એલઇડી ચિપ્સની ઉત્ક્રાંતિ: શોધ, પેકેજિંગ અને વૈશ્વિક દત્તક | KEOU લાઇટિંગ

જ્યારે સોલિડ-સ્ટેટ ફિઝિક્સે થર્મલ ફિલામેન્ટ ઇન્કેન્ડેસન્સ અને નાજુક ગેસ-ડિસ્ચાર્જ ટ્યુબને બદલ્યું ત્યારે લાઇટિંગ ટેક્નોલોજીમાં મૂળભૂત પરિવર્તન આવ્યું. આજે, લાઇટ-એમિટિંગ ડાયોડ (LED) લાઇટિંગ રહેણાંક, વ્યાપારી અને ઔદ્યોગિક ક્ષેત્રોમાં વૈશ્વિક પ્રકાશના વેચાણમાં મોટા ભાગનો હિસ્સો ધરાવે છે. આ વૈશ્વિક સંક્રમણના કેન્દ્રમાં એક માઇક્રોસ્કોપિક ઇલેક્ટ્રોનિક ઘટક છે: LED ચિપ.

એલઇડી ચિપની શોધ અને એપ્લિકેશનને સમજવું એ દર્શાવે છે કે કેવી રીતે સેમિકન્ડક્ટર ભૌતિકશાસ્ત્ર ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમ આર્કિટેક્ચરલ અને ઔદ્યોગિક લ્યુમિનાયર્સમાં વિકસિત થયું. ઈલેક્ટ્રોલ્યુમિનેસેન્સ સાથેના પ્રારંભિક પ્રયોગશાળા પ્રયોગોથી લઈને નોબેલ પારિતોષિક વિજેતા મટિરિયલ્સ અને આધુનિક ચિપ-ઓન-બોર્ડ (COB) મોડ્યુલ્સ સુધી, LED લાઇટિંગ ફિક્સરનું ઉત્ક્રાંતિ એ સામગ્રી વિજ્ઞાન, થર્મલ એન્જિનિયરિંગ અને મેન્યુફેક્ચરિંગ સ્કેલની વાર્તા છે.

1. LED ચિપનું ભૌતિકશાસ્ત્ર અને શોધ ઇતિહાસ

સોલિડ-સ્ટેટ લાઇટિંગ તરફની સફર એક સદી કરતાં વધુ સમય સુધી ચાલે છે, જે ભૌતિક શોધ અને સેમિકન્ડક્ટર એન્જિનિયરિંગના ત્રણ અલગ-અલગ યુગમાંથી પસાર થાય છે.

1906-1927: ઇલેક્ટ્રોલ્યુમિનેસેન્સ ડિસ્કવરી (રાઉન્ડ અને લોસેવ)

1962: પ્રથમ દૃશ્યમાન લાલ એલઇડી (નિક હોલોનિયાક જુનિયર. / જનરલ ઇલેક્ટ્રીક) 1990: હાઇ-બ્રાઇટનેસ બ્લુ ગાન એલઇડી બ્રેકથ્રુ (નાકામુરા, અકાસાકી, અમાનો) વર્તમાન: વ્હાઇટ ફોસ્ફર કન્વર્ઝન અને આધુનિક ઉચ્ચ-અસરકારક LED પેકેજિંગ

1.1 પ્રારંભિક ફાઉન્ડેશન્સ: સોલિડ-સ્ટેટ ઇલેક્ટ્રોલ્યુમિનેસેન્સ

આધુનિક માઇક્રોચિપ અસ્તિત્વમાં છે તેના ઘણા સમય પહેલા, સંશોધકોએ શોધ્યું હતું કે ઘન પદાર્થોમાંથી પસાર થતા વિદ્યુત પ્રવાહો થર્મલ અગ્નિથી પ્રકાશ પેદા કરી શકે છે. 1907 માં, બ્રિટીશ પ્રયોગકર્તા હેનરી જોસેફ રાઉન્ડનું દસ્તાવેજીકરણ કર્યું સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડમાં ઇલેક્ટ્રોલ્યુમિનેસેન્સ . સિલિકોન કાર્બાઇડ (SiC) સ્ફટિકો પર વર્તમાન લાગુ કરતી વખતે રશિયન વૈજ્ઞાનિક ઓલેગ લોસેવે 1927 માં ડાયોડ પ્રકાશ ઉત્સર્જન પર વિગતવાર સૈદ્ધાંતિક કાગળો પ્રકાશિત કર્યા હતા. જો કે, આ પ્રારંભિક ઉપકરણો નબળા પ્રકાશનું ઉત્સર્જન કરે છે અને વ્યવહારુ સેમિકન્ડક્ટર ફેબ્રિકેશન તકનીકોનો અભાવ છે, દાયકાઓ સુધી પ્રયોગશાળાની જિજ્ઞાસાઓ બાકી છે.

1.2 1962: ડૉ. નિક હોલોનિયાક જુનિયર અને પ્રથમ દૃશ્યમાન લાલ LED

ઑક્ટોબર 1962માં જનરલ ઇલેક્ટ્રીકની એડવાન્સ્ડ સેમિકન્ડક્ટર લેબોરેટરીમાં LED ચિપની સાચી પ્રાયોગિક ઉત્પત્તિ થઈ હતી. ભૌતિકશાસ્ત્રી ડૉ. નિક હોલોનિયાક જુનિયરે વિશ્વના સૌપ્રથમ એન્જિનિયર કર્યા 1962માં દૃશ્યમાન-સ્પેક્ટ્રમ લાલ LED . ગેલિયમ આર્સેનાઇડ ફોસ્ફાઇડ (GaAsP) pn જંકશનનો ઉપયોગ કરીને

તે જ સમયગાળાની આસપાસ વિકસિત ઇન્ફ્રારેડ સેમિકન્ડક્ટર લેસરોથી વિપરીત, હોલોનિયાકનો ડાયોડ ફોરવર્ડ-બાયસ્ડ હોય ત્યારે દૃશ્યમાન લાલ પ્રકાશનું ઉત્સર્જન કરે છે. જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન સેમિકન્ડક્ટર બેન્ડગેપમાં ઇલેક્ટ્રોન છિદ્રો સાથે પુનઃસંયોજિત થાય છે, ત્યારે ઉર્જા ગરમીને બદલે દૃશ્યમાન ફોટોન તરીકે મુક્ત કરવામાં આવી હતી. આ સફળતાએ હોલોન્યાકને 'ફાધર ઓફ ધ વિઝિબલ LED' તરીકે ઓળખ આપી. 1970ના દાયકા દરમિયાન, સંશોધકોએ GaAsP અને ગેલિયમ ફોસ્ફાઈડ (GaP) રસાયણશાસ્ત્ર પર ઈલેક્ટ્રોનિક સાધનો, ડિજિટલ ઘડિયાળો અને કંટ્રોલ પેનલ્સ માટે પીળા અને નારંગી એલઈડી ઈન્ડિકેટર્સનું ઉત્પાદન કર્યું.

1.3 'મિસિંગ બ્લુ' બ્રેકથ્રુ અને 2014 નોબેલ પુરસ્કાર

લાલ અને લીલા સૂચક ડાયોડ્સ સાથે પ્રારંભિક પ્રગતિ હોવા છતાં, ઘન-સ્થિતિની સામાન્ય રોશની ત્રીસ વર્ષ સુધી અશક્ય રહી કારણ કે વૈજ્ઞાનિકો ઉચ્ચ-તેજવાળા વાદળી પ્રકાશનું ઉત્પાદન કરી શક્યા ન હતા. વ્હાઇટ લાઇટ જનરેશન માટે કાં તો એડિટિવ RGB મિક્સિંગ અથવા બ્લુ લાઇટ ઉત્તેજક ફ્લોરોસન્ટ ફોસ્ફર કોટિંગની જરૂર છે.

કાર્યક્ષમ વાદળી LED બનાવવા માટે વિશાળ બેન્ડગેપ ઊર્જા સાથે સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રીની જરૂર પડે છે, ખાસ કરીને ગેલિયમ નાઇટ્રાઇડ (GaN). પરંપરાગત નીલમ સબસ્ટ્રેટ્સ પર થર્મલ તાણ અને ખામીની ઘનતાને કારણે ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા GaN સ્ફટિકો વધવા અસાધારણ રીતે મુશ્કેલ સાબિત થયા.

1980 ના દાયકાના અંતમાં અને 1990 ના દાયકાની શરૂઆતમાં જાપાની વૈજ્ઞાનિકો ઇસામુ અકાસાકી, હિરોશી અમાનો અને શુજી નાકામુરાના સ્વતંત્ર અને સહયોગી કાર્ય દ્વારા સફળતા મળી. નિચિયા કોર્પોરેશનમાં કામ કરતા, નાકામુરાએ કી મેટલ-ઓર્ગેનિક કેમિકલ વેપર ડિપોઝિશન (MOCVD) વૃદ્ધિ તકનીકો અને પી-ટાઈપ GaN ડોપિંગ પદ્ધતિઓ વિકસાવી. આનાથી અલ્ટ્રા-બ્રાઈટ ગેલિયમ નાઈટ્રાઈડ બ્લુ એલઈડી બનાવવાની મંજૂરી મળી.

ઊર્જા-કાર્યક્ષમ સફેદ પ્રકાશની વિશાળ સામાજિક અસરને ઓળખીને, નોબેલ સમિતિએ અકાસાકી, અમાનો અને નાકામુરાને પુરસ્કાર આપ્યો. વાદળી GaN LEDs માટે ભૌતિકશાસ્ત્રમાં 2014 નોબેલ પુરસ્કાર.

કી ટેકઅવે : હાઇ-બ્રાઇટનેસ બ્લુ GaN LED ની શોધ એ મુખ્ય વૈજ્ઞાનિક સફળતા હતી જેણે સફેદ LED લાઇટિંગને ભૌતિક રીતે શક્ય બનાવ્યું હતું, જે લો-લ્યુમેન ઇલેક્ટ્રોનિક ઇન્ડિકેટર્સથી હાઇ-પાવર જનરલ લાઇટિંગ તરફ પાળીને અનલૉક કરે છે.

1.4 ફોસ્ફર કન્વર્ઝન: કેવી રીતે બ્લુ ચિપ્સ સફેદ પ્રકાશ બનાવે છે

આધુનિક સફેદ એલઇડી ચિપ્સ કુદરતી રીતે સફેદ પ્રકાશ ઉત્સર્જિત કરતી નથી. તેના બદલે, તેઓ ફોસ્ફર-કન્વર્ટેડ વ્હાઇટ LED (pc-LED) નામની પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરે છે:

1. GaN સેમિકન્ડક્ટર ડાઇ : પ્રાથમિક GaN ચિપ 450 nm અને 460 nm વચ્ચેની ટોચની તરંગલંબાઇ પર મોનોક્રોમેટિક વાદળી પ્રકાશનું ઉત્સર્જન કરે છે.

2. YAG ફોસ્ફર કોટિંગ : ચિપ ડાઇને સિરીયમ (YAG:Ce⊃3;⁺) સાથે ડોપેડ Yttrium એલ્યુમિનિયમ ગાર્નેટ ધરાવતા રેઝિન અથવા સિલિકોન સ્તરમાં સમાવિષ્ટ કરવામાં આવે છે.

3. ફોટોન કન્વર્ઝન : ઉચ્ચ-ઊર્જાવાળા વાદળી ફોટોનનો એક ભાગ YAG ફોસ્ફરને ઉત્તેજિત કરે છે, બ્રોડ-સ્પેક્ટ્રમ પીળો-લીલો પ્રકાશ ફરી ઉત્સર્જિત કરે છે.

4. સ્પેક્ટ્રલ સિન્થેસિસ : અશોષિત વાદળી પ્રકાશ પીળા-લીલા લ્યુમિનેસેન્સ સાથે ભળીને આર્કિટેક્ચરલ અને કોમર્શિયલ એપ્લિકેશન્સ માટે યોગ્ય ચપળ સફેદ પ્રકાશ ઉત્પન્ન કરે છે.

ફોસ્ફર ફોર્મ્યુલેશનમાં ફેરફાર કરીને (નાઇટ્રાઇડ્સ અથવા ફ્લોરાઇડ્સ ઉમેરીને), ઉત્પાદકો ચોક્કસપણે સહસંબંધિત રંગ તાપમાન (CCT 2700K ગરમ સફેદથી 6500K ડેલાઇટ) અને કલર રેન્ડરિંગ ઇન્ડેક્સ (CRI Ra > 80, Ra > 90, અથવા Ra > 97) ને ચોક્કસપણે નિયંત્રિત કરી શકે છે.

2. ભૌતિક પેકેજિંગ ઇવોલ્યુશન: ડાયોડ ઇન્ડિકેટર્સથી ઇન્ટિગ્રેટેડ લ્યુમિનેર આર્કિટેક્ચર સુધી

સેમિકન્ડક્ટર ચિપની કામગીરીમાં સુધારો થતાં, LED ડાઇની આસપાસનું ભૌતિક પેકેજિંગ થર્મલ મર્યાદાઓને દૂર કરવા અને વિવિધ ઓપ્ટિકલ વિતરણ આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરવા માટે વિકસિત થયું.

2.1 DIP ડાયોડ્સ (ડ્યુઅલ ઇન-લાઇન પેકેજ)

સૌથી જૂની વાણિજ્યિક એલઇડી ચિપ્સ બુલેટ આકારના ઇપોક્સી રેઝિન શેલ્સની અંદર બે વિસ્તરેલી વાયર લીડ્સ સાથે સમાવિષ્ટ હતી. DIP LEDs તરીકે ઓળખાય છે, આ ઘટકો થર્મલ ડિસિપેશન માટે પાતળી લીડ ફ્રેમ પર આધાર રાખે છે. કારણ કે ઇપોક્સી રેઝિન નબળું થર્મલ વાહક છે, DIP LED ને 0.1 વોટથી ઉપર ચલાવવાથી થર્મલ ડિગ્રેડેશન થાય છે. પરિણામે, ડીઆઈપી એલઈડી લો-લ્યુમેન ઈન્ડિકેટર લેમ્પ્સ અને બેઝિક આઉટડોર સાઈન ડિસ્પ્લે સુધી મર્યાદિત રહ્યા.

2.2 SMD LED ચિપ્સ (સપાટી પર માઉન્ટ થયેલ ઉપકરણો)

1990 ના દાયકાના અંતમાં રજૂ કરાયેલ, સરફેસ માઉન્ટેડ ડિવાઇસ (SMD) પેકેજિંગે સોલિડ-સ્ટેટ લાઇટિંગ એસેમ્બલીમાં ક્રાંતિ લાવી. SMD પેકેજમાં (જેમ કે સ્ટાન્ડર્ડ 2835, 3030, અથવા 5050 ફોર્મેટ), વ્યક્તિગત LED ડાઈઝને લઘુચિત્ર સિરામિક અથવા સિન્થેટિક હાઉસિંગ સાથે જોડવામાં આવે છે અને સીધા સર્કિટ બોર્ડની સપાટી પર સોલ્ડર કરવામાં આવે છે.

એસએમડી ચિપ્સે ઘણા એન્જિનિયરિંગ ફાયદા રજૂ કર્યા:

• વાઈડ ઓપ્ટિકલ બીમ એંગલ્સ : 110° થી 140° સુધીના મૂળ પ્રકાશ ઉત્સર્જન ખૂણા સમાન વિસ્તારની રોશની પૂરી પાડે છે.

• સુપિરિયર ઓટોમેટેડ એસેમ્બલી : સરફેસ-માઉન્ટ ટેક્નોલોજી (એસએમટી) પીક-એન્ડ-પ્લેસ મશીનોએ ઉત્પાદન ખર્ચ ઘટાડ્યો.

• સ્કેલેબલ થર્મલ સ્પ્રેડિંગ : મેટલ કોર પ્રિન્ટેડ સર્કિટ બોર્ડ (MCPCB) પર બહુવિધ નાની એસએમડી ચિપ્સને અંતર રાખવાથી સમગ્ર સપાટીના વિશાળ વિસ્તારમાં થર્મલ લોડનું વિતરણ થાય છે.

SMD પેકેજિંગે T8 LED ટ્યુબ, ઘરગથ્થુ લાઇટ બલ્બ અને લવચીક LED સ્ટ્રીપ્સ સહિત માસ-માર્કેટ રેટ્રોફિટ ઉત્પાદનોની પ્રથમ તરંગને સક્ષમ કરી.

2.3 COB ટેકનોલોજી (ચીપ-ઓન-બોર્ડ)

જ્યારે SMD ચિપ્સ વિતરિત વિસ્તારની રોશની પર ઉત્કૃષ્ટ હોય છે, ત્યારે એપ્લીકેશન કે જેમાં કેન્દ્રિત, ઉચ્ચ-તીવ્રતાના દિશાત્મક પ્રકાશની જરૂર હોય છે (જેમ કે આર્કિટેક્ચરલ સ્પોટલાઇટ્સ, રિટેલ ડાઉનલાઇટ્સ અને ઔદ્યોગિક હાઇ બેઝ) અંતરવાળા SMD એરે સાથે ઓપ્ટિકલ મલ્ટી-શેડોઇંગ સમસ્યાઓનો સામનો કરે છે.

ચિપ-ઓન-બોર્ડ (COB) ટેક્નોલોજી ડઝનેક અથવા સેંકડો કાચા LED ડાઈઝને સીધા જ શેર કરેલ મેટલ કોર PCB અથવા સિરામિક સબસ્ટ્રેટ પર માઉન્ટ કરીને તેને ઉકેલે છે, જે સતત ફોસ્ફર જેલ મેટ્રિક્સ હેઠળ બંધાયેલ છે.

COB LED ચિપ્સના મુખ્ય ફાયદાઓમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:

• ઉચ્ચ લ્યુમેન ઘનતા : 120 થી 200 lm/mm² વિતરિત કરીને, મલ્ટિ-શેડો આર્ટિફેક્ટ્સ વિના કેન્દ્રિત સિંગલ-પોઇન્ટ પ્રકાશ સ્રોત બનાવે છે.

• ડાયરેક્ટ થર્મલ કપલિંગ : મધ્યવર્તી પેકેજ લીડ્સને દૂર કરવાથી જંકશન-ટુ-કેસ થર્મલ પ્રતિકાર (R_θj-c નીચે 0.3–1.2 °C/W સુધી) ઘટાડે છે, ઉચ્ચ ડ્રાઈવ પ્રવાહો હેઠળ ચિપ આયુષ્ય લંબાય છે.

• સુપિરિયર ઓપ્ટિકલ બીમ કંટ્રોલ : તીક્ષ્ણ બીમ એંગલ (15°, 24°, 36°) માટે પેરાબોલિક રિફ્લેક્ટર અને કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબ (TIR) ​​લેન્સ સાથે સ્વચ્છ રીતે જોડાય છે.

2.4 બલ્બ રેટ્રોફિટ્સથી લઈને ઈન્ટિગ્રેટેડ પર્પઝ-બિલ્ટ લ્યુમિનાઈર્સ સુધી

પ્રારંભિક LED ડિપ્લોયમેન્ટ લેગસી લેમ્પ શેપ (E27 સ્ક્રુ બલ્બ, GU10 સ્પોટલાઇટ્સ, ફ્લોરોસન્ટ ટ્યુબ) માં સેમિકન્ડક્ટર લાઇટ સ્ત્રોતોને ફિટ કરવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. જો કે, ફરજિયાત રેટ્રોફિટ આકારોએ ગરમીના વિસર્જન અને ડ્રાઇવરની આયુષ્ય સાથે ચેડા કર્યા હતા.

આધુનિક ફિક્સ્ચર ડિઝાઇન સંક્રમિત થઈ છે ઇન્ટિગ્રેટેડ સોલિડ-સ્ટેટ લ્યુમિનાયર્સમાં . બદલી શકાય તેવા બલ્બને રાખવાને બદલે, લ્યુમિનેર હાઉસિંગ પોતે પ્રાથમિક હીટ સિંક, માળખાકીય ફ્રેમ અને ઓપ્ટિકલ ડિફ્યુઝર તરીકે કામ કરે છે. આ સંક્રમણથી અતિ-પાતળી સીલિંગ પેનલ્સ, હેવી-ડ્યુટી વેધર-સીલ્ડ ફ્લડલાઇટ્સ અને ખાસ કરીને સેમિકન્ડક્ટર દીર્ધાયુષ્ય માટે ઑપ્ટિમાઇઝ મોડ્યુલર કોમર્શિયલ ફિક્સર સક્ષમ થયા.

3. શા માટે એલઇડી લાઇટિંગ વ્યાપક બન્યું: વૈશ્વિક દત્તક લેવાના મુખ્ય ડ્રાઇવરો

લેગસી લાઇટિંગથી વૈશ્વિક LED અપનાવવા તરફનું ઝડપી સંક્રમણ અનિવાર્ય ભૌતિકશાસ્ત્ર, આક્રમક ખર્ચ ડિફ્લેશન અને આંતરરાષ્ટ્રીય ઉર્જા નીતિઓ દ્વારા ચલાવવામાં આવ્યું હતું.

ગ્લોબલ એલઇડી અપનાવવાના ડ્રાઇવરો

1. તેજસ્વી કાર્યક્ષમતા જમ્પ | 15–20 lm/W (અગ્નિથી પ્રકાશિત) → 160–200+ lm/W

2. વિસ્તૃત આયુષ્ય | 1,000 કલાક → 50,000–100,000 કલાક (L₇₀)

3. થર્મલ એન્જિનિયરિંગ | ડાઇ-કાસ્ટ એલ્યુમિનિયમ, MCPCBs, જંકશન કૂલિંગ

4. એડવાન્સ ઈલેક્ટ્રોનિક્સ | ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા સતત વર્તમાન / DOB

5. નિયમનકારી આદેશો | અગ્નિથી પ્રકાશિત અને મર્ક્યુરી સીએફએલ પર વૈશ્વિક પ્રતિબંધ

6. કુલ ખર્ચ અર્થશાસ્ત્ર | પેટા-12-મહિનાનું વ્યાવસાયિક ROI

3.1 તેજસ્વી કાર્યક્ષમતા જમ્પ્સ (lm/W)

તેજસ્વી કાર્યક્ષમતા માપે છે કે પ્રકાશ સ્ત્રોત કેટલી અસરકારક રીતે વિદ્યુત શક્તિ (વોટ) ને દૃશ્યમાન પ્રકાશ (લ્યુમેન) માં રૂપાંતરિત કરે છે.

ઇન્ટરનેશનલ એનર્જી એજન્સી (IEA) દ્વારા ટ્રેક કરાયેલા ડેટા અનુસાર, આધુનિક વ્યાપારી LED પેકેજો 160 lm/W અને 200+ lm/W ની વચ્ચે અસરકારકતા પ્રાપ્ત કરે છે, જે પ્રતિબિંબિત કરે છે. ઉચ્ચ-અસરકારકતાવાળા LED લ્યુમિનાયર્સમાં વૈશ્વિક સંક્રમણ . છેલ્લા પંદર વર્ષોમાં

લેગસી ટેક્નોલોજીની સરખામણીમાં:

• અગ્નિથી પ્રકાશિત બલ્બ્સ : 12-18 lm/W (90% ઉર્જા ગરમી તરીકે વેડફાઈ જાય છે)

• હેલોજન લેમ્પ્સ : 18-24 lm/W

• કોમ્પેક્ટ ફ્લોરોસન્ટ લેમ્પ્સ (CFL) : 55–70 lm/W

• હાઇ-પ્રેશર સોડિયમ (HPS) : 80–110 lm/W

• આધુનિક વાણિજ્યિક એલઇડી લ્યુમિનેર : 130-180 lm/W સિસ્ટમની અસરકારકતા

આ કાર્યક્ષમતા ગેપ અગ્નિથી પ્રકાશિત પ્રકાશની તુલનામાં 80% થી 85% અને પરંપરાગત ફ્લોરોસન્ટ સિસ્ટમ્સની તુલનામાં 40% થી 50% ઊર્જા બચત આપે છે.

પ્રો ટીપ : LED ફિક્સરનું મૂલ્યાંકન કરતી વખતે, હંમેશા ચિપ પેકેજની અસરકારકતા અને સિસ્ટમ લ્યુમિનેર અસરકારકતા વચ્ચે તફાવત કરો . ઓપ્ટિકલ ડિફ્યુઝર શોષણ નુકસાન અને ડ્રાઇવરની કાર્યક્ષમતા રૂપાંતરણ નુકસાન માટે સિસ્ટમ અસરકારકતા જવાબદાર છે.

3.2 સુપિરિયર થર્મલ મેનેજમેન્ટ અને વિસ્તૃત આયુષ્ય

પરંપરાગત લાઇટ બલ્બ નિષ્ફળ જાય છે જ્યારે તેમના ટંગસ્ટન ફિલામેન્ટ બળી જાય છે અથવા ગેસ ઇલેક્ટ્રોડ સીલ બગડે છે. LED ચિપ્સ અચાનક આપત્તિજનક ફિલામેન્ટ બર્નઆઉટનો ભોગ બનતી નથી. તેના બદલે, તેઓ સમય જતાં ધીમે ધીમે લ્યુમેન અવમૂલ્યનનો અનુભવ કરે છે.

દ્વારા માનક ઉદ્યોગના જીવનકાળનું પ્રમાણ નક્કી કરવામાં આવે છે L₇₀ B₅₀ બેન્ચમાર્ક : પરીક્ષણ કરાયેલ વસ્તીના 50%માં પ્રારંભિક લ્યુમેનના 70% સુધી ઘટવા માટે પ્રકાશ આઉટપુટ માટે જરૂરી ઓપરેશનલ કલાકો. આધુનિક વાણિજ્યિક LED લ્યુમિનેર નિયમિતપણે 50,000 થી 100,000 કલાકની L₇₀ રેટિંગ પ્રાપ્ત કરે છે.

આ દીર્ધાયુષ્ય હાંસલ કરવા માટે, ફિક્સ્ચર ઉત્પાદકો અદ્યતન થર્મલ ડિસિપેશન સ્ટ્રક્ચર્સ પર આધાર રાખે છે:

• મેટલ કોર PCBs (MCPCB) : એલ્યુમિનિયમ-બેક્ડ સર્કિટ બોર્ડ જે ઝડપથી ગરમીને સેમિકન્ડક્ટર જંકશનથી દૂર કરે છે.

• ડાઇ-કાસ્ટ એવિએશન એલ્યુમિનિયમ હાઉસિંગ્સ : કુદરતી સંવર્ધક હવાના પ્રવાહને મહત્તમ કરવા માટે થર્મલ કૂલિંગ ફિન્સ સાથે ડિઝાઇન કરાયેલ હાઇ-ડેન્સિટી એલ્યુમિનિયમ હીટ સિંક.

• થર્મલ ઇન્ટરફેસ મટિરિયલ્સ (TIM) : માઇક્રો-એર ગેપને દૂર કરવા માટે બોર્ડ અને હીટ સિંકની વચ્ચે મૂકવામાં આવેલા ઉચ્ચ-વાહકતા સિલિકોન પેસ્ટ અથવા ફેઝ-ચેન્જ પેડ્સ.

GaN સેમિકન્ડક્ટર ડાઇ

↓ (R_θj-c: થર્મલ રેઝિસ્ટન્સ જંકશન-ટુ-કેસ)

મેટલ કોર PCB (MCPCB)

↓ (TIM થર્મલ ઇન્ટરફેસ સામગ્રી)

ડાઇ-કાસ્ટ એલ્યુમિનિયમ હીટ સિંક

↓ (કન્વેક્ટિવ એર કૂલિંગ)

આસપાસનું વાતાવરણ

આંતરિક જંકશન તાપમાન (Tⱼ) સુરક્ષિત રીતે 85°C ની નીચે રાખીને, ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા ફિક્સર રંગની સુસંગતતા જાળવી રાખે છે અને અકાળ લ્યુમેનના અધોગતિને અટકાવે છે.

3.3 ડ્રાઈવર ઈલેક્ટ્રોનિક્સ અને DOB સર્કિટની પરિપક્વતા

LED ચિપ્સ એ લો-વોલ્ટેજ, ડાયરેક્ટ-કરન્ટ (DC) ઉપકરણો છે જેને ચોક્કસ વર્તમાન નિયમનની જરૂર હોય છે. સપ્લાય વોલ્ટેજમાં વધઘટ ફોરવર્ડ કરંટ (I f) માં ઘાતાંકીય ફેરફારોનું કારણ બને છે, જે જો સંચાલન ન કરવામાં આવે તો થર્મલ રનