The lite Engine
+7 (499) 647-80-74

Развитие светодиодных модулей Chip-on-Board

Развитие современных технологий и, как следствие, изменение потребностей рынка обязывают нас стремительно двигаться вперед. Каждый год, а то и чаще, производители светодиодных источников света анонсируют новые разработки и повышают качество уже имеющихся продуктов. Светодиодные матрицы на основе технологии Chip-on-Board - яркий тому пример. За последнее десятилетие в этой сфере не один раз были показаны результаты, казавшиеся недостижимыми. Растут качественные показатели, растут запросы рынка, и так по кругу. В этой гонке легко забыть с чего все начиналось. Но, порой, чтобы оценить достигнутый результат, просто необходимо оглянуться назад. Как официальный дистрибьютор компании Citizen Electronics, мы предлагаем вам сделать это на примере их продукции.

Chip-On-Board, COB («Чип на плате») — технология производства, при которой один или несколько чипов кристалла монтируется непосредственно на плату, а после покрывается защитным составом. Данная технология обеспечивает защиту контактов от окисления, малые габариты конечного изделия и высокоэффективный отвод тепла со светодиодных кристаллов.

Применению технологии Chip-On-Board в светодиодной промышленности положила начало компания Citizen Electronics. В далеком, по меркам сферы светодиодного освещения, 2003 году компания Citizen Electronics первая в мире произвела светодиодный модуль непосредственно вмонтировав кристалл от Nichia на алюминиевую подложку с помощью диэлектрического клея. Технология была запатентована и легла в основу дальнейших разработок в данном направлении.

Долгосрочное тесное сотрудничество с компанией Nichia является одним из основных факторов, обеспечивших развитие светодиодных модулей Citizen Electronics. Nichiа обладают не только уникальной технологией производства своих кристаллов, но и собственной инфраструктурой для создания оборудования для всего цикла их выращивания. Качество кристаллов Nichiа не имеет аналогов в мире и, благодаря замкнутому циклу производства, еще долго не сможет быть воспроизведено кем-либо другим. Citizen Electronics является единственным производителем светодиодных источников света, кто имеет право использовать их в своей продукции. 100% светодиодных модулей  Citizen Electronics производятся на этих кристаллах.

С течением времени количество и качество кристаллов, одновременно размещаемых на плате, росло. На сегодняшний день их число может достигать 648 штук на одной плате размером 38 на 38 мм. (Рис 1. Светодиодный модуль CLU058).

01.jpg

Рис 1. Светодиодный модуль CLU058

Помимо этого, изменялся способ «посадки» кристаллов и состав защитного люминофора. Непрерывная работа по совершенствованию технологии позволила навязать конкуренцию традиционным источникам света. Спустя 8 лет появились наработки, которые задали вектор дальнейшего развития, которому и по сей день придерживается компания.

В 2011-м году было создано одиннадцать типов новых светодиодных модулей, представленных в пяти размерных линейках (таб.1 ), которые охватывали диапазон яркости от обычной лампы накаливания мощностью 10 Вт, до ртутной лампы мощностью 300 Вт. Был разработан первый в мире светодиод для освещения, обеспечивающий световой поток 17,675 лм. Был достигнут порог светоотдачи с эффективностью  155 лм/Вт. На тот момент это не произвело какого-то прорывного эффекта на область светодиодного освещения в целом, однако была на практике доказана возможность создания подобных модулей. 

Таблица. 1 Первые модели светодиодных модулей в текущих размерах

Серия

CLL010 Series

CLL020 Series

CLL030 Series

CLL040 Series

CLL050 Series

Наименование

CLL010-0305A1

CLL020-1202A1 CLL020-1203A1 CLL020-1204A1

CLL030-1205A1 CLL030-1206A1 CLL030-1208A1 CLL030-1212A1

CLL040-1218A1 CLL040-1818A1

CLL050-1825A1

Размер, мм

9.5х9.5х1.4

13.5х13.5х1.4

19.0х19.0х1.4

28.0х28.0х1.4

38.0х38.0х1.4

Мощность,Вт

0.8~6.1

1.3~19.6

3.3~58.9

11.8~132.4

24.6~183.9

Световой поток(lm)

 

95~590

 

165~1970

 

415~5780

 

1480~12915

 

2885~17675

Цветовая температура (K)

3000К Ra80, 5000K Ra65

Спустя год, компания анонсировала 2-е поколение светодиодных модулей в тех же размерах, добившись значительного прироста качественных показателей за счет изменения способа крепления кристаллов и состава люминофора. Были улучшены показатели теплопроводности модуля, вырос световой поток по сравнению с аналогами из предыдущего поколения, вместе с ним возросла эффективность модулей. Также расширился ассортимент модулей с различной цветовой температурой.(Таб.2)

Таблица. 2 Второе поколение светодиодных модулей Citizen Electronics

Серия

CLL012 Series

CLL022 Series

CLL032 Series

CLL042 Series

CLL052 Series

 

Наименование

CLL012-0305

CLL022-1202 CLL022-1203 CLL022-1204

CLL032-1205 CLL032-1206 CLL032-1208 CLL032-1212

CLL042-1218 CLL042-1818

CLL052-1825

Размер, мм

9.5×9.5×1.4

13.5×13.5×1.4

19.0×19.0×1.4

28.0×28.0×1.4

38.0×38.0×1.4

Мощность, Вт

0.8~5.9

1.4~18.6

3.4~55.9

12.2~126.1

25.8~177.6

Световой поток(lm)

 

108~684

 

185~2257

 

462~6603

 

1642~14771

 

3176~20198

Цветовая температура (K)               

Ra80, 3 шага эллипса МакАдама: 2700K, 3000K, 3500K, 4000K, 5000K

В 2014 году было представлено 3-е поколение модулей, в котором был переработан модельный ряд в сторону увеличения светового потока и эффективности, которые были улучшены на 8% и 14% соответственно. Увеличился размер кристалла, а его максимальный ток вырос до 15 мА. Вследствие этого с производства были сняты модули размером 9.5×9.5 мм. Были добавлены модели с Ra70, отлично подходящие для уличного и промышленного освещения, за счет еще более высокой энергоэффективности (Таб.3)

К этому моменту часть предложенных Citizen Electronics размеров и форм модулей были одобрены консорциумом ZHAGA, образованном в 2010 году рядом крупнейших производителей светодиодной продукции, включая такие компании как Acuity Brands Lighting, Cooper Lighting, OSRAM, Panasonic, Philips, Schréder, Toshiba, TRILUX и Zumtobel Group. В качестве общих стандартов были одобрены размеры 19.0×19.0 мм и 28.0×28.0 мм.

Таблица. 3 Третье поколение светодиодных модулей Citizen Electronics

Серия

CLU024 Series

CLU034 Series

CLU044 Series

CLU054 Series

 

Наименование

CLU024-1201 CLU024-1202 CLU024-1203 CLU024-1204

CLU034-1205 CLU034-1206 CLU034-1208

CLU044-1212 CLU044-1812 CLU044-1818

CLU054-1825

Размер, мм

13.5 × 13.5 × 1.4

19.0 × 19.0 × 1.4

28.0 × 28.0 × 1.4

38.0 × 38.0 × 1.4

Мощность, Вт

0.2–27.6

0.8–55.2

1.9–118.1

6.0–165.1

Световой поток(lm)

30–3332

148–6709

354–15664

1078–22473

Цветовая температура (K)               

Ra70: 3000K, 4000K, 5000K

Ra80, 3 шага эллипса МакАдама: 2700K, 3000K, 3500K, 4000K, 5000K

В апреле 2015-го года Citizen Electronics предложила своим покупателям 4-е поколение светодиодных модулей с наивысшими в мире, на тот момент, показателями светоотдачи. Было представлено 207 моделей, которые могли использоваться как для замены бытовых лампочек, так и для освещения крупных спортивных объектов, с полным соответствием международным стандартам качества. В этом поколении был получен прирост эффективности и светового потока до 15% в сравнении с предыдущим. Помимо этого, за счет увеличения значения максимального тока кристаллов до 19,16 мА, был достигнут рекордный показатель мощности в 526 Вт.

Таблица. 4 Четвертое поколение светодиодных модулей Citizen Electronics

Серия

 

Наименование

CLU027-0303

CLU026-1201 CLU026-1202 CLU026-1203 CLU026-1204

CLU036-1205 CLU036-1206 CLU036-1208

CLU046-1212 CLU046-1812 CLU046-1818

CLU056-1825 CLU056-3618

Размер, мм

13.5×13.5×1.4

13.5×13.5×1.4

19.0×19.0×1.4

28.0×28.0×1.4

38.0×38.0×1.4

Мощность, Вт

0.1–7.3

0.2–39.2

0.8–78.3

1.9–263.8

6.0–526.0

Световой поток(lm)

24–817

33–4307

163–8687

390–28626

1193–57463

Цветовая температура (K)               

Ra 70: 3000K, 4000K, 5000K

Ra 80, 3 шага эллипса МакАдама: 2700K, 3000K, 3500K, 4000K, 5000K, 6500K

Ra 90, 3 шага эллипса МакАдама: 2700K, 3000K, 3500K, 4000K

Ra 97, 3 шага эллипса МакАдама: 2700K, 3000K, 4000K

BelowB.B.L., 3 шага эллипса МакАдама: 2700K, 3000K, 3500K, 4000K

С ростом мощности светодиодных модулей все острее вставал вопрос отвода тепла. Эта проблема с успехом была решена инженерами компании.

В данном вопросе свою роль сыграл выбор, сделанный инженерами Citizen Electronics в пользу алюминиевой подложки и отказ от керамики. Несмотря на то, что керамика отличный диэлектрик и пробивное напряжение керамических матриц значительно выше, это очень хрупкий материал, и обеспечить хороший прижим на радиатор без использования коннекторов весьма непростая, а порой и неразрешимая, задача. Приходится применять либо различные теплопроводные клеи (пасты) и рассчитывать на то, что они не высохнут и продолжат обеспечивать начальную теплопроводность, либо использовать коннектор, что не всегда приемлемо для производителя светильника. В свою очередь, алюминий более гибкий материал, поэтому можно крепить модуль к радиатору через болтовое соединение, что позволяет обеспечить более плотный контакт подложки и радиатора. Теплопроводность алюминия 230 Вт/м*К, у керамики 30Вт/м*К, при этом распределение тепла на алюминиевой подложке более равномерное, в то время как на керамической подложке тепловое пятно сконцентрировано в центре, что негативно сказывается на кристаллах.

Благодаря тому, что светодиодные модули Citizen Electronics  имеют специальный отражающий слой под кристаллами на основе серебра, световое излучение от кристалла отражается от подложки в сторону полезного излучения, что повышает общую  эффективность системы. Коэффициент отражения этого слоя достиг более 98%.

Характеристики представленные в 4-м поколении ввели в замешательство многих скептиков, но на этом процесс модернизации не остановился. Совсем скоро, в октябре 2015 было представлено пятое поколение, в котором показатели эффективности и светового потока возросли еще на 7% вследствие уменьшения рабочей температуры модуля. Это стало возможно благодаря тому, что показатели коэффициента теплового сопротивления на 35%.

Таблица. 5 Пятое поколение светодиодных модулей Citizen Electronics

Серия

CLU028

CLU038

CLU048

CLU058

 

Наименование

CLU028-1201 CLU028-1202 CLU028-1203 CLU028-1204

CLU038-1205 CLU038-1206 CLU038-1208

CLU038-1210

CLU048-1212 CLU048-1812 CLU048-1818

CLU058-1825

CLU058-3618

Размер, мм

13.5 × 13.5 × 1.4

19.0 × 19.0 × 1.4

28.0 × 28.0 × 1.4

38.0 × 38.0 × 1.4

Мощность, Вт

0.2–39.2

0.8–98.0

1.9–263.8

6.0–526.0

Световой поток(lm)

29–4383

146–10973

350–29726

1288–60579

Цветовая температура (K)               

Ra 70: 3000K, 4000K, 5000K

Ra 80, 3 шага эллипса МакАдама: 2700K, 3000K, 3500K, 4000K, 5000K, 6500K

Ra 90, 3 шага эллипса МакАдама: 2700K,3000K,3500K, 4000K

Ra 97, 3 шага эллипса МакАдама: 2700K, 3000K, 4000K

  BelowB.B.L., 3 шага эллипса МакАдама: 2700K, 3000K, 3500K, 4000K

Постоянное совершенствование процесса создания и нанесения люминофора позволило представить широкому кругу покупателей светодиодные модули с цветопередачей в 2 шага МакАдама, что стало одним из рядя преимуществ нового поколения светодиодных модулей.

Шестое поколение поступило в продажу весной 2017 года. Оно уже традиционно имело более высокие характеристики светового потока и эффективности, за счет снижения падения напряжения на кристалле и увеличения его мощности при тех же размерах. Также был расширен температурный диапазон их работы. Максимально допустимое значение температуры на кристалле (Tj) достигло рекордных 150С°, улучшив показатели предыдущего поколения на 10С°. Максимально допустимое значение температуры на подложке (Tс) достигло 120С°, что существенно отразилось на устойчивости к деградации кристаллов и всего модуля. Это позволяет производителям светильников на базе мощных светодиодных модулей существенно снижать размеры и вес радиаторов, необходимых для обеспечения достаточного теплоотвода.

Таблица. 6 Шестое поколение светодиодных модулей Citizen Electronics

Серия

CLU028 gen.6

CLU038 gen.6

CLU048 gen.6

CLU058 gen.6

 

Наименование

CLU028-1201 CLU028-1202 CLU028-1203 CLU028-1204

CLU038-1205 CLU038-1206 CLU038-1208

CLU038-1210

CLU048-1211

CLU048-1212

CLU048-1216

CLU048-1812 CLU048-1818

CLU058-1825

CLU058-3618

Изображение

02.jpg  03.jpg  04.jpg  05.jpg

Размер, мм

13.5 × 13.5 × 1.4

19.0 × 19.0 × 1.4

28.0 × 28.0 × 1.4

38.0 × 38.0 × 1.4

Мощность, Вт

0.2–36.0

0.8–89.9

1.9–242.8

6.0–484.8

Световой поток(lm)

35–4888

175–12253

384–32614

1796–65570

Цветовая температура (K)               

Ra 70: 3000K, 4000K, 5000K

Ra 80, 2 и 3 шага эллипса МакАдама: 2700K, 3000K, 3500K, 4000K, 5000K, 5700K, 6500K

Ra 90, 3 шага эллипса МакАдама: 2700K,3000K,3500K, 4000K, 5700K

Ra 97, 3 шага эллипса МакАдама: 2700K, 3000K, 4000K

  BelowB.B.L., 3 шага эллипса МакАдама: 2700K, 3000K, 3500K

Следующий шаг Citizen Electronics уже не за горами и, в ближайшее время, мы ждем анонсирования седьмого поколения, которое обещает быть не менее щедрым на рекорды и прорывы.

Помимо светодиодных модулей общего назначения, начиная с 4-го поколения появляются специализированные линейки:

  • Серия Vivid – светодиодные модули с высоким значением передачи насыщенности цветов, предназначенные для торгового и акцентного освещения, о которых мы более подробно писали в нашей предыдущей статье;
  • Специализированные светодиодные модули для выращивания растений. Данное направление активно развивается и, вместе с ним, появляются новые модели и решения;
  • Серия High intensity с узким световым пятном, предназначенные для создания мощного концентрированного светового пучка. Востребован в торговом и акцентном освещении.

За время своей работы над совершенствование своей продукции, инженеры компании Citizen Electronics разработали и запустили в серийное производство широчайший ассортимент светодиодных модулей, который с уверенностью закроет практически любой запрос рынка.

С 2003 года светодиод на основе технологии Chip-on-Board шагнул настолько далеко, что об этом на тот момент никто не мог и мечтать. Помимо Citizen Electronics в его развитии принимали участие и другие известные компании, в условиях здоровой, а порой и не очень, конкуренции. Уверен, что с каждым годом остается все меньше людей, кто бы сомневался, что за данным решением будущее, которое для кого-то уже наступило.

Назад к списку