Talaş montaj tipi koçanı. COB LED nedir: teknolojinin özü, özellikleri ve önerileri

1. Giriş

Silikon plakaların üretimine yönelik teknolojinin gelişmesiyle, çiplerin güvenilirliğinin artmasıyla ve ısı dağıtma özelliklerinin iyileştirilmesiyle eş zamanlı olarak, yarı iletken cihazların boyutunda inanılmaz bir azalma meydana geldi. Japon elektronik üreticisi Mitsubishi, 1994 yılında Chip-Scale Package (CSP) teknolojisini piyasaya süren ilk şirket oldu. Artık CSP bileşenleri standarttır. Ancak yakın zamana kadar bu kadar küçük cihazlardan ısının uzaklaştırılamaması nedeniyle LED'ler için CSP teknolojisi kullanılmıyordu. Ancak artan verimlilik ve yüksek sıcaklıklara karşı direnç (bu önceki nesil LED'lerde sorundu) durumu değiştirdi. Ve şimdi Nichia, Lumileds, Samsung ve Toshiba gibi üreticiler CSP LED'lerin seri üretimine başladıklarını duyurdular.
LED paketleme teknolojisinin nasıl geliştiğine ve CSP'nin tasarımcılara önceki nesil LED'leri kullanarak pratik olmayan yeni kompakt form faktörleri oluşturmaları için ne gibi fırsatlar sağladığına bakalım.

2. Paketleme teknolojisinin geliştirilmesi

Yakın zamanda 50. yıldönümünü kutlayan Moore Yasası, üretim teknikleri geliştikçe belirli bir boyuttaki çip üzerindeki transistör sayısının her 18 ayda bir ikiye katlandığını belirtiyor. Ancak bu yasa aynı zamanda belirli sayıda transistör içeren bir çipin alanının her 18 ayda bir önceki boyutunun yarısına kadar küçülmesini de ifade ediyor. Bileşenlerin bu şekilde minyatürleştirilmesi, tasarım alanı kısıtlamalarıyla karşı karşıya kalan tasarımcılar için bir nimettir. Örneğin giyilebilir cihazlar (gadget'lar).

Ancak teknolojik gelişmeler nedeniyle boyutların küçültülmesi, daha fazla minyatürleştirme taleplerini karşılamaya yetmedi. Elektronik bileşenlerin boyutunu daha da azaltmak için çip üreticileri, daha az kullanışlı parçaları çıkaracak şekilde ambalajı sistematik olarak değiştirdi. Bu yöndeki ilk büyük ilerleme yüzeye monte bileşenler (SMD) oldu. SMD, deliklerden geçen kablolardan vazgeçildi baskılı devre kartı komponentin montaj ve elektrik bağlantısının sağlanması. SMD bileşenlerinin montajı, lehim pastasının yeniden akıtılmasıyla doğrudan baskılı devre kartının yüzeyine gerçekleştirildi; bu, mekanik ve elektriksel bağlantıları sağlarken aynı zamanda önemli miktarda boş alan tasarrufu sağladı.

Şekil 1. SMD bileşenleri geçiş pinlerini ortadan kaldırır ve doğrudan PCB'ye monte edilir

Daha sonra çip üreticileri daha da ileri giderek SMD paketinden küçük miktarlardaki plastiği bile çıkardı. Müşteriye teslim edilen bileşenlerin saf silikondan biraz daha fazlası olduğu noktaya kadar.
Bu tür bir optimizasyonun sonuçları oldukça önemli olabilir. Örneğin, kablosuz iletişim için çip üreticisi olan Nordic Semiconductor, sistemlerini çip (SoC) üzerinde iki versiyonda sunmaktadır. Yüzeye monte QFN paketindeki bir SoC, baskılı devre kartı üzerinde 36 mm2'lik bir alanı kaplar; CSP sürümü yalnızca 9,6 mm2 kaplar. Yer tasarrufu - neredeyse %76.

Ancak geleneksel bir çipin CPS versiyonunu yapmak o kadar kolay değil. Yarı iletken üreticilerinin, doğrudan baskılı devre kartına monte edilebilecek kadar sağlam ve günlük kullanımın stresine dayanabilecek silikon çipler üretmeye başlayabilmeleri için üretim süreçlerini mükemmelleştirmeleri uzun yıllar aldı.

Her ne kadar (bazı istisnalar dışında) LED'ler silikondan üretilmese de, çoğunlukla safir (Al 2 O 3) veya silisyum karbür (SiC) substratı üzerinde büyütülmüş yarı iletken nitrürlere (GaN ve katı çözeltileri) dayanan yapılardır. geleneksel elektroniklerin boyutunun küçülmesine yol açan aynı üretim süreçlerine tabi tutuluyor.

LED'lerin bozulmasındaki ana faktör yüksek sıcaklıktır. Sıcaklık ne kadar yüksek olursa servis ömrü o kadar kısa olur. Bununla birlikte, uzun yıllar süren testler sonucunda büyük miktarda veri birikmiştir ve her yeni nesil yarı iletken cihazın daha güvenilir hale geldiği, daha uzun hizmet ömrüne sahip olduğu giderek daha açık hale gelmektedir. Örneğin, 105°C gibi çok yüksek bir bağlantı sıcaklığında çalıştırılan LED'ler, 36.000 saati aşan bir kullanım ömrü gösterdi.

3. Daha azı daha fazladır

Ana avantaj CSP teknolojileri Açıkçası, LED ambalajının (kutu) boyutunu önemli ölçüde azaltır (Şekil 2).


İncir. 2. Çip ölçekli pakete küçültmede LED'lerin evrimi

Ama başka önemli avantajları da var. Örneğin, bu küçük katı hal aydınlatma (SSL) armatürlerinin üretimi önemli ölçüde daha ucuz olduğundan, müşterilerin aydınlatma ekipmanı üretiminde maliyetleri önemli ölçüde azaltmalarına olanak tanıyor.

