 % svítidel .

Aby nedostal od svých nadřízených vyhubováno za to, že se ve své době špatně rozhodl, požádá ho, aby mu místo COB matric účtoval zářivky a různé elektrospotřební materiály, aby skryl skutečné náklady.

Degradace COB diod

Zapomínat bychom neměli ani na skutečnou degradaci diod ve výkonových průmyslových svítidlech, která je dle pozorování uživatelů vyšší u výkonových svítidel s COB prvky. Ale velmi zřídka někdo provádí roční měření osvětlení místnosti.

Oslepující efekt COB diod

Dalším postřehem uživatelů je skutečnost, že průmyslová COB LED kupolová svítidla ve skladech a dílnách mají silnější oslňující efekt, což personálu ztěžuje práci ve výškách.

Názor odborníka: „Náš názor: COB LED svítidla jsou nejlepším řešením pro akcentační osvětlení a svítidla se středním výkonem do 50W. Jedinou výjimkou jsou vícemodulové systémy, ve kterých je každý modul samostatnou COB maticí středního výkonu. Pro osvětlení více než 50 wattů je lepší použít průmyslové zvonkové lampy s maticí SMD. Navíc čím více diod na 1 watt výkonu, tím lépe,“ říká Alexej Frolov, světelný inženýr společnosti Grandenergoproekt.

Knyazev O.V., Stroy-TK Group of Companies, květen 2017

V současné době zažívá trh s LED osvětlením v Rusku svůj boom, v prodeji jsou jak high-tech drahé modely lamp a reflektorů, jejichž záruční doba je 3-7 let, tak levné LED produkty, které pravděpodobně nebudou fungovat bez výpadky po dobu minimálně 1 roku. Pokusme se pochopit tento soubor návrhů.

Odkud se berou levné jednorázové „řemesla“?

Jak se to může zdát paradoxní - za přítomnost velkého množství nabídek levných spotřebitelských LED žárovek si může sám zákazník, protože hlavním kritériem výběru pro zákazníka jsou náklady.

Situace se opakuje jako dříve: pokud je poptávka po levných výrobcích, zajistí nabídku i výrobci z Říše středu! Vzhledem k tomu, že nikdo nemá monopol na dovoz z Číny, začnou konkurenti od výrobců vyžadovat neustálé snižování nákupních cen šarži po šarži, aby jednoduše zabodovali konkurenty na trhu nízkou cenou. Vše však má rozumné meze a neustálé zlevňování výrobků při zachování všech základních vlastností je prostě nemožné. Hra tedy začíná snižovat výkon, spolehlivost atp. - jen prodat osvětlovací zařízení s minimální záruční dobou. A to navzdory skutečnosti, že u LED oznámil šílenou provozní dobu - od 50 do 100 tisíc hodin.

Co je COB

Technologie COB, nověji MCOB (Multi Chip-on-Board) – v překladu „Crystal On Board“. Je považována za dosud nejpokročilejší LED technologii.

Stručně to lze popsat takto: umístění krystalů na desku bez pouzder a keramických substrátů, stejně jako pokrytí všech těchto krystalů společnou fosforovou vrstvou. LED krystaly jsou umístěny velmi blízko u sebe - hustota umístění může dosáhnout 70 krystalů na 1 cm 2, tzn. krystaly prakticky splývají v jedno pole a záře matrice se ukazuje jako velmi rovnoměrná, jednotlivé body krystalů jsou nerozeznatelné.

Důležitým plusem technologie je kvalita vyzařovaného světla. Objekty osvětlené lampami na COB-matici mají jasné ohraničení stínu díky rovnoměrnému rozložení světelného toku. Žárovky na SMD LED se bohužel nemohou pochlubit takovým kontrastem kvůli velkému množství jednotlivých krystalů a reflektorů, které jsou široce odděleny v prostoru.

Energetická účinnost COB matric může dosáhnout 170 Lm/W.

Výhody COB

Hlavní výhody technologie MCOB jsou:

Vysoký světelný výkon (více než 100 lm/W);
Schopnost dosáhnout vysoké intenzity světelného toku s relativně malou velikostí;
Kompatibilní s různými ovladači, vč. se stmíváním;
Rovnoměrnost světelného toku, žádný stínový efekt;
Kompaktnost, malá velikost, dostupnost různých tvarů;
Možnost výroby matric libovolné teploty barvy od 2700K do 7000K;
Index podání barev až 90Ra;

Nevýhody COB

Hlavní nevýhodou technologie COB je povinné zajištění dobrého odvodu tepla z výkonné matrice COB, což je obtížné zajistit, protože plocha matrice je malá a je obtížné odvádět přebytečné teplo z malé kontaktní plochy.

