Современная светодиодная продукция компании LG Innotek

Рис. 1. Ку Ин Хой, основатель Luk Chemical Co

Корейская компания LG Innotek в 2011 г. значительно увеличила производство и отгрузку светодиодов. По данным аналитического агентства Strategies Unlimited, в десятке ведущих производителей светодиодов в 2010 г. эта фирма находилась на шестом месте, а через год поднялась на четвертое [1, 2].

Компания входит в состав промышленного конгломерата LG Group, ведущего свою историю с 1947 г., когда предприниматель Ку Ин Хой (Koo In-Hwoi, 1907–1964 гг., рис. 1) основал в Сеуле небольшую фирму Luk Chemical Co. После объединения с компанией Goldstar Co., Ltd группа стала называться Lucky-Goldstar, впоследствии LG Group. В настоящее время в состав конгломерата входят десятки дочерних фирм с общим логотипом LG (с 1995 г.) [3].

LG Innotek получила свое современное название в 2000 г. и была ориентирована на производство светодиодной продукции. Причем были поставлены задачи обеспечения всего производственного цикла, включая разработку и изготовление люминофоров для покрытия кристаллов светодиодов, полупроводниковых пластин (epitaxial wafers), светодиодных чипов, корпусов и осветительных модулей. В настоящее время компания выпускает и ряд других продуктов: различные типы печатных плат, модули для мобильных приложений, тюнеры, модуляторы, беспроводные модемы, продукты для автомобилей и т. д.

Производство компании сосредоточено на заводах в Huizhou, Yantai и Fuzhou (Корея), имеется также завод в Индонезии. Компания располагает сетью дистрибьюторов и офисов продаж в Азии, Америке и Европе (Франкфурт-на-Майне).

В состав светодиодной продукции, выпускаемой LG Innotek, входят корпусированные осветительные светодиоды (PKG), светодиодные модули (светильники, лампы) и драйверы светодиодов. В производстве компания использует ряд передовых технологий:

• Применение полупроводниковых пластин диаметром 6 дюймов (6” Epitaxial wafer). В сравнении с двухдюймовыми пластинами эффективная площадь пластин большого диаметра увеличивается в 10 раз, а себестоимость одного чипа уменьшается примерно на 30%.
• Технология вертикальных светодиодных структур (Vertical Chip), имеющих следующие основные преимущества:
  •  излучение со всей поверхности кристаллов (в горизонтальных структурах излучает часть поверхности кристаллов (рис. 2));
  • равномерное распределение токов в кристаллах, высокая электростатическая прочность;
  • использование металлической подложки, что обеспечивает низкое тепловое сопротивление «кристалл–подложка» и высокую электропроводность.
    
    

    Рис. 2. Горизонтальная и вертикальная структуры кристаллов

• Технология удаленного люминофора (Remote Phosphor) — светоизлучающий люминофор нанесен на тонкую пластину, установленную на некотором расстоянии от кристалла синего светодиода (рис. 3). Основным преимуществом применения такой структуры является возможность получения белого света высокого качества с CRI более 90.
  
  

  Рис. 3. Структура с удаленным люминофором

• MRM (Multi-Rank-Mixing) — метод получения оттенков белого света, необходимых производителям светильников и устройств подсветки ЖК-панелей, заключающийся в использовании комбинаций светодиодов с холодным и теплым белым свечением. Метод позволяет производителям светильников облегчить решение проблемы выбора бинов используемых светодиодов.
• PLF (Photo-luminescent Film) — фотолюминесцентные пленки, предназначены для получения высококачественного белого света светильников на основе холодных белых светодиодов с Т_цв = 10 000 К (рис. 4). Компания предлагает четыре типа пленок, формирующих белый свет с цветовыми температурами 5000 К (CRI = 80), 4000 K (CRI = 85), 3000 K (CRI = 90), 2700 K (CRI = 95).
  
  

  Рис. 4. Пленка PLF

• MLA (Micro Lens Array) — массивы микролинз, используемые для управления интенсивностью излучения и шириной светового луча светильников путем выбора спецификаций массивов линз для конкретных типов светильников (светодиоды или модули менять не требуется).

Светодиоды и светодиодные сборки

Классификационные параметры всех светодиодов и светодиодных сборок из каталога 2012 г. приведены в [4]. Формат статьи не позволяет представить таблицу из этого источника целиком. Отметим только, что все приборы разделены на группы, светодиоды в которых различаются между собой в основном цветовой температурой и индексом цветопередачи. Общие параметры групп выпускаемых компанией светодиодов устройств приведены в таблице 1. Отметим далее лишь их особенности.

Примечание: * — для структур, показанных на рис. 13; ** — для структур, приведенных на рис. 14; *** — для LEMWA33X70FW100.

LEMWH51

Внешний вид представителей группы LEMWH51 показан на рис. 5.

Рис. 5. Ввнешний вид приборов группы LEMWH51

Приборы бинуются по прямому напряжению и цветовым координатам. На рис. 6 приведена спектральная характеристика светодиода LEMWH51W80MZ00 с теплым белым свечением.

Рис. 6. Спектральная характеристика светодиода LEMWH51W80MZ00

При увеличении прямого тока до 420 мА световой поток увеличивается примерно на 50%. На рис. 7 приведена зависимость светового потока указанного светодиода от прямого тока.

Рис. 7. Зависимость светового потока светодиода LEMWH51X75FZ00 от прямого тока

Каждый тип прибора в группе выпускается в четырех исполнениях по цветовым координатам (Rank of CIE), на рис. 8 приведена диаграмма цветовых координат Сх, Cy для всех типов приборов группы, буквенные индексы на диаграмме соответствуют маркировке в наименованиях соответствующих приборов (таблица из [4]).

Рис. 8. Диаграммы цветности приборов группы LEMWH51

Приборы группы проходят ряд испытаний на надежность:

• Работа в нормальных условиях (Т_окр = +25 °С, I_пр = 300 мА), при повышенной влажности (Т_окр = +60 °С, RH = 90%, I_пр = 240 мА), повышенной температуре (Т_окр = +85 °С, I_пр = 140 мА) и пониженной температуре (Т_окр = –30 °С, I_пр = 300 мА). Длительность испытаний 1000 ч, партия из 22 приборов.
• Хранение при высокой (Т_окр = +100 °С) и низкой (Т_окр = –40 °С) температурах, при высоких температуре и влажности (Т_окр = +85 °С, RH = 85%). Длительность испытаний 1000 ч.
• Вибропрочность (200 м/с², 100–2000 Гц (свиппирование 4 мин.) — 48 мин., 3 направления) — четырежды.
• Термоциклирование (–40 °С/30 мин., –25 °С/5 мин., 100 °С/15 мин., –25 °С/5 мин.) — 100 циклов.
• Термошок (+100 °С/15 мин. — –40 °С/15 мин.) — 100 циклов.
• Устойчивость к воздействию статического электричества (тип НВМ: ±5 кВ, R = 1,5 кОм, С = 100 пФ) — трижды.
• Устойчивость к пайке (Т = +260 °С, 10 с) — дважды.

LEMWA33

Светодиоды группы LEMWA33 (Datasheet на апрель 2012 г.) являются одной из последних разработок компании, приборы выполнены в миниатюрных керамических корпусах (рис. 9), изготавливаются на основе InGaN и отличаются низким тепловым сопротивлением R_{th j-s} (не более 6 °С/Вт). В состав устройств кроме одиночных светодиодов входят защитные стабилитроны. Устойчивость к статическому электричеству 2 кВ, в соответствии со стандартом JESD22-A 114-B.

Рис. 9. Габаритный чертеж приборов группы LEMWA33

Приборы отличаются высокой эффективностью и возможностью существенного увеличения прямого тока без снижения надежности. Для LEMWA33X70FW100: 122 лм/117,4 лм/Вт (I_пр = 350 мА); 218 лм/98,6 лм/Вт (I_пр = 700 мА); 290 лм/87,6 лм/Вт (1 А); 383 лм/73,5 лм/Вт (1,5 А). При прямом токе 1,5 А потребляемая мощность составляет 5,2 Вт.

Приборы бинуются по световому потоку, прямому напряжению и цветовым координатам. Испытания на надежность проводятся в том же объеме, что и для приборов группы, рассмотренной выше.

LEMWS51

Внешний вид светодиодов этой группы соответствует приведенному на рис. 5, однако структура приборов отличается: в их корпуса интегрированы один светодиод и один защитный стабилитрон. Сила света — 7,1–8,9 кд.

Светодиоды группы бинуются по прямому напряжению и цветовым координатам (4–8 исполнений), диаграммы цветности всех светодиодов группы показаны на рис. 10.

Рис. 10. Диаграммы цветности приборов группы LEMWS51

LEMWS59

Внешний вид и структура светодиодов данной группы показаны на рис. 11.

Рис. 11. Внешний вид и структура приборов группы LEMWS59

LEMWM14

LEMWM14 (рис. 12) — группа светодиодных сборок высокой яркости (Datasheets на февраль/март 2012 г.), конструктивно выполненных в виде четырех массивов светодиодов со сферическими линзами над каждым и установленных на керамических подложках размерами 14×14 мм (технология COB).

Рис. 12. Внешний вид сборок LEMWM14

На рис.13 приведена структура приборов LEMWM14275GZ10, LEMWM14X80LZ10, LEMWM14X80MZ10, LEMWM14X85HZ10, а всех остальных приборов группы — на рис. 14.

Рис. 13. Структура приборов LEMWM14275GZ10

Приборы отличаются низким тепловым сопротивлением «кристалл–плата» (менее 5 К/Вт) и высокой эффективностью преобразования электрической энергии в световую: до 108 лм/Вт для приборов с нормальным белым светом (Т_цв = 5000–5700 К) и до 100 лм/Вт для приборов с теплым белым светом (2700–3000 К).

Рис. 14. Структура приборов группы LEMWM14

Световой поток, создаваемый сборками, существенно возрастает (до 50%) при увеличении прямого тока до максимальных значений, при этом надежность приборов остается высокой. Сборки бинуются по цветовым координатам (4–8 исполнений).

LEMWM11202MZ

В группу входят мощные светодиодные сборки LEMWM11202MZ100 и LEMWM11375HZ00 (Datasheet на апрель 2012 г.).

Рис. 15. Внешний вид сборок LEMWM11202MZ100 и LEMWM11375GZ00

Внешний вид показан на рис. 15, структура сборок — на рис. 16.

Рис. 16. Структура сборок LEMWM11202MZ100

Приборы отличаются низким тепловым сопротивлением «кристалл–подложка» (не более 4 К/Вт) и высокой эффективностью преобразования электрической энергии в световую (100–115 лм/Вт), а также высоким качеством цветопередачи: типовые CRI 80 для LEMWM11375HZ00) и 83 для LEMWM11202MZ00 (спектральная характеристика прибора приведена на рис. 17).

Рис. 17. Спектральная характеристика сборки LEMWM11202MZ00

Светодиодные светильники, лампы и осветительные модули

Компания выпускает ряд светодиодных осветительных модулей (светильников) для внутреннего и внешнего освещения. Параметры этих устройств из каталога компании 2012 г. приведены в таблице 2. Укажем некоторые их особенности.

AngulA

Первый светильник непрямого верхнего света с возможностью регулировки ширины светового луча AngulA (рис. 18).

Рис. 18. Светильник AngulA

Прибор отмечен дипломом Red Dot Design Award Winner 2011 за компактную и инновационную конструкцию. Устройство может формировать световой пучок шириной 15, 30, 60, 90°.

DirectA Down

Стандартизованный светодиодный модуль верхнего света DirectA Down (рис. 19). LG Innotek является членом консорциума Zhaga, одной из главных целей которого является достижение взаимозаменяемости источников света различных производителей, что упрощает реализацию светодиодных приложений для общего освещения. Рассматриваемый светодиодный модуль удовлетворяет требованиям Zhaga по фотометрическим, электрическим, механическим и тепловым параметрам.

Рис. 19. Модуль DirectA Down

Светодиодные лампы

Семейство светодиодных ламп (рис. 20), предназначенных для непосредственной замены ламп накаливания. Конструкция приборов обеспечивает эффективный отвод тепла от внутренних светодиодных модулей, корпус из поликарбоната выполняет защитные функции — от поражения электрическим током и ожогов (корпус холодный). Лампы отмечены дипломами iF Design Award 2010, Product Design Award 2011.

Рис. 20. Внешний вид светодиодных ламп

Bulb

Светодиодные лампы Bulb, выполненные по технологии «чип-на-плате» (Chip On Board, COB), предназначены для непосредственной замены ламп накаливания с цоколем Е27.

Outdoor Module

Рис. 21. Модуль Outdoor Module

Светодиодный модуль для наружных источников света Outdoor Module (рис. 21).

Рис. 22. Освещение шоссе

Рис. 23. Освещение улиц

Рис. 24. Освещение паркового комплекса в г. Бучен, Южная Корея

Входной ток — 500–650 мА. Приборы предназначены для применения в фонарях для освещения шоссе (рис. 22), улиц (рис. 23), парков (рис. 24), стадионов, паркингов и т. п. LG Innotek предлагает различные типы осветительных устройств мощностью 80–175 Вт (рис. 25) с различными диаграммами распределения силы света (круг 100/140°; квадрат 140° с узкой диаграммой 23 и 30°; с несимметричной диаграммой 135×60°/160×70°).

Рис. 25. Осветительные устройства LG Innotek