А. SuperFlux (рус. СуперФлакс) (или Piranha, рус. - Пиранья) – технология, при которой чип «упакован» в квадратную коробочку с четырьмя выводами. И уже эта коробочка непосредственно монтируются на токопроводящую подложку.
Пример светодиодного модуля, выполненного по технологии SuperFlux. Хорошо видны квадратные коробочки, в которые и упакован кристалл:
Кристаллы SMD в свою очередь различаются числовыми индексами: 3528, 5050, 5630, 5730, 7060. Понимать эти индексы следует лишь как размеры чипа. Так, например, чипы наиболее популярных SMD 3528 и SMD 5050 имеют размер 3,5х2,8 мм и 5,0х5,0 мм соответственно. В то же время SMD 5050, например, в действительности представляет собой не один, а три интегрированных вместе чипа, поэтому в аббревиатуре некоторые производители и продавцы добавляют обозначение 3Chip или называют такие чипы многокристальными. Соответственно, большая площадь чипа означает его большую светимость.
C. CoB (рус. – КоБ) – Chip-on-Board, технология «впаивания» чипа прямо на подложку платы. Эта технология позволяет эффективно отводить тепло от кристалла.
В 2014 году в продаже появились светодиодные лампы на COB. Выполнены по новой технологии, позволяющей в теле одного светодиода размещать и питать множество кристаллов. В дальнейшем новая технология заменит существующие SMD элементы.
На общей подложке размещают кристаллы, что позволяет отводить больше тепла и получать больше люменов с квадратного сантиметра площади. По не проверенной информации от китайцев, один кристалл на подложке дает 5 Лм, то есть по яркости такой же как у SMD3528, у 5050 стоят 3 таких кристалла. Так как по сути это один большой светодиод, и для его внутренних кристаллов не требуются корпуса, то это удешевляет стоимость 1 Люмена примерно в 2 раза, по сравнению со старой технологией. Матрица COB покрывается слоем люминофора, благодаря ему он светится единым целым, а не точечно. Еще не требуется пайки многочисленных SMD диодов, припаял пару проводов и осветительный прибор готов. Это тоже влияет на цену бюджетных ламп из Китая, потому что некоторые безымянные китайские производители умудряются производить пайку вручную.
- 1. Недостатки КОБ лампы
- 2. Как выбрать COB LED лампочку
- 3. Тест светодиодной кукурузы на КОБ
- 4. Итоги
Недостатки КОБ лампы
COB диод обладает всеми характеристиками обычных предыдущего поколения. Технология позволяет производить их любой формы: квадратной, овальной, круглой, с дырочкой посередине, что позволяет вписать его в любой осветительный прибор или просто модернизировать имеющийся.
Чем больше площадь – там выше его мощность, размером 12 на 3 см. можно уже применять для уличного освещения. Но в любом случае не забываем о хорошем теплоотводе, нагрев никто не отменял.
Новая технология принесла и новые проблемы в эксплуатацию светодиодных ламп для дома. Все знают, насколько ремонтопригодны изделия на SMD светодиодах, ремонт делается за 5 минут. Теперь выход из строя COB требуется замены всего светоизлучающего элемента, например, а не, одного из 42, как было раньше. Со временем этот недостаток не будет большим, так как стоимость должна значительно снизится на такие диоды. Сейчас цены завышены, потому что новинка, и можно неплохо приврать про характеристики. Кода все начнут разбираться в этой технологии, то ажиотаж снизится до нормального уровня.
Как выбрать COB LED лампочку
Новая технология усложняет выбор изделий неизвестного производства, особенно китайских. При покупке лампочек на SMD диодах можно было видеть маркировку, подсчитать количество и затем вычислить мощность, независимо от того что написано в характеристиках.
В нашем случае по фото и конструкции будет не узнать её мощность, так как невозможно установить потреблеиен COB светодиода по его внешнему виду. Количество, мощность и плотность кристаллов может быть абсолютно любым.
Вероятно, ситуация с китайскими COB будет такая же, как из SMD. Недорогие светодиоды китайцы включают на треть от номинала для длительной службы. В случае с КОБ, наверное, будет тоже самое, бюджетные COB тоже будут включать на 30% мощности. Если у СМД режим работы можно было определить по количеству элементов, то в нашем случаем площадь не будет привязана к характеристикам светодиода. Китайские интернет-магазины вероятно будут этим пользоваться, ненавязчиво завышая световой поток продукции. Ведь обычный покупатель в большинстве случаев не сможет узнать, продали ему лампу на фирменных диодах или бюджетных китайских.
