Problema degradării LED-urilor albe

În ultimul deceniu, LED-urile pentru deceniile următoare sunt văzute ca o înlocuire completă a iluminatului tradițional cu lumină LED (led light) la scară globală. Capătul și marginile acestui proces nu sunt vizibile, iar singurul factor care limitează trecerea la tehnologia LED-urilor în iluminat este prețul problemei. În prezent, funcționalitatea LED-ului și fluxul luminos emis de acesta. În acest sens, au pus întrebarea: cum, de fapt, pentru a crește eficiența LED-urilor și a reduce costurile lor? Creșterea eficienței producției de lumină poate fi realizată în mai multe moduri: îmbunătățirea calității materialelor, îmbunătățirea structurii cipului și a tehnologiei de formare a acestuia, texturarea suprafeței, îmbunătățirea proprietăților substratului etc.







Reducerea costului luminii poate fi realizată prin creșterea densității de curent care trece prin cipul LED. Dacă dependența randamentului cuantic față de curentul direct este foarte liniară la o anumită valoare a curentului fără saturație, atunci fluxul de lumină emis de un emițător cu aceeași dimensiune a cipului poate fi ori mai mare la curenții mai mari. În consecință, raportul dintre dolar și lumen va fi mai mic. Curentul maxim care poate fi trecut printr-un cip de diode luminoase depinde de următorii doi factori:

1. Toc, pe care cipul poate funcționa fără o degradare semnificativă;

2. Curentul la care eficiența cipului LED (lumen / watt) nu scade prea mult.

În ultimul timp, LED-urile au funcționat la o densitate a curentului de 20A / cm2. Acum, unele LED-uri puternice (Power LEDs) funcționează la 70-100A / cm2. Pentru a asigura funcționarea pe termen lung a unor LED-uri de mare putere fără degradări semnificative, este necesar să selectați un cip LED cu cele mai bune proprietăți de disipare a căldurii și să dezvoltați o carcasă adecvată. AlgaInP și AlGaInN sunt cultivate pe substraturi arsenid-galiu și respectiv safir. Aceste substraturi nu sunt bune materiale conductive termice. Conductivitatea termică a GaAs și Al2O3 este de 44W / (m-K) și 35W / (m-K). Pentru o mai bună îndepărtare a căldurii și scăderea temperaturii de tranziție, există trei abordări diferite:

Reducerea grosimii substratului

Un cip flip care permite ca joncțiunea pn care emit lumina să fie localizată aproape de radiator.

Eliminarea substratului original, care este utilizat pentru creșterea heterostructurilor LED, și apoi - mișcarea straturilor epitaxiale pe baza conducătoare electrică și termică.

Prima abordare este cea mai ușoară, dar realizarea unui substrat subțire de 50 nm este destul de problematică. A doua abordare a fost deja utilizată de Matsushita și Lumileds pentru a îmbunătăți atât eficiența ieșirii, cât și disiparea căldurii în LED-urile GaN. Multe companii au dezvoltat, de asemenea, tehnologia flip chip pentru LED-urile AlGaInP pentru a crește eficiența și caracteristicile operaționale la curenții mari. Cu toate acestea, procesul flip chip este destul de complex și scump.

Multe companii, printre care Osram, Nichia, Sanken, VPEC, AET Optotech, Arima și Epistar, au anunțat dezvoltarea cu succes a tehnologiei de transfer subțire a peliculei, utilizând a treia abordare. Această abordare este cea mai rentabilă modalitate de a produce chips-uri LED de mare putere.

Dispersal în limba chineză. Abordările de mai sus pentru îmbunătățirea eficienței și reducerea costurilor LED-urilor pot fi aplicate de producătorii de structuri LED. Numeroși consumatori de cipuri LED au mai puține instrumente pentru a reduce costul luminii LED.







Pe ce curenți este cristalul LED capabil să funcționeze, care este puterea maximă a luminii pe care o poate furniza? Este dificil să răspund fără echivoc.

O contribuție esențială pentru asigurarea durabilității, fiabilității și eficienței aduce ambalajul LED-urilor luminoase. Teoretic, după ce a fost rezolvată problema îndepărtării căldurii de la miez, este posibil ca cipul să funcționeze la curenți mai mari, asigurând astfel un randament cuantic mai ridicat. Un design competent al obiectivului va reduce absorbția și reflexia internă, sporind semnificativ eficiența optică. Și rezervele pentru ridicarea aici sunt mari. De exemplu, eficiența unui sistem optic de LED-uri de 5 mm nu depășește 30%.

Dar lăcomia pentru profit, precum și nivelul preŃurilor dominante au dictat un comportament diferit pe piaŃă. O armată mare de producători de LED-uri din China a aplicat rapid principiul de overclocking LED-uri, oferind 0,04-0,03 dolari pe lumeni. Pentru a înțelege cât de adecvat este prețul pentru caracteristicile declarate, am testat sute de LED-uri albe de la diferiți producători asiatici.

Majoritatea covârșitoare a LED-urilor albe a suferit o degradare ireversibilă: fluxul luminos a scăzut la 50% din valoarea de la valoarea inițială deja în 1-2 luni (700-1500 ore); Într-o serie de cazuri, sa produs degradarea fosforului și decolorarea asociată a LED-urilor.

Am investigat cauzele unei astfel de degradări severe:

Amplitudinea curentului de transmitere

Carcasele utilizate pentru LED-uri au fost dezvoltate cu relativ mult timp în urmă și, folosind procese de asamblare extrem de automatizate, oferă un cost minim final al componentelor. Dar un astfel de pachet nu a fost conceput pentru a instala LED-uri luminoase. Dimensiunea scaunului pentru cristal nu depășește 12 mil., Plantarea cristalului este posibilă numai în conformitate cu schema clasică, iar designul carcasei nu asigură îndepărtarea necesară a căldurii. Împachetată într-un cip LED cu strat epoxidic, este supusă unei degradări rapide a randamentului cuantic. Utilizarea materialelor de ambalare a conductelor termoizolante nu pare să fie menționată printre producătorii asiatici, deoarece duce la o creștere a costului produselor finale.

Calitatea chipsurilor folosite

Am intervievat fabrici care au furnizat eșantioane de LED-uri pentru originea și tipul de cristale utilizate. Cu toata varietatea furnizorilor de structuri LED, marea majoritate a producatorilor de LED-uri au folosit cristale fabricate folosind aceeasi tehnologie si avand o structura binecunoscuta - prototipul lui Nichia cu un contact p transparent.

Până în prezent, aceasta este cea mai ieftină tehnologie, care asigură o eficiență ridicată a randamentului cuantic și este deja utilizată pe scară largă în dispozitivele mobile. Cristalele de acest tip misbehave într-un condiții de mediu cald, precum și utilizarea de componente discrete pentru iluminat, nu este de dorit. În plus, acestea sunt inferioare în performanță (să nu spun că au, în general puțin de a face) cristale Nichia lui, probabil datorită imperfecțiunea echipamentelor și nerespectarea procesului de creștere a acestora.

Încălcarea tehnologiei la asamblarea LED-ului

Nu se poate distinge fără echivoc un motiv sau altul, ceea ce duce la degradarea proprietăților, degradarea și defectarea LED-urilor.

concurența neloială între producătorii asiatici chinezi și alte a dus la ceea ce avem: în diode luminoase emițătoare de lumină albă (LED-uri albe HB) montate pe cele mai ieftine cristale disponibile pe piață, producătorii puțin cunoscute, destinate altor Neny prima, fin feliate și expuse la degradare, Ca termică, având în vedere caracteristicile unei tehnologii utilizate și electrice în vederea calității procesului tehnic. Astfel de cristale sunt instalate în caz, mai mult decât modeste în ceea ce privește proprietățile termice, optice și alte proprietăți. Și inițial, aceste LED-uri sunt recunoscute ca fiind adecvate ca luminozitatea de pornire (flux luminos / forță axială de lumină), căderea de tensiune pe joncțiune, coordonatele de culoare și a altor parametri îndeplinesc toate caracteristicile specificate în specificațiile producătorului.

Mulți importatori, care nu au condiții pentru testarea completă, au încheiat contracte de distribuire a unor astfel de componente, ghidându-se exclusiv de un preț redus de cumpărare.

În realitate, durata de viață a acestor componente nu depășește câteva sute de ore, ceea ce a fost confirmat în timpul testelor.

Sunt toate LED-urile asiatice rău?







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: