LED ma trận. ma trận led ma trận led smd

Người ta tin rằng một trong những cách hiệu quả nhất để giảm chi phí năng lượng tổng thể hiện nay là tổ chức hệ thống chiếu sáng nhân tạo sử dụng đèn LED.

Với cùng một quang thông, công suất tiêu thụ của nguồn sáng LED thấp hơn khoảng 10 lần so với đèn sợi đốt thông thường. Đồng thời, chúng phục vụ lâu hơn nhiều lần so với đèn huỳnh quang.

Cho đến gần đây, việc sử dụng hàng loạt đèn LED đã bị hạn chế bởi giá thành cao của chúng, điều này phần lớn được xác định bởi công nghệ sản xuất khá phức tạp. Vì vậy, để lắp đặt một tinh thể đơn trên chất nền (bảng mạch in), người ta sử dụng phương pháp hàn trong lò đối lưu.

Để giảm bớt sự phức tạp của việc sản xuất các nguồn sáng tiết kiệm năng lượng, các mảng LED đã được phát triển, trong trường hợp chung là một tập hợp các đèn LED đơn với một nguồn điện chung (kết nối song song) hoặc riêng biệt.

Trong trường hợp này, khoảng 9 tinh thể trở lên được gắn trên một chất nền, sau đó chúng được lấp đầy bằng phốt pho.

Công nghệ này đã giảm đáng kể chi phí sản xuất đèn LED và làm cho chúng có giá thành hợp lý hơn. Ma trận như vậy được sử dụng thành công trong sản xuất cả thiết bị chiếu sáng và thiết bị chỉ thị. Chúng không yêu cầu hàn trong lò đối lưu và có thể được lắp bằng tay hoặc sử dụng các mô-đun lắp đặc biệt.

Điốt SMD(Thiết bị gắn trên bề mặt) là một loại hơi lỗi thời, có cấu trúc bao gồm một đế kim loại (đồng hoặc nhôm), trên đó một tinh thể được gắn, hàn vào các điểm tiếp xúc của vỏ nơi đế được lắp đặt.

Tinh thể được bao phủ bởi một thấu kính và / hoặc phủ một lớp phốt pho. Công nghệ này giúp bạn có thể đặt tối đa ba đèn LED trên một chất nền. Chúng được sử dụng trong sản xuất dải LED để chiếu sáng và đèn nền.

Đồng thời, tùy thuộc vào số lượng tinh thể trong ma trận, băng được sản xuất với số lượng đèn LED 60 chiếc / m (1 tinh thể) và 30 chiếc / m (3 tinh thể). Độ sáng phát sáng của băng có đèn LED, bao gồm ba tinh thể, tự nhiên cao hơn so với băng có đèn LED trên một chip đơn lẻ.

Ma trận SMD cũng có sẵn với các tinh thể có màu phát sáng khác (loại RGB). Đèn LED loại RGB được điều khiển bởi bộ điều khiển đặc biệt để điều chỉnh độ sáng hoặc công suất của ánh sáng bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM).

Bằng cách áp dụng một dòng điện có cường độ khác nhau vào mỗi tinh thể màu, bạn có thể thay đổi tổng quang thông của nó, tạo ra sự kết hợp kỳ lạ giữa màu sắc và độ sáng của ánh sáng.

Điốt COB(Chip On Board từ tiếng Anh "chip on the board") là loại đèn LED ma trận phổ biến nhất. Về mặt cấu trúc, chúng là một chất nền (bảng), trên đó gắn kết một số lượng lớn các tinh thể không đóng gói. Sau đó, chúng được làm đầy bằng một phốt pho.

Một số lượng lớn các tinh thể cung cấp độ sáng tăng lên của đèn LED loại COB, là thứ tự độ lớn cao hơn thông số tương tự của điốt loại SMD. Điốt loại SOV được sử dụng cả để chiếu sáng và làm thiết bị chỉ thị.

Đèn LED dây tóc công nghệ đầy hứa hẹn Chip On Glass, cho phép bạn lắp 28 viên pha lê trên nền kính hoặc sapphire.

Được sử dụng trong sản xuất đèn LED trong bình thủy tinh trong suốt. Đồng thời, quang thông trải rộng trên 360 °, giúp đèn LED có thể chiếu sáng mạnh hơn ở cùng mức công suất như đèn LED SMD và COB.

© 2012-2019 Mọi quyền được bảo lưu.

Các tài liệu được trình bày trên trang web chỉ dành cho mục đích thông tin và không thể được sử dụng như các tài liệu hướng dẫn và quy phạm.

Hãy bày tỏ quan điểm của chúng tôi về tình thế tiến thoái lưỡng nan này, bắt đầu giống như một cuộc tranh cãi xem cái nào tốt hơn, iOS hay Android. Không có câu trả lời duy nhất cho câu hỏi này. Cần phải hiểu rõ ràng mục đích của đèn sử dụng ma trận diode. Đối với một số người, COB sẽ tốt hơn, đối với những người khác, SMD.

COB cho đèn chiếu công suất thấp

Ví dụ, COB rõ ràng giành chiến thắng trong các tiêu điểm thương mại. Chẳng hạn như đèn đường, đèn chiếu sáng và các loại đèn chiếu sáng điểm nhấn khác.

Đối với ánh sáng thương mại khuếch tán, dải đèn LED thông thường hoặc thước được gắn xung quanh chu vi của thân đèn chiếu sáng dưới bộ khuếch tán là phù hợp hơn. Ma trận COB không hoạt động xấu trong đèn đường lên đến 50 watt.

SMD cho đèn vòm công nghiệp trên 50W

Còn đối với hệ thống chiếu sáng của các xí nghiệp công nghiệp, ví dụ như đèn LED công nghiệp thì chuông
Hầu như không thể gặp ma trận COB (xem hình bên phải) từ các nhà sản xuất tiên tiến nổi tiếng thế giới, mặc dù cách đây vài năm mọi người đều yêu thích những thí nghiệm như vậy.

Đèn chiếu sáng vòm LED COB công nghiệp rẻ hơn nhiều so với đèn chiếu sáng bảng diode SMD như đèn chiếu sáng vòm công nghiệp.

Điều này là do thực tế là ma trận COB với các điốt từ cùng một nhà sản xuất có giá thấp hơn 30-50%, điều này làm giảm giá thành của bộ đèn. Nhược điểm là, theo đánh giá của hầu hết các nhà sản xuất đèn công nghiệp và đèn đường nổi tiếng, việc thay thế ma trận COB thường xuyên theo bảo hành nếu công suất đèn lớn hơn 50 watt.

Tại một trong những nhà máy mà chúng tôi hợp tác, chúng tôi đã được kể một câu chuyện về việc một chiếc đèn chuông LED công nghiệp với hệ thống tản nhiệt chất lượng cao và một diode COB chất lượng cao đã bị bỏ quên như thế nào với con chip được bật trên bàn, và trong 2 giờ, bàn bốc cháy.

Kinh nghiệm thực tế

Từ kinh nghiệm cá nhân của chúng tôi, chúng tôi biết một câu chuyện về cách một kỹ sư điện tại một doanh nghiệp lớn, để tiết kiệm tiền với chi phí chất lượng, đã mua bộ đèn vòm công nghiệp với điốt COB và giờ anh ta phải trả giá cho quyết định sai lầm của mình: hàng năm để thay đổi bảng diode trong 15-20% bộ đèn.

Để không bị cấp trên la mắng vì đã lựa chọn sai trong thời gian của mình, anh ta yêu cầu anh ta lập hóa đơn cho bóng đèn huỳnh quang và các vật tư tiêu thụ điện khác nhau thay vì ma trận COB để che giấu chi phí thực.

Sự suy thoái của điốt COB

Chúng ta cũng không nên quên về sự suy giảm thực sự của điốt trong đèn điện công nghiệp công suất cao, theo quan sát của người dùng, độ suy giảm thực tế của đèn điện công suất cao có phần tử COB là cao hơn. Nhưng rất hiếm khi ai đó thực hiện các phép đo hàng năm về độ chiếu sáng của căn phòng.