CSP LED'leri, flip-chip teknolojisiyle (kristalleri baskılı devre kartlarına ve diğer alt tabakalara doğrudan monte etme yöntemi) karşılaştırıldığında bile geleceğe doğru gerçek bir adımı temsil eden, minimal ambalajda yeni bir konsept yarattı. Pedler, CSP LED'in alt yüzeyinde standart SMD donanımıyla uyumlu bir aralıkta bulunur. Bu özellik, çip üreticilerinin gofret, herhangi bir taban veya başka herhangi bir ek ambalaj biçimi ekleme ihtiyacını ortadan kaldırır.

CSP için net bir tanım yoktur, ancak endüstri genel olarak "çip ölçekli LED paketini", aktif alana (LED tarafından yayılan ışık alanı) eşit veya yüzde 20'ye kadar daha büyük herhangi bir cihaz olarak kabul eder. ).

Bu boyuttaki cihazlar mühendislere daha fazla tasarım esnekliği sağlar. Örneğin, ışık yayan yüzeyin geometrisini, LED'lerin parlaklık düzeyini değiştirme özgürlüğü sağlar ve lambaların boyutunu küçültmeyi mümkün kılar.


Şek. 3. CSP LED kontak pedlerinin boyutları standart SMD montaj teknolojisine karşılık gelir

Montaj fabrikaları ayrıca pedleriyle birlikte CSP'yi kullanmakla ilgileniyor standart adım(LED'in tabanında hem anot hem de katot) çünkü montaj işlemini daha kolay ve daha ucuz hale getirirler. Cihazlar, standart al ve yerleştir donanımı kullanılarak doğrudan baskılı devre kartına monte edilebilir ve flip-chip gibi diğer minyatür ambalaj türlerinin gerektirdiği ek kablolamaya gerek yoktur. Ek olarak, CSP LED'leri standart Otomatik Test Ekipmanı (ATE) kullanılarak test edilebilir.
CSP'nin bir diğer önemli avantajı, geleneksel LED'lere göre daha düşük termal direncidir. Örneğin, Toshiba'nın TL2F2 SMD LED'i 30 K/W paket termal direncine sahiptir (bağlantı noktasından lehim pedine kadar). Karşılaştırma için, aynı şirkete ait TL1WK serisi LED (Şekil 4) CSP formatında mevcuttur ve 17 K/W termal dirence sahiptir (bağlantı noktasından lehim pedine kadar). Termal direnci 5 K/W'ın altında olan CSP LED'ler zaten duyuruldu.


Şekil 4. Toshiba'nın TL1WK LED'i düşük termal dirence sahiptir

Düşük termal direnç, CSP LED'lerinin geleneksel paketli LED'lere göre daha yüksek akımlarda çalışmasına olanak tanır, aşırı ısınma nedeniyle erken arıza riski olmadan parlaklığı artırır. Küçük boyutlarından dolayı CSP LED'leri, geleneksel paketlenmiş LED'ler gibi daha dağınık bir kaynak yerine noktasal bir ışık kaynağı olarak yayar. Bu, aydınlatma cihazlarında lenslerin kullanılmasına olanak sağlar daha küçük boyutlar böylece maliyet azaltılır ve daha önce pratik olmayan daha kompakt form faktörleri kullanılır. CSP'nin diğer bir optik avantajı, çipin beş tarafından da ışık yayılmasından gelir (geleneksel bir SMD LED paketi yalnızca üst taraftan ışık yayar), bu da belirli bir akım için ışık akısını arttırır.

Kısmen belirli bir lümen çıkışı (ışık çıkışı) için LED sayısını azaltma ihtiyacından kaynaklanan, dolayısıyla malzeme ve montaj maliyetlerini azaltma ihtiyacından kaynaklanan artan "lümen yoğunluğu" talebi muhtemelen CSP teknolojisi için katalizör olacaktır. geleneksel LED'lerin yerini alıyor. Ancak etki önemli olabilir. Örneğin, tipik bir LED, 9,8 lm/mm2'lik bir lümen yoğunluğunda (parlaklık) 12,25 mm2'lik bir ışık yayma alanından 120 lm'lik bir lümen çıkışına sahip olabilir. Karşılaştırıldığında, bir CSP LED'i 1 mm2'lik bir aydınlık alandan 30 lm ışık çıkışı sağlayabilir ve 30 lm/mm2 sunabilir; bu da geleneksel bir LED'in üç katıdır.

Geliştirilmiş parlaklık, yayan matriste daha az LED içeren daha kompakt ışık motorlarıyla sonuçlanır. İhtiyaç duyulan şey, aydınlatma uzmanı olmayan mühendisler için bile yeni aydınlatma ürünlerinin tasarımını kolaylaştıran standart, kullanıma hazır Chip-on-Board (CoB) modüllerinin üretilmesidir.

4. CSP LED'leri satışta

Önde gelen LED çip üreticileri CSP çözümleri segmentinde faaliyet göstermektedir. Örneğin Samsung Electronics, 2015 yılının ortalarında ikinci nesil CSP LED'lerini piyasaya sürdü. Cihazlar, alt yüzey haricinde kristalin her yüzüne doğrudan uygulanan mavi bir yayıcı ve bir fosfor (beyaz ışık üretmek için) kullanılarak flip-chip yöntemi kullanılarak üretilir.
Üreticiye göre bu LED'ler önceki nesle kıyasla verimlilik ve ışık akısı açısından yüzde 10'luk bir iyileşme sağlıyor. Şirket hem tek çipli LED'ler (Şekil 5) hem de 2x2 veya 3x3 LED'lerin CSP matrislerini sunmaktadır. Matrisler tek bir merceğin kullanımına izin verecek kadar küçüktür, oysa geleneksel paketlerdeki LED'ler birçok ayrı mercek gerektirir.


Şekil 5. Samsung CSP LED LM101A 1,4 mm alana sahiptir 2

Lumileds ayrıca 1x1 mm (LUXEON FlipChip White 05) ve 1.4x1.4 mm (LUXEON FlipChip White 10) çip boyutlarına sahip kendi CSP LED'lerini de üretmektedir. İkincisi, 2 K/W'lık bir termal dirence sahiptir ve 141 lm/W'ye (350 mA'da) kadar verimlilik sağlar.

Nichia, 2015 baharında, benzer özelliklere sahip önceki nesil cihazların 1/9'u boyutunda olan flip-chip LED'ler olan Elemental LED'lerin (ELEDS) ticari lansmanını duyurdu. Şirketin CSP LED'leri daha sonra Doğrudan Monte Edilebilir Çip (DMC) olarak serileştirildi ve iki versiyonda mevcuttu: 1 mm2 (NCSLE17AT 1717) ve 2 mm2 (NVSLE21AT 2121). Geleneksel yüksek güçlü (1-4 W) LED'lerin yerine uygun maliyetli bir alternatiftirler ve 120 ila 150 lm/W verime sahiptirler.

Toshiba, daha önce bahsedilen TL1WK serisi LED'leri CSP pazarına sundu. Cihaz 0,65 x 0,65 mm (0,42 mm2) ölçülerindedir ve aşırı ısınma tehlikesi olmadan 180 mA'de çalışabilir, bu da tasarımcıya şirketin termal tasarım yönergeleri dahilinde bir miktar esneklik sağlar.

Cree ayrıca şu anda piyasada bulunan en küçük paket olan 1,6 x 1,6 mm (2,56 mm2) XLamp XQ serisi olan CSP LED'leri de geliştiriyor. LED'ler, SiC (silisyum karbür) alt tabaka kullanan SC3 teknolojisini temel alır.

Seul Semiconductor, Epistar, Lextar ve diğer birçok tanınmış üreticinin portföylerinde halihazırda CSP ürünleri bulunmaktadır. Üstelik Epistar, 20-40 W güç aralığında yalnızca CSP LED'ler değil, aynı zamanda bunlara dayalı modüller de üretiyor (Şekil 6), müşterilere COB modüllerine ucuz bir alternatif sunuyor.


Şekil 6. Epistar modülleri CSP LED'leriyle donatılmıştır

5. Baskın eğilim

Nasıl yapılacağını aramanın sonu yok elektronik parçalar boyutu daha küçüktür. Giyilebilir cihazlar (aletler) gibi kompakt ürünler, giderek daha fazla minyatürleştirme gerektirir.

LED'lerin boyutları diğer elektronik bileşenlere göre çok daha yavaş küçüldü çünkü özellikle minyatür paketlerde termal bozulmaya karşı duyarlıydılar. Ancak aydınlatma sektörünün montaj maliyetlerini en aza indirme ve "lümen yoğunluğunu" artırma talebi, LED çip üreticilerini bu zorlukların üstesinden gelmeye zorladı teknik problemler. Modern çipler çok daha güvenilir hale geldi ve artık özellikle CSP formatında daha yüksek sıcaklıklara dayanabiliyor.
Sonuç olarak, bu yeni cihazlar daha yüksek ileri akımlarda çalışarak ışık çıkışını artırabiliyor.

Günümüzde CSP LED'leri herkese uygun değildir. Herhangi bir montaj firmasının kabul edemeyeceği kadar kırılgan ve küçüktürler. Ancak bu minik "yaratıkların" faydaları çoktur ve tüm büyük LED çip üreticileri, önümüzdeki 6-12 ay içinde seri üretime geçecek ticari ürünler üzerinde çalışıyor. Analistler, 2013 yılında CSP LED'lerin toplam yüksek güçlü LED sayısının yalnızca %11'ini oluşturduğunu, 2020'de ise paylarının %40'a yaklaşacağını belirtiyor.
Piyasa, CSP teknolojisinin baskın LED aydınlatma trendine geçişini beklerken, KTL bugün neredeyse tüm aydınlatma ekipmanlarını CSP LED'leri kullanarak üretiyor.

LED'ler çeşitli alanlarda giderek daha popüler çözümler haline geliyor. Dekoratif ürün olarak veya iç mekanların aydınlatılmasında kullanılabileceği gibi bina dışındaki çeşitli alanlarda da kullanılabilmektedir. LED'ler oldukça geniş bir modifikasyon yelpazesinde piyasaya sunulmaktadır. Aynı zamanda, ilgili ürünlerin geliştiricileri periyodik olarak gelecekte yeni pazar nişleri yaratabilecek yenilikçi çözümler sunmaktadır. Günümüzde en yaygın LED türleri nelerdir? Hangi amaçlarla kullanılabilirler?

LED'ler nedir?

Yaygın LED türlerine bakmadan önce inceleyelim Genel bilgi ilgili cihazlar hakkında. LED, dönüştürme yeteneğine sahip bir yarı iletkendir. elektrik Dünyaya Bu durumda ana bileşeni olan yarı iletken kristal, 2 tip iletkenlik ile karakterize edilen birkaç katmandan oluşur. Yani - delik ve elektronik.

Birinci tip iletim, bir elektronun bir atomdan diğerine transferini içerir. müsait yer. Buna karşılık, ilk atoma başka bir elektron gelir, bir öncekine başka bir elektron gelir, vb. Bu mekanizma Atomlar arasındaki kovalent bağlar nedeniyle etki eder. Bu durumda hareket etmezler. Aslında fizikçilerin geleneksel olarak delik dediği pozitif yük hareket eder. Bu durumda bir elektron deliklere geçtiğinde ışık açığa çıkar.

