Какие бывают виды светодиодов

Светодиоды Filament

Еще один пример инновационных светодиодов — решения типа Filament. Главное их преимущество — высокая энергоэффективность. При одинаковой мощности, к примеру, с такими светодиодами, как COB, решения типа Filament могут обеспечивать более высокий уровень освещенности.

Рассматриваемый чаще всего используется при изготовлении В числе примечательных характеристик производства соответствующих светодиодов — осуществление монтажа непосредственно на подложку, выполненную из стекла. Данный подход дает возможность распространять свет, излучаемый светодиодом, на 360 градусов.

Особенности разных видов светодиодов

Используемые сегодня светодиоды имеют ряд отличительных характеристик, поэтому их можно классифицировать сразу по нескольким признакам.

DIP

Одним из первых светодиодов стал стандарт DIP, расшифровывающийся, как Direct In-Line Package, который был создан и получил свое широкое применение еще в XX веке. Конструкция этого элемента представляет собой миниатюрную стеклянную или пластиковую беспигментную колбу, выполняющую функцию своеобразной линзы, способной фокусировать и направлять свет в конкретном направлении.

В этом случае кристалл размещается непосредственно на катоде, тогда как с анодом его соединяет соответствующий провод. И катод, и анод выпирают из-под колбы, в результате чего образуется некое подобие ножек, которые припаиваются к ленте, после чего все свободное пространство изолируется от внешней среды с помощью специального герметика. За частоту и интенсивность мерцания, уровень яркости и порядок/силу подачи тока на проводящий кристалл отвечает микрочип, которым в некоторых конструкциях можно управлять.

SMD

Главным конкурентом для DIP является стандарт SMD, который получил ряд существенных отличий. Среди них – особенности крепления кристалла, который в случае с SMD размещается на теплоотводящей подложке с вмонтированными в нее же контактами. Соединение с анодом выполняется анодным проводом, как и у DIP. То же самое можно сказать и об управляющем микрочипе, который здесь также имеется.

А вот линза получила овальную форму, хотя сегодня довольно широко применяется другая технология, которая вообще не предполагает использования защитных корпусов. То есть герметический состав для обеспечения изоляции наносится прямо поверх кристаллов, что чревато определенными ограничениями по уровню яркости. Так, обозначенный показатель редко когда превышает 8 тысяч кандел на квадратный метр. Однако миниатюрный размер LED-элементов позволяет использовать их для оснащения как домашних, так и уличных интерьерных экранов и панелей.

COB

Этот стандарт, расшифровывающийся, как Chip-On-Board, появился относительно недавно, но уже успел занять лидирующие позиции на рынке благодаря особенностям своей конструкции и направленности света. Главная отличительная характеристика таких LED заключается в том, что к подложке крепится большое количество кристаллов, надежная фиксация которых обеспечивается за счет специального диэлектрического состава.

Такой подход позволяет создавать равномерный источник света без теневых помех, которые наблюдаются в других конструкциях. В качестве наглядного примера можно привести такую популярную продукцию, как филаментные лампочки, рассчитанные на 220 вольт, в основе которых лежит стержень из стекла, полностью покрытый светодиодами и защитным люминофором.

Проводя сравнительную характеристику среди всех перечисленных стандартов, стоит отметить, что все они имеют приблизительно одинаковый срок службы, рассчитанный в своем максимуме на 150 тысяч часов. Однако при сопоставлении SMD и DIP становится очевидно, что первый явно проигрывает последнему по уровню яркости. В то же время оба они уступают COB, давая рассеивающий свет, тогда как этот стандарт по праву считается лучшим решением в коммерческом сегменте осветительных приборов направленного типа.

Применение

Первые светодиоды, поставляемые на рынок, выпускались в корпусах из металла. Постепенно его стала заменять пластмасса. При этом по цвету она, как правило, выбирается с учетом цвета свечения светодиода. Однако довольно часто встречаются также прозрачные пластмассовые корпуса.

Рассматриваемые электронные устройства находят широкое применение в самых разных сферах. Это обусловлено тем, что практически все характеризуются:

Энергоэффективностью;

Долгим сроком службы;

Возможностью определять цвет свечения, а также регулировать его мощность;

Безопасностью;

Экологичностью.

Если говорить об энергоэффективности, светодиоды при одинаковой световой отдаче могут иметь существенно меньшую мощность, чем обычные лампы. Меньшая мощность светодиода при этом снижает общую нагрузку на энергосистему здания. Срок службы устройств может в несколько десятков раз превышать тот, что характеризует обычные лампы. При этом с точки зрения функций светодиоды могут совершенно не уступать им.

По мере образования массового спроса на подобные изделия, а также их удешевления, светодиоды все чаще применяются в тех же целях, что и обычные лампы. Каких-либо сложностей в инсталляции соответствующих решений в сравнении с традиционными осветительными приборами не возникает

Важно только убедиться в том, подходит ли конкретный светодиод для установки в электросеть помещения. Для этого может потребоваться заблаговременно — перед закупкой светодиодов — выявить ее основные параметры

Какие еще преимущества могут иметь рассматриваемые решения?

Так, можно отметить, что цветовая температура светодиода может быть практически любой — в том числе при сочетании указанных выше цветов. Кроме того, устройства можно дополнять различными светофильтрами, которые могут значительно расширить сферу применения светодиодов с точки зрения подбора требуемой цветовой температуры.

Возможность управления мощностью свечения — еще одно преимущество рассматриваемых устройств. Данная опция отлично сочетается с их высокой энергоэффективностью. Мощность светодиода может регулироваться в автоматическом режиме — исходя из фактических условий пользования осветительными приборами. И это практически не влияет на срок их службы.

Светодиоды экологичны, поскольку не выделяют вредных для человека видов излучения. Данная характеристика, опять же, расширяет возможности применения рассматриваемых устройств.

Рекомендации по работе с COB светодиодами

COB используются для индикации и освещения, световой поток мощнее, чем у СМД. Но СОВ LED излучают свет под углом 180 градусов, поэтому не пригодны для систем с узконаправленным излучением.

Светильники из этих матриц подвергаются различным экспериментам, по результатам можно сделать определенные выводы:

• это лучший вариант для коммерческих светильников с направленным лучом света;
• хорошо подходят для уличных прожекторов с мощностью до 50 Вт;
• для промышленных светильников «колокол» это не лучший вариант (особенно, если мощность более 50 Вт).

При выборе стоит помнить о том, что СОВ деградируют быстрее, чем СМД. В промышленности мешает такой фактор, как ослепление, мешающие работе. 

Для жилых помещений производятся компактные прожекторы для декоративной подсветки и акцентирования отдельных элементов интерьера. Приборы с мощностью 7-9 Вт пригодны для архитектурной подсветки. CREE предлагает точечные настенные и потолочные светильники, излучающие свет без бликов и хорошо работающие с диммером.

Домашние мастера пытаются делать светильники своими руками, используя низкопрофильные держатели для СОВ-светодиодов. Они избавляют от необходимости работать с паяльником и специальными инструментами при установке матрицы в корпус светильника. Большинство этих изделий комплектуется пластинами, удерживающими диод, и проводами.

Технология изготовления

Преимущества СОВ перед SMD состоит в том, что на один квадратный сантиметр размещается всего лишь 70 кристаллов. А это означает, что размеры светильника значительно уменьшены, но при этом ярость остается неизменной.

Chip On Board матрицы изготавливаются по определенной технологии, которая включает такие этапы:

• подложка покрывается специальным клеевым составом, который обеспечивает адгезионные качества;
• установка на подложку кристаллов;
• затвердение слоя клея, который выполняет защитную функцию;
• чистка матрицы от загрязнения при помощи плазменной технологии;
• пайка платы и контактов кристаллов между собой;
• покрытие люминофором, который смешивается с силиконом (последний необходим для герметизации кристаллов).