V tom je háček: levná, a tedy zpočátku nekvalitní COB matrice namontovaná na chladiči bez řádné montáže a zpracování styčných ploch není dostatečně ochlazena, začne se přehřívat a nakonec vyhoří.

Jako potvrzení můžeme uvést následující fakt: není to tak dávno, co jsme na diagnostiku a opravu dostali 57 LED reflektorů (COB) o výkonu 100W. Soudě podle vzhledu (viz foto), z levné řady GS Light.

Po diagnostice bylo zjištěno, že u naprosté většiny reflektorů (49 kusů) selhala COB LED matice a ve zbývajících 8 případech LED driver.

Co je SMD

Technologie SMD (Surface Mounting Device) – doslova lze přeložit jako „zařízení pro povrchovou montáž“.

Hlavní rozdíl mezi touto technologií a „tradiční“ technologií průchozích otvorů je v tom, že komponenty jsou namontovány na povrch desky. To poskytuje menší konstrukční rozměry, lepší odvod tepla a variabilitu provedení. Toto provedení je v osvětlení zdaleka nejběžnější a používá se téměř u všech typů světelných zdrojů.

K dnešnímu dni je to technologie SMD, která je v LED osvětlení nejrozšířenější a používá se téměř ve všech typech svítidel.

Tato technologie je přímo vytvořena pro organizaci výkonného rozptýleného osvětlení, čehož je dosaženo rozložením značného množství malých LED diod po celé ploše svítidla (až 700 kusů v jednom produktu), což umožňuje pro použití jakékoli přídavné optiky v lampách pouze obvyklé ochranné sklo pouzdra lampy. Pro zvýšení stupně rozptylu (například pro místnosti s počítačovým vybavením) se používá mléčný, prizmatický nebo mikroprizmatický difuzér.

Vzhledem k tomu, že LED diody jsou umístěny na velkoplošném hliníkovém pravítku a vzdálenost mezi nimi je dostatečně velká, nezpůsobuje chlazení LED velké potíže, a tedy odolnost SMD pravítek při správném napájení.

Z mínusů svítidel s SMD linkami je třeba poznamenat, že jejich oprava je velmi obtížná, protože pokud jedna LED selže, celá linka přestane hořet a výměna SMD LED na vlastní pěst je poměrně časově náročný úkol. Výměna celé linky je již finančně nákladná. Pro spravedlnost je třeba říci, že většina výrobců LED lamp v Rusku v případě záručního případu vymění celou řadu.

COB a SMD aplikace

1. Obecný případ

Udělal bych sekci takto: pokud vám tvarový faktor skříně lampy umožňuje umístit dostatečně velký chladicí radiátor, můžete použít žárovky COB LED, které omezují jejich výkon na 30 wattů. Všechna osvětlovací zařízení s vyšším výkonem jsou výhradně SMD. Obecně se stane ideální možností pro zavedení LED osvětlení.

2. Prošel objekt a zapomněl

Pokud je úkolem přesně toto - předat objekt a utéct, pak samozřejmě musíte použít levné lampy nebo reflektory na vysoce výkonné COB matrici. Jejich pracovní doba by vám měla stačit na to, abyste se skryli před zorným polem... :)

3. Krátká doba provozu

Pokud lampa nebo reflektor funguje příležitostně, rozsvítí se na několik minut (například je vybaven senzorem přítomnosti a rozsvítí se pouze při průchodu lidí), můžete nebojácně zvolit COB. Matrice prostě nebude mít čas se přehřát.

4. Organizace dočasného osvětlení.

Pro organizaci dočasného osvětlení (například na stavbě při provádění dokončovacích prací) bych doporučil použít COB reflektory o výkonu 20 - 30W.

5. Osvětlení skladů, průmyslových prostor

Ve skladech, průmyslových budovách a areálech se obvykle používají výkonné lampy zavěšené ve vysoké (6-12 metrů) výšce. Pro jejich elektrické osvětlení se důrazně doporučuje používat svítidla vyrobená na SMD LED páscích. Při výběru zařizovacích předmětů věnujte zvláštní pozornost přítomnosti dobře definovaných radiátorů, jejichž účelem je odvádět přebytečné teplo do okolí.