Équipement d'éclairage basé sur des matrices de LED COB et SMD. COB ou SMD : Quel type de puce est le plus efficace pour un downlight LED ? Matrice led smd

Les matrices de LED sont une combinaison technologique sur un substrat de plusieurs cristaux semi-conducteurs électroluminescents, avec un remplissage commun avec un mélange de phosphore et de silicone.

L'émergence des matrices LED est associée au développement (Chip-on-Board), qui se traduit littéralement par "puce à bord". Cette technologie a remplacé les LED SMD, se caractérise par un haut degré d'automatisation de la production et a conduit à une réduction significative des prix des lampes à LED et des projecteurs.

Types et domaines d'application

En gardant principe unique placement de cristaux LED sur un substrat conducteur de chaleur, les matrices LED diffèrent considérablement par le nombre de cristaux sur une base et la manière dont ils sont connectés les uns aux autres.

Le nombre de cristaux sur un substrat détermine la puissance finale de la matrice, qui peut atteindre des centaines de watts par produit. Les puissantes sources lumineuses matricielles ont fait leurs preuves dans les projecteurs et les appareils d'éclairage public. La façon dont les cristaux sont connectés les uns aux autres détermine la capacité de contrôler la lueur des cristaux individuels et les paramètres de l'alimentation électrique de la matrice. La structure série-parallèle des connexions internes permet de réduire le courant et d'augmenter la tension d'alimentation, ce qui se reflète dans les caractéristiques des produits matriciels.

Une autre caractéristique des connexions internes des cristaux entre eux est conclusions externes il est possible d'utiliser des structures matricielles LED dans les panneaux d'information et dans les écrans graphiques ou symboliques. De telles matrices LED trouvent leur application dans les équipements de contrôle et de mesure et toutes sortes d'installations publicitaires.

Dans les modèles plus anciens, pour les panneaux d'information, les écrans graphiques ou de caractères, les matrices de LED étaient conçues sur la base de LED DIP ou SMD.

Diagramme schématique

Comme indiqué ci-dessus, la connexion série-parallèle des cristaux LED les uns aux autres détermine les exigences pour l'alimentation matricielle. Plus la tension d'alimentation est élevée, plus les LED sont connectées en série. Cette caractéristique réduit les exigences pour les courants de sortie des pilotes, mais en cas de défaillance d'un cristal dans circuit série, toute la chaîne cesse d'émettre de la lumière. Le courant est redistribué aux puces LED en fonctionnement, accélérant ainsi leur dégradation et réduisant considérablement la durée de vie de la matrice LED dans son ensemble.

Pour résoudre le problème, certains fabricants combinent tous puces ledà l'intérieur de la matrice simultanément en série et en parallèle. Cette fonctionnalité réduit considérablement la possibilité de défaillance de la matrice LED en raison de l'épuisement d'une puce. La connexion en parallèle des LED entre elles au sein de la même structure matricielle nécessite des courants de sortie élevés du conducteur, mais l'émissivité totale n'est pratiquement pas affectée par la défaillance d'un ou deux cristaux. Les matrices pour écrans LED ont un système de commutation interne complexe, qui est déterminé par les exigences de contrôle de chaque LED séparément. Pour contrôler de telles matrices LED, des processeurs et des microcircuits intégrés spéciaux ont été créés.

Lien

Dans les schémas de connexion des matrices LED, deux points clés sont les facteurs déterminants de leur fiabilité - une surface de radiateur suffisante pour la dissipation thermique et la stabilisation des courants d'alimentation. Ces deux facteurs sont directement liés à la dégradation accrue des cristaux semi-conducteurs lorsque leurs températures sont dépassées au-dessus du maximum admissible.

Une augmentation de la température du cristal est causée à la fois par la surface insuffisante du radiateur de refroidissement et par un courant de passage trop élevé.

Quantités de travail courant continu sont indiqués dans les paramètres des matrices LED, et pour une sélection approximative de la surface du radiateur, vous pouvez utiliser le chiffre 20-25 cm² pour 1 W de puissance matricielle. Dans ce cas, il convient de garder à l'esprit qu'une telle zone est nécessaire à des températures ambiantes allant jusqu'à 35 ° C. À des températures plus élevées, la zone de travail du radiateur doit être augmentée ou complétée par un refroidissement actif.