Самый сложный этап в данной технологии — равномерное нанесение очень тонкого слоя адгезионного материала. Для того чтобы кристаллы закрепились на подложке необходимо нанести тонкий слой клея, только он должен быть установленной толщины. Если этот слой будет тонким, то в ходе использования кристаллы отпадут. В случае если слой толстый – недостаточный контакт между подложкой и элементом (тепловая отдача уменьшается).

Вопрос решился китайскими учеными, которые предложили метод, с помощью которого адгезионный слой наносится равномерно, тем самым улучшая тепловой контакт. Этот метод носит название магнетронное распыление. Усовершенствованные матрицы называются теперь Multi Chip On Board. На сегодня практически все светодиоды СОВ-матрицы изготавливаются по этой технологии, тем самым создавая лампы высоких мощностей.

Технология изготовления

Преимущества СОВ перед SMD состоит в том, что на один квадратный сантиметр размещается всего лишь 70 кристаллов. А это означает, что размеры светильника значительно уменьшены, но при этом ярость остается неизменной.

Chip On Board матрицы изготавливаются по определенной технологии, которая включает такие этапы:

• подложка покрывается специальным клеевым составом, который обеспечивает адгезионные качества;
• установка на подложку кристаллов;
• затвердение слоя клея, который выполняет защитную функцию;
• чистка матрицы от загрязнения при помощи плазменной технологии;
• пайка платы и контактов кристаллов между собой;
• покрытие люминофором, который смешивается с силиконом (последний необходим для герметизации кристаллов).

Самый сложный этап в данной технологии — равномерное нанесение очень тонкого слоя адгезионного материала. Для того чтобы кристаллы закрепились на подложке необходимо нанести тонкий слой клея, только он должен быть установленной толщины. Если этот слой будет тонким, то в ходе использования кристаллы отпадут. В случае если слой толстый – недостаточный контакт между подложкой и элементом (тепловая отдача уменьшается).

Вопрос решился китайскими учеными, которые предложили метод, с помощью которого адгезионный слой наносится равномерно, тем самым улучшая тепловой контакт. Этот метод носит название магнетронное распыление. Усовершенствованные матрицы называются теперь Multi Chip On Board. На сегодня практически все светодиоды СОВ-матрицы изготавливаются по этой технологии, тем самым создавая лампы высоких мощностей.

Маркировка светодиодов по цвету, правила расшифровки кода маркировки светодиодной ленты

С учетом этого параметра единой системы стандартов не существует. Маркировка светодиодов по цвету непосредственно на корпусе затруднена по причине миниатюрности изделий. Обозначения делают на лентах. Ниже приведена информация о продукции CREE.

Типовое название составлено следующим образом: АААВВВ-СК-0000-ZZZZZ. Первые три буквы («ААА») – это серия. Для рассмотренной выше модификации XM-L будут указано «XML». Следующие три позиции («BBB») – цвет:

• GRN, BLU, RED и другие обозначения понятны в переводе с английского (зеленый, синий, красный соответственно).
• WHT – белый цвет.
• Однако BWT – тоже белый, но в этом варианте речь идет о приборах второго поколения.
• HEW – еще одна модификация белого. Здесь отмечена особой аббревиатурой улучшенные энергетические характеристики прибора.

Далее на позициях «СК»указывают качество цветопередачи:

• Для светильников наружного освещения этот параметр не является определяющим. Такие светодиоды маркируют «01».
• Аббревиатурой L1 обозначают типовые изделия, характеристики которых определяются в технических паспортах.
• При значениях коэффициента цветопередачи CRI от 70; 80; 85; 90 и выше применяют сочетания B1; H1; P1; U1 соответственно.

Индикаторные led

Чтобы выбрать подходящий индикаторный ЛЕД-элемент, нужно ознакомиться с их видами и типами. В эту группу входят такие разновидности диодов: DIP, Super Flux «Piranha», Straw Hat, SMD. Все они отличаются конструкцией, размерами, яркостью излучения и т. д. Их применяют в разных сферах.

DIP светодиоды

Это разновидность светоизлучающих устройств, которые имеют выводной корпус и часто выпуклую линзу. Разные виды светодиодов из это группы отличаются формой и диаметром корпуса. Цилиндрические элементы имеют окружность колбы от 3 мм. Также в продаже есть диоды с прямоугольным корпусом.

Они имеют широкий спектральный диапазон, бывают одноцветными и многоцветными (RGB ленты). Однако их угол свечения не превышает 60°.

Их используют для уличной рекламы, индикаторов.

Super Flux Piranha

Этот вид светодиодов отличается самым высоким показателем по световому потоку. Он имеет прямоугольный корпус с 4 пинами (выводы), поэтому его можно жестко присоединить к плате.

В продаже есть светодиоды с красным, зеленым, синим и белым светом, последние отличаются цветовой температурой. Вы можете приобрести ЛЕД-элементы с линзой (3, 5 мм) или без нее. Угол, в пределах которого расходиться световой поток достаточно широкий – от 40° до 120°.

Пиранью монтируют в приборы автомобиля, дневные ходовые огни, магазинные вывески и т. д.

Straw Hat

Эти диоды еще называют «соломенная шляпа», это связано с их конструкцией. Они выглядят, как обычные led-лампочки с колбой в форме цилиндра и двумя выводами, но их высота меньше, а радиус линзы больше.

Светодиод размещен близко к передней стенке колбы, поэтому угол свечения достигает 100 — 140°. ЛЕД-устройства представлены в красном, синем, зеленом, желтом и белом цвете. Они излучают направленный световой поток, поэтому их применяют в качестве интерьерной подсветки или заменяют ими лампы аварийной сигнализации.

SMD светодиоды

Кроме выводных индикаторных светодиодов в продаже имеются устройства типа SMD. В эту группу входят цветные диоды с очень ярким светом, а также белые элементы с низкой мощностью (до 0.1 Вт) для поверхностной установки.

Размеры лампочек отличаются, например, изделие SMD 0603 – это сверхмалый светодиод, который используют для декоративной подсветки, монтируют в автомобильные лампы, приборные панели и т. д. Кроме того, выпускаются устройства 0805, 1210 и т. д. Лампочка может быть с линзой или без нее.

Чаще всего светодиоды типа SMD применяют для создания ЛЕД-лент. Это обусловлено тем, что их легко монтировать на основание.

Характеристики и параметры светодиодов

Применение современных технологических процессов позволяет изготовлять светильники, в которых используется матрица СОВ, с мощностью до 100 Вт. А светоотдача при этом достигает 150 Лм/Вт. Типичная матрица Chip On Board имеет две формы: круглую и квадратную. Ее размеры (диаметр и сторона соответственно) колеблется от 1 до 3 см.

Но бывают светодиоды Chip On Board и больших размеров. Производители матрицы СОВ дают срок службы изделия до 30 000 часов, а более мощные светодиоды способны работать до 50 000 часов.

Такие показатели привели некоторых специалистов к мысли, что Chip On Board обладает низкой надежностью. Эти цифры о сроке службы изделия получены в ходе математических исследований. Светодиоды испытывались при экстремальных условиях, и результат принес следующие значения: при непрерывном режиме, устройство способно проработать до шести лет. За такое длительное время появятся другие более мощные и лучше модели изделия.

Но следует помнить о том, что все производители элементов освещения на основе матрицы Chip On Board дают гарантийный срок до 20 000 рабочих часов. Если за это время что-то произойдет, то они готовы осуществить бесплатный ремонт.

Конечно, СОВ-матрицы имеют и недостатки, но они не столь существенны по сравнению с достоинствами. Светильники с такой матрицей стоят дороже чем обычные, но если посчитать расход электроэнергии, то очевидно, что светодиодные лампы более выгодные.

Вот мы и рассмотрели Chip On Board светодиоды, их преимущества, характеристики и конструкцию. Надеемся, предоставленная статья была для вас полезной и интересной!