Тест светодиодной кукурузы на КОБ
Размеры и конструкция схожи с кукурузой на 60 штук , только вместо паяных установлены COB пластины. Точно таких же габаритов выпускаются лампы для дома на .
Стоили 9$ за штуку, цена конечно завышена, похожая на SMD 5730 стоит 6$, аналогичная на немного подешевле, но ради интереса пришлось купить. Продавец пообещал:
- цоколь Е27;
- питание 220В;
- ток потребления 32 мА;
- теплый белый;
- мощность 9 Вт;
- световой поток 800-900 Лм.
Яркость сравнивал с новой энергосберегающей Филипс на 800 Лм, одинаковая яркость, свет и оттенок. В люстре на фото стоит две новых и две люминесцентных. Яркость китайских COB составляет до 100 Лм на Ватт, как в нашем случае.
Внутренности COB кукурузы
Питание сделано на балластном конденсаторе, но впаян дополнительный конденсатор для . Мерцание присутствует, но оно не такое сильное, как у других недорогих, то есть в пределах нормы. Лампочка греется, но не перегревается, площадь боковой окружности все таки немалая, температура в пределах допустимого.
Тестирование показало, что она соответствует заявленным характеристикам, качество достаточное хорошее, в сборке дефектов не нашел.
Итоги
Новая технология показывает неплохие характеристики, яркость уже до 120 Лм на ватт, вместо прежних 80 Лм на Ватт. Но не торопитесь покупать, цены завышены на них, типа используются нанотехнологии и андронный коллайдер. Их цена должна опуститься ниже стоимости ламп на СМД элементах.
..Технология COB (Chip On Board) добралась и до светодиодов. Метод, при котором чип монтируют непосредственно на плате, давно используется в штамповке унифицированных электронных плат и зарекомендовал себя чрезвычайной надёжностью и миниатюрностью. Его появление внесло новизну в развивающийся светодиодный мир, позволило заглянуть за горизонт возможностей полупроводниковых компонентов.
Суть технологии
Идея размещения множества кристаллов светодиодов на плате в одном корпусе, возникла в результате неудачных попыток повысить светоотдачу и одновременно получить рассеянный свет от группы мощных светоизлучающих SMD элементов. Мощные SMD светодиоды нуждаются в сложной системе охлаждения, что влечет за собой значительное повышение стоимости конечного изделия.
Ученые отказались от увеличения мощности одного кристалла и начать эксперименты по увеличению и минимизации чипов светодиодов в одном корпусе. Результатом опытов стала технология COB, которая подразумевает монтаж множества мельчайших чипов, включенных последовательно-параллельно, на общее основание. Печатная плата, как правило, изготавливается на металлической основе (Metal Core Printed Circuit Board, MCPCB) и состоит из трех основных слоев – самой металлической основы, диэлектрика и токопроводящего слоя. Основу изготавливают из металлических сплавов с высокой теплопроводностью. Таким образом MCPCB выполняет роль не только материнской платы, но и является хорошим теплопроводом. На MCPCB чипы светодиодов крепятся при помощи адгезива, затем соединяются между собой и покрывают единым слоем люминофора.
Полученная COB матрица испускает равномерно рассеянный свет, не перегревается (при должном теплоотводе) и не требует сложных оптических систем. С помощью COB технологии можно изготавливать матрицы абсолютно любой геометрической формы с малой себестоимостью, чего нельзя было достичь ранее известными способами.
Еще пару слов о производстве
Изготовление COB матрицы начинается с подготовки подложки, на рабочую поверхность которой наносят тонкий слой адгезива. Требования к толщине слоя адгезива очень высокие. С одной стороны он должен обеспечить надёжный контакт с LED кристаллами микроскопических размеров, а с другой – гарантировать равномерный отвод тепла.
Ученым удалось достичь равномерного распределения вещества с высокой адгезией по поверхности основания, применив метод магнетронного распыления. В результате тепловой контакт между чипом и основанием стал более совершенным, а технологию стали именовать MCOB (Multi Chip-on-Board).