Hiệu ứng chói mắt của điốt COB

Một quan sát khác của người dùng là đèn LED vòm COB công nghiệp trong nhà kho, nhà xưởng tạo ra nhiều ánh sáng chói hơn, gây khó khăn cho nhân viên làm việc trên cao.

Ý kiến ​​chuyên gia: “Ý kiến ​​của chúng tôi: Đèn LED COB là giải pháp tốt nhất cho chiếu sáng điểm nhấn và đèn có công suất vừa phải lên đến 50W. Ngoại lệ duy nhất là các hệ thống nhiều mô-đun, trong đó mỗi mô-đun là một ma trận COB riêng biệt có công suất vừa phải. Để chiếu sáng hơn 50 watt, tốt hơn nên sử dụng đèn chuông công nghiệp có ma trận SMD. Hơn nữa, càng nhiều điốt trên 1 watt điện thì càng tốt ”, Alexei Frolov, kỹ sư chiếu sáng tại Grandenergoproekt, cho biết.

Ma trận LED là sự kết hợp công nghệ trên một chất nền của một số tinh thể bán dẫn phát sáng, với chất làm đầy phổ biến là hỗn hợp phosphor và silicone.

Sự xuất hiện của ma trận LED gắn liền với sự phát triển (Chip-on-Board), dịch theo nghĩa đen là "một con chip trên bảng." Công nghệ này đã thay thế đèn LED SMD, được đặc trưng bởi mức độ tự động hóa sản xuất cao và đã dẫn đến việc giảm giá đáng kể cho đèn LED và đèn chiếu điểm.

Các loại và ứng dụng

Giữ nguyên một nguyên tắc duy nhất là đặt các tinh thể LED trên một đế dẫn nhiệt, các mảng LED khác nhau đáng kể về số lượng tinh thể trên một đế và cách chúng được kết nối với nhau.

Số lượng tinh thể trên một chất nền quyết định công suất cuối cùng của chất nền, có thể đạt hàng trăm watt cho mỗi sản phẩm. Các nguồn ánh sáng ma trận mạnh mẽ đã được chứng minh trong các loại đèn chiếu điểm và đèn chiếu sáng đường phố. Cách các tinh thể được kết nối với nhau quyết định khả năng kiểm soát sự phát sáng của các tinh thể riêng lẻ và các thông số của nguồn điện cung cấp cho ma trận. Cấu trúc nối tiếp song song của các kết nối bên trong giúp giảm dòng điện và tăng cường độ điện áp cung cấp, điều này được phản ánh trong các đặc tính của sản phẩm ma trận.

Một tính năng khác của các kết nối bên trong của các tinh thể với nhau với các dây dẫn bên ngoài là khả năng sử dụng cấu trúc ma trận LED trong bảng thông tin và trong màn hình đồ họa hoặc ký tự. Ma trận LED như vậy được sử dụng trong thiết bị điều khiển và đo lường và các cài đặt quảng cáo khác nhau.

Trong các mô hình cũ hơn, đối với bảng thông tin, hiển thị đồ họa hoặc ký tự, ma trận LED được thiết kế dựa trên LED DIP hoặc SMD.

sơ đồ mạch

Như đã nói ở trên, mạch nối tiếp song song để kết nối các tinh thể LED với nhau xác định các yêu cầu đối với nguồn điện ma trận. Điện áp cung cấp càng cao, càng có nhiều đèn LED được kết nối trong các mạch nối tiếp. Tính năng này làm giảm yêu cầu đối với dòng đầu ra của trình điều khiển, nhưng trong trường hợp hỏng một tinh thể trong mạch nối tiếp, toàn bộ mạch sẽ ngừng phát ra ánh sáng. Dòng điện được phân phối lại đến các chip LED đang hoạt động, do đó làm tăng tốc độ suy giảm của chúng và làm giảm nghiêm trọng tuổi thọ của toàn bộ ma trận LED.

Để giải quyết vấn đề, một số nhà sản xuất kết nối tất cả các chip LED bên trong ma trận cùng lúc theo chuỗi và song song. Tính năng này làm giảm đáng kể khả năng hỏng hóc của ma trận LED do sự cố cháy của một chip. Việc kết nối song song các đèn LED giữa chúng với nhau trong cùng một cấu trúc ma trận yêu cầu dòng điện đầu ra lớn của trình điều khiển, nhưng sự phát xạ tổng thể thực tế không bị lỗi bởi một hoặc hai tinh thể. Ma trận cho màn hình LED kết hợp một hệ thống chuyển mạch bên trong phức tạp, được xác định bởi các yêu cầu đối với việc điều khiển từng đèn LED riêng lẻ. Để kiểm soát ma trận LED như vậy, bộ xử lý tích hợp đặc biệt và vi mạch đã được tạo ra.

Sự liên quan

Trong sơ đồ kết nối ma trận LED, hai điểm chính là yếu tố quyết định độ tin cậy của chúng - bộ tản nhiệt có đủ diện tích \ u200b \ u200b để loại bỏ nhiệt và ổn định dòng điện cung cấp. Cả hai yếu tố này đều liên quan trực tiếp đến sự suy giảm tăng cường của các tinh thể bán dẫn khi nhiệt độ của chúng vượt quá mức tối đa cho phép.

Cả diện tích không đủ của bộ tản nhiệt làm mát và dòng điện chạy qua quá cao đều dẫn đến tăng nhiệt độ của tinh thể.

Các giá trị hoạt động của dòng điện một chiều được chỉ ra trong các thông số của ma trận LED và để lựa chọn gần đúng diện tích bộ tản nhiệt, bạn có thể sử dụng hình 20-25 cm² trên 1 W công suất ma trận. Cần lưu ý rằng khu vực như vậy được yêu cầu ở nhiệt độ môi trường xung quanh lên đến 35 ° C. Ở nhiệt độ cao hơn, khu vực làm việc của bộ tản nhiệt nên được tăng lên hoặc bổ sung làm mát tích cực.

Khi chọn ma trận LED có trình điều khiển tích hợp và được cấp nguồn bởi mạng 220 V, phải tính đến việc các nguồn sáng đó không thích hợp để chiếu sáng nơi thường trú của con người.

Việc không có tụ điện công suất lớn trong mạch điều khiển được cấp điện bằng 220 vôn sẽ quyết định ánh sáng phát ra cao, tác hại của nó đối với sức khỏe con người đã được nhiều nghiên cứu khoa học chứng minh.

Phần kết luận

Cải thiện các thông số của tinh thể LED phát sáng dẫn đến sự xuất hiện ngày càng nhiều cấu trúc ma trận mạnh mẽ hơn, công suất đầu ra của chúng đã đạt đến 300 W hoặc hơn.

Xu hướng này, kết hợp với sự gia tăng quang thông cụ thể trên 1 W công suất đầu vào, quyết định sự phát triển hơn nữa của ma trận LED và sự phát triển vượt bậc của chúng trong thị trường công nghệ chiếu sáng.

Đọc thêm

Knyazev O.V., Tập đoàn công ty Stroy-TK, tháng 5 năm 2017

Hiện tại, thị trường đèn LED ở Nga đang trải qua sự bùng nổ, cả các mẫu đèn chiếu sáng công nghệ cao và đèn chiếu sáng đắt tiền đều được bán với thời gian bảo hành từ 3-7 năm, và các sản phẩm đèn LED giá rẻ không có khả năng hoạt động mà không bị hỏng hóc. ít nhất 1 năm. Chúng ta hãy cố gắng hiểu tập hợp các đề xuất này.

"Hàng thủ công" dùng một lần giá rẻ đến từ đâu?

Có vẻ nghịch lý, chính Khách hàng lại phải chịu trách nhiệm về sự hiện diện của một số lượng lớn các lời chào hàng đèn LED giá rẻ dành cho người tiêu dùng, bởi vì tiêu chí lựa chọn chính của Khách hàng là Chi phí.

Tình hình đang lặp lại như trước đây với việc: nếu có nhu cầu về sản phẩm giá rẻ, các nhà sản xuất từ ​​Trung Quốc cũng sẽ cung cấp nguồn cung! Vì không có ai độc quyền nhập khẩu từ Trung Quốc, các đối thủ cạnh tranh bắt đầu đòi hỏi các nhà sản xuất liên tục, từng đợt, giảm giá mua để đơn giản là ghi điểm các đối thủ trên thị trường bằng một mức giá thấp. Tuy nhiên, có những giới hạn hợp lý đối với mọi thứ và việc giảm giá thành sản phẩm liên tục trong khi vẫn duy trì tất cả các đặc tính cơ bản đơn giản là điều không thể. Vì vậy trò chơi bắt đầu giảm hiệu suất, độ tin cậy, v.v. - Chỉ bán thiết bị chiếu sáng, đặt thời gian bảo hành tối thiểu. Và điều này bất chấp thực tế là đối với đèn LED đã công bố thời gian hoạt động điên cuồng - từ 50 đến 100 nghìn giờ.

COB là gì

Công nghệ COB, gần đây là MCOB (Multi Chip-on-Board) - tạm dịch là "Tinh thể trên bo mạch". Nó được coi là công nghệ LED tiên tiến nhất cho đến nay.

Có thể mô tả ngắn gọn như sau: đặt các tinh thể lên bảng không có hộp đựng và đế gốm, cũng như phủ tất cả các tinh thể này bằng một lớp phosphor chung. Các tinh thể LED nằm rất gần nhau - mật độ vị trí có thể đạt 70 tinh thể trên 1 cm 2, tức là các tinh thể thực tế hợp nhất thành một trường duy nhất và sự phát sáng của ma trận hóa ra rất đồng đều, các điểm riêng lẻ của các tinh thể không thể phân biệt được.

Một điểm cộng quan trọng của công nghệ là chất lượng của ánh sáng phát ra. Các vật thể được chiếu sáng bằng đèn trên ma trận COB có viền bóng rõ ràng do sự phân bố đồng đều của thông lượng ánh sáng. Thật không may, đèn trên đèn LED SMD không thể có độ tương phản như vậy do số lượng lớn các tinh thể và gương phản xạ riêng lẻ được phân tách rộng rãi trong không gian.

Hiệu suất năng lượng của ma trận COB có thể đạt 170 Lm / W.

Lợi ích COB

Những ưu điểm chính của công nghệ MCOB là:

1. Công suất ánh sáng cao (hơn 100 lm / W);
2. Khả năng đạt được cường độ quang thông cao với kích thước tương đối nhỏ;
3. Tương thích với các trình điều khiển khác nhau, bao gồm. với mờ;
4. Thông lượng ánh sáng đồng đều, không có hiệu ứng đổ bóng;
5. Tính nhỏ gọn, kích thước nhỏ, có nhiều hình dạng khác nhau;
6. Khả năng sản xuất ma trận của bất kỳ nhiệt độ màu nào từ 2700K đến 7000K;
7. Chỉ số hoàn màu lên đến 90Ra;

Nhược điểm của COB

Nhược điểm chính của công nghệ COB là bắt buộc phải cung cấp khả năng tản nhiệt tốt từ ma trận COB mạnh, điều này rất khó cung cấp, vì diện tích ma trận nhỏ và khó có thể loại bỏ nhiệt thừa ra khỏi diện tích tiếp xúc nhỏ.

Đây chính là nguyên nhân: một ma trận COB rẻ tiền, và do đó chất lượng ban đầu thấp, được gắn trên bộ tản nhiệt làm mát mà không được lắp đúng cách và việc xử lý bề mặt giao diện không đủ làm mát, bắt đầu quá nóng và cuối cùng là cháy hết.

Để xác nhận, chúng tôi có thể dẫn chứng một thực tế như sau: cách đây không lâu, chúng tôi đã nhận được 57 đèn chiếu LED (COB) với công suất 100W để chẩn đoán và sửa chữa. Đánh giá ngoại hình của chúng (xem ảnh), từ dòng GS Light giá rẻ.

Sau khi chẩn đoán, nó đã được tiết lộ rằng trong phần lớn các đèn sân khấu (49 mảnh), ma trận LED COB không thành công, và trong 8 trường hợp còn lại, trình điều khiển LED không thành công.

SMD là gì

Công nghệ SMD (Surface Mounting Device) - có thể dịch theo nghĩa đen là “thiết bị gắn bề mặt”.

Sự khác biệt chính giữa công nghệ này và công nghệ lỗ xuyên "truyền thống" là các thành phần được gắn trên bề mặt của bo mạch. Điều này cung cấp kích thước thiết kế nhỏ hơn, tản nhiệt tốt hơn và khả năng thay đổi trong thực thi. Thiết kế này cho đến nay là phổ biến nhất trong chiếu sáng và được sử dụng trong hầu hết các loại nguồn sáng.

Cho đến nay, công nghệ SMD là phổ biến nhất trong chiếu sáng LED và được sử dụng trong hầu hết các loại đèn chiếu sáng.

Công nghệ này được tạo ra trực tiếp để tổ chức ánh sáng khuếch tán mạnh mẽ, đạt được bằng cách phân phối một số lượng đáng kể các đèn LED nhỏ trên toàn bộ diện tích của \ u200b \ u200bóng đèn (lên đến 700 chiếc trong một sản phẩm), điều này khiến bạn không thể sử dụng bất kỳ quang học bổ sung nào trong đèn, chỉ sử dụng kính bảo vệ thông thường của thân đèn. Để tăng mức độ phân tán (ví dụ, đối với các phòng có thiết bị máy tính), một bộ khuếch tán màu trắng đục, lăng trụ hoặc vi mô được sử dụng.

Do các đèn LED nằm trên một thước nhôm có diện tích lớn và khoảng cách giữa chúng đủ lớn nên việc làm mát bằng đèn LED không gây nhiều khó khăn, do đó độ bền của thước SMD khi được cấp nguồn thích hợp.

Trong số các thiết bị cố định có đường SMD, cần lưu ý sự phức tạp lớn của việc sửa chữa chúng, vì nếu một đèn LED bị lỗi, toàn bộ đường dây sẽ ngừng cháy và việc tự thay thế đèn LED SMD là một công việc khá tốn thời gian. Việc thay thế toàn bộ dây chuyền vốn đã rất tốn kém về mặt tài chính. Công bằng mà nói, hầu hết các nhà sản xuất đèn LED ở Nga, trong trường hợp bảo hành đều thay thế toàn bộ dây chuyền.

Ứng dụng COB và SMD

1. Trường hợp chung

Tôi sẽ làm một phần như sau: nếu hệ số hình thức của vỏ đèn cho phép bạn đặt một bộ tản nhiệt làm mát đủ lớn, thì bạn có thể sử dụng đèn LED COB, giới hạn công suất của chúng ở mức 30 watt. Tất cả công nghệ chiếu sáng với công suất cao hơn đều là SMD độc quyền. Nói chung, nó sẽ là một lựa chọn lý tưởng để giới thiệu ánh sáng LED.

2. Đi qua đối tượng và quên

Nếu nhiệm vụ chính xác là như vậy - để giao đối tượng và bỏ chạy, thì tất nhiên, bạn cần sử dụng đèn rẻ tiền hoặc đèn chiếu trên ma trận COB công suất cao. Thời gian làm việc của họ phải đủ để bạn trốn khỏi tầm nhìn ... :)

3. Thời gian chạy ngắn

Nếu đèn hoặc đèn sân khấu thỉnh thoảng hoạt động, bật trong vài phút (ví dụ: nó được trang bị cảm biến hiện diện và chỉ bật khi có người đi qua), bạn có thể yên tâm chọn COB. Đơn giản là ma trận sẽ không có thời gian để quá nóng.

4. Tổ chức chiếu sáng tạm thời.

Đối với việc tổ chức chiếu sáng tạm thời (ví dụ: trên công trường khi thực hiện công việc hoàn thiện), tôi khuyên bạn nên sử dụng đèn chiếu COB có công suất 20 - 30 W.

5. Chiếu sáng nhà kho, khu công nghiệp

Trong các nhà kho, nhà công nghiệp và các cơ sở thường sử dụng đèn công suất lớn, treo ở độ cao lớn (6-12 mét). Đối với ánh sáng điện của họ, chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng đèn được làm trên dải LED SMD. Khi lựa chọn các thiết bị cố định, đặc biệt chú ý đến sự hiện diện của các bộ tản nhiệt được xác định rõ ràng, mục đích của chúng là để tản nhiệt thừa ra môi trường.