Lors du choix des matrices LED avec un pilote intégré et une alimentation à partir d'un réseau 220 V, il est nécessaire de prendre en compte que de telles sources lumineuses ne conviennent pas pour éclairer les lieux de résidence permanente d'une personne.

L'absence de condensateurs électrolytiques de grande capacité dans le circuit conducteur alimenté par un réseau de 220 volts détermine la lumière émise élevée, dont l'effet nocif sur la santé humaine a été prouvé par de nombreuses études scientifiques.

Conclusion

L'amélioration des paramètres des cristaux LED électroluminescents conduit à l'émergence de structures matricielles de plus en plus puissantes, puissance de sortie qui a déjà atteint 300 watts ou plus.

Cette tendance, combinée à une augmentation du flux lumineux spécifique pour 1 W de puissance d'entrée, détermine le développement ultérieur des matrices LED et leur développement supérieur sur le marché des équipements d'éclairage.

Lire la même chose

Exprimons notre point de vue sur ce dilemme, qui commence à ressembler au débat sur le meilleur, iOS ou Android. Il n'y a pas de réponse définitive à cette question. Il est nécessaire de bien comprendre le but d'un luminaire qui utilise un réseau de diodes. Pour certains ce sera mieux COB, pour d'autres SMD.

COB pour projecteurs basse puissance

Par exemple, COB surpasse clairement les projecteurs commerciaux. Tels que les éclairages sur rail, les downlights et autres types d'éclairage d'accentuation.

Pour diffuser l'éclairage commercial, une bande ou une règle LED conventionnelle montée autour du périmètre du corps du luminaire sous le diffuseur est plus appropriée. Les matrices COB se comportent assez bien dans les projecteurs de rue jusqu'à 50 watts.

SMD pour plafonnier industriel de plus de 50W

Quant à l'éclairage des entreprises industrielles, par exemple, dans les lampes à LED industrielles, la cloche
Il est presque impossible de trouver une matrice COB (voir la figure à droite) auprès de fabricants avancés de renommée mondiale, bien qu'il y a quelques années, tout le monde aimait de telles expériences.

Les luminaires industriels à dôme LED COB sont nettement moins chers que les luminaires à carte à diode SMD tels que les luminaires industriels à dôme.

Cela est dû au fait qu'une matrice COB avec des diodes du même fabricant est 30 à 50 % moins chère, ce qui réduit le coût du luminaire. L'inconvénient est, selon les avis de la plupart des fabricants éminents d'éclairage industriel et public, le remplacement fréquent des matrices COB sous garantie si la puissance de la lampe est supérieure à 50 W.

Dans l'une des usines avec lesquelles nous coopérons, on nous a raconté comment une lampe à LED industrielle avec un système de dissipation thermique de haute qualité et une diode COB de haute qualité a été oubliée avec la puce sur la table et la table s'est allumée. dans 2 heures.

Expérience réelle

De notre pratique personnelle, nous connaissons l'histoire d'un ingénieur en énergie dans une grande entreprise, afin d'économiser de l'argent au détriment de la qualité, a acheté des plafonniers industriels avec des diodes COB et maintenant il doit payer pour sa mauvaise décision : chaque année changer les platines à diodes dans 15-20% des lampes...

Afin de ne pas se faire gronder par les autorités pour ce qu'il n'a pas fait en temps voulu bon choix, il demande de lui facturer des lampes fluorescentes et diverses dépenses électriques au lieu de matrices COB, afin de cacher les coûts réels.

Dégradation des diodes COB

N'oublions pas la réelle dégradation des diodes dans les luminaires industriels de forte puissance, qui, selon les observations des utilisateurs, est plus importante pour les luminaires de forte puissance avec éléments COB. Mais très rarement, quelqu'un effectue des mesures annuelles de l'éclairage d'une pièce.

Effet aveuglant des diodes COB

Une autre observation des utilisateurs est le fait que les dômes industriels à LED COB dans les entrepôts et les ateliers ont un effet d'éblouissement plus important, ce qui rend difficile le travail en hauteur pour le personnel.