LED'in yapısı genel olarak doğrultucu diyota benzer. Yani 2 terminali vardır - anot ve katot. Bu özellik LED'i bir elektrik akımı kaynağına bağlarken polariteyi koruma ihtiyacını belirler.

Genel olarak ilgili ürünler 20 miliamperlik ileri akım için tasarlanmıştır. Prensip olarak bu değer azaltılabilir, ancak bu durumda LED'in rengi değişebilir ve parlaklığı azalabilir. Buna karşılık, ilgili parametrenin arttırılması istenmez. Akım optimum değeri aşarsa, onu gerekli seviyeye düşürmek için bir sınırlama direnci kullanılır.

LED'leri takarken akılda tutulması gereken birkaç nüans vardır. Bu, iç yapıları ve uygulama biçimleriyle önceden belirlenir. Bazı durumlarda söz konusu ürünün monte edildiği cihazın çalışmasını sağlamak amacıyla LED'ler ve diğer elektronik bileşenler için stabilizatör kullanılması gerekebilmektedir.

LED'deki yarı iletkenlerin bileşimine bağlı olarak kırmızı, sarı, yeşil veya mavi olabilir. Örneğin ilgili elektronik bileşenin yapısı galyum nitrür içeriyorsa LED mavi renkte yanacaktır. Aslında belirli LED türlerinin ayırt edildiği kriterlerden biri de renkleri olabilir.

Başvuru

Piyasaya sunulan ilk LED'ler metal gövdelerde üretildi. Yavaş yavaş yerini plastik almaya başladı. Bu durumda renk genellikle LED ışığının rengi dikkate alınarak seçilir. Ancak şeffaf plastik kasalar da oldukça yaygındır.

Dikkate alınan elektronik aletlerçeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunun nedeni neredeyse herkesin aşağıdaki özelliklerle karakterize edilmesidir:

Enerji verimliliği;

Uzun servis ömrü;

Işımanın rengini belirleme ve gücünü ayarlama yeteneği;

Güvenlik;

Çevre dostu.

Enerji verimliliğinden bahsedecek olursak aynı ışık verimliliğine sahip LED'ler, geleneksel lambalara göre çok daha az güce sahip olabiliyor. LED'in düşük gücü binanın enerji sistemi üzerindeki genel yükü azaltır. Cihazların servis ömrü, geleneksel lambalardan onlarca kat daha uzun olabilir. Aynı zamanda işlevler açısından LED'ler tamamen onlarla eşit olabilir.

Bu tür ürünlere yönelik kitlesel talebin yanı sıra maliyetleri de geliştikçe LED'ler, geleneksel lambalarla aynı amaçlarla giderek daha fazla kullanılıyor. Geleneksel aydınlatma cihazlarıyla karşılaştırıldığında ilgili çözümlerin kurulumunda hiçbir zorluk yoktur. Yalnızca belirli bir LED'in odanın elektrik ağına kurulum için uygun olup olmadığından emin olmak önemlidir. Bunu yapmak için, LED'leri satın almadan önce ana parametrelerini önceden belirlemek gerekebilir.

Söz konusu çözümlerin başka ne gibi faydaları olabilir?

Bu nedenle, LED'in renk sıcaklığının, yukarıdaki renklerin bir kombinasyonu da dahil olmak üzere hemen hemen her şey olabileceği belirtilebilir. Ek olarak cihazlar, gerekli renk sıcaklığının seçilmesi açısından LED'lerin kapsamını önemli ölçüde genişletebilecek çeşitli ışık filtreleriyle desteklenebilir.

Işıma gücünün kontrol edilebilmesi söz konusu cihazların bir diğer avantajıdır. Bu seçenek yüksek enerji verimliliğiyle uyumludur. LED gücü, aydınlatma armatürlerinin gerçek kullanım koşullarına göre otomatik olarak ayarlanabilir. Ve bu pratik olarak hizmet ömrünü etkilemez.

LED'ler insanlara zararlı radyasyon türleri yaymadıkları için çevre dostudurlar. Bu karakteristik yine söz konusu cihazların uygulama olanaklarını genişletmektedir.

Sınıflandırma: gösterge ve aydınlatma çözümleri

Uzmanlar LED'leri 2 ana kategoriye ayırıyor - gösterge ve aydınlatma. İlki esas olarak dekoratif bir aydınlatma etkisi yaratmayı amaçlamaktadır ve bir binanın, odanın veya aracın dekorasyon unsuru olarak kullanılır. Veya metin stilizasyonu için bir araç olarak - örneğin bir reklam afişinde.

Buna karşılık aydınlatma LED'leri var. Bir odadaki veya bölgenin belirli bir bölgesindeki aydınlatmanın parlaklığını artırmak için tasarlanmıştır - örneğin, arabalar için LED'leri düşünürsek. Bu tür bir çözüm, geleneksel lambaların kullanımına bir alternatiftir ve birçok durumda enerji verimliliği ve çevre dostu olma açısından daha faydalıdır.

Yürütme türleri

Ancak LED'lerin sınıflandırmasına dönelim. Bunları belirli kategorilere ayırarak en geniş nedenleri belirlemek mümkündür. Uzmanlar arasındaki ortak yaklaşım, aşağıdaki ana LED türlerinin tanımlanmasını içerir:

Lif;

Gelin onlara daha yakından bakalım.

DIP LED'lerin özellikleri nelerdir?

Bu tür LED'lerin piyasada nasıl göründüğünü daha ayrıntılı olarak incelersek, toplu olarak satılmaya başlayan ilk DIP sınıfı cihazlara atfedilebilir. Bu çözümler, özellikle ışık huzmesi oluşturan bir mercek olmak üzere optik bileşenlere sahip muhafazalara yerleştirilen kristallerdir.

DIP LED'ler gösterge kategorisine aittir. Başka bir isimleri var - DIL. İlk önce deliklerin açılması gereken bir tahtaya monte edilirler. Göz önünde bulundurulan kategori içerisinde şunlar olabileceği belirtilebilir: Çeşitli türler Ampul çapı, rengi ve üretim malzemesi bakımından farklılık gösteren LED'ler. Bu durumda karşılık gelen parametreler en geniş aralıkta sunulabilir. Söz konusu çözümlerin şekli silindiriktir. İlgili LED'ler arasında hem tek renkli hem de çok renkli cihazlar bulunur.

Örümcek LED'i

Bu LED türü genellikle önceki cihazlara çok benzer. Ancak iki kat daha fazla çıkışa sahiptirler - 4. DIP LED'ler ise 2'ye sahiptir. Sunulan çözüm türünün daha fazla çıkışa sahip olması, ısı dağıtımını optimize eder ve ilgili bileşenlerin güvenilirliğini artırır. Uygulamada çeşitli alanlarda, özellikle de otomobillerde LED olarak kullanılıyorlar.

SMD LED'leri

Bu çözümler yüzeye montaj konsepti kullanılarak üretilmektedir. Yani, bunlar herhangi bir yüzeye monte edilen LED'lerdir, diğer çözümler ise delikli montaj yoluyla monte edilebilir.

Bu tip LED'lerin boyutları, alternatif çözümlerin boyutlarından ve monte edildikleri yapılardan önemli ölçüde daha küçük olabilir. Yine bu durumda ısının daha optimum şekilde uzaklaştırılmasından bahsetmek yerinde olacaktır. SMD LED'leri kullanma çoğu durumda aydınlatma tasarımlarının çeşitliliğini genişletmenize olanak tanır.

SMD LED'ler aydınlatma kategorisine aittir. Oldukça karmaşık bir yapı ile karakterize edilirler. Yani LED'in kendisi metal bir alt tabakadan oluşur. Üzerine doğrudan alt tabaka gövdesinin kontaklarına lehimlenen bir kristal sabitlenir. Kristalin üzerine bir mercek yerleştirilir. Bu durumda bir alt tabakaya 1-3 LED takılabilir. SMD, 3528 gibi yaygın olarak kullanılan ultra parlak LED türlerini içerir. Bu çözümler yüksek seviye talep etmek.

COB LED'leri

Bir sonraki popüler LED türü COB'dir. Kristalin doğrudan tahtaya monte edilmesini içeren teknoloji kullanılarak yapılır. Bu kararçok sayıda avantajla karakterize edilir:

Bileşiğin oksidasyondan korunması;

Küçük tasarım boyutları;

Isı yayılım verimliliği;

Özellikle SMD tipi cihazlarla karşılaştırıldığında LED'lerin kurulum maliyetinin azaltılması.

Yukarıdaki LED türlerini dikkate alırsak COB markalı çözümlerin en yenilikçi olarak sınıflandırılabileceği not edilebilir. Bu teknoloji ilk olarak 2000'li yılların sonlarında Japon mühendisler tarafından uygulandı. Artık bu tür LED'ler popülerlik kazanmaya devam ediyor.

Uzmanlara göre, özellikle ticari segment ve ev aydınlatması alanından bahsedersek, söz konusu çözümler piyasadaki en popüler çözümler bile olabilir. COB LED'lerin kullanımının zor olabileceği alanların bulunduğunu belirtmekte fayda var. Bunların arasında profesyonel aydınlatma ekipmanlarının üretimi de yer alıyor. Gerçek şu ki, söz konusu LED'ler, yerleşik bir ışık yoğunluğu eğrisi ile aydınlatma organizasyonuna uyum sağlama açısından pek optimal değil. Bu gibi durumlarda SMD tipi cihazlar daha uygun olabilir.

Açıklanan diyotlar aydınlatma diyotları olarak sınıflandırılır. Uzmanların belirttiği gibi, ışık akısının özelliklerine göre en iyiler olarak sınıflandırılabilirler. Piyasada kırmızı, yeşil, mavi ve beyaz gibi farklı renklerde mevcuttur. Bu modellerin ışık akısı 40-120 derecelik bir dağılım açısına sahiptir.

Bir alt tabakaya 9'dan fazla COB LED monte edilebilir. Yüksek parlaklık elde etmelerinin bir sonucu olarak fosforla kaplanırlar. Bu çözümlerin ışık akısının SMD cihazlardan daha yüksek olduğunu belirtmekte fayda var. Dolayısıyla hangi tip LED'lerin daha iyi olduğunu düşünürsek, belirtilen kritere göre COB sınıfı bir çözümün avantajı olabilir.

COB LED'leri otomotiv sektöründe de kullanılmaktadır. Ön, arka lambaların ve dönüş sinyallerinin bir bileşeni olarak kullanılabilirler. Önemli olan satın alınan cihazları doğru şekilde kurmaktır. Bunu yapmak için deneyimli uzmanlara başvurmak mantıklıdır.

Fiber LED'ler

Fiber LED'ler yenilikçi sayılabilir. Son zamanlarda 2015 yılında piyasaya çıktılar. Söz konusu çözümler Güney Koreli mühendisler tarafından geliştirildi.

Bu tür LED'ler giyim üretiminde kullanılabilir. Yani onlardan parlayabilen bir gömlek veya tişört yapmak oldukça mümkün. Fiber LED'lere dayalı giysi üretimi aynı zamanda çeşitli polimerlerin yanı sıra alüminyum bileşiklerinin kullanımını da içerir.

Filament LED'leri

Yenilikçi LED'lerin bir başka örneği de Filament çözümleridir. Başlıca avantajları yüksek enerji verimliliğidir. Aynı güç için, örneğin COB gibi LED'lerle Filament çözümleri daha yüksek düzeyde aydınlatma sağlayabilir.

Söz konusu LED en çok bir LED'in imalatında kullanılır. İlgili LED'lerin üretiminin dikkate değer özellikleri arasında doğrudan camdan yapılmış bir alt tabaka üzerine kurulum yer alır. Bu yaklaşım, LED'in yaydığı ışığın 360 dereceye dağıtılmasını mümkün kılar.

En iyi seçenek nasıl seçilir?

Belirli bir tasarım için en uygun LED tipi nasıl belirlenir? Bu konuda odaklanabileceğiniz çok sayıda kriter var. Prensip olarak, bir LED'in uygulama kapsamını yukarıda tartıştığımız özelliklere göre sınıflandırmasına göre belirlemek oldukça meşrudur. Cihazların özelliklerini dikkate alarak uygun elektronik bileşenleri seçmenin özelliklerini inceleyelim:

LED'lerin seçilmesi: DIP çözümlerinin özellikleri

Yukarıda belirttiğimiz gibi DIP LED'ler piyasaya çıkan ilk ürünler arasındadır. Bu nedenle oldukça eski ama hala talep gören teknolojileri içeriyorlar. Başlıca avantajları kurulum kolaylığı, uygun form, düşük enerji tüketimi, düşük ısınma ve dış etkenlere karşı oldukça yüksek derecede korumadır.

Çoğu zaman söz konusu LED'ler 3 ve 5 mm çaplarda mevcuttur. LED'leri türe göre karşılaştırırsak, söz konusu çözümlerin kullanım için en uygun çözüm olduğu sonucuna varabiliriz:

Araç Tuning unsurları olarak;

Dekoratif bileşenler olarak;

Düşük gücün bir parçası olarak - ev yapımı el fenerleri için bir seçenek olarak.

Söz konusu LED'lerin piyasada nispeten düşük bir maliyeti ve bulunabilirliği vardır. En yaygın modifikasyonlar arasında 12 volt LED'lerin olduğu belirtilebilir. Çeşitli çevrimiçi katalogların yanı sıra geniş bir yelpazedeki özel mağazalarda da bulunabilirler. Aslında, herhangi bir 12 volt LED, piyasada oldukça yüksek bir taleple karakterize edilir.

LED'lerin seçilmesi: SMD tipi çözümlerin özellikleri

için uygun çözüm türü dış görünüş düz bir şekle sahip olmaları bakımından temelde diğerlerinden farklıdır. Bu elektronik bileşenler ayak kullanılmadan monte edilir. SMD tipi LED'ler için akım, arka taraflarında bulunan terminallerden sağlanır.

Böylece bu cihazların montajı delik kullanılmadan gerçekleştirilir. LED'lerin yerleştirilmesi çok kompakt bir şekilde yapılabilir. Sonuç olarak ilgili cihazların yerleştirildiği yapı da küçülebilir.

Söz konusu cihazları kullanmanın ana yolları aynı otomatik ayarlama, çeşitli iç aydınlatma türleridir. Bu seçeneklerin en önemli avantajları arasında yüksek parlaklık ve ışık çıkışı yer almaktadır. Küçük boyutlarıyla birleştiğinde bu çözümler, diğerlerine göre önemli avantajlar sunar. alternatif modellerürünler.

Modern pazarda en yaygın olanı 3528 LED tipidir. Bu ürünler LED şerit üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. İlgili ürünlerin tasarımı, kırmızı, mavi ve yeşil parlak renklere sahip üç renkli LED'lerin üretilmesine olanak tanır. SMD 5050 tipi LED gibi diğer birçok elektronik bileşen 3528 tipi çözümlere dayalı olarak üretilmektedir.

Söz konusu ürünler aynı zamanda uygun fiyatlı olmalarıyla da öne çıkıyor. Genellikle piyasada geniş bir yelpazede sunulurlar.

LED'lerin Seçilmesi: COB Çözümlerinin Özellikleri

Öncelikle ilgili tipteki LED'lerin önemli bir kısmının çok güçlü tasarımlardan oluştuğunu belirtmekte fayda var. Onların Karakteristik özellik- dinamik ısı dağılımı sağlayan kristallerin yüzeye yerleştirilmesi sayesinde ışığın hızlı dağılımı.

Söz konusu LED'ler çok parlak. Bu, onları özellikle araba farlarının tasarımında kullanım için talep haline getiriyor. Bu ürünlerin bir takım önemli nüanslar dikkate alınarak kurulması gerektiğini belirtmekte fayda var - bunları yalnızca deneyimli uzmanlar bilebilir. Bu nedenle uygun çözümleri kurmak için yetkili servis personeliyle iletişime geçmeniz önerilir.

LED ürünler çeşitli özelliklere göre üretilebilmektedir. teknolojik süreçler. Buna bağlı olarak farklı tüketici özelliklerine sahip olabilirler. Üç ana üretim teknolojisi vardır:

A. SüperFlux(Rusça SuperFlax) (veya Piranha, Rusça - Piranha), çipin dört pimli kare bir kutuya "paketlendiği" bir teknolojidir. Ve bu kutu doğrudan iletken bir alt tabakaya monte edilir.


SuperFlux teknolojisi kullanılarak yapılmış bir LED modülü örneği. Kristalin paketlendiği kare kutular açıkça görülüyor:

SMD kristalleri ise sayısal endekslerle ayırt edilir: 3528, 5050, 5630, 5730, 7060. Bu endeksler yalnızca çipin boyutları olarak anlaşılmalıdır. Örneğin, en popüler SMD 3528 ve SMD 5050'nin yongaları sırasıyla 3,5x2,8 mm ve 5,0x5,0 mm boyutlarındadır. Aynı zamanda, örneğin SMD 5050 aslında bir değil, birbirine entegre edilmiş üç çiptir, bu nedenle bazı üreticiler ve satıcılar kısaltmaya 3Chip adını ekler veya bu tür çiplere çoklu çip adını verir. Buna göre daha büyük bir çip alanı, daha fazla parlaklık anlamına gelir.

C.CoB(Rusça - KoB) - Chip-on-Board, bir çipin doğrudan kart alt tabakasına "lehimlenmesi" teknolojisi. Bu teknoloji, ısının kristalden etkili bir şekilde uzaklaştırılmasını sağlar.

COBLED'ler– bunlar genellikle birkaç ondan birkaç yüze kadar ışık yayan kristal içeren bir matris formundaki yapılardır. COB teknolojisi kullanılarak monte edilen bir LED örneği, makalede hakkında bilgi bulunan popüler SMD 2835 LED'dir.

LED cihazların gelişimi, parlaklıklarını arttırma veya daha doğrusu sürekli artan bir ışık akısı elde etme yolunda ilerlemektedir. Akış birkaç yolla artırılabilir:

  • tek bir LED'in gücünü artırın;
  • onlarca veya yüzlerce düşük güçlü ışık yayan kristali tek bir LED muhafazasında birleştirin.

İlk denemeler “Piranha” tipi LED’ler şeklinde oldu. İçlerine bir kasaya üç veya dört düşük güçlü kristal yerleştirildi. Bu yaklaşımın bir başka örneği de üç çipli SMD 5050 LED'di.

Piranha'da kristaller, ısıyı panele ve iletken bakır izlerine aktaran pasif bir ısı emici olan kurşun telin ucuna lehimleniyor.

SMD paketlerinde çip(ler), ince bir paket tabanına veya seramik alt tabakaya monte edilir. Isı, çeşitli termal kontak geçişleri yoluyla dağıtılır: kristal - alt tabaka - kasanın iç tabanı, kasanın dış tabanı - baskılı devre kartı veya soğutucu yüzeyi. Bu bağlantı noktaları, ısının kristalden kaçmasını önleyen katı termal dirençlere sahiptir. Dolayısıyla bu gibi durumlarda kristaller çok iyi soğutulamaz.

Kurulum sırasında SMD muhafazaları büyük miktar LED'ler çok fazla yer kaplar ve LED'lerin parlak noktalarını "ayırır". Bu nedenle, lambanın lüminesans yoğunluğunu eşitlemek için tasarımına mat veya mikroprizmatik ışık difüzörleri eklenmiştir. Bu çözüm ışık akısını azaltır. Şeffaf “ekranlar” bile akışın %10'una kadar emer. Ve mat olanlar -% 20 - 25'e kadar.

Bu yüzyılın başında bu soruna mükemmel bir çözüm bulundu. Mühendisler LED kristallerini geniş bir alt tabakaya yerleştirmeyi önerdiler. Bir SMD diyotta boyutları 1,4 ila 6 mm arasında değişiyorsa, yeni alt tabakaların çapı 10 - 30 mm veya dikdörtgen - 120 × 30 mm'ye kadardı. Alt tabakalar ısı ileten seramiklerden, yapay safirden veya sadece yarı iletken silikondan yapılmıştır. Kristaller ilk önce yapıştırıldı ancak yapıştırıcının kalınlığı büyüktü ve termal direnci de yüksekti.

Yapıştırılmış kristaller, 9, 12, 24 V veya daha yüksek bir voltajda çalışan seri zincirlere bağlandı. Gerekli gücü ve/veya ışık akısını elde etmek için zincirler paralel olarak bağlandı. Bağlanan ve test edilen zincirler, silikon veya epoksi reçine bazlı bir fosfor ile kaplandı. LED matrislerini üretmenin bu yöntemine COB teknolojisi denir. COB, Chip-on-Board veya “cips on board” anlamına gelir.

2009 yılında Çin Bilimler Akademisi ince bir yapıştırıcı tabakasının (“tutkal”) püskürtülmesine yönelik bir yöntem geliştirdi. Teknolojiye Multi Chip on Board veya MCOV adı verildi.

SOV matrislerinde, bir lümen ışık akısının maliyeti 0,07 ruble arasında değişmektedir. 0,2 sürtünmeye kadar. Bu durumda kristal yoğunluğu metrekare başına 70'e ulaşır. cm.Matristeki parlak noktalar, SMD diyotlu bir karttan çok daha yoğun bir şekilde yerleştirilmiştir. Fosfor, istenen ışık akısı diyagramını oluşturacak bir mercek biçiminde yapılabilir. Böylece COB matrisinin boyutları, akışta benzer olan SMD "matrisinden" çok daha küçük hale geldi.

COB matrisinin gücü yüzlerce watt'a ulaşabilir, ışık çıkışı 120 – 160 Lm/W'dir. Servis ömrü – 50 – 60 bin saate kadar. Üretimin yüksek derecede otomasyonu, çok güçlü olmayan bir COB matrisinin ortalama maliyetini birkaç dolara eşdeğer hale getirdi. Bu nedenle bir lambanın matrisini değiştirerek onarılması, yeni bir lamba satın almaktan daha ucuz olabilir.

COB ve SMD LED'ler arasındaki fark nedir?

SMD, elektronik bileşenleri baskılı devre kartına monte etme yöntemidir. SMD paketleri dirençler, kapasitörler, transistörler, indüktörler vb. içerir.

COB LED'leri genellikle yüksek güçlü veya çok yüksek güçlü LED üretmeye yönelik bir teknolojidir. COB LED'leri SMD tipi muhafazaya yerleştirilebilir. Örneğin SMD 2835 COB teknolojisi kullanılarak üretilmektedir.

SMD ve COB LED'leri arasındaki fark SMD'nin bir kartın yüzeyine monte edilmek üzere tasarlanmış bir tür LED muhafazası olduğu ve COB'un bir LED üretmeye yönelik veya bir matris maliyetine yönelik bir teknoloji olduğudur.

Aydınlatma mühendisliği aktif olarak LED'leri aydınlatmaya dahil ediyor. Piyasada LED'lerin yanı sıra COB LED'ler de bulunmaktadır. Daha güçlü yayıcılara dayanıyorlar. LED aydınlatma elemanları COB (Chip On Board), enerji tüketiminden tasarruf edebileceğiniz ışık kaynaklarıdır. Ancak uzmanlar hangi lambaların kullanılmasının daha iyi olduğunu tartışmaya devam ediyor. Chip On Board LED'ler nelerdir ve hangi özelliklere sahiptirler, bu konuya daha sonra değineceğiz.

Piyasadaki görünüm

2009 yılına kadar yarı iletken aydınlatma teknolojisinde tek bir yön vardı; diyot ışığının gücünü arttırmak. Bu yöne “güçlü LED’ler” anlamına gelen Power LED adı verilmektedir. Bilim adamları, gücü 10 W'a ulaşan bir lamba icat etmeyi başardılar. Ancak kural olarak 1 ila 6 W gücündeki yayıcılar büyük talep görüyordu.

2009'dan beri SMD diyotlar piyasaya çıktı. Bu teknoloji, cihazın lehimleme kullanılarak yüzeye tutturulduğu ve her diyotun bir fosfor tabakasıyla kaplandığı anlamına gelir. Bu tür lambalar düşük güçlüdür ve çok sayıda diyot (yedi yüz parçaya kadar) nedeniyle dağınık ışık oluşturur.

Geliştirmedeki bir sonraki adım, "bir tahta üzerinde çok sayıda kristal" anlamına gelen COB teknolojisiydi. Chip On Board'un özü, kristallerin karta bir muhafaza olmadan ve seramik alt tabakalar olmadan tutturulmasıdır. Daha sonra tüm kristaller düzgün bir fosfor tabakasıyla kaplanır. Bu sayede lamba eşit şekilde parlayacaktır. Bu tasarım LED'lerin maliyetini önemli ölçüde azaltmayı mümkün kıldı.

COB LED cihazı resimde gösterilmektedir:

Üretim teknolojisi

IDS'in SMD'ye göre avantajı santimetre kareye yalnızca 70 kristalin yerleştirilmesidir. Bu, lambanın boyutunun önemli ölçüde küçültüldüğü ancak öfkenin değişmediği anlamına gelir.

Chip On Board matrisleri aşağıdaki adımları içeren özel bir teknoloji kullanılarak üretilir:

  • alt tabaka, yapışkan özellikler sağlayan özel bir yapışkan bileşim ile kaplanmıştır;
  • kristallerin bir alt tabakaya yerleştirilmesi;
  • koruyucu bir işlevi yerine getiren yapışkan tabakanın sertleşmesi;
  • plazma teknolojisini kullanarak matrisin kirlenmeden temizlenmesi;
  • tahta ve kristal kontakların birbirine lehimlenmesi;
  • silikonla karıştırılmış bir fosforla kaplama (ikincisi kristallerin kapatılması için gereklidir).

Bu teknolojideki en zor aşama, çok ince bir yapışkan malzeme tabakasının eşit şekilde uygulanmasıdır. Kristallerin alt tabakaya yapışması için ince bir tutkal tabakası uygulanması gerekir, ancak bunun belirli bir kalınlıkta olması gerekir. Bu tabaka ince ise kullanım sırasında kristaller düşecektir. Katman kalınsa, alt tabaka ile eleman arasında yeterli temas yoktur (ısı çıkışı azalır).

Sorun, yapışkan tabakanın eşit şekilde uygulandığı ve böylece termal temasın iyileştirildiği bir yöntem öneren Çinli bilim adamları tarafından çözüldü. Bu yönteme magnetron püskürtme denir. Geliştirilmiş matrislere artık Çoklu Çip On Board adı verilmektedir. Bugün neredeyse tüm COB matris LED'leri bu teknoloji kullanılarak üretilmekte ve böylece yüksek güçlü lambalar yaratılmaktadır.

LED'lerin özellikleri ve parametreleri

Modern teknolojik süreçlerin kullanılması, 100 W'a kadar güce sahip SOV matrisini kullanan lambaların üretilmesini mümkün kılar. Ve ışık çıkışı 150 Lm/W'a ulaşır. Tipik bir Chip On Board matrisi iki şekilde gelir: yuvarlak ve kare. Boyutları (sırasıyla çap ve yan) 1 ila 3 cm arasındadır.

Ancak daha büyük boyutlarda Chip On Board LED'ler var. SOV matrisinin üreticileri, ürüne 30.000 saate kadar hizmet ömrü verir ve daha güçlü LED'ler 50.000 saate kadar çalışabilir.

Bu tür göstergeler bazı uzmanların Chip On Board'un düşük güvenilirliğe sahip olduğuna inanmasına yol açtı. Ürünün kullanım ömrüne ilişkin bu rakamlar matematiksel araştırmalarla elde edilmiştir. LED'ler aşırı koşullar altında test edildi ve sonuç şu değerleri verdi: Sürekli modda cihaz altı yıla kadar çalışabilir. Bu kadar uzun bir süre boyunca, diğerleri daha güçlü ve daha iyi modelürünler.

Ancak Chip On Board matrisini temel alan tüm aydınlatma elemanları üreticilerinin 20.000 çalışma saatine kadar garanti süresi sağladığını unutmamalısınız. Bu süre içinde bir şey olursa ücretsiz onarım yapmaya hazırdırlar.

Elbette IDS matrislerinin dezavantajları da var ancak avantajlarıyla karşılaştırıldığında çok önemli değiller. Böyle bir matrise sahip lambalar geleneksel olanlara göre daha pahalıdır ancak enerji tüketimini hesaplarsanız LED lambaların daha karlı olduğu açıktır.

Böylece Chip On Board LED'lere, avantajlarına, özelliklerine ve tasarımlarına baktık. Sunulan makalenin sizin için yararlı ve ilginç olduğunu umuyoruz!

Muhtemelen bilmiyorsunuz: