Как делают светодиоды

Как делают светодиоды

Многие из вас знают какие цены предлагают китайцы на светодиодные лампы для  габаритов авто. Одну и туже лампочку можно увидеть по разной цене по 100руб и по 200руб. А фирменные  габаритные лампы или просто хорошие стоят уже от 500руб.

Большинство не видит разницы, кроме как в цене. Ведь в фирменной и китайской стоят практически одинаковые светодиоды. Тут большинство и совершают главную ошибку, на самом деле яркость и срок службы могут отличаться в десятки раз.

Как делают светодиоды Как делают светодиоды

Содержание

  • 1. Размер кристалла
  • 2. Различия по мощности
  • 3. Примеры отличий
  • 4. Проводники
  • 5. Материал основания и вес
  • 6. Разброс параметров
  • 7. Как купить хорошие светодиоды
  • 8. Итоги

Размер кристалла

Как делают светодиоды

При близком рассмотрении вы видите темную точку под желтым люминофором, это и есть кристалла. Самой важным параметром всего диода является размер кристалла. От его размеров зависит количество люмен и сила тока, на которой он сможет работать в номинальном режиме.

Единицей измерения служит «mil», это одна тысячная дюйма, в миллиметрах 0,0254. Для удешевления стоимости , ставят лед чип поменьше и дают ток побольше. Он работает поярче, но не долго.

Как делают светодиоды

Мощные светодиодные матрицы COB обычно состоят из кристаллов на 1W, их количество соответствует полной мощности. Уменьшение размера,  позволяет оставить количество неизменным.

Соответствие мощности и размера:

  1. 45*45mil = 3W;
  2. 45*45mil = 1W;
  3. 30*30mil = 1W с натягом;
  4. 24*40mil= 0,75W;
  5. 24*24mil = 0,5W;
  6. около 20mil = 0,5W для SMD5730;
  7. около 8mil =0,08W для SMD

Чтобы проверить размер, приходится разбирать светодиод полностью. Убирать прозрачный поликарбонатный колпак, снимать слой желтого люминофора. Затем применяю цифровой штангенциркуль или микрометр, смотря чем удобней подлезть.

Как делают светодиоды

Различия по мощности

Как делают светодиоды

Многие из вас знают, что есть SMD3528, SMD2835 , SMD5050 , SMD5630 , SM5730 , SMD4014, SMD7014 и считают характеристики всех диодов с таким названием одинаковыми. Эти числа обозначают только размер корпуса и никак не характеризуют электрические параметры.

Мы считаем общепринятыми технические характеристики этих светодиодов, сделанными крупными всемирно известными производителями типа LG, Philips, Nichia. Они делают качественные LED и ставят хорошие  led чипы с высокой эффективностью.

Китайцы пользуются неграмотностью покупателей, которые считаю, что SMD5630 может быть только на 0,5W. В корпусе 5630 они производят диоды с самым дешевым и маломощным кристаллом на 0,1W.

Как делают светодиоды Разное количество проводников 2 и 4

Сравнение на примере SMD5630

Китай LG, для дома LG, для авто
Мощность 0,1W 0,5W 0,5W
Эффективность 60-80лм/вт 110-130лм/вт 150-200лм/вт
Рабочая температура до 60° до 110° до 110°
Срок службы по L70 5 – 10 тыс.ч. 50 тыс.ч 50-100 тыс.ч

Используя эту таблицу, мы можете посчитать, как лампочка у вас окупаться во время использования. Денежку и выгоду вы умеете считать не хуже меня. При одинаковом световом потоке, светодиодная лампа на LED LG для дома будет в 2 раза экономичней, и прослужит в 5-10 раз дольше. Проще говоря, фирменная заменит как минимум 10 китайских.

Примеры отличий

Как делают светодиоды Натуральное барахло, лампы для авто H4

Для светодиодных габаритов в авто еще очень важен нагрев, когда градусов добавляет галогенная лампочка ближнего света. Разница по температуре в 2 раза, даст увеличение времени эксплуатации в 10 раз. И сам ресурс выше в 10 раз.

Кому хочется часто ковыряться в фарах и менять лампы, тот покупает китайские с голубым оттенком. Именно голубой оттенок показывает что стоит одноразовое барахло, это же вы можете видеть на ДХО, которые еле светят.

Ставят светодиод с высокой цветовой температурой, около 7000К Кельвин, что бы как то увеличить низкую яркость. Светоотдача на 7000К выше примерно на 15% по сравнению с нейтрально белым.

Как делают светодиоды Плохие светодиодные лампы кукурузы

Наглядным примером служат лампы кукурузы и светодиодные лампы для габаритов авто. Они бывают просто утыканы СМД5630 или SMD4014. Покупатель видит такую лампу на которой 44 светодиода 5630, а на хорошей фирменной их всего 10 штук. Естественно считает, во сколько раз диодов больше, тем ярче она будет. Таким образом и совершается самая главная ошибка.

Когда продажи падают, они переносят этот плохой кристалл в другой корпус, типа 4014. Затем выпускают товар, указывая «новинка 2016 года, сверхяркие светодиоды, очень мощные». Восприятие людей устроено так, что считают,  что новинка всегда бывает лучше, чем было раньше. Но это китайский лохотрон, чистый маркетинг по продаже барахла.

