Технология SMD:

Преимущества технологии SMD

SMD-светодиод является одним из представителей многочисленной светоизлучающей продукции, выгодно отличающийся по многим параметрам. Превосходное сочетание полезной мощности и миниатюризации открывает широкие возможности перед данной технологией изготовления. На сегодня ведущими производителями достигнуты высокие технические показатели в области развития излучающих диодов (SMD). Ниже приведён основной перечень преимуществ, наглядно характеризующий их доминирующее положение:
— компактность и высокая плотность монтажа, которая достигается благодаря отсутствию отверстий в печатной плате;
— широкий спектр цветов, позаимствованный у предшественников (корпусных диодов);
— длительный срок службы. Фирменные образцы достигают значений в 100 тысяч часов;
— экономическая выгода, которую уже на практике ощутили многие миллионы людей, не требует дополнительных примеров;
— низкое напряжение питания защищает от смертельного поражения электрическим током и значительно расширяет сферу применения;
— повышенные прочностные характеристики упрощают монтаж и обслуживание в период эксплуатации.

Развитие LED технологий 21-го века

Светоизлучающий диод или, как его принято именовать по-английски LED (light emitting diode), за первое десятилетие нового века смог внести коренные изменения в производство источников искусственного освещения. Плавное развитие маломощных светодиодов стремительно перешло в следующую фазу – разработку «мощных» ламп, основанных на выделении световой энергии за счёт процессов в полупроводниках.

Главным толчком к действиям послужило открытие белого свечения, первоначально основанного на суммировании трёх основных цветов в определённом процентном соотношении. Крупные мировые производители электронной техники быстро поняли экономическую суть этого вопроса и, до сих пор, не жалеют финансовых средств на развитие светоизлучающей техники. Многомиллионные установки по разработке новых образцов и выпуску серийных экземпляров уже оправдывают себя, доказывая своё преимущество на практике. Сегодня каждый магазин, специализирующийся на продаже «электрики» способен предложить потенциальным покупателям светодиодную продукцию. Как правило, ассортимент представлен карманными фонариками, лентами для декора, прожекторами и лампами под цоколь стандарта Е14 и Е27. Но, вернёмся к технологии. Обычные излучающие диоды в корпусе 5 мм не могли реализовать все технические задумки инженеров по увеличению светового потока и равномерному отводу тепла. Требовалось создать новый формат полупроводникового элемента, способный удовлетворить все пожелания разработчиков. Таким образом, появился SMD-светодиод, который смог на порядок обойти своих предшественников по всем показателям. Технология поверхностного монтажа или SMD-технология (surface mounted device) зародилась ещё в 60-х годах прошлого века, но производственные обороты набрала лишь спустя 25 лет. Минимизация электронной техники и развитие нано технологий способствовало отказу от привычных радиоэлементов с выводами и переходу к поверхностному монтажу. Создателям излучающих диодов нового типа нужно было лишь правильно расположить полупроводниковый кристалл на подложке. Совершенствование технологических приёмов и методов конструирования печатных плат расширение элементной базы оставило отпечаток и на конструировании SMD-диодов, расширив область их применения. В частности, они первыми пришли на смену корпусных диодов, применяемых в наружных рекламных экранах. Трёхцветные SMD-светодиоды в несколько раз увеличили разрешающую способность изображения. К тому же они не боятся влаги, что привело к снижению себестоимости рекламных щитов.

Технология изготовления SMD светодиодов

Изначально наибольшую популярность в производстве LED получила металлоорганическая эпитаксия. К её отличительным особенностям относится полная автоматизация производственного процесса в условиях чистых газов. Выращивание кристаллов происходит под максимальным контролем всех имеющихся факторов с целью получения на выходе однородной структуры на поверхности подложки. После доработки плёнка разрезается на заданные размеры, устанавливается в корпус и присоединяется к контактным выводам. Кроме основных процедур по сборке готового радиоэлемента существует несколько минусов, ограничивающих возможности данной технологии. Главный недостаток – слабый отвод тепла от кристалла при возрастающих токах. В связи с невозможностью преодолеть этот недостаток простыми способами наступила эра SMD-технологии в выпуске излучающих радиокомпонентов. На первое место выходит метод СОВ (chip on board). Светодиодная пленка, выполненная по СОВ-технологии, приклеивается к металлической подложке, которая выполняет функцию радиатора. Далее создаётся LED-модуль в соответствии с заданными геометрическими размерами. В настоящее время размер одного модуля может достигать 75-ти мм. И это не предел.

На рисунке слева представлена модель SMD2835 в корпусе из термостойкого пластика. Линза изготавливается из поликарбоната, а отвод тепла достигается путём непосредственного контакта с печатной платой. Рабочий ток SMD2835 не превышает 20-ти мА, а КПД значительно выше пятимиллиметровых аналогов.

Подключение SMD светодиодов

Если Вы решили самостоятельно произвести монтаж SMD светодиодов, то необходимо знать и соблюдать законы электротехники и следующие правила:
— нельзя использовать SMD диод в качестве единственного элемента нагрузки для блока питания. Правильное включение предусматривает установку ограничителя тока в виде резистора или определённого драйвера.
— последовательное включение нескольких LED нужно производить через один резистор. Сопротивление ограничительного резистора должно быть рассчитано в соответствии с номинальным током SMD элемента и иметь высокую термическую устойчивость.
— параллельное включение нескольких LED через один резистор недопустимо, ввиду разброса параметров каждого элемента. Даже небольшая токовая перегрузка (несколько мА) приведёт к перегреву и резкому снижению срока службы.
— исключайте последовательное соединение излучающих диодов разного типоразмера, так как они отличаются рабочими токами. Практическая реализация такого варианта приведёт к перекосу напряжений и, как следствие, отразится на яркости свечения. Чрезмерное отличие параметров может стать причиной выхода из строя SMD компонента.
— не следует завышать рабочий ток VD при расчёте резистора, даже в незначительных масштабах. Кратковременное повышение яркости вызовет перегрев подложки с постепенным эффектом падения светоотдачи.