ЖУРНАЛ СТА 2/2011

Помимо большой световой отдачи преимуществом светодиодов является и высокий индекс цветопередачи. Ин декс цветопередачи источника света ха рактеризует передачу цвета окружаю щих объектов при их освещении дан ным источником света, что обеспечи вает так называемое качество света. Во обще термин «качество света» подразу мевает целую совокупность факторов, включая цвет, однородность его расп ределения, равномерность распределе ния интенсивности, качество цветопе редачи и т.д., и не удивительно, что раз ными людьми качество света понима ется по разному. Поэтому в отличие от других изделий электроники, где ос новное влияние на спрос оказывают объективные характеристики, оценка светодиодов, производимая, в том чис ле, и по индексу цветопередачи, заведо мо носит более субъективный характер. Для некоторых применений, таких как освещение рабочих мест, витрин в магазинах, экспонатов в художествен ных галереях и салонах, вопрос цвето передачи является очень важным. Ре шение данного вопроса во многом за висит от яркости источника света, од нако высокое её значение нередко бы вает крайне нежелательным. В таких случаях стоит обратить внимание на использование светодиодных моду лей/матриц [9, 10]. Светодиодные модули/матрицы дос таточно трудно отнести к той или иной группе в предложенной ранее в данной статье классификации светодиодов, они могут соответствовать как сверхъ ярким, так и мощным светодиодам. Эта относительно новая продукция имеет некоторые особенности, делаю щие её перспективной для применения в системах освещения. Одной из таких особенностей можно назвать меньшую яркость, то есть силу света единицы светящейся поверхности, что обуслов лено большей площадью светящейся поверхности у модуля, образованной несколькими светодиодными кристал лами. Как следствие, в случае приме нения светодиодных модулей в качест ве источников света возможен мень ший эффект ослепления. Второй осо бенностью светодиодных модулей можно назвать улучшенные тепловые характеристики, что достигается опять же за счёт увеличения площади, зани маемой на плате кристаллами [9]. Одним из первых среди известных мировых производителей, кто стал уде лять особое внимание разработке и развитию светодиодных модулей, была компания Sharp [9, 10]. В следующих разделах статьи будут подробнее рассмотрены мощные све тодиоды компании Cree и светодиод ные модули компании Sharp. С ВЕТОДИОДЫ КОМПАНИИ C REE Компания Cree, основанная в 1987 году как производитель полупроводни ковых материалов на основе карбида кремния (SiC), начала активные иссле дования по разработке светоизлучаю щих структур нитрида галлия (GaN) и его твёрдых растворов на SiC подлож ках в начале 90 х годов прошлого века. С 2005 года две компании – Nichia Corporation и Cree – обеспечивают бо лее 80% мирового производства крис таллов синего и зелёного излучений. При этом Cree традиционно использу ет технологию эпитаксиального выра щивания GaN на SiC подложках, а Nichia Corporation – на подложках из сапфира. Такую же технологию выра щивания на сапфировых подложках при производстве своих кристаллов ис пользует и компания Philips Lumileds. Технология выращивания GaN на SiC подложках обладает рядом прин ципиальных преимуществ перед техно логией InGaN на сапфире [11]. Во пер вых, SiC обладает на порядок большей теплопроводностью: 3,8 Вт/(см × К) у SiC против 0,3 Вт/(см × К) у сапфира. Это упрощает решение проблемы отво да тепла от активной области кристал ла (p n перехода), являющейся ключе вой для кристаллов с токами более 100 мА. Во вторых, кристаллическая решётка 6H SiC обладает лучшим, по сравнению с сапфиром, сродством с GaN, что принципиально снижает концентрацию дефектов и дислокаций в структуре GaN и повышает кванто вый выход кристаллов [11]. Основной отличительной особен ностью первой серии XL7090 мощных светодиодов Xlamp компании Cree явился металлокерамический корпус с плавающей линзой из кварцевого стек ла, что позволило получить сразу не сколько важных преимуществ: во пер вых, электрически изолированное теп лоотводящее основание упрощает конструирование кластеров на основе СД; во вторых, эвтектическая посадка кристалла на металлизированную ке рамическую подложку снимает проб лему механических напряжений, воз никающих за счёт большой разницы в температурных коэффициентах рас ширения при эксплуатации СД в ши роком диапазоне температур и особен но при отрицательных температурах [11]; в третьих, корпус не содержит пластмассовых деталей и не требует предварительного приклеивания, что позволяет использовать для монтажа стандартные автоматизированные ли нии, значительно снижая себестои мость конечных изделий. Дальнейшее усовершенствование корпуса светодиодов серии XR7090 в основном коснулось конструкции от ражателя и, самое главное, снижения теплового сопротивления p n пере ход – теплоотводящее основание до 8°С/Вт [11]. Светодиоды Xlamp серий XR E и XR C стали изготавливаться на основе новых кристаллов EZ1000 и EZ700 со ответственно. Эти семейства кристал лов компания Cree разрабатывала с 2004 года. Для их массового производ ства потребовались строительство но вой фабрики, переход на SiC подложки диаметром 100 мм со сверхнизкой плотностью дефектов, разработка но вых технологических процессов. Новые кристаллы EZ имеют ряд принципи альных технологических отличий. На пример, после формирования гетерост руктуры подложка стравливается через маску до 35 мкм с образованием линзо вой системы, которая обеспечивает со бирание светового потока с поверхно сти кристалла и формирует стандарт ную кривую силы света. Кроме того, в этих кристаллах используется новая контактная система, имеющая две кон тактные площадки для приваривания проводников и выполненная таким об разом, чтобы минимизировать площадь контактов на поверхности кристалла, что позволяет увеличить площадь по верхности излучения. В результате уда лось добиться существенного улучше ния эффективности новых кристаллов по сравнению с кристаллами предыду щей серии, а также с кристаллами дру гих производителей [11]. Претерпела изменение и технология нанесения люминофора. Если в пер вых светодиодах Xlamp весь объём внутри отражателя между кристаллом и первичной линзой заполнялся взвесью люминофора в геле, что упрощало тех нологический процесс, но было сопря жено с такими недостатками, как су щественная цветовая неоднородность свечения и отсутствие возможности создания эффективной вторичной оп тики с углами излучения менее 20°, то в 10 СТА 2/2011 ОБ ЗОР / Т Е Х НОЛОГ ИИ www.cta.ru © СТА-ПРЕСС