Наверняка вы не знаете:

А. SuperFlux

(рус. СуперФлакс) (или Piranha, рус. — Пиранья) – технология, при которой чип «упакован» в квадратную коробочку с четырьмя выводами. И уже эта коробочка непосредственно монтируются на токопроводящую подложку.

Кристаллы SMD в свою очередь различаются числовыми индексами: 3528, 5050, 5630, 5730, 7060. Понимать эти индексы следует лишь как размеры чипа. Так, например, чипы наиболее популярных SMD 3528 и SMD 5050 имеют размер 3,5х2,8 мм и 5,0х5,0 мм соответственно. В то же время SMD 5050, например, в действительности представляет собой не один, а три интегрированных вместе чипа, поэтому в аббревиатуре некоторые производители и продавцы добавляют обозначение 3Chip или называют такие чипы многокристальными. Соответственно, большая площадь чипа означает его большую светимость.

C. CoB

(рус. – КоБ) – Chip-on-Board, технология «впаивания» чипа прямо на подложку платы. Эта технология позволяет эффективно отводить тепло от кристалла.

При увеличении мощности светодиодов производители начали поиск возможностей усовершенствования отвода тепла. В результате появились технология COB LED, позволяющая создавать компактные и мощные источники света с высокой оптической плотностью, избыток тепла из которых отводит корпус. Эти светодиоды встраиваются в лампы и прожекторы для освещения промышленных и жилых помещений, архитектурной подсветки.

В COB-светодиодах
кристаллы без корпуса и подложки, располагаются близко друг к другу, соединяются
последовательно параллельно и покрываются одним слоем люминофора. На 1 см 2 платы можно разместить до 70-и чипов, в результате значительно повышается
оптическая плотность (свечение равномерное, без точек). Плата может иметь
различные размеры, лишнее тепло уходит через корпус независимо от количества
диодов.

Форма модуля может быть прямоугольная,
квадратная, круглая, овальная, что позволяет установить его практически в любой
осветительный прибор. Мощность зависит от площади, высокой яркости можно
добиться при минимальных размерах модуля. Подобная конструкция не создает
теней, поверхность освещается равномерно. Эти LED-источники
хорошо работают со всеми пускорегулирующими устройствами, диммерами яркости и
цвета, системами автоматического управления освещения.

Chip on Board Single Lens — технология совершенства в мире светодиодов.

Chip on Board Single Lens — технология совершенства в мире светодиодов.

07.11.2012 01:28 Chip on Board Single Lens — уникальная технолония, позволяющая значительно улучшить качество светодиодного оборудования, изпользую все его преимущества на 100 %.

Что же из себя представляет данная конструкция и каким образом она применима для совершенствования светодиодных светильников?

Технология Chip on Board Single Lens далеко не новинка светотехнической промышленности. Впервые так называемые «чипы-на-плате» стали применять более тридцати лет назад. Тогда непосредственно на плату появилась возможность крепить любые полупроводниковые элементы, в том числе led-кристалл. Такие конструкции были прочными и обходились довольно не дорого. И именно для светодиодов это стало новой ступенью эволюции.

Казалось бы, как можно усовершенствовать и без того самые передовые осветительные конструкции? Однако дело в том, что несмотря на свои несомненные преимущества, такие как долгий срок службы, неприхотливость в обслужвании, устойчивость к перепадам давления и температуры, пониженное энергопотребление и теплоотдача, светодиоды по-прежнему имеют пути к развитию. Вероятно, именно путь сборки Chip on Board Single Lens способен приблизить их к совершенству.

В чистом виде светодиод — это полупроводниковый источник света на основе кристалла, к которому крепятся электроды. Сам кристалл закреплен на определенную основу с первичной и в случае сложных конструкций со вторичной оптикой. Часто конструкция оборудования, даже несмотря на герметичный корпус и теплоотвод, влечет существенные тепловые потери, то есть повышается энергопотребление не за счет отдачи света, а за счет нагревания самого светоотдающего элемента.

Конечно, светодиды довольно экономично расходуют энергию, особенно в сравнении с другими источниками света. Но и они отдают лишь 60 процентов своей энергии в световой поток. А используя иной способ монтажа кристала их КПД можно увеличить до 90 %. Как? Все очень просто. Прежде всего кристалы крепятся в на строго выверенном расстоянии друг от друга, таким образом люминофор, покрывающий кристаллы не перегревается и служит дольше. Кроме того, каждый чип имеет индивидуальную линзу первичной оптики. Благодаря этому светильнику сделанному по системе Сhip on Board Single Lens не нужен герметичный корпус или вторичные линзы.

Технология таким образом решает сразу несколько проблем:

— навсегда решен вопрос перегрева светильников

— снижается себестоимость, так как площадь одиночных линз фиксированна

— если сама плата, линзы и первичный сделаны из высокачественного сырья, то светильник работает без оптических потерь с высокими светопоказетелями, при широком диапазоне температуры окружающей среды (от 60° до +60°).

— световые показатели светового потока таких источников света значительно выше, чем у аналогов.

— светильники устойчивы к внешнему воздействию и вибрациям, ведь каждая линза надежно защищает кристаллы.

— каждый диод превращается в автономный источник света. В случае порчи одного светодиода, его легко можно заменить, таким образом светильник прослужит дольше! А учитывая, что такие светильники и без замены могут работать до пяти лет в режиме круглосуточного света, — их срок службы становится и вовсе фантастическим.

Выбирая светильники Chip on Board Single Lens, вы принимаете правильное решение. Новая светотехника прослужит Вам не один год, более того — от года к году будет экономить затраченные средства.

Появление на рынке

В полупроводниковой светотехнике до 2009 года было только одно направление – повышение мощности свечения диода. Это направление носит название Power LED, что в переводе означает «мощные светодиоды». Ученые смогли изобрести лампу, мощность которой достигала до 10 Вт. Но большим спросом, как правило, пользовались излучатели мощностью от 1 до 6 Вт.

Начиная с 2009 года, на рынке появляются SMD-диоды. Такая технология означает то, что устройство крепится на поверхность с помощью пайки, а каждый диод порывается слоем люминофора. Такие светильники маломощные и создают рассеиваемый свет за счет большого количества диодов (до семисот штук).

Следующим шагом в развитии стала технология СОВ, которая расшифровывается как «многочисленные кристаллы на плате». Суть Chip On Board заключается в том, что на плату кристаллы крепятся без корпуса и без подложек из керамики. Затем все кристаллы покрываются равномерным слоем люминофора. За счет этого лампа будет светить равномерно. Такая конструкция позволила существенно снизить стоимость на светодиоды.

Устройство COB-светодиодов демонстрируется на картинке:

Отличительные характеристики COB

Наравне с другими типами светодиодов, COB матрицы имеют свои «светлые и темные стороны», о которых стоит упомянуть. Первый плюс в пользу COB – это форма матрицы, которую можно изготовить круглой, квадратной, с технологическими отверстиями… В общем, любой. Это позволяет дублировать размеры практически любого источника искусственного света и подстраиваться под нужную форму. Второй положительный аспект – качество излучаемого света. Предметы, освещаемые COB светильниками, имеют чёткую теневую границу за счет равномерного распределения светового потока. Лампы на SMD светодиодах не могут похвастаться такой контрастностью из-за отдельно расположенных кристаллов и отражателей.

Нельзя пройти мимо энергетических показателей. Мощность одной COB матрицы зависит от её геометрии, количества кристаллов и совершенства применяемой технологии изготовления. Стоит отметить высокую светоотдачу COB матриц. Например, наиболее технологически совершенная, массово производимая COB матрица CXB1820 от компании Cree, имеет светоотдачу в 166 лм/Вт.

Недостатком COB технологии можно назвать не ремонтопригодность матрицы в случае частичного или полного выхода из строя отдельных чипов.