Konstruktionsprinzipien von Hochleistungs-LEDs. Schema, Beschreibung

ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK
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LEDs. Prinzipien zum Aufbau von Hochleistungs-LEDs. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / LEDs

Power-LED-Designs basieren auf den folgenden Prinzipien:

In AlGalnP/GaAs-Systemen wurden hocheffizient emittierende Heterostrukturen verwendet. AlGalnP/GaP und InGaN (der aktive Bereich der Heterostruktur enthält entweder einzelne oder mehrere Quantentöpfe);
emittierende Kristalle haben eine vergrößerte Fläche S von mehr als 1 mm2 (anstelle von 0,05 mm2 bei Standard-LEDs mit einem Durchmesser von 5 mm). Die Vergrößerung der Kristallfläche zielt auf eine Erhöhung des Betriebsstroms ab, d. h. auf eine Erhöhung des Lichtstroms und eine Verringerung der thermischer Widerstand des Kristalls;
Um den Lichtstrom in einer Reihe von Designs zu erhöhen, werden mehrere Kristalle verwendet, die sowohl in Reihe als auch parallel in Reihe geschaltet sind.
Als Kristallhalter wurden leistungsstarke Kupfer- oder Aluminiumsockel (Heizkörper) verwendet, um die Wärmeableitung zu verbessern;
Durch entsprechende Reflektoren wird die seitliche Strahlung der Kristalle gesammelt und transformiert;
Um Strahlung effektiv auszugeben und ein bestimmtes Strahlungsmuster zu bilden, enthalten LED-Designs eine Polymerlinse, deren Größe an den seitlichen Strahlungsreflektor angepasst ist, sowie in einigen Designs eine Sekundäroptik.

Derzeit sind LEDs vom Typ Luxeon von Lumileds Lighting weit verbreitet. In Abb. Abbildung 4.6 zeigt den Aufbau einer Hochleistungs-Luxeon-LED.

Prinzipien des Baus von Hochleistungs-LEDs
Reis. 4.6. Der Aufbau einer leistungsstarken Luxeon LED

Viele leistungsstarke, preiswerte LEDs chinesischer Hersteller haben ein ähnliches Design. Das Luxeon-LED-Design sorgt für eine effiziente Wärmeableitung vom Chip. Ein erheblicher Teil der der LED zugeführten Energie wird immer noch für die Erwärmung des Kristalls aufgewendet. Die Lichtausbeute einer weißen Luxeon-LED bei einem Nenndurchlassstrom von 0,3 A beträgt 30-40 lm/W. Das heißt, das ist bereits mehr Lichtausbeute als bei klassischen und Halogenglühlampen.

Luxeon-LEDs werden nach elektrischer Leistung in die folgenden Serien unterteilt:

Luxeon - 1 W (Single-Chip mit einem Gleichstrom von 350 mA);
Luxeon III - 3 W (Einzelchip mit Gleichstrom 0,7-1 A);
Luxeon V - 5 W (Vier-Chip mit einem Gleichstrom von 700 mA).

Luxeon-LEDs sind nach Design unterteilt:

Emitter - einzelne LED (Basiselement);
Star - Emitter auf einer Kühlkörperbasis.

In Abb. Abbildung 4.7 zeigt das Erscheinungsbild einer weißen Luxeon Star LED (Kristall und Reflektor sind mit einer Schicht aus gelbem Leuchtstoff bedeckt). Und in Abb. Abbildung 4.8 zeigt Luxeon Side Emitting basierend auf Star. Dank einer speziellen konischen Linse (Umkehrlinse) ergibt sich ein kreisförmiges Strahlungsmuster.

Star/C - Emitter auf quadratischem Kühlkörper mit Stecker

Star/O - Emitter mit integrierter Sekundäroptik

In Abb. 4.9 dargestellt sind von links nach rechts Luxeon Star/O (mit integrierter Sekundäroptik), Luxeon Star und Luxeon Emitter.

Ring 6, Ring 12 – ein Modul bestehend aus 6 und 12 Star/O-LEDs, montiert auf einem Ringsockel (Abb. 4.10).

Prinzipien des Baus von Hochleistungs-LEDs
Reis. 4.7. Aussehen der weißen LED Luxeon Star

Prinzipien des Baus von Hochleistungs-LEDs
Reis. 4.8. Aussehen von Luxeon Side Emitting basierend auf Star

Prinzipien des Baus von Hochleistungs-LEDs
Reis. 4.9. Aussehen der weißen LED Luxeon Star

Prinzipien des Baus von Hochleistungs-LEDs
Reis. 4.10. Aussehen der Module Ring 6, Ring 12

Neben Lumileds Lighting produzieren auch andere namhafte Hersteller hocheffiziente (1 W) LEDs, beispielsweise produziert OSRAM Optosemiconductors die Golden DRAGON™-Serie. In der Tabelle 4.1 sind gegeben Technische Eigenschaften der Weißlicht-LEDs OSRAM, NICHIA, Edixeon mit einer Leistung von 1 W.

Tabelle 4.1. Technische Eigenschaften von Weißlicht-LEDs OSRAM, NICHIA, Edixeon

Prinzipien des Baus von Hochleistungs-LEDs

Die nächste Stufe in der Entwicklung der Luxeon LEDs waren die LEDs der Luxeon K2-Serie. Varianten ihrer Ausführung sind in Abb. dargestellt. 4.11 und Abb. 4.12. Die folgende Abbildung (Abb. 4.13) zeigt den inneren Aufbau der Luxeon K2 LED.

Prinzipien des Baus von Hochleistungs-LEDs
Reis. 4.11. Aussehen der LED der Luxeon K2-Serie basierend auf STAR

Prinzipien des Baus von Hochleistungs-LEDs
Reis. 4.12. Das Erscheinungsbild der LED der Luxeon K2-Serie (emittierend)

Prinzipien des Baus von Hochleistungs-LEDs
Reis. 4.13. Der innere Aufbau der LED Luxeon K2

Der Lichtstrom von LEDs der Luxeon K2-Serie beträgt beispielsweise im LXK2-PW14-V00 120 lm bei einem Betriebsgleichstrom von 1 A.

Autor: Koryakin-Chernyak S.L.

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