Проводники

..

Вторую важную роль играют тонкие проводники, которыми подключён кристалл к питанию. В хороших  они сделаны из золота и 2 штуки на каждый контакт, в сумме их должно быть 4. Для удешевления цены их  количество уменьшают до 1шт из золота. В самых дешевых ставят медный проводник, или позолоченную медь, чтобы не отличалось от золота.

Поэтому дешевый проводник работает на пределе, не имея запаса по силе тока. Особенно эта проблема проявляется в автомобильных светодиодных лампах. В бортовой сети авто могут быть скачки до 30 вольт.

Качественный диод без проблем переносит скачки, работает долго. У дешевого перегорает проводник, а кристалл остаётся целым.

Им даже стабилизатор тока для светодиодов плохо помогает, из-за наличия других недостатков.

RGB на 10W и 20W

Материал основания и вес

Третий по важности фактор, это материал основания, к которому крепится кристалл. Его делают из меди для качественного отвода тепла от лед чипа. В дешевом ставят алюминий, отвод тепла ухудшается. Но материалы легко отличить по весу, медь гораздо тяжелей алюминия.

Хорошие LED должны весить как указано в таблице.

1W, 3W, 5W 10W 20W, 30W, 50W, 100W
Масса 0,6 грамма 5,1  грамм 27 – 28 грамм

Размеры пластины основания для 100, 50, 30, 20 Ватт одинаковы.

Разброс параметров

При покупке нескольких светодиодов уже стоит рассматривать такой параметр, как отличие характеристик. Для низкокачественных это нормально, на полной мощности различия не видно.

Определить визуально можно включив последовательно на минимальной яркости, чтобы слегка светились. Некоторые будут светится сильно, другие плохо. Разброс косвенно говорит о качестве, если большой, то долго не проработают.

Они будут нагреваться по-разному, наиболее нагруженные скончаются быстрее всех.

Как купить хорошие светодиоды

Полистав китайский базар Aliexpress, составил несколько правил покупки светодиодов:

  1. ищите заводы, а не перекупов;
  2. в описании должен быть указан размер кристалла для каждой модели LED;
  3. должна быть таблица с параметрами напряжения и тока;
  4. в идеале указывают массу led диода.

Заводов там конечно мало,  я общаюсь с производителями Chanzon и Hontey, ищите их на Aliexpress. Слабые на 1W, 3W, 5W поштучно не продают, минимум 10 штук. Начиная от мощных на  10W можно купить поштучно. Это гарантия того что вам не продадут барахло.

Итоги

Если продавец  вас всё таки обманул с мощностью или размерами кристалла, то открывайте диспут и получайте денежку обратно. Предварительно соберите доказательную базу, чтобы у администраторов не было сомнений в вашей правоте.

У меня будет небольшая просьба к читателям. Если вы прочитали статью и она была вам полезна, то покажите её своим  родственникам и друзьям из социальных сетей. С этим они рано или поздно столкнутся.

Я активно стараюсь повышать уровень знаний россиян по светодиодам. А то этим активно пользуются китайцы и недобросовестные отечественные магазины, продавая откровенное барахло по цене завышенной в 3-5 раз. Хороший результат я увижу сразу, как только снизится количество личных обращений ко мне, с просьбой рассказать про очередной китайский товар с очень низкой ценой.

Как производят светодиоды?

На сегодняшний день светодиодная отрасль является очень молодой и пока еще не до конца сформировавшейся, хотя надо отметить, достаточно динамично и стремительно развивающейся.

Ввиду этих немаловажных обстоятельств, пока еще нет устоявшихся нормативных актов и правил по которым можно было бы четко судить о соблюдении производителями необходимой для их создания технологии и как следствие, о качестве производимой в итоге продукции. Работа по разработке единых требований к стандартизации ведется уже не один год. Дело в том, что технология данного производства относится к разряду особо сложных, поэтому создание каких-то общих стандартов несколько затруднено.

  • Сама по себе производство светодиодов достаточно сложным технологическим процессом и делится на несколько этапов.
  • Видео – как производят светодиоды:

На начальном этапе выращивается кристалл на поверхности другого кристалла.

Этот процесс называется металлоорганической эпитаксией, в ходе которого происходит разложение вышеупомянутых соединений под воздействием высокой температуры на отдельный химические частицы, из которых в последствии и получаются необходимые полупроводники.

В процессе эпитаксии ведется тщательный контроль толщины слоя растущего кристалла и его однородность. Все должно происходить в среде особо чистых газов, чтобы не допустить проникновения в кристалл не регламентированных частиц.

Поэтому установка, в которой выращиваются полупроводники, имеет сложную конструкцию и стоит не один миллион европейской валюты. На втором, промежуточном, этапе пленку, полученную в предыдущем процессе, разрезают на отдельные кусочки, которые называются чипами. Процесс называется типированием.

Таким образом, получают до нескольких тысяч чипов. На третьем этапе полученные чипы сортируют и группируют по определенным характеристикам. Процесс группирования необходим по причине не однородности полученных компонентов. Каждая группа формируется по параметрам, которые находятся в допустимых пределах, свойственных для каждой отдельной группы. За показатели сортировки берутся: длина волны, излучаемая чипом, пропускной световой поток и напряжение.

Четвертый и заключительный этап производства светодиодов — это их непосредственное создание на основе полученных материалов. Формируется внешний вид, включающий в себя разработку корпуса, подбирается вещество, которое впоследствии будет преобразовывать поглощаемую энергию в световое излучение, создаются выводу для будущего питания.

Читайте также:  Как рассчитать радиатор для транзистора

Одним из важных моментов, происходящих на этом этапе создание пластиковых линз, в некоторых случаях материал для линз может быть другим, например, линза может быть изготовлена из силикона. Таким образом, оптическая система светодиода имеет точный угол освещения, максимальную прозрачность.

Корпус делается таким образом, чтобы он был максимально устойчив к перепадам температур, устойчивым к химическому воздействию светопреображающего вещества. 

По окончании последнего этапа светодиод полностью готов и его можно использовать по назначению.

Спектр применения светодиодов очень широк в наше время. Его применяют везде, где требуется интенсивное и яркое освещение при минимальных затратах электроэнергии. Особенно развито их применения в производстве военной технике и автомобильной промышленности.

Постепенно светодиодные лампы все чаще и чаще используются в бытовом освещении. Конечно, их производство еще пока остается дорогим, но постепенно с применением новых технологий удешевляется.

Уже сейчас они конкурируют с другими видами освещения из-за своей малой энергетической потребляемости и достаточно большого срока службы.

Видео – на Урале будут делать светодиоды:

Читайте так же:

Как делают светодиоды Мини производство светодиодных ламп как бизнес
Как делают светодиоды Лазерное шоу – как рекламный бизнес
Как делают светодиоды Бизнес на неоне. Неоновое световое оборудование
Назад Вперед -Как производят трубы ПВХ?
Как делают светодиоды

Расчет Рентабельности Бизнеса!
Как делают светодиоды Идеи для Бизнеса из раздела: Новые Идеи Бизнеса

Хотите вечных светодиодов? Расчехляйте паяльники и напильники. Или домашнее освещение самодельщика

Как делают светодиоды

Когда-то давным давно, когда я еще учился в школе, а на дворе был конец перестройки, мой дядя (заронивший в меня интерес к электронике) припер домой сумку вынесенного через проходную завода добра. Собственно, такие сумки он приносил домой вполне регулярно, пополняя запасы, хранившиеся в диване. Диван этот, как вы догадываетесь, манил, и иногда в отсутствии дяди я в него заглядывал с восторгом. Но кое-что из этой сумки в диван не попало, а попало в мои руки. Дядя мне вручил пачку — штук десять — макетных плат, и новенькую нераспечатанную коробку дефицитных, да и не дешевых в то время светодиодов. Причем светодиоды были не простые: вместо привычной маркировки АЛ-что-то там на коробке стоял код из четырех цифр, как я понял — они были экспериментальные. И они были яркие. По сравнению с привычными АЛ307 или АЛ310 — просто ослепительные. И их к тому же было много — штук 50.

Идея «куда это богатство применить» возникла моментально: светодиоды были распаяны на одной из макетниц — сколько влезло (влезли не все), и из них вышел великолепный красный фонарь для печати фотографий, который абсолютно не засвечивал фотобумагу даже в упор. Правда, тут же я узнал о том, что «светодиоды не греются» — это вранье, так что ток пришлось снизить вдвое, с 10 мА на светодиод до 5. А еще через полгода успешной эксплуатации узнал и о том, что «светодиоды не перегорают» — это тоже неправда: первый светодиод в сборке погас, оказался пробит. А со временем и весь фонарь пришел в негодность. И вот сейчас я снова слышу из каждого утюга про «вечные» светодиодные лампочки, а дома за неполный год перехода на светодиодные лампы перегорела уже третья по счету.

Почему светодиодные лампочки не вечны?

Да потому что ничего нет вечного. Светодиод, к тому же — штука тонкая. Буквально. В его структуре имеются слои толщиной в считанные нанометры, образующие квантовые ямы.

Диффузия и электромиграция к таким слоям безжалостны — они размывают их, создают дефекты, постепенно снижая световыход и увеличивая вероятность катастрофы в масштабах крохотного кристалла, в котором, к слову, выделяется световая и тепловая энергия, удельное значение которой в расчете на кубический сантиметр p-n перехода можно сравнить разве что с ядерным взрывом (немного утрировано, но сами прикиньте плотность энерговыделения). Чем светодиод горячее, тем все эти негативные процессы будут идти быстрее. А он, как мы уже в курсе, греется. Греется даже тогда, когда через него идет ток в 10 миллиампер. А тем более — когда это мощный прибор, ток через который как минимум 100 мА, а бывает — и ампер, и даже три ампера. И в тепло, не смотря на всю энергетическую эффективность светодиодов, переходит значительная доля от подведенной к светодиоду электроэнергии. От двух третей до трех четвертей. А куда охлаждаться светодиодам в светодиодной лампочке? А некуда, по большому счету. Светодиод сам по себе спроектирован, чтобы его можно было охлаждать. Кристалл припаян к массивному основанию из меди или высокотеплопроводной керамики, у этого основания есть специальная площадка для пайки к внешнему теплоотводу, в роли которой — плата с алюминиевой или медной подложкой. А подложка эта, по идее, должна быть через термопасту прикручена к хорошему радиатору с большой площадью. А прикручена она в лучшем случае к металлическому корпусу светодиодной лампы, площадь которого совершенно недостаточна для рассеивания более чем нескольких ватт тепла, да еще и в закрытом плафоне. В худшем — корпус вообще пластмассовый, и в этот корпус еще попадает тепло от драйвера и от не вышедшего наружу и потерявшегося в недрах лампочки света. Вот и жарятся светодиоды при температуре, превышающей 100, а то и 130°С. И, кстати, не только светодиоды, но и драйвер, который тоже нередко выходит из строя.

Что делать-то?

Одно из трех. Либо мы, оставив на месте старую люстру, ставим в нее лампочки меньшей мощности. Они меньше будут греться и у них больше шансов прожить долго.

Разумеется, в комнате станет темно: мы вернемся во времена, когда в люстре из экономии и пожаробезопасности стояли лампочки по 25 ватт, от которых ушли, поставив на их место пятнадцативаттные энергосберегайки, сделавшие из темной берлоги светлое помещение, в котором приятно находиться. Либо мы покупаем новую люстру, в которую можно вкрутить больше лампочек.

Так мы останемся со светлой комнатой и получим (возможно) более долгую жизнь лампочек. Только на люстру, как и на лампочки, придется потратиться. И, наконец, третий вариант: мы забываем само понятие «светодиодная лампа», как страшный сон и ставим на место люстры специально спроектированный светодиодный светильник.

Продуманный и в плане хорошего использования светового потока (у светодиодных ламп типа «висит груша — нельзя скушать» с этим в приборах, рассчитанных на лампы накаливания, не всегда хорошо — они плоховато светят вбок и назад), и в плане качественного охлаждения.

Рынок

На рынке есть такие светильники. Но по большей части они во-первых, дорогие, а во вторых — страшные. Этакие промышленные штуковины, которые уместны в гараже, цеху, в торговом зале гипермаркета, в офисе, наконец — но не в квартире.

Нет, есть и красивые, и дизайнерские очень эффектно выглядящие светильники. Но — во-первых, опять же, цена, а во-вторых, в жертву дизайну принесено охлаждение.

Так, классическая китайская светодиодная люстра-блин — это пятьдесят ватт светодиодов, сидящих на алюминиевой плате в виде кольца диаметром 45 см и шириной сантиметров 8. И — все. Никакого тебе корпуса с оребрением, ничего. И опять-таки, плата в почти наглухо закрытом корпусе.

Ну хоть драйвер чуть наружу вынесен. Вердикт: жить будет, как светодиодная лампочка. Только когда сдохнет, менять придется не лампочку за 150 рублей, а люстру за пять-десять тысяч. В общем, выход, кажется, один: умелые руки.

Самодельный светильник: проектирование

Сразу скажу: светильник будет не на светодиодной ленте и без блютуса. Для начала, оценим, сколько нам нужно света. Тут дело вкуса, но я люблю, когда в жилище светло. Всякий интимный полумрак я люблю в особых случаях, в романтичной обстановке, но в обычной жизни он навевает тоску.

Считать можно по-всякому, но я воспользуюсь тем фактом, что с люстрой с пятью энергосберегайками по 15 ватт, дававшими каждая по 950 лм, в комнате было хорошо. То есть 5 килолюмен нам будет достаточно. Теперь идем на сайт Cree, находим там Datasheet на модули CXA2530.

Почему именно на них? Да потому что у меня есть несколько штук таких модулей, и с ними удобно работать: к ним просто припаиваются провода, а сами модули сажаются прямо на радиатор с помощью прилагающегося фланца. А еще их несложно купить — известный китайский интернет-магазин в помощь.

У имеющихся у меня модулей бин светового потока Т4, это соответствует номинальному световому потоку 3440-3680 лм. Сразу 20% от этой цифры отнимаем — они потеряются на рассеивателе.

Получаем световой поток 2750-2950 лм, а учитывая, что получается этот поток при мощности около 30 Вт, получаем потребную для освещения мощность (подведенную к светодиодам) около 50 Вт. Поскольку комната у нас длинная, мы уберем люстру из центра и сделаем два одинаковых светильника по 25 ватт.

Приняв КПД светодиодов за 25% (достаточно консервативная оценка — скорее всего, лучше, но уж точно не хуже), выясняем, что в каждом светильнике выделяется 18,75 Вт тепла. И наша задача — выбрать под это тепловыделение радиатор. Вот как мы это сделаем.

Читайте также:  Материалы и электроустановочные изделия для домашней электропроводки

Будем исходить из максимальной температуры кристалла = 85°C и температуры окружающей среды = 35°C. То есть = 50°C. Перепад температуры пропорционален рассеиваемой мощности, а коэффициент пропорциональности называется тепловым сопротивлением: , и измеряется оно в кельвинах (или градусах цельсия) на ватт. В нашем случае тепловое сопротивление кристалл-окружающая среда должно быть равно 2 °С/Вт.

Из чего же состоит тепловое сопротивление? Первый его компонент — это тепловое сопротивление, присущее самому корпусу светодиода. Фирма Cree не дает эту величину в даташите напрямую, предлагая воспользоваться странным графиком, но в ранних публикациях в журналах о выпуске новых светодиодных матриц указывалось значение 0,8 °С/Вт.

Второй компонент общей величины теплового сопротивления — это сопротивление, создаваемое слоем термопасты между корпусом и радиатором. В качестве термопасты мы возьмем старый-добрый Алсил-3, с теплопроводностью = 1,7-2 Вт/м*К. При слое пасты толщиной 50 мкм и площади теплорассеивающей поверхности 2,8 (площадь круга диаметром 19 мм под излучающей поверхностью матрицы) получаем = 0,105 °С/Вт.

Итак, на радиатор у нас остается 1,1 °С/Вт. Исходя из этой цифры, выбираем радиатор, накинув процентов 30 «на вранье», на растекание тепла от маленькой матрицы и на то, что радиатор будет неоптимально ориентирован в пространстве.

Например, нам подойдет профиль АВМ-076 размером сечения 176х40 мм с тепловым сопротивлением куска длиной 100 мм 0,5 °С/Вт. Нам хватит куска этого профиля длиной 80-100 мм. 100 мм — это стандартные куски, имеющиеся в продаже, 80 нужно заказывать у производителя (Виртуальная механика, virtumech.

ru), такой вариант выглядит несколько более эстетичным за счет меньшей ширины.

Осталось выбрать драйвер. Критерии для его выбора — это ток и рабочие пределы выходного напряжения. Мощность 25 Вт получается при токе около 0,7 А, напряжение на матрице при этом составит около 35-36 В.

Конструкция

Перебрав несколько вариантов конструкции светильника, я остановился на рассеивателе из матового полупрозрачного пластика, имеющем вид полуцилиндра. Форма эта получается простейшим способом — за счет крепления изогнутой пластины к боковым сторонам радиатора.

Способ крепления достаточно произволен — на винтах с прижимными пластинами, на клею — я воспользовался красным двусторонним скотчем «Момент». В качестве рассеивателя я применил рассеивающую пленку из подсветки разбитого ЖК монитора — она имеет очень хорошее светопропускание.

Можно также заматировать абразивом пленку для печати на лазерном принтере или любую другую плотную пластиковую пленку. Матрица с предварительно припаянными проводами устанавливается с помощью комплектного фланца в центре радиатора с помощью двух винтов М3 (гайки использовать неудобно, так что придется поработать метчиком).

Перед приклеиванием рассеивателя свободную от матрицы плоскую поверхность радиатора рекомендуется оклеить алюминиевым скотчем или окрасить белой краской — это снизит потери света. Как делают светодиоды По поводу термопасты — хотелось бы заметить, что использование темной термопасты не рекомендуется: она процентов на 10 снизит световой поток. Я это хорошо заметил на двух экземплярах, один из которых я сделал с Алсилом-3, а на второй алсила не хватило и я воспользовался пастой из комплекта кулера фирмы Scythe, имевшей темно-серый цвет. Разница при измерении люксметром очевидна. Также нет смысла использовать более дорогие, чем алсил, термопасты с большей теплопроводностью: и на алсиле падает в худшем случае пара-тройка градусов, погоды они не сделают. После сборки первого светильника (в котором я использовал радиатор от процессора Pentium II и который поселился в кухне, у него чуть меньшая мощность в районе 15 Вт), я принял решение ставить в светильники для комнаты не одну матрицу, а две — это «размазало» пятно света на рассеивателе и сделало свет более комфортным. Более разумно было бы в таком случае ставить менее мощные модули, скажем, CXA1820. Модули соединил параллельно, нежелательных последствий в виде неравномерного распределения тока между ними это не вызвало — обе матрицы светятся на глаз одинаково. Но длину подводящих проводов я на всякий случай выровнял. Крепление к потолку у меня — с помощью коромысла из жесткой стальной проволоки диаметром 2 мм, концы которого продеты в отверстия в крайних ребрах радиатора и загнуты. За центр коромысла зацеплен крючок, прикрепленный к потолку — такой длины, чтобы между натяжным потолком и радиатором оказалось расстояние в пару сантиметров. Драйвер спрятан за натяжным потолком. Если бы светильники делались до потолка, можно было бы в него запрятать и радиаторы. Поверхность радиатора можно покрасить в черный цвет перманентным маркером или тонким слоем из баллончика (толстым не надо — теплоизоляция). А можно и не красить, глаза он особо не мозолит.

Результаты

Как делают светодиоды Светло. Под лампами на высоте столешницы — 450 лк, в середине комнаты 380 лк. Свет комфортный, цветопередача — вполне (правда, на кухне оказалось, что сырое мясо под этим светом выглядит, как-будто его слегка подкрасили черничным соком). Радиаторы после многочасовой работы теплые, но не горячие. Мерцание равно нулю (заслуга качественных драйверов).

И по ценам: матрицы обошлись в 550 рублей каждая (курс с тех пор, конечно, поменялся), радиаторы — по 600 рублей, драйвера — по 250 рублей, пленка досталась бесплатно. Итого — 2200+1200+500 = 3900 рублей. Плюс два-три часа работы.

Производство светодиодов в России: технологии, фирмы

На рынке осветительных приборов светодиоды стремительно набирают популярность.

Ведущие мировые компании по производству led освещения держат ценовую планку на высоком уровне, что делает их продукцию достаточно дорогой для российских покупателей.

Производство светодиодов в России только набирает обороты. Давайте разберемся, как производят светодиоды, посмотрим технологии производства и фирмы, которые занимаются этим.

Особенности создания

Каждая компания скрывает технологический процесс за занавесом коммерческой тайны. Поэтому раскрыть особенности создания в полной мере не получиться, однако попробуем дать общие понятия производства. Весь процесс разделяется на этапы. Давайте посмотрим, что это за этапы и разберем каждый из них более подробно.

Как делают светодиоды

На этом этапе берётся подложка из кристалла (чаще всего используют искусственный сапфир), помещается в специальную герметичную камеру.

Камеру заполняют газовыми смесями нужного состава и начинают нагревать. Этот процесс называется пиролиз. В результате, на кристаллической подложке происходит наращивание кристаллической плёнки толщиной в несколько микрон.

Далее проводят напыление контактов на плёнку и её последующее разделение на тысячи отдельных чипов.

Сортировка чипов по категориям

Этот этап называют сортировкой, так как созданные ранее чипы из одной подложки имеют неоднородную структуру. Чипы различаются по более чем 150 параметрам, но существуют три основных признака разделения:

  • по максимальной длине волны излучения;
  • по напряжению и мощности.

Чипы разделяют по группам с наиболее подходящими параметрами. Это позволяет добиться максимального сходства изготовленной продукции.

Создание светодиодной продукции

Происходит подбор специальных оптических линз из силикона, пластика или стекла. По усмотрению может добавляться люминофор. Проводится сборка светодиода и проверка работоспособности каждого светодиода на специальных испытательных стендах.Создание светодиодной продукции

Более подробную информацию о производстве светодиодов, сортировке на категории и создании продукции на основе светодиодов Вы можете просмотреть в этом видео:

Производство в России

Несмотря на то, что российские технологии отстают от европейских, производство светодиодной продукции распространяется и по регионам России.

Светодиодную отрасль в России характеризуют по двум пунктам:

  • предприятия, которые осуществляют полный цикл производства светодиодов;
  • предприятия, выполняющие сборку светодиодов из импортных чипов и сырья.

Так, как в России светодиодная отрасль только начинает набирать обороты, предприятия с полным циклом производства светодиодов являются достаточно редкими.  В основном, российские производители led продукции работают с импортированным сырьём.

Как делают светодиоды

Известные производители светодиодов

Мировая светодиодная отрасль, как и любая другая, имеет своих лидеров. Среди компаний занимающих ведущие позиции в изготовлении и сбыте светодиодной продукции можно выделить пять самых популярных:

  1. Nichia Corporation – компания из Японии. Продаёт люминофоры различных цветов. Также разрабатывает линейку лазерных светоизлучающих диодов.
  2. Samsung LED – южнокорейский производитель led продукции. Основная сфера деятельности: изготовление и продажа подложек из искусственного сапфира. Занимается научными разработками и исследованиями.
  3. Osram Opto Semiconductors – ведущая немецкая компания, занимается изготовлением полупроводников. Основным продуктом импорта компании являются светодиоды.
  4. LG Innotek – занимается разработкой led компонентов. На основе компонентов компании LG создаются оптические датчики и лазерные светоизлучающие диоды.
  5. Seoul Semiconductor – корейская компания, что специализируется на производстве led устройств. Продуктом производства являются корпуса для светоизлучающих диодов.

Российские производители светодиодной продукции

Все компании на российском рынке светодиодной индустрии делятся на два типа:

Компании с полным циклом производства

К ним относятся:

  • «Оптоган» г. Санкт-Петербург;
  • ЗАО «Светлана-ЛЕД» г. Санкт-Петербург;
  • ЗАО «Планета-СИД» г. Великий Новгород.

Компании с частичным использованием привозного сырья

К ним относятся:

  • ООО ТД «Фокус» Фрязино, Московская обл.;
  • МГК «Световые Технологии» г. Рязань;
  • «Планар Светотехника» г. Санкт-Петербург.

Российский рынок только проходит этап формирования, поэтому большая цена оборудования для производства светодиодов замедляет развитие данной отрасли.

Как делают светодиоды

Заключение

Производство светодиодов в России только на этапе формирования и развития, существующие фирмы можно пересчитать на пальцах. Большая часть сырья закупается за границей. Но, не смотря ни на что, российские компании стремительно развиваются в данном направлении и в скором времени составят достойную конкуренцию зарубежным производителям.

Читайте также:  Что можно сделать с помощью осциллографа

Как делают светодиоды и линзы к ним

В статье мы расскажем, как делают светодиоды. Эти полупроводниковые приборы сегодня самые высокоэффективные источники искусственного света массового производства.

В развитых странах светодиод называют Light-emitting diode, перевод на русский язык – «светоизлучающий диод». Из этих словосочетаний получены равноценные аббревиатуры – LED и СИД.

Их используют в русскоязычных текстах.

Где и как делают LED-приборы?

Современное устройство непосредственного преобразования невидимой электрической энергии в видимую электромагнитную, т. е. в свет – это полупроводниковый светодиод.

Светодиоды изготавливают на специализированных предприятиях электронной промышленности, производящих транзисторы, диоды, микросхемы.

Изготовление светодиода начинается с подготовки подложки. Для нее берут пластину, отрезанную от кристалла искусственного сапфира. Для некоторых видов мощных светодиодов используют подложки из кремния.

На подложку в условиях вакуума напыляют слой сверхчистого металла – кремния p- или n-проводимости. В n-кремнии носителями тока является электрон, в p-полупроводнике – «дырка» – в кристалле это атом, потерявший электрон.

Потом через трафарет наносят металл на точки будущих контактных площадок. Сменив трафарет, напыляют слой полупроводника другой проводимости, защищая от напыления готовые контакты. Трафареты разного рисунка и напыляемые металлы сменяются несколько раз.

Готовые светоизлучающие кристаллы проверяют на работоспособность, подавая через них номинальный ток. Сложность и разнообразие использованных процессов и материалов приводит к большому разбросу параметров готовых кристаллов. Поэтому их разделяют на группы и партии, внутри которых они более одинаковы. Эти группы носят названия «бин» и «кит», подробности есть на сайте.

Кристаллы монтируют в корпуса, часть из которых имеют встроенные линзы вторичной оптики. Ее назначение – формирование требуемой КСС – кривой силы света. Например, светодиоды для освещения дорог должны светить на их полотно, а не в глаза водителям. Из какого материала делают линзы светодиодов? Чаще всего их отливают в индивидуальные одиночные формы.

Для модулей с несколькими диодами отливают групповые сборки. Льют из:

  • оптического стекла;
  • акрила или оргстекла;
  • прозрачной эпоксидной смолы и т. п.

Разбинованные светодиоды отправляют в светодиодные интернет-магазины и изготовителям светодиодных изделий – ламп, лент, линеек, модулей и пр. На нашем сайте можно купить светодиоды разной мощности и производителей. Звоните, заходите на сайт или в магазин-салон.

  • Как делают светодиоды

Выращивание светодиодов

Светодиод – полупроводниковый диод, излучающий свет при прохождении тока через p-n–переход. Чтобы p-n-переход излучал свет, должны выполняться следующие два условия.

Во-первых, ширина запрещённой зоны в активной области светодиода должна быть близка к энергии квантов света видимого диапазона, а во-вторых, вероятность излучения при рекомбинации электронно-дырочных пар должна быть высокой.

Для этого полупроводниковый кристалл должен содержать мало дефектов, из-за которых рекомбинация происходит без излучения. Эти условия в той или иной степени противоречат друг другу. Реально, чтобы их соблюсти, одного р-n-перехода в кристалле недостаточно.

Приходится изготавливать многослойные полупроводниковые структуры. Их называют гетероструктуры (именно за изучение гетероструктур академик Алферов получил Нобелевскую премию). Это послужило новым этапом в развитии технологий изготовления светодиодов.

Производство светоизлучающих диодов сталкивается с некоторыми трудностями. Поскольку создание светодиодов — это динамично развивающаяся отрасль светотехнической промышленности, то сложившихся законов и правил их применения пока не существует. Нет нормативной документации, относящейся к процессу производства и использования светодиодов.

Каждое крупное производство старается найти свои критерии отбора продукции, но, к сожалению, некаких международных соглашений не существует. Хотя в этом направлении в последнее время ведется активная работа и достигнуты хорошие результаты, надо понимать, что создание единых требований к светодиодной технике – дело не одного года.

Чтобы понять, в чем сложность создания подобной документации, следует ознакомиться с технологией производства.

Рассмотрим поэтапно процесс выращивания светодиодов.

1) Выращивание кристалла.

Здесь главную роль играет такой процесс, как металлоорганическая эпитаксия. Эпитаксия – это ориентированный рост одного кристалла на поверхности другого (подложки). Эпитаксиальный рост полупроводников (а светодиод – это именно полупроводник) осуществляется методом термического разложения (пиролиза) металлорганических соединений, содержащих необходимые химические элементы.

Для такого процесса необходимы особо чистые газы, что предусмотрено в современных установках. Толщины выращиваемых слоев тщательно контролируются. Важно обеспечить однородность структур на поверхности подложек. Стоимость установок для эпитаксиального роста доходит до полутора миллионов евро.

А процесс наладки получения высококачественных материалов для будущих светодиодов занимает несколько лет.

2) Создание чипа.

На этом этапе имеют место такие процессы, как травление, создание контактов, резка. Весь этот комплекс получил название «планарная обработка пленок». Пленка, выращенная на одной подложке, разделяется на несколько тысяч чипов.

3) Биннирование.

Биннирование (сортировка чипов) – особенно важный процесс производства светодиодов, о котором несправедливо часто забывают упоминать в литературе. Дело в том, что при производстве любой продукции должны соблюдаться некие критерии отбора.

Но на вышеописанных стадиях производства светодиода невозможно добиться абсолютного сходства изделий по его характеристикам. Изготовленные чипы изначально имеют характеристики, различающиеся в некотором диапазоне. Чипы сортируют на группы (бины).

В каждой группе определённый параметр варьируется в определённых пределах. Сортировка происходит по:

  • длине волны максимума излучения;
  • напряжению;
  • световому потоку (или осевой силе света) и т. д.

Биннирование, как способ градации светодиодной продукции, находит применение на производстве и, следовательно, в наименовании поставляемой продукции. Оба эти факта делают применение светодиодов доступным для широкого круга пользователей.

4) Создание светодиода.

Создание непосредственно светодиода – это заключительный этап технологической цепочки. Создается корпус будущего источника света, монтируются выводы, подбирается люминофор (если он необходим).

Но особо стоит отметить такую важную часть, как оптическую систему (а именно, изготовление линз). Линзы для светодиодов изготавливают из эпоксидной смолы, силикона или пластика. К ним предъявляется широкий спектр требований, т.к.

оптическая система светодиода играет большую роль (направляет световой поток светодиода в нужный телесный угол). Линзы должны:

  • быть максимально прозрачными;
  • пропускать свет во всем оптическом диапазоне;
  • обладать хорошей клейкостью материала к материалу печатной платы;
  • быть температура стабильными;
  • обладать высоким сроком службы (что характеризуется к воздействию излучения кристалла и химическому воздействию люминофора, если таковой применен).

Благодаря большому количеству положительных качеств (малой потребляемой мощностью, отсутствию ртути, низкому напряжению питания, высокой надежности, малым габаритам и т.д.), на основе светодиодов создаются разнообразные и высококачественные осветительные светодиодные приборы.

Можно долго перечислять различные типы светодиодных светильников: это и прожекторы, и линейные светодиодные светильники, и светильники общего или специального назначения. Однозначно можно сказать, что светодиоды – это динамично развивающиеся источники света.

А технология производства светодиодов – сфера деятельности высококлассных мировых специалистов, способных достигать все более высоких результатов.

Как делают светодиоды

Чтобы понять, как делают светодиоды, познакомимся с их конструкцией и работой. Светодиод – полупроводниковый источник искусственного света.

Он излучает свет при прохождении тока через p-n переход, образованный сплавлением полупроводниковых материалов с n и p проводимостью. N-проводимость это свободное движение электронов по материалу, p-проводимость – движение «дырок», т. е.

мест в атомах кристалла полупроводника, из которых ушли электроны. Атом заряжается положительно. Другими словами в электрически нейтральной кристаллической решетке появилась положительно заряженная «дырка».

Ток в полупроводнике – это обычный поток электронов в металле и обратный ему поток дырок. Фактически дырки стоят в узлах кристаллической решетки. Их заполняют электроны соседних нейтральных атомов, в которых при этом образуются дырки.

В процессе движения электронов часть из них «падает» в дырки и происходит рекомбинация электронов и дырок.

Электрон, заняв место в дырке кристаллической решетки, выделяет избыток своей кинетической энергии в виде фотона света. Фотоны образуют поток света – фактическое излучение светодиода.

Составом полупроводника и легирующих его примесей меняют длину волны излучения – цвет свечения. Силой протекающего тока управляют яркостью света.

Изготовление светодиода

Основание кристалла p-n перехода – это пластина-подложка небольшой толщины из искусственного сапфира, стекла, карбида кремния и т. п.

На подложку в вакууме напыляют p-слой полупроводникового металла. Сверху напыляю n-слой. Образуется «слоёнка» p-n перехода. Потом по шаблону протравливают верхний слой с образованием «колодца», открывающего доступ к нижнему слою. На верхний слой и на дно колодцев напыляют проводящие контактные площадки.

Большую подложку режут на отдельные кристаллы. Готовый кристаллик размещают в корпусе, например, SMD 5730 и подваривают золотые или серебряные проволочные выводы на контактные площадки. На «синие» светодиоды наносят слой люминофора и заваривают корпус. «Белый» люминофорный светодиод готов.

Примерно так же делают приборы другого цвета свечения.

Светодиоды в корпусах проходят разбраковку по параметрам. Как это делают мы уже писали раньше в нашем светодиодном интернет магазине.

Маркируют разбинованные приборы, собирают в группы, упаковывают и отправляют на склад. Оттуда они поступают на продажу, например, в светодиодный магазин.

Примерно так изготавливают и светодиоды Cree. Но это процесс в общих этапах. В реальности он гораздо сложнее и состоит из десятков, а с учётом изготовления материалов – из сотен процессов и тысяч операций. А изготовление светильников и лент – это еще сотни операций. Потому и высока цена качественных светодиодных изделий.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector