LED-matrix. led matrix smd led matrix

Er wordt aangenomen dat een van de meest effectieve manieren om de totale energiekosten van vandaag de dag te verlagen, de organisatie van kunstmatige verlichtingssystemen met LED's is.

Bij dezelfde lichtstroom is het stroomverbruik van LED-lichtbronnen ongeveer 10 keer lager dan dat van een conventionele gloeilamp. Tegelijkertijd gaan ze vele malen langer mee dan fluorescentielampen.

Tot voor kort werd het massale gebruik van LED-lampen beperkt door hun hoge prijs, die grotendeels wordt bepaald door een vrij complexe fabricagetechnologie. Om een ​​monokristal op een substraat (printplaat) te installeren, wordt dus gesoldeerd in een convectieoven.

Om de complexiteit van het vervaardigen van energiebesparende lichtbronnen te verminderen, zijn LED-arrays ontwikkeld, die in het algemeen een set enkele LED's zijn met een gemeenschappelijke (parallelle aansluiting) of aparte voeding.

In dit geval worden ongeveer 9 of meer kristallen op één substraat gemonteerd, die vervolgens worden gevuld met een fosfor.

Deze technologie heeft de productiekosten van LED-lampen aanzienlijk verlaagd en ze betaalbaarder gemaakt. Dergelijke matrices worden met succes gebruikt bij de vervaardiging van zowel verlichtingsarmaturen als aanwijsinrichtingen. Ze hoeven niet te worden gesoldeerd in een convectieoven en kunnen handmatig of met speciale montagemodules worden gemonteerd.

SMD-diodes(Surface Mounted Device) is een enigszins verouderd type, structureel bestaande uit een metalen substraat (koper of aluminium), waarop een kristal is gemonteerd, gesoldeerd aan de contacten van de behuizing waar het substraat is geïnstalleerd.

Het kristal is bedekt met een lens en/of bedekt met een fosfor. Deze technologie maakt het mogelijk om tot drie LED's op één substraat te plaatsen. Ze worden gebruikt bij de productie van LED-strips voor verlichting en achtergrondverlichting.

Tegelijkertijd worden, afhankelijk van het aantal kristallen in de matrix, tapes geproduceerd met het aantal LED's 60 stuks/m (1 kristal) en 30 stuks/m (3 kristallen). De helderheid van de gloed van tapes met LED's, bestaande uit drie kristallen, is natuurlijk hoger dan die van tapes met LED's op een enkele chip.

SMD-matrices zijn ook verkrijgbaar met kristallen die een andere gloedkleur hebben (RGB-type). LED's van het RGB-type worden bestuurd door speciale controllers die de helderheid of het vermogen van de gloed aanpassen met behulp van de pulsbreedtemodulatie (PWM) -methode.

Door een stroom van verschillende grootte op elk gekleurd kristal toe te passen, kun je de totale lichtstroom veranderen, waardoor bizarre combinaties van kleuren en helderheid van de gloed ontstaan.

COB-diodes(Chip On Board van het Engelse "chip on the board") is het meest voorkomende type matrix-LED's. Structureel zijn ze een substraat (plaat), waarop een groot aantal onverpakte kristallen zijn gemonteerd. Daarna worden ze gevuld met een fosfor.

Een groot aantal kristallen zorgt voor een verhoogde helderheid van COB-type LED's, wat een orde van grootte hoger is dan de vergelijkbare parameter van SMD-type diodes. SOV-type diodes worden zowel voor verlichting als als indicatie-inrichtingen gebruikt.

Filament LED's veelbelovende technologie Chip On Glass, waarmee je 28 kristallen op een glazen of saffiersubstraat kunt installeren.

Gebruikt bij de vervaardiging van LED-lampen in transparante glazen kolven. Tegelijkertijd spreidt de lichtstroom zich uit over 360°, wat het mogelijk maakt om een ​​grotere verlichting te verkrijgen met hetzelfde vermogen als SMD- en COB-leds.

© 2012-2019 Alle rechten voorbehouden.

De materialen die op de site worden gepresenteerd, zijn alleen voor informatieve doeleinden en kunnen niet worden gebruikt als richtlijnen en normatieve documenten.

Laten we onze mening geven over dit dilemma, dat begint te lijken op een discussie over wat beter is, iOS of Android. Er is niet één antwoord op deze vraag. Het is noodzakelijk om het doel van de lamp, die een diodematrix gebruikt, duidelijk te begrijpen. Voor sommigen zal COB beter zijn, voor anderen, SMD.

COB voor schijnwerpers met laag vermogen

COB wint bijvoorbeeld duidelijk in de commerciële spotlights. Zoals railverlichting, downlights en andere soorten accentverlichting.

Voor diffuse commerciële verlichting is een gewone LED-strip of een liniaal die rond de omtrek van de armatuurbehuizing onder de diffuser is gemonteerd, meer geschikt. COB-matrices gedragen zich niet slecht in straatschijnwerpers tot 50 watt.

SMD voor industriële lichtkoepels boven 50W

Wat betreft de verlichting van industriële ondernemingen, bijvoorbeeld in industriële LED-lampen, de bel
Het is bijna onmogelijk om een ​​COB-matrix (zie de figuur rechts) van wereldberoemde geavanceerde fabrikanten te ontmoeten, hoewel een paar jaar geleden iedereen van dergelijke experimenten hield.

Industriële COB LED-koepelarmaturen zijn veel goedkoper dan SMD-diodebordarmaturen zoals industriële koepelarmaturen.

Dit komt doordat een COB-matrix met diodes van dezelfde fabrikant 30-50% minder kost, wat de kosten van het armatuur verlaagt. Het nadeel is, volgens de beoordelingen van de meeste vooraanstaande fabrikanten van industriële en straatverlichting, dat COB-matrices vaak onder garantie worden vervangen als het armatuurvermogen meer dan 50 watt is.

In een van de fabrieken waarmee we samenwerken, kregen we een verhaal te horen over hoe een industriële LED-bellamp met een hoogwaardig warmteafvoersysteem en een hoogwaardige COB-diode werd vergeten met de chip aan op de tafel naar beneden, en in 2 uur ontstoken de tafel.

Echte ervaring

Uit eigen ervaring kennen we een verhaal over hoe een energie-ingenieur bij een grote onderneming, om geld te besparen ten koste van kwaliteit, industriële koepelarmaturen met COB-diodes kocht en nu moet hij boeten voor zijn verkeerde beslissing: elk jaar diodeborden vervangen in 15-20% van de armaturen.

Om niet door zijn superieuren te worden uitgescholden omdat hij in zijn tijd de verkeerde keuze heeft gemaakt, vraagt ​​hij hem om hem te factureren voor fluorescentielampen en verschillende elektrische verbruiksartikelen in plaats van COB-matrices om de echte kosten te verbergen.

Degradatie van COB-diodes

We mogen ook de echte degradatie van diodes in industriële armaturen met hoog vermogen niet vergeten, die volgens gebruikerswaarnemingen hoger is voor armaturen met hoog vermogen met COB-elementen. Maar zeer zelden voert iemand jaarlijkse metingen uit van de verlichting van de kamer.

Verblindend effect van COB-diodes

Een andere observatie van gebruikers is het feit dat industriële COB LED-koepellampen in magazijnen en werkplaatsen meer verblinding produceren, waardoor het voor personeel moeilijk is om op hoogte te werken.

Mening van een expert: “Onze mening: COB LED armaturen zijn de beste oplossing voor accentverlichting en armaturen met een matig vermogen tot 50W. De enige uitzonderingen zijn systemen met meerdere modules, waarbij elke module een afzonderlijke COB-matrix is ​​met een gemiddeld vermogen. Voor verlichting van meer dan 50 watt kun je beter industriële bellampen gebruiken met een SMD-matrix. Bovendien, hoe meer diodes per 1 watt vermogen, hoe beter”, zegt Alexei Frolov, verlichtingsingenieur bij Grandenergoproekt.

LED-matrices zijn een technologische combinatie op één substraat van meerdere lichtemitterende halfgeleiderkristallen, met een gemeenschappelijke vulling met een mengsel van fosfor en siliconen.

Het uiterlijk van LED-matrices wordt geassocieerd met de ontwikkeling (Chip-on-Board), wat zich letterlijk vertaalt als "een chip op het bord". Deze technologie heeft SMD-LED's vervangen, wordt gekenmerkt door een hoge mate van productieautomatisering en heeft geleid tot een aanzienlijke prijsverlaging voor LED-lampen en -spots.

Soorten en toepassingen

Met behoud van één enkel principe van het plaatsen van LED-kristallen op een warmtegeleidend substraat, verschillen LED-arrays aanzienlijk in het aantal kristallen op één basis en in de manier waarop ze met elkaar zijn verbonden.

Het aantal kristallen op één substraat bepaalt het uiteindelijke vermogen van de matrix, die kan oplopen tot honderden watts per product. Krachtige matrixlichtbronnen hebben zich bewezen in spots en armaturen voor straatverlichting. De manier waarop de kristallen met elkaar zijn verbonden, bepaalt het vermogen om de gloed van individuele kristallen en de parameters van de voeding voor de matrix te regelen. De serie-parallelle structuur van interne verbindingen maakt het mogelijk om de stroom te verminderen en de grootte van de voedingsspanning te vergroten, wat tot uiting komt in de kenmerken van matrixproducten.

Een ander kenmerk van de interne verbindingen van de kristallen met elkaar met externe leads is de mogelijkheid om LED-matrixstructuren te gebruiken in informatieborden en in grafische of karakterschermen. Dergelijke LED-matrices worden toegepast in regel- en meetapparatuur en diverse reclame-installaties.

In oudere modellen, voor informatieborden, grafische of karakterdisplays, werden LED-matrices ontworpen op basis van DIP- of SMD-LED's.

schakelschema

Zoals hierboven opgemerkt, bepaalt de serie-parallelle schakeling voor het met elkaar verbinden van LED-kristallen de vereisten voor de matrixvoeding. Hoe hoger de voedingsspanning, hoe meer LED's in serieschakelingen zijn geschakeld. Deze functie vermindert de vereisten voor de uitgangsstromen van de drivers, maar in het geval van een storing van één kristal in een serieel circuit, stopt het hele circuit met het uitstralen van licht. De stroom wordt herverdeeld naar de werkende LED-chips, waardoor hun degradatie wordt versneld en de levensduur van de LED-matrix als geheel aanzienlijk wordt verkort.

Om het probleem op te lossen, verbinden sommige fabrikanten alle LED-chips in de matrix tegelijkertijd in serie en parallel. Deze functie vermindert aanzienlijk de kans op uitval van de LED-matrix als gevolg van het doorbranden van één chip. Parallelle aansluiting van LED's onderling binnen dezelfde matrixstructuur vereist grote uitgangsstromen van de driver, maar de algehele emissiviteit heeft praktisch geen last van het falen van een of twee kristallen. Matrices voor LED-displays bevatten een complex systeem van intern schakelen, dat wordt bepaald door de vereisten voor het afzonderlijk aansturen van elke LED. Om dergelijke LED-matrices aan te sturen, zijn speciale geïntegreerde processors en microschakelingen gemaakt.

Verbinding

In de schema's voor het aansluiten van LED-matrices zijn twee belangrijke punten de bepalende factoren voor hun betrouwbaarheid - een voldoende oppervlakte van de radiator voor warmteafvoer en stabilisatie van de voedingsstromen. Beide factoren houden rechtstreeks verband met de versterkte degradatie van halfgeleiderkristallen wanneer hun temperaturen de maximaal toegestane temperatuur overschrijden.

Zowel het onvoldoende oppervlak van de koelradiator als de te hoge doorlaatstroom leiden tot een verhoging van de temperatuur van het kristal.

De bedrijfswaarden van gelijkstroom worden aangegeven in de parameters van de LED-matrices en voor een geschatte selectie van het radiatorgebied kunt u het cijfer 20-25 cm² per 1 W matrixvermogen gebruiken. Houd er rekening mee dat een dergelijke ruimte vereist is bij omgevingstemperaturen tot 35 °C. Bij hogere temperaturen moet het werkgebied van de radiator worden vergroot of aangevuld met actieve koeling.

Bij het kiezen van LED-matrices met ingebouwde driver en gevoed door een 220 V-netwerk, moet er rekening mee worden gehouden dat dergelijke lichtbronnen niet geschikt zijn voor het verlichten van permanente verblijfplaatsen van een persoon.

De afwezigheid van elektrolytische condensatoren met hoge capaciteit in het stuurcircuit aangedreven door 220 volt bepaalt het hoge uitgestraalde licht, waarvan het schadelijke effect op de menselijke gezondheid door vele wetenschappelijke studies is bewezen.

Conclusie

Verbetering van de parameters van lichtgevende LED-kristallen leidt tot de opkomst van steeds krachtigere matrixstructuren, waarvan het uitgangsvermogen al 300 W of meer heeft bereikt.

Deze trend, gecombineerd met een toename van de specifieke lichtstroom per 1 W ingangsvermogen, bepaalt de verdere ontwikkeling van LED-matrices en hun overtreffende ontwikkeling in de lichttechnologiemarkt.

Lees ook

Knyazev OV, Stroy-TK Group of Companies, mei 2017

Momenteel beleeft de LED-verlichtingsmarkt in Rusland zijn bloei, zowel hightech dure modellen van lampen en schijnwerpers zijn te koop, waarvan de garantieperiode 3-7 jaar is, en goedkope LED-producten die waarschijnlijk niet werken zonder storingen voor minimaal 1 jaar. Laten we proberen deze reeks voorstellen te begrijpen.

Waar komen goedkope wegwerp "ambachten" vandaan?

Hoe paradoxaal het ook mag lijken, de klant is zelf verantwoordelijk voor de aanwezigheid van een groot aantal aanbiedingen van goedkope LED-lampen van consumentenkwaliteit, omdat het belangrijkste selectiecriterium voor de klant de kostprijs is.

De situatie herhaalt zich, zoals voorheen met: als er vraag is naar goedkope producten, zullen fabrikanten uit het Middenrijk ook voor aanbod zorgen! Aangezien niemand het monopolie heeft op de invoer uit China, beginnen concurrenten van fabrikanten een constante, partij voor partij, verlaging van de inkoopprijzen te eisen om eenvoudigweg concurrenten op de markt met een lage prijs te scoren. Er zijn echter redelijke grenzen aan alles en een constante verlaging van de kosten van producten met behoud van alle basiskenmerken is gewoon onmogelijk. Dus het spel begint de prestaties, betrouwbaarheid, enz. Te verminderen. - gewoon om verlichtingsapparatuur te verkopen, met een minimale garantieperiode. En dit ondanks het feit dat voor LED's een gekke bedrijfstijd is aangekondigd - van 50 tot 100 duizend uur.

Wat is COB

COB-technologie, meer recentelijk MCOB (Multi Chip-on-Board) - vertaalt zich als "Crystal On Board". Het wordt beschouwd als de meest geavanceerde LED-technologie tot nu toe.

In het kort kan het als volgt worden beschreven: kristallen op het bord plaatsen zonder omhulsels en keramische substraten, en al deze kristallen bedekken met een gemeenschappelijke fosforlaag. LED-kristallen bevinden zich zeer dicht bij elkaar - de plaatsingsdichtheid kan 70 kristallen per 1 cm 2 bereiken, d.w.z. de kristallen versmelten praktisch tot een enkel veld en de gloed van de matrix blijkt zeer uniform te zijn, individuele punten van de kristallen zijn niet te onderscheiden.

Een belangrijk pluspunt van de technologie is de kwaliteit van het uitgestraalde licht. Objecten verlicht door lampen op de COB-matrix hebben door de gelijkmatige verdeling van de lichtstroom een ​​duidelijke schaduwrand. Lampen op basis van SMD-LED's kunnen helaas niet bogen op een dergelijk contrast vanwege het grote aantal afzonderlijke kristallen en reflectoren die ver uit elkaar liggen in de ruimte.

De energie-efficiëntie van COB-matrices kan 170 Lm/W bereiken.

COB-voordelen

De belangrijkste voordelen van MCOB-technologie zijn:

1. Hoge lichtopbrengst (meer dan 100 lm/W);
2. Het vermogen om een ​​hoge intensiteit van de lichtstroom te bereiken met een relatief kleine omvang;
3. Compatibel met verschillende drivers, incl. met dimmen;
4. Uniformiteit van de lichtstroom, geen schaduweffect;
5. Compactheid, klein formaat, beschikbaarheid van verschillende vormen;
6. De mogelijkheid om matrices van elke kleurtemperatuur van 2700K tot 7000K te vervaardigen;
7. Kleurweergave-index tot 90Ra;

Nadelen van COB

Het belangrijkste nadeel van COB-technologie is de verplichte voorziening van een goede warmteafvoer van een krachtige COB-matrix, die moeilijk te leveren is, omdat het matrixoppervlak klein is en het moeilijk is om overtollige warmte van een klein contactoppervlak te verwijderen.

Hier zit het addertje onder het gras: een goedkope, en dus in eerste instantie lage kwaliteit, COB-matrix gemonteerd op een koelradiator zonder goede montage en bewerking van interface-oppervlakken wordt niet voldoende gekoeld, begint oververhit te raken en brandt uiteindelijk door.

Als bevestiging kunnen we het volgende feit noemen: niet zo lang geleden ontvingen we 57 LED-spots (COB) met een vermogen van 100W voor diagnose en reparatie in ons servicecentrum. Aan hun uiterlijk (zie foto) te zien, uit de goedkope GS Light serie.

Na de diagnose bleek dat in de overgrote meerderheid van de spots (49 stuks) de COB LED-matrix het begaf, en in de overige 8 gevallen de LED-driver.

Wat is SMD

SMD-technologie (Surface Mounting Device) - kan letterlijk vertaald worden als "surface mount device".

Het belangrijkste verschil tussen deze technologie en de "traditionele" through-hole-technologie is dat de componenten op het oppervlak van het bord worden gemonteerd. Dit zorgt voor kleinere ontwerpafmetingen, betere warmteafvoer en variabiliteit in uitvoering. Dit ontwerp komt verreweg het meest voor in verlichting en wordt gebruikt in bijna alle soorten lichtbronnen.

Tot op heden is SMD-technologie het meest gangbaar in LED-verlichting en wordt deze in bijna alle soorten armaturen toegepast.

Deze technologie is rechtstreeks gemaakt om krachtige diffuse verlichting te organiseren, wat wordt bereikt door een aanzienlijk aantal kleine LED's over het hele gebied van de lamp te verdelen (tot 700 stuks in één product), waardoor het niet mogelijk is om gebruik eventuele extra optieken in de lampen, alleen het gebruikelijke beschermglas van de carrosserielamp. Om de mate van dispersie te vergroten (bijvoorbeeld voor kamers met computerapparatuur), wordt een melkachtige, prismatische of microprismatische diffusor gebruikt.

Omdat de LED's zich op een aluminium liniaal met groot oppervlak bevinden en de afstand ertussen groot genoeg is, veroorzaakt LED-koeling niet veel problemen, vandaar de duurzaamheid van SMD-linialen wanneer ze op de juiste manier worden gevoed.

Van de minnen van lampen met SMD-lijnen moet worden opgemerkt dat hun reparatie erg moeilijk is, omdat als een LED uitvalt, de hele lijn stopt met branden en het zelf vervangen van de SMD-LED een nogal tijdrovende taak is. Het vervangen van de hele lijn is financieel al duur. In alle eerlijkheid moet worden gezegd dat de meeste fabrikanten van LED-lampen in Rusland, in het geval van een garantiegeval, de hele lijn vervangen.

COB- en SMD-toepassingen

1. Algemeen geval

Ik zou een sectie als deze maken: als je door de vormfactor van de lampbehuizing een voldoende grote koelradiator kunt plaatsen, kun je COB LED-lampen gebruiken, waarbij het vermogen wordt beperkt tot 30 watt. Alle verlichtingsapparatuur met een hoger vermogen is uitsluitend SMD. Over het algemeen zal het een ideale optie worden voor de introductie van LED-verlichting.

2. Het object gepasseerd en vergeten

Als de taak precies dit is - het object overhandigen en wegrennen, dan moet je natuurlijk goedkope lampen of schijnwerpers op een krachtige COB-matrix gebruiken. Hun werktijd zou genoeg moeten zijn om je uit het gezichtsveld te verbergen ... :)

3. Korte looptijd

Als een lamp of schijnwerper af en toe werkt en enkele minuten aangaat (deze is bijvoorbeeld uitgerust met een aanwezigheidssensor en gaat alleen aan als er mensen passeren), kunt u onbevreesd voor COB kiezen. De matrix heeft simpelweg geen tijd om oververhit te raken.

4. Organisatie van tijdelijke verlichting.

Voor het organiseren van tijdelijke verlichting (bijvoorbeeld op een bouwplaats bij het uitvoeren van afwerkingswerkzaamheden), zou ik het gebruik van COB-spots met een vermogen van 20 - 30 W aanraden.

5. Verlichting van magazijnen, industriële gebouwen

In magazijnen, industriële gebouwen en gebouwen worden meestal krachtige lampen gebruikt, opgehangen op een hoge (6-12 meter) hoogte. Voor hun elektrische verlichting wordt sterk aangeraden om lampen te gebruiken die gemaakt zijn op SMD LED-strips. Let bij het kiezen van armaturen vooral op de aanwezigheid van goed gedefinieerde radiatoren, die tot doel hebben overtollige warmte af te voeren naar de omgeving.