Opinion d'expert: « Notre avis : les luminaires LED COB sont La meilleure décision pour l'éclairage d'accentuation et les luminaires de puissance modérée jusqu'à 50W. Les seules exceptions sont les systèmes multimodules, dans lesquels chaque module est une matrice COB distincte de puissance modérée. Pour éclairer plus de 50 watts, il est préférable d'utiliser des lampes cloches industrielles à matrice CMS. De plus, quoi grande quantité diodes par 1 watt de puissance, mieux c'est », explique Aleksey Frolov, ingénieur éclairage chez Grandenergoproekt.

O. Knyazev, Groupe de sociétés Stroy-TK, mai 2017

Actuellement, le marché de l'éclairage LED en Russie connaît un boom ; à la fois des modèles coûteux de lampes et de projecteurs de haute technologie, dont la période de garantie est de 3 à 7 ans, et des produits LED bon marché, qui ne fonctionneront probablement pas sans panne pendant au moins 1 an, sont en vente. Essayons de comprendre cet ensemble de phrases.

D'où viennent les "artisanats" jetables bon marché ?

Paradoxalement, le Client est responsable de la présence d'un grand nombre d'offres de lampes LED grand public bon marché, car le principal critère de sélection pour le Client est le Coût.

La situation se répète, comme avant : s'il y a une demande de produits bon marché, les fabricants de l'Empire du Milieu fourniront également l'offre ! Comme personne n'a le monopole des importations en provenance de Chine, les concurrents commencent à exiger des fabricants des prix d'achat constants, d'un lot à l'autre, afin de simplement battre les concurrents sur le marché avec un prix bas. Cependant, il y a des limites raisonnables à tout et une réduction constante du coût des produits tout en conservant toutes les caractéristiques de base est tout simplement impossible. Ainsi, le jeu commence à réduire les performances, la fiabilité, etc. - juste pour vendre du matériel d'éclairage en fournissant durée minimale garantie. Et ce malgré le fait que pour les LED, des temps de fonctionnement fous sont annoncés - de 50 à 100 mille heures.

Qu'est-ce que le COB

La technologie COB, en Dernièrement MCOB (Multi Chip-on-Board) - traduit par "Crystal on the Board". Considérée comme la technologie LED la plus avancée disponible aujourd'hui.

Il peut être brièvement décrit comme suit : placer des cristaux sur une carte sans boîtiers et substrats céramiques, ainsi que recouvrir tous ces cristaux d'une couche de phosphore commune. Les cristaux LED sont situés très près les uns des autres - la densité de placement peut atteindre 70 cristaux pour 1 cm 2, c'est-à-dire. les cristaux fusionnent pratiquement en un seul champ et la luminescence de la matrice s'avère très uniforme, les points individuels des cristaux sont indiscernables.

Un avantage important de la technologie est la qualité de la lumière émise. Les objets éclairés par les luminaires à matrice COB ont une bordure d'ombre claire en raison de la répartition uniforme du flux lumineux. Appareils sur LED CMS, malheureusement, ils ne peuvent pas se vanter d'un tel contraste en raison du grand nombre de cristaux individuels et de réflecteurs largement espacés dans l'espace.

L'efficacité énergétique des matrices COB peut atteindre 170 lm/W.

Avantages COB

Les principaux avantages de la technologie MCOB sont :

1. Efficacité lumineuse élevée (plus de 100 lm / W);
2. La capacité d'atteindre une intensité de flux lumineux élevée avec une taille relativement petite ;
3. Compatible avec divers pilotes, incl. gradable;
4. Uniformité du flux lumineux, pas d'effet d'ombre;
5. Compacité, petite taille, disponibilité de différentes formes;
6. La capacité de fabriquer des matrices de n'importe quelle température de couleur de 2700K à 7000K ;
7. Indice de rendu des couleurs jusqu'à 90Ra ;

Inconvénients du COB

Le principal inconvénient de la technologie COB est la fourniture obligatoire d'une bonne évacuation de la chaleur d'une matrice COB puissante, ce qui est difficile à garantir, car la surface de la matrice est petite et il est difficile d'évacuer le surplus de chaleur d'une petite zone de contact.

C'est là que réside le problème : une matrice COB bon marché, et donc de mauvaise qualité au départ, montée sur un radiateur de refroidissement sans ajustement et traitement appropriés des surfaces d'interface, ne refroidit pas suffisamment, commence à surchauffer et, à la fin, brûle en dehors.

Pour confirmation, on peut citer le fait suivant : il n'y a pas si longtemps, nous centre de services 57 projecteurs LED (COB) d'une puissance de 100W ont été reçus pour diagnostic et réparation. A en juger par leur apparence (voir photo), de la série GS Light bon marché.

Après diagnostic, il a été révélé que dans l'écrasante majorité des projecteurs (49 pièces), la matrice de LED COB était en panne, et dans les 8 cas restants - le pilote de LED.

Qu'est-ce que le CMS

Technologie SMD (Surface Mounting Device) - peut littéralement être traduite par « dispositif de montage en surface ».

La principale différence entre cette technologie et la technologie "traditionnelle" à trous traversants est que les composants sont montés en surface sur la carte. Cela garantit des dimensions plus petites de la structure, une meilleure dissipation de la chaleur et une variabilité des performances. Cette conception est actuellement la plus courante dans l'éclairage et est utilisée dans presque tous les types de sources lumineuses.

Aujourd'hui, c'est la technologie SMD qui est la plus répandue dans l'éclairage LED et est utilisée dans presque tous les types de luminaires.

Cette technologie est en fait créée pour l'organisation d'un éclairage diffus puissant, qui est obtenu en répartissant un nombre important de petites LED sur toute la surface du luminaire (dans un produit, il y a jusqu'à 700 pièces), ce qui permet de ne pas d'utiliser des optiques supplémentaires dans les luminaires, seuls les verre de sécurité corps de lampe. Pour augmenter le degré de dispersion (par exemple, pour les pièces avec la technologie informatique), on utilise un diffuseur laiteux, prismatique ou microprismatique.

Étant donné que les LED sont situées sur une barre en aluminium de grande surface et que la distance entre elles est suffisamment grande, le refroidissement de la LED ne pose pas beaucoup de difficultés, d'où la durabilité des barres SMD avec une alimentation adéquate.

Parmi les inconvénients des lampes avec règles SMD, il convient de noter qu'elles sont très difficiles à réparer, car si une LED tombe en panne, toute la ligne s'arrête de brûler et le remplacement de la LED SMD par vous-même est une tâche plutôt laborieuse. Le remplacement de toute la ligne est déjà coûteux financièrement. Par souci d'équité, il faut dire que la plupart des fabricants de lampes à LED en Russie, en cas de cas de garantie, remplacent toute la gamme.

Applications COB et CMS

1. Cas général

Je ferais la section de cette façon : si le facteur de forme du corps du luminaire vous permet de placer un radiateur de refroidissement suffisamment grand, alors vous pouvez utiliser des luminaires LED COB, en les limitant à 30 watts. Tout l'équipement d'éclairage avec plus haute puissance- exclusivement CMS. En général, ce sera une option idéale pour l'introduction de l'éclairage LED.

2. J'ai remis l'objet et j'ai oublié

Si la tâche est exactement celle-ci - remettre l'objet et s'enfuir, alors, bien sûr, vous devez utiliser des lampes bon marché ou des projecteurs à matrice COB haute puissance. Leur temps de travail devrait être suffisant pour que vous ayez le temps de vous cacher... :)

3. Temps de travail court

Si la lampe ou le projecteur fonctionne occasionnellement, en s'allumant quelques minutes (par exemple, il est équipé d'un capteur de présence et ne s'allume qu'au passage des personnes), vous pouvez choisir en toute sécurité COB. La matrice n'aura tout simplement pas le temps de surchauffer.

4. Organisation de l'éclairage temporaire.

Pour l'organisation de l'éclairage temporaire (par exemple, sur un chantier lors de la réalisation travaux de finition), je recommanderais d'utiliser des projecteurs COB de 20 à 30 W.

5. Eclairage des entrepôts, locaux industriels

Dans les entrepôts, dans les bâtiments et locaux industriels, des lampes puissantes sont généralement utilisées, suspendues à une hauteur élevée (6 à 12 mètres). Pour leur éclairage électrique, il est fortement recommandé d'utiliser des lampes réalisées sur des lignes LED SMD. Lors du choix des luminaires, portez une attention particulière à la présence de radiateurs bien distincts, dont le but est de dissiper l'excès de chaleur dans l'environnement.

Il est considéré comme l'un des plus moyens efficaces La réduction générale du niveau de consommation d'énergie est aujourd'hui l'organisation de systèmes d'éclairage artificiel utilisant des LED.

A flux lumineux égal, la consommation énergétique des sources lumineuses LED est environ 10 fois inférieure à celle d'une lampe à incandescence classique. De plus, elles durent plusieurs fois plus longtemps que les lampes fluorescentes.

Utilisation de masse Lampes LED jusqu'à récemment, il était limité par leur prix élevé, qui est largement déterminé par une technologie de fabrication plutôt complexe. Ainsi, pour installer un monocristal sur un substrat ( circuit imprimé) utiliser la soudure dans un four à convection.

Pour réduire la complexité de fabrication des sources lumineuses à économie d'énergie, des matrices de LED ont été développées, qui, dans le cas général, sont un ensemble de LED simples avec un ( connexion parallèle) ou des aliments séparés.

Dans ce cas, environ 9 cristaux ou plus sont montés sur un substrat, qui sont ensuite remplis d'un phosphore.

Cette technologie a considérablement réduit le coût de fabrication des lampes LED et les a rendues plus abordables. De telles matrices sont utilisées avec succès dans la fabrication à la fois de dispositifs d'éclairage et de dispositifs indicateurs. Ils ne nécessitent pas de soudure dans un four à convection, ils peuvent être montés manuellement ou à l'aide de modules de fixation spéciaux.

diodes CMS(Surface Mounted Device) est un type quelque peu dépassé, qui se compose structurellement d'un substrat métallique (cuivre ou aluminium) sur lequel est monté un cristal, soudé aux contacts du boîtier où le substrat est installé.

Le cristal est recouvert d'une lentille et/ou revêtu d'un phosphore. Cette technologie permet de placer jusqu'à trois LED sur un même substrat. Ils sont utilisés dans la production de bandes LED pour l'éclairage et le rétroéclairage.

Dans le même temps, en fonction du nombre de cristaux dans la matrice, des bandes sont produites avec un nombre de LED 60 pcs / m (1 cristal) et 30 pcs / m (3 cristaux). La luminosité des bandes à LED composées de trois cristaux est naturellement supérieure à celle des bandes à LED sur un seul cristal.

Les matrices CMS sont également réalisées avec des cristaux ayant différentes couleurs de luminescence (type RGB). Les LED RVB sont contrôlées par des contrôleurs spéciaux qui ajustent la luminosité ou la puissance de la lueur à l'aide de la méthode de modulation de largeur d'impulsion (PWM).

En fournissant un courant de magnitude différente à chaque cristal coloré, vous pouvez modifier son flux lumineux total, créant ainsi d'étranges combinaisons de couleurs et de luminosité.

diodes COV(Chip On Board) est le type le plus courant de LED matricielles. Structurellement, ils sont un substrat (planche) sur lequel ils sont montés un grand nombre de cristaux sans cadre. Ensuite, ils sont remplis d'un phosphore.

Un grand nombre de cristaux fournissent luminosité accrue LED de type COB, ce qui est un ordre de grandeur supérieur au paramètre similaire des diodes de type SMD. Les diodes de type SOV sont utilisées à la fois pour l'éclairage et comme dispositifs indicateurs.

LED à filament la technologie prometteuse Chip On Glass, qui permet d'installer 28 cristaux sur un substrat de verre ou de saphir.

Utilisé dans la fabrication de lampes LED dans des ampoules en verre transparent. Dans le même temps, le flux lumineux s'étale sur 360°, ce qui permet d'obtenir un plus grand éclairement à la même puissance que les LED SMD et COB.

© 2012-2019.Tous droits réservés.

Les documents présentés sur le site sont à titre informatif uniquement et ne peuvent être utilisés comme lignes directrices et documents normatifs.