В научной литературе понятия COB и MCOB зачастую имеют один общий смысл.
На подготовленную основу будущего COB светодиода устанавливают чипы и методом плазменной очистки удаляют мельчайшие частички мусора. Затем производят электрическое соединение светодиодов и, в конце, наносят слой жидкого люминофора. После затвердевания он не только не пропускает ультрафиолет, но и защищает элементы платы от внешнего воздействия.
Отличительные характеристики COB
Наравне с другими типами светодиодов, COB матрицы имеют свои «светлые и темные стороны», о которых стоит упомянуть. Первый плюс в пользу COB – это форма матрицы, которую можно изготовить круглой, квадратной, с технологическими отверстиями… В общем, любой. Это позволяет дублировать размеры практически любого источника искусственного света и подстраиваться под нужную форму. Второй положительный аспект – качество излучаемого света. Предметы, освещаемые COB светильниками, имеют чёткую теневую границу за счет равномерного распределения светового потока. Лампы на SMD светодиодах не могут похвастаться такой контрастностью из-за отдельно расположенных кристаллов и отражателей.
Нельзя пройти мимо энергетических показателей. Мощность одной COB матрицы зависит от её геометрии, количества кристаллов и совершенства применяемой технологии изготовления. Стоит отметить высокую светоотдачу COB матриц. Например, наиболее технологически совершенная, массово производимая COB матрица CXB1820 от компании Cree, имеет светоотдачу в 166 лм/Вт.
Недостатком COB технологии можно назвать не ремонтопригодность матрицы в случае частичного или полного выхода из строя отдельных чипов.
О продукции
В экономически развитых странах COB светильники уже доказывают своё превосходство на практике. Не дожидаясь совершенствования технологического процесса и снижения себестоимости COB матриц, швейцарцы активно переоборудуют уличные фонари и рекламные вывески под новую технологию. В крупных универмагах и мелких магазинах на смену люминесцентным лампам пришли светодиоды. Такое активное внедрение энергосберегающих технологий объясняется желанием богатой Швейцарии в ближайшие 20 лет полностью отказаться от атомных электростанций.
В других странах Еврозоны светодиодные источники света также превалируют над люминесцентными, за счет государственной поддержки и рекламных акций. На российском рынке выпуск мощных светоизлучающих диодов COB наладила компания «Оптоган». Сегодня компанией «Оптоган» наиболее совершенная линейка COB светодиодных матриц представлена серией OCC. Каждая COB матрица может иметь определённую температуру цвета (тёплую, нормальную, дневную или холодную) с четким указанием бина яркости. Более подробную информацию можно найти в спецификации.
Filament LED и лампы на их основе
Светодиодные нити (filament LED) являются модифицированной версией COB матриц. Несмотря на то что COB и filament основаны на общей технологической базе, они имеют явные конструктивные отличия. В светодиодных нитях кристаллы наносят не на металлическую пластину, а, как правило, по окружности стеклянного стержня. Поэтому технологию часто называют сокращенно COG (Chip-on-Glass).
Практическое применение светодиодных нитей продиктовано необходимостью создания экономичных осветительных приборов, максимально схожих с лампами накаливания. Вместо нити накала в стандартный корпус Е14, Е27 со стеклянной колбой встраивают несколько filament стержней, а в цоколе монтируют миниатюрный драйвер. Функцию радиатора выполняет тонкое стекло колбы и газ, которым она заполнена. Конечно, конусное расположение филаментов внутри колбы не позволяет полностью имитировать нить накала, но вся конструкция в целом сохраняет эстетические свойства своего предшественника. Кроме этого, такая разновидность COB технологии дала жизнь новому подвиду светодиодных ламп.
Готовые светодиодные светильники, прожекторы и просто лампы, сконструированные по COB технологии, только берут разбег в гонке, в то время, когда аналогичная SMD продукция уже мчится на большой скорости. Этот факт хорошо заметен в розничной торговле, где по-прежнему преобладают дешёвые лампочки на SMD светодиодах. Но это только начало. Пройдет немного времени и люди достойно оценят преимущества COB технологии, что непременно отразится на спросе продукции на основе технологии Chip On Board.
Читайте так же
COB светодиоды – это обычно конструкции в виде матрицы, содержащей от нескольких десятков до нескольких сотен светоизлучающих кристаллов. Примером светодиода, собранного по технологии COB является популярный светодиод типа SMD 2835, о котором есть информация в статье .
Развитие светодиодных устройств идет по пути увеличения их яркости, точнее получения всё большего светового потока. Поток можно увеличить несколькими способами:
- увеличить мощность единичного светодиода;
- скомбинировать в одном корпусе светодиода несколько десятков или сотен маломощных светоизлучающих кристаллов.
Первые попытки были в виде светодиодов типа «Пиранья». В них в один корпус помещали три или четыре кристалла небольшой мощности. Еще одним примером такого подхода стал трех-кристальный светодиод SMD 5050.
В «Пиранье» кристаллы припаиваются на торец проволочного вывода, который является пассивным теплоотводом, отводящим тепло на плату и токопроводящие медные дорожки.
В SMD корпусах кристалл(ы) устанавливаются на тонкое дно корпуса или керамические подложки. Тепло отводится через несколько тепловых контактов-переходов: кристалл – подложка – внутреннее дно корпуса, наружное дно корпуса – печатная плата или поверхность радиатора. Эти переходы имеют солидные тепловые сопротивления, не дающие теплу уходить от кристалла. Поэтому кристаллы в таких корпусах охлаждается не очень хорошо.
SMD-корпуса при установке большого количества светодиодов занимают немало места, «раздвигая» светящиеся точки светодиодов. Поэтому для выравнивания плотности свечения светильника в его конструкцию вводятся матовые или микропризматические светорассеиватели. Таким решением уменьшается световой поток. Даже прозрачные «экраны» поглощают до 10 % потока. А матовые – до 20 – 25 %.
Отличное решение этой проблемы нашли в начале этого столетия. Инженеры предложили размещать LED-кристаллы на подложке больших размеров. Если в SMD диоде ее размеры составляют от 1,4 до 6 мм, то новые подложки были диаметром 10 – 30 мм или прямоугольные – до 120 × 30 мм. Подложки изготавливают из теплопроводящей керамики, искусственного сапфира или просто из полупроводникового кремния. Кристаллы вначале приклеивали, но толщина клея была большая и его тепловое сопротивление тоже велико.
Приклеенные кристаллы соединяли в последовательные цепочки, работавшие от напряжения 9, 12, 24 В или более. Цепочки соединяли параллельно для набора нужной мощности и/или светового потока. Соединенные и проверенные цепочки покрывали люминофором на основе силикона или эпоксидных смол. Такой способ изготовления светодиодных матриц назвали COB-технологий. COB – это Chip-on-Board или «кристаллы на плате».
В 2009 г. в китайской Академии Наук придумали способ напыления тончайшего слоя адгезива («клея»). Технология получила имя Multi Chip on Board или МСОВ.
В СОВ-матрицах стоимость одного люмена светового потока колеблется от 0,07 руб. до 0,2 руб. При этом плотность кристаллов достигает 70 на кв. см. Светящиеся точки в матрице расположены намного плотнее, чем на плате с SMD-диодами. Люминофор может быть выполнен в виде линзы, которая сформирует нужную диаграмму светового потока. Так размеры COB-матрицы стали много меньше аналогичной по потоку SMD-«матрицы».
Мощность COB-матрицы может достигать сотен ватт, светоотдача – 120 – 160 Лм/Вт. Срок службы – до 50 – 60 тыс. часов. Высокая степень автоматизации производства довела среднюю стоимость не очень мощной COB-матрицы до эквивалента нескольких долларов. Поэтому ремонт светильника заменой матрицы может быть дешевле покупки нового светильника.
В чем разница между COB и SMD светодиодами?
SMD – это способ монтажа электронных элементов на печатной плате. В SMD-корпусах размещают резисторы, конденсаторы, транзисторы, катушки индуктивности и пр.
Светодиоды типа COB – это технология изготовления обычно мощного или очень мощного светодиода. Светодиоды COB могут размещаться в корпусе типа SMD. Пример, SMD 2835 изготавливается по технологии COB.
Отличие светодиода типа SMD от COB состоит в том, что SMD – это вид корпуса светодиода, предназначенного для монтажа на поверхности платы, а COB – это технология изготовления светодиода или ценой матрицы.
