Какие технические решения и технологии при производстве светодиодов и светодиодных модулей являются на сегодняшний день самыми передовыми?

Многие из них уже упоминались выше. Соберем все вместе.

Многокристальные конструкции позволяют повысить ток и суммарную мощность устройства, а значит и световой поток, без снижения времени жизни (при условии эффективного теплоотвода). Многокристальные светодиоды, наряду с мировыми лидерами, такими как Lumileds и Nichia Chemical, производят и российские компании «Оптэл» и «Корвет Лайтс».

Конструкции, обеспечивающие качественный теплоотвод, являются наиболее передовыми для производства мощных светодиодов видимого диапазона, в том числе белых, ведь именно об этих устройствах, пригодных для целей освещения, мы и ведем речь. Тут недостаточно поставить мощный рассеивающий радиатор, необходимо максимально приблизить подложку, на которой закреплены кристаллы, к теплоотводящей поверхности. Наиболее перспективной является технология СОВ (chip-on-board), которая позволяет, помимо наилучшего теплоотвода, разместить на плате большое число кристаллов. Компания Vossloh Optoelectronic, один из лидеров в производстве светодиодных модулей, упоминает о семидесяти кристаллах на 1 см2. Кроме Vossloh технологию СОВ использует в своих разработках компания Tridonic Atco.

Российские компании — «Оптэл», «Корвет Лайтc» — также имеют патенты на эффективные теплоотводящие конструкции светодиодов. Светодиоды отечественного производства достигли тока 350 мА при световом потоке до 100 лм.

Что касается производства белых светодиодов для освещения, то здесь наиболее перспективной представляется технология с одним или двумя люминофорами, нанесенными на голубой кристалл. Конструкцию такого типа в свое время запатентовала Nichia Chemical. Технология с тремя люминофорами на ультрафиолетовом кристалле тоже не пропадает из поля зрения ученых, но пока ее успехи не столь впечатляющи. RGB-матрицы используются в основном для создания светодинамических эффектов.

Технологически сложную операцию, необходимую при производстве белых светодиодов, — нанесение люминофора — блестяще осуществил «Корвет Лайтс» с помощью красивого решения: в пластиковом куполе, окружающем кристалл, создается полость в форме полусферы, куда вводится люминофор. Этим гарантируется равномерность его распределения и, следовательно, одинаковость цвета по всей площади светового пятна.

Важной задачей является формирование светового потока в нужном телесном угле. Эта задача решается при помощи линзовой оптической системы. Наиболее совершенную на сегодняшний день конструкцию оптической системы предлагает Lumileds в своей серии Luxeon. Эта система представляет собой перевернутую пирамиду, в которой светоизлучающий кристалл расположен в вершине, а свет идет через основание: этакий световой «рупор»! Именно эта конструкция, в которой используется эффект полного внутреннего отражения, позволила достичь рекордного внешнего квантового выхода в 55% для красного светодиода.

В области оптики мы не отстаем от лидеров. Белые светодиоды, серийно произведенные Санкт-Петербургской фирмой «Светлана-Оптоэлектроника», обеспечивают концентрацию 80% излучения в заданном телесном угле. Кстати, эти светодиоды обладают световой отдачей 8 лм/Вт — совсем неплохо! А сейчас на поток ставятся белые светодиоды со светоотдачей 15 лм/Вт при токе 100 мА — это уже лучше, чем у лампы накаливания. Пути дальнейшего улучшения характеристик своих светодиодов специалисты компании «Светлана-Оптоэлектроника» видят в переходе на технологию поверхностного монтажа кристаллов flip-chip.

Некоторые компании предлагают конструкции, которые плотно, без промежутков могут быть размещены на плате. Таковы, например, шестиугольные светодиоды серии Luxeon Star компании Lumileds. Другие — к примеру, Opto Semicoductors (светодиодное подразделение фирмы Osram) — предлагают светодиодные линейки, смонтированные на гибкой плате. Вообще существует масса различных конструкций светодиодных модулей, способных удовлетворить вкус любого дизайнера. В России широкий ассортимент модулей собственного производства предлагают «Светлана-Оптоэлектроника» и «Корвет Лайтс».