CC BY
93Мощные светодиоды
корпорации High Power Lighting
Антон ЗЕНКОВ
Сейчас существует множество азиатских производителей мощных светодиодов, которые активно продвигают свою продукцию на рынок, внушая потребителю, что она самая лучшая и отличается от остальных высоким качеством и низкими ценами. Для того чтобы в этом убедиться, нужно заказывать образцы и проводить испытания, но зачастую на это не хватает времени, поэтому либо мы отказываемся от продукции доселе неизвестного нам производителя, либо, рискнув, покупаем партию, изучив только техническую документацию к светодиоду. Конечно, можно купить партию светодиодов известного западного производителя, потратив немалые деньги, но как быть, если бюджет ограничен и поджимают сроки? Фирма «НЕОН-ЭК» предлагает обратить внимание на тайваньскую корпорацию High Power Lighting, производящую мощные светодиоды. Эта компания предоставляет своим клиентам по-настоящему качественные изделия по ценам, в полтора раза меньшим цен, чем у западных аналогов.
High Power Lighting Corp. (HPL) (Тайвань) — профессиональный изготовитель мощных светодиодов. Главными акционерами корпорации являются UMC United Microelectronics и Quanta Computer. Головной центр разработок — японская фирма KYO-A Plus, входящая в состав Kyocera Corporation.
High Power Lighting идет в ногу с техническим прогрессом и постоянно совершенствует свою продукцию. Новые разработки, соответствие международным нормам экологии, качества, система выходного контроля изделий, сертификация по ISO9001/2000 — все эти факторы выводят HPL на лидирующие позиции среди китайских и тайваньских производителей мощных светодиодов.
На данный момент HPL выпускает мощные светодиоды 3, 1 и 0,5 Вт в запатентованных металлических корпусах 9x9, 7x7, 4x4 и 3x2 мм толщиной 1,5 мм, предназначенные для поверхностного монтажа или уже установленные на радиатор со сроком службы более 100 000 часов. В мощных светодиодах HPL используются кристаллы Epistar, Semiled, Cree. Первичная оптика изготавли-
вается из силикона (светодиоды в корпусе 7x7 мм) и стекла (корпуса 9x9 и 4x4 мм), с углами обзора 25°, 45°, 70°, 110°, 120°, 100°/50°. Светодиод ИОБ имеет в своем составе три кристалла с возможностью раздельного управления ими, суммарная рассеиваемая мощность составляет 4 Вт (рис. 1). Кристаллы всех типов светодиодов заливают силиконовой смолой, затем устанавливают линзу, что позволяет сохранить работоспособность мощного светодиода при повреж-
дении первичной оптики в тяжелых условиях эксплуатации (рис. 2).
Алюминиевый рефлектор формирует направление распространения светового потока, а медное основание отводит тепло от кристалла, обеспечивая низкое тепловое сопротивление между кристаллом и корпусом — К(11(1-С)<10 °С/Вт при толщине корпуса светодиода 1,5 мм. Металлический корпус позволяет с большой точностью измерять температуру кристалла во время ра-
Линза
Тепло '
Изолятор Припой
Силиконовая заливка Алюминиевый рефлектор >- Тепло
I 1
Тепло 1
Медное основание - Теплоотвод
Рис. 2. Конструкция светодиода HPL
КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 4 '2008
100
га & 80
£ □ 3 60
с £ а> с 40
20 0
у = 0,0034х2 + 0,1333х + 55,477
20 40 60 80
Температура рефлектора
100
Рис. 3. Зависимость температуры jO-л-перехода кристалла с от температуры корпуса
боты. Если температура корпуса в районе метки полярности составляет 77 °С, то температура p-n-перехода кристалла будет 85 °С. Показанная на графике зависимость, полученная экспериментальным путем, дает возможность рассчитать температуру p-n-пе-рехода при различных температурах рефлектора (рис. 3).
Стабилитрон, включенный параллельно кристаллу, защищает его от статического электричества и в случае возникновения последнего принимает разряд на себя, не давая вывести светодиод из строя. Максимальное напряжение электростатического пробоя, при котором светодиод сохранит свою работоспособность, — 2 кВ (рис. 4). Светодиоды HPL поставляются на лентах для автоматизированного монтажа и на радиаторах в форме «звезда» и «квадрат» с изолированной алюминиевой подложкой. Квадратный радиатор необходим в том случае, когда требуется установка вторичной оптики — коллиматора для получения угла обзора 6° и 10°. HPL производит держатели линз и линзы с такими углами. Огромным преимуществом мощных светодиодов HPL является то, что при монтаже не требуется специального клея, эпоксида и т. п. На токопроводящие дорожки наносится паяльная паста, на нее устанавливается светодиод, и конструкция готова к нагреву в паяльной печи.
Отдельно хочется отметить семейство светодиодов HPL RAMBO 4x4, у которых посадочные площадки и пути отвода тепла полностью совместимы с Luxeon Rebel. Светоди-
Рис. 5. Плата из фольгированного алюминия с мощными светодиодами
оды серии RAMBO так же легко паять, как и все другие HPL. Но имеется существенное отличие в габаритах — 4х4х2,1 мм2, при таком размере максимальный световой поток RAMBO достигает 140 лм, при токе 700 мА и 80 лм при 350 мА. Единственным недостатком является то, что они выпускаются только с углом обзора 120°.
В корпусах 7х7 мм и 4х4 мм производятся мощные светодиоды всех цветов радуги, более того, корпорация производит белые светодиоды с различными цветовыми температурами: холодный белый, нейтральный белый и теплый белый (табл. 1).
Таблица 1. Цветовая температура белых светодиодов HPL
Цвет Цветовая температура, К
Мин. Норм. Макс.
Холодный белый 4500 5650 10 000
Нейтральный белый 3500 4000 4500
Теплый белый 2670 2850 3500
Типовой световой поток в 140 лм достигается у холодного белого светодиода при токе 700 мА. Возможно изготовление светодиодов и с большим световым потоком — в этом случае будут использованы кристаллы CREE. Но это влечет за собой увеличение цены светодиода.
Помимо видимого диапазона цветов, HPL производит инфракрасные светодиоды с дли-
ной волны 940 нм, которые могут применяться в приборах ночного видения (табл. 2). Также доступны одноваттные ИК светодиоды с длинами волн 660, 730 и 850 нм с углами обзора 25°, 45°, 110°, 120° вкорпусах 7x7 и4х4 мм на кристаллах А1СаА8/А1СаА8, А1СаА8/СаА8. По специальному заказу российского клиента ИРЬ изготовили ИК диод с тремя кристаллами 850 нм в корпусе 7x7 мм, рассеиваемой мощностью 1,8 Вт.
В таких же корпусах производятся мощные одноваттные ультрафиолетовые светодиоды на кристаллах 1пСап с длинами волн 365, 375, 385 и 400 нм, предназначенные для 8МБ-монтажа или установленные на радиатор (табл. 3). Они применяются в медицине, биологии, для освещения и подсветки, в устройствах дезинфекции, банковском оборудовании и т. д.
У корпорации ИРЬ налажено производство печатных плат из фольгированного алюминия (МСРСВ) с установленными на них мощными светодиодами 0,5, 1, 3 Вт и RGB 4 Вт. Диаметры плат 42, 54, 89 и 110 мм. Количество светодиодов на плате зависит от ее диаметра. Так, на печатной плате диметром 42 мм устанавливаются 3 мощных светодиода 7x7 мм или 3 светодиода RGB в корпусе 9x9 мм (рис. 5). МСРСВ могут изготавливаться с инфракрасными и ультрафиолетовыми светодиодами.
В заключение несколько слов о миниатюрных, но достаточно мощных (0,5-1 Вт) светодиодах в корпусах 3x2 мм, с максимальным световым потоком 23 лм при 150 мА у холодного белого с кристаллом InGaN. Они предназначены для использования в мобильных телефонах в качестве подсветки дисплея или фотовспышки, но могут найти и массу других применений, поскольку выпускаются светодиоды всех цветов. Корпус этих изделий металлический, они могут поставляться на ленте в катушках для 8МБ-монтажа или смонтированными на радиатор. Однако в отличие от всех вышеперечисленных светодиодов ИРЬ эти изделия не снабжены линзами и выпускаются только с углом излучения 120°. ■
Таблица 2. Характеристики мощных одноваттных инфракрасных светодиодов
ИК диод HPL с линзой 120° Длина волны, нм Рассеиваемая мощность, Вт Прямое напряжение, В Прямой ток, мА Рабочая температура, °C
HPL-H77FH1BA 660 0,8 2,20 350 -40...+80
HPL-H77FI1BA 730 0,6 1,70 350
HPL-H77FJ1BA 850 0,6 1,65 350
HPL-H77FK1BA 940 0,5 1,40 350
Таблица 3. Характеристики мощных одноваттных ультрафиолетовых светодиодов
Рис. 4. Защита светодиода от статического электричества при помощи стабилитрона
УФ диод HPL с линзой 120 Длина волны, нм Рассеиваемая мощность, Вт Прямое напряжение, В Прямой ток, мА Рабочая температура, °C
HPL-H77FV1BA-V1 365 1,4 4,05 350 -40...+80
HPL-H77FV1BA-V2 375 1,4 4,05 350
HPL-H77FV1BA-V3 385 1,4 4,05 350
HPL-H77FV1BA-U1 400 1,4 3,9 350
КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 4 '2008
www.kit-e.ru