1. Введение
Одновременно с совершенствованием технологии производства кремниевых пластин, увеличением надежности чипов и улучшением их теплоотводящих свойств, произошло невероятное уменьшение размеров полупроводниковых приборов. Японский производитель электроники Mitsubishi был первым, кто запустил технологию Chip-Scale Package (CSP) в 1994 году. Сейчас CSP компоненты являются стандартными. Однако до недавнего времени технология CSP не применялась для светодиодов из-за невозможности отвода тепла от столь крошечных устройств. Но увеличение эффективности и устойчивости к высоким температурам (что являлось проблемой для предыдущих поколений светодиодов) изменили ситуацию. И сейчас производители, например Nichia, Lumileds, Samsung и Toshiba, объявили о запуске серийного производства CSP светодиодов.
Рассмотрим, как происходило развитие технологии упаковки (корпусировки) светодиодов, какие возможности проектировщикам предоставляет CSP по созданию новых компактных форм-факторов, непрактичных с использованием светодиодов предыдущего поколения.
2. Развитие технологии упаковки
Закон Мура, который недавно отпраздновал свое 50-летие, гласит, что число транзисторов на чипе заданного размера удваивается каждые 18 месяцев, с улучшением методов изготовления. Однако из этого закона также следует, что каждые 18 месяцев чип с определенным числом транзисторов уменьшается в площади до половины его предыдущего размера. И такая миниатюризация компонентов - благо для проектировщиков, сталкивающихся с ограничениями пространства, наложенными при проектировании. Например, носимых устройств (гаджетов).
Но сокращения размеров в связи с технологическими усовершенствованиями оказались недостаточными, чтобы удовлетворять запросам на бóльшую миниатюризацию. Для дальнейшего сокращения размеров электронных компонентов производители чипов систематически модифицировали упаковку, убирая ее малополезные части. Первым главным достижением в этом направлении стали компоненты для поверхностного монтажа (SMD). SMD обходились без выводов, которые проходили через отверстия в печатной плате, обеспечивая компоненту крепление и электрическое соединение. Монтаж SMD компонентов осуществлялся непосредственно на поверхность печатной платы, путем оплавления паяльной пасты, что обеспечивало механическое и электрическое соединение с одновременным сбережением значительного свободного пространства.
Рис.1. Компоненты SMD обходятся без «выводов-через-отверстие» и установлены непосредственно на печатную плату
Затем, производители чипов пошли дальше, удаляя даже небольшое количество пластмассы из корпуса SMD. Вплоть до того, чтобы компоненты, поставляемые клиенту, были чуть больше, чем голый кремний.
Результаты такой оптимизации могут быть весьма существенными. Так, например, Nordic Semiconductor - производитель микросхем для беспроводных коммуникаций предлагает свои системы на чипе (SoC) в двух исполнениях. SoC в корпусе QFN для поверхностного монтажа занимает на печатной плате площадь 36 мм 2 , в то время как CSP версия занимает всего 9.6 мм 2 . Экономия площади - почти 76%.
Однако изготовить CPS версию обычной микросхемы не так просто. Производителям полупроводников потребовалось немало лет для совершенствования производственных процессов, прежде чем начать поставку кремниевых чипов, достаточно надежных для непосредственного монтажа на печатную плату и способных выдерживать нагрузки ежедневного использования.
Хотя (за отдельными исключениями) светодиоды не производятся на кремнии, а чаще всего представляют собой структуры на основе полупроводниковых нитридов (GaN и его твердые растворы), выращенные на подложке из сапфира (Al 2 O 3) или карбида кремния (SiC), они попадают под те же самые производственные процессы, которые привели к уменьшению размеров обычной электроники.
Высокая температура - основной фактор деградации светодиодов. Чем выше температура, тем короче срок службы. Однако за многие годы тестирования был накоплен большой объем данных, и все более очевидно, что каждое новое поколение полупроводниковых приборов становится более надежным, способным к более продолжительному сроку службы. Например, светодиоды, работавшие при очень высокой температуре перехода в 105°C, показывали полезный срок службы, превышающий 36 000 часов.
3. Меньше - значит лучше
Основное преимущество технологии CSP очевидно - она значительно сокращает размер упаковки (корпуса) светодиода (рис.2).
Рис.2. Эволюция светодиодов в уменьшении размеров до chip-scale package
Но также имеются и другие важные преимущества. Например, эти крошечные приборы твердотельного освещения (SSL) существенно дешевле в производстве, что позволяет клиентам значительно снизить издержки при производстве осветительного оборудования.
CSP светодиоды сформировали новую концепцию минимальной упаковки, представляющую реальный шаг в будущее, даже по сравнению с технологией flip-chip («перевернутый кристалл» - метод непосредственного монтажа кристаллов на печатные платы и другие подложки). Контактные площадки расположены на нижней поверхности CSP светодиода с шагом, совместимым со стандартным оборудованием SMD. Эта особенность покончила с потребностью производителей чипов в добавлении подложек, каких-либо оснований или любых других форм дополнительной упаковки.
Не существует четкого определения для CSP, но промышленность, в общем, считает что «chip-scale package LED» - любое устройство, равное по размеру или до 20 процентов большее активной области (области светового излучения светодиода).
Устройства такого размера предоставляют инженерам больше гибкости в дизайне. Например, они обеспечивают свободу изменения геометрии излучающей поверхности, уровня светимости светодиодов, позволяют уменьшить размер светильников.
Рис.3. Размеры контактных площадок CSP светодиода соответствуют стандартной технологии SMD монтажа
Сборочные производства также заинтересованы в использовании CSP с их контактными площадками со стандартным шагом (как анод, так и катод на основании светодиода), потому что они делают сборочный процесс проще и дешевле. Устройства могут быть установлены непосредственно на печатную плату, используя стандартное «pick-and-place» оборудование и нет никакой нужды в разварке дополнительных проводников, необходимых другим миниатюрным типам упаковки, таким как flip-chip. Кроме того, CSP светодиоды могут быть протестированы с использованием стандартного автоматического оборудования для тестирования (ATE).
Другое важное преимущество CSP - более низкое тепловое сопротивление, чем у обычных светодиодов. Например, SMD светодиод TL2F2 компании Toshiba имеет тепловое сопротивление упаковки 30 К/Вт (от перехода до площадки пайки). Для сравнения, светодиод серии TL1WK этой же компании (рис.4) доступен в формате CSP и имеет тепловое сопротивление 17 К/Вт (от перехода до площадки пайки). Уже анонсированы светодиоды CSP с тепловым сопротивлением ниже 5 К/Вт.
Рис.4. Светодиод TL1WK компании Toshiba обладает низким тепловым сопротивлением
Низкое тепловое сопротивление позволяет CSP светодиодам работать на более высоких токах, чем светодиоды в обычных корпусах, увеличивать яркость, без чрезмерного риска преждевременного отказа из-за перегрева. Из-за своих маленьких размеров CSP светодиоды излучают как точечный источник света, а не как более диффузный источник типа традиционных корпусных светодиодов. Это позволяет использовать в осветительных приборах линзы меньших размеров, снижая тем самым стоимость, а также применять более компактные форм-факторы, которые ранее были непрактичны. Другое, оптическое преимущество CSP вытекает из эмиссии света со всех пяти сторон чипа (обычный SMD корпус светодиода излучает лишь с верхней стороны), что повышает световой поток при заданном токе.
Запрос на повышение «плотности люмен», который частично диктовался потребностью в сокращении количества светодиодов для заданной светоотдачи (выхода света), в свою очередь урезающей материалы и затраты на сборку - вероятно будет катализатором вытеснения традиционных светодиодов технологией CSP. При этом эффект может оказаться значительным. Например, типичный светодиод мог бы иметь светоотдачу 120 лм от области светового излучения 12.25 мм 2 при плотности люмен (светимости) 9.8 лм/мм 2 . Для сравнения, светодиод CSP мог бы обеспечить светоотдачу 30 лм от области светового излучения 1 мм 2 , обеспечивая светимость 30 лм/мм 2 - втрое больше, чем от обычного светодиода.
Улучшенная светимость приводит к более компактным световым «движкам», включающим меньшее количество светодиодов в излучающей матрице. Что будет востребовано для производства стандартных, готовых к применению Chip-on-Board (CoB) модулей, которые упрощают дизайн новых продуктов освещения для инженеров, даже не являющихся специалистами в светотехнике.
4. Светодиоды CSP в продаже
Ведущие производители светодиодных чипов проявляют активность в сегменте CSP решений. Так, например, компания Samsung Electronics представила свое второе поколение светодиодов CSP в середине 2015 года. Приборы изготовлены по методу flip-chip с использованием синего эмиттера и люминофора (для получения белого света), нанесенного непосредственно на каждую грань кристалла, за исключением нижней поверхности.
По утверждению производителя, данные светодиоды дают 10-процентное улучшение эффективности и светового потока относительно предыдущего поколения. Компания предлагает как одночиповые светодиоды (рис. 5), так и CSP матрицы 2х2 или 3х3 светодиода. Матрицы имеют достаточно небольшие размеры, что позволяет использовать единственную линзу, в то время как светодиоды в обычных корпусах потребовали бы множество отдельных линз.
Рис.5. CSP светодиод компании Samsung LM101A имеет площадь 1.4 мм
2
Lumileds также выпускает собственные CSP светодиоды с размерами чипа 1х1 мм (LUXEON FlipChip White 05) и 1.4x1.4 мм (LUXEON FlipChip White 10). Последний обладает тепловым сопротивлением 2 К/Вт и обеспечивает эффективность до 141 лм/Вт (при 350 мА).
Nichia объявила весной 2015 года о коммерческом запуске Elemental LEDs (ELEDS) - flip-chip светодиодов, имеющих размер 1/9 от аналогичных по свойствам приборов предыдущего поколения. CSP светодиоды компании, позднее, получили серийное название Direct Mountable Chip (DMC) и доступны в двух версиях - площадью 1 мм 2 (NCSLE17AT 1717) и 2 мм 2 (NVSLE21AT 2121). Они являются эффективной по стоимости заменой обычных мощных (1-4 Вт) светодиодов и обладают эффективностью от 120 до 150 лм/Вт.
Toshiba вывела на рынок CSP светодиоды ранее упоминавшейся серии TL1WK. Устройство имеет размеры 0.65х0.65 мм (0.42 мм 2) и может работать на 180 мА без опасности перегрева, предоставляя проектировщику определенную свободу действий в пределах рекомендаций компании по тепловому дизайну.
Cree также разрабатывает CSP светодиоды, на сегодняшний день самая маленькая упаковка из коммерчески доступных - 1.6х1.6 мм (2.56 мм 2) серий XLamp XQ. Светодиоды основаны на технологии компании SC3, которая использует SiC (silicon-carbide) подложку.
Seoul Semiconductor, Epistar, Lextar и ряд других известных производителей уже имеют в своем портфеле CSP продукты. Причем, Epistar производит не только CSP светодиоды, но и модули на их основе (рис. 6), в диапазоне мощностей 20-40 Вт, предлагающие клиентам недорогую альтернативу модулям COB.
Рис.6. Модули Epistar оснащены CSP светодиодами
5. Доминирующая тенденция
Не видно ни конца, ни края в поисках того, как сделать электронные компоненты меньшими по размеру. Компактные продукты, такие как носимые устройства (гаджеты) требуют все большей миниатюризации.
Светодиоды претерпевали гораздо более медленное сокращение в своих размерах, чем другие электронные компоненты, потому что они были подвержены тепловому разрушению, особенно в миниатюрных корпусах. Но запрос индустрии освещения по минимизации затрат сборки, повышению «плотности люмен», заставил производителей светодиодных чипов преодолеть технические проблемы. Современные чипы стали гораздо надежнее и теперь могут противостоять более высоким температурам, особенно в формате CSP.
Как следствие, эти новые приборы могут работать при более высоких прямых токах, повышая световой поток.
На сегодняшний день CSP светодиоды - не для всех. Они являются слишком хрупкими и слишком мелкими, чтобы быть принятыми любой сборочной компанией. Но преимуществ у этих крошечных «существ» достаточно много, и все основные производители светодиодных чипов работают над коммерческими продуктами для серийного выпуска в ближайшие 6-12 месяцев. Аналитики сообщают что, если в 2013 году CSP светодиоды составляли только 11% от общего количества мощных светодиодов, то их доля в 2020 году приблизится к 40%.
Пока рынок ждет перехода технологии CSP в доминирующую тенденцию светодиодного освещения, компания KTL уже сегодня производит почти все осветительное оборудование с применением светодиодов CSP.