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LED. Principios de construcción de LED de alta potencia. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / LEDs
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Los diseños de Power LED se basan en los siguientes principios:
- Se utilizaron heteroestructuras emisoras altamente eficientes en sistemas AlGalnP/GaAs. AlGalnP/GaP e InGaN (la región activa de la heteroestructura contiene pozos cuánticos únicos o múltiples);
- Los cristales emisores tienen un área aumentada S de más de 1 mm2 (en lugar de 0,05 mm2 en los LED estándar con un diámetro de 5 mm), el aumento en el área del cristal tiene como objetivo aumentar la corriente de funcionamiento, es decir, aumentar el flujo luminoso y reducir la resistencia térmica del cristal;
- para aumentar el flujo luminoso en varios diseños se utilizan varios cristales conectados tanto en serie como en paralelo;
- se utilizaron potentes bases (radiadores) de cobre o aluminio como soporte de cristal para mejorar la disipación del calor;
- se utilizan reflectores apropiados para recoger y transformar la radiación lateral de los cristales;
- Para emitir radiación de manera efectiva y formar un patrón de radiación determinado, los diseños LED contienen una lente de polímero del mismo tamaño que el reflector de radiación lateral, así como ópticas secundarias en algunos diseños.
Actualmente, los LED del tipo Luxeon de Lumileds Lighting se utilizan ampliamente. En la Fig. La Figura 4.6 muestra la estructura de un LED Luxeon de alta potencia.
Arroz. 4.6. La estructura de un potente Luxeon LED
Muchos LED potentes y económicos de fabricantes chinos tienen un diseño similar. El diseño LED Luxeon garantiza una disipación eficiente del calor del chip. Una cantidad significativa de energía suministrada al LED todavía se gasta en calentar el cristal. La eficiencia luminosa de un LED Luxeon blanco con una corriente directa nominal de 0,3 A es de 30-40 lm/W. Es decir, esto ya supone más rendimiento lumínico que las lámparas incandescentes clásicas y halógenas.
Los LED Luxeon se dividen por energía eléctrica en las siguientes series:
- Luxeon: 1 W (chip único con una corriente de funcionamiento continua de 350 mA);
- Luxeon III - 3 W (chip único con corriente de funcionamiento continua 0,7-1 A);
- Luxeon V - 5 W (cuatro chips con una corriente de funcionamiento continua de 700 mA).
Los LED Luxeon se dividen por diseño:
- Emisor - LED único (elemento base);
- Star - Emisor sobre base de disipador de calor.
En la Fig. La Figura 4.7 muestra la apariencia de un LED Luxeon Star blanco (el cristal y el reflector están cubiertos con una capa de fósforo amarillo). Y en la figura. La Figura 4.8 muestra la emisión lateral de Luxeon basada en la estrella. Gracias a una lente cónica especial (lente inversa), tiene un patrón de radiación circular.
Star/C - Emisor sobre disipador cuadrado con conector
Star/O - Emisor con óptica secundaria integrada
En la Fig. 4.9 se presentan de izquierda a derecha Luxeon Star/O (con óptica secundaria integrada), Luxeon Star y Luxeon Emitter.
Ring 6, Ring 12: un módulo que consta de 6 y 12 LED Star/O montados sobre una base de anillo (Fig. 4.10).
Arroz. 4.7. Apariencia de LED blanco Luxeon Star
Arroz. 4.8. Aspecto de Luxeon Side Emitting basado en Star
Arroz. 4.9. Apariencia de LED blanco Luxeon Star
Arroz. 4.10. Aspecto de los módulos Ring 6, Ring 12
Además de Lumileds Lighting, otros fabricantes conocidos también producen LED de alta eficiencia (1 W), por ejemplo, OSRAM Optosemiconductors produce la serie Golden DRAGON™. En mesa 4.1 se dan características técnicas de los LED de luz blanca OSRAM, NICHIA, Edixeon con una potencia de 1 W.
Tabla 4.1. Características técnicas de los LED de luz blanca OSRAM, NICHIA, Edixeon
La siguiente etapa en el desarrollo de los LED Luxeon fueron los LED de la serie Luxeon K2. Las variantes de su ejecución se presentan en la Fig. 4.11 y fig. 4.12. La siguiente figura (Fig. 4.13) muestra la estructura interna del Luxeon K2 LED.
Arroz. 4.11. Aspecto del LED de la serie Luxeon K2 basado en STAR
Arroz. 4.12. La aparición de la serie Luxeon K2 LED (emisora)
Arroz. 4.13. La estructura interna del LED Luxeon K2
El flujo luminoso de los LED de la serie Luxeon K2, por ejemplo, en el LXK2-PW14-V00 es de 120 lm con una corriente de funcionamiento continua de 1 A.
Autor: Koryakin-Chernyak S.L.
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El conjunto de chips se implementa utilizando el proceso PragmatIC de 0,8 micras y herramientas estándar. Se compone de cuatro capas de metal sobre una placa de poliimida de 200 mm. Las dos capas inferiores contienen celdas estándar y las dos superiores sirven para conectarlas. Este enfoque hizo posible llevar la densidad total de válvulas a aproximadamente 300 por mm2.
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