Principes de construction des LED haute puissance. Schéma, description

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LED. Principes de construction de LED haute puissance. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique

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Les conceptions de LED de puissance sont basées sur les principes suivants:

Des hétérostructures émettrices très efficaces ont été utilisées dans les systèmes AlGalnP/GaAs. AlGalnP/GaP et InGaN (la région active de l'hétérostructure contient un ou plusieurs puits quantiques) ;
les cristaux émetteurs ont une surface accrue S de plus de 1 mm2 (au lieu de 0,05 mm2 dans les LED standards d'un diamètre de 5 mm), l'augmentation de la surface du cristal vise à augmenter le courant de fonctionnement, c'est-à-dire à augmenter le flux lumineux et à réduire le résistance thermique du cristal ;
pour augmenter le flux lumineux dans un certain nombre de conceptions, plusieurs cristaux sont utilisés, connectés à la fois en série et en parallèle-série ;
de puissantes bases en cuivre ou en aluminium (radiateurs) ont été utilisées comme support de cristaux pour améliorer la dissipation thermique ;
des réflecteurs appropriés sont utilisés pour collecter et transformer le rayonnement latéral des cristaux ;
Pour émettre efficacement un rayonnement et former un diagramme de rayonnement donné, les conceptions à LED contiennent une lentille en polymère dont la taille est adaptée au réflecteur de rayonnement latéral, ainsi que des optiques secondaires dans certaines conceptions.

À l'heure actuelle, les LED de type Luxeon de Lumileds Lighting sont largement utilisées. En figue. La figure 4.6 montre la structure d'une LED Luxeon haute puissance.

Principes de construction des LED haute puissance
Riz. 4.6. La structure d'une puissante LED Luxeon

De nombreuses LED puissantes et bon marché des fabricants chinois ont une conception similaire. La conception Luxeon LED assure une dissipation efficace de la chaleur de la puce. Une quantité importante d’énergie fournie à la LED est encore dépensée pour chauffer le cristal. L'efficacité lumineuse d'une LED Luxeon blanche à un courant direct nominal de 0,3 A est de 30 à 40 lm/W. Autrement dit, c'est déjà plus de puissance lumineuse que les lampes à incandescence classiques et halogènes.

Les LED Luxeon sont divisées par puissance électrique dans les séries suivantes:

Luxeon - 1 W (puce unique avec un courant de fonctionnement continu de 350 mA);
Luxeon III - 3 W (puce unique avec courant de fonctionnement continu 0,7-1 A);
Luxeon V - 5 W (quatre puces avec un courant de fonctionnement continu de 700 mA).

Les LED Luxeon sont divisées par conception:

Émetteur - LED unique (élément de base);
Star - Emetteur sur une base de dissipateur thermique.

En figue. La figure 4.7 montre l'apparence d'une LED Luxeon Star blanche (le cristal et le réflecteur sont recouverts d'une couche de phosphore jaune). Et sur la fig. La figure 4.8 montre l'émission latérale Luxeon basée sur Star. Grâce à une lentille conique spéciale (lentille inversée), il présente un diagramme de rayonnement circulaire.

Star/C - Emetteur sur dissipateur carré avec connecteur

Star/O - Emetteur avec optique secondaire intégrée

En figue. 4.9 sont présentés de gauche à droite Luxeon Star/O (avec optique secondaire intégrée), Luxeon Star et Luxeon Emitter.

Ring 6, Ring 12 - un module composé de 6 et 12 LED Star/O montées sur une base en anneau (Fig. 4.10).

Principes de construction des LED haute puissance
Riz. 4.7. Apparition de la LED blanche Luxeon Star

Principes de construction des LED haute puissance
Riz. 4.8. Apparence de Luxeon Side Emitting basé sur Star

Principes de construction des LED haute puissance
Riz. 4.9. Apparition de la LED blanche Luxeon Star

Principes de construction des LED haute puissance
Riz. 4.10. Apparence des modules Ring 6, Ring 12

En plus de Lumileds Lighting, d'autres fabricants renommés produisent également des LED à haute efficacité (1 W), par exemple OSRAM Optosemiconductors produit la série Golden DRAGON™. Dans le tableau 4.1 sont donnés caractéristiques techniques des LED OSRAM, NICHIA, Edixeon lumière blanche d'une puissance de 1 W.

Tableau 4.1. Caractéristiques techniques des LED lumière blanche OSRAM, NICHIA, Edixeon

Principes de construction des LED haute puissance

L'étape suivante dans le développement des LED Luxeon a été celle des LED de la série Luxeon K2. Des variantes de leur exécution sont présentées sur la Fig. 4.11 et fig. 4.12. La figure suivante (Fig. 4.13) montre la structure interne de la LED Luxeon K2.

Principes de construction des LED haute puissance
Riz. 4.11. Apparence de la série LED Luxeon K2 basée sur STAR

Principes de construction des LED haute puissance
Riz. 4.12. L'apparition de la série Luxeon K2 LED (Emitting)

Principes de construction des LED haute puissance
Riz. 4.13. La structure interne de la LED Luxeon K2

Le flux lumineux des LED de la série Luxeon K2, par exemple dans le LXK2-PW14-V00, est de 120 lm avec un courant de fonctionnement continu de 1 A.

Auteur : Koryakin-Chernyak S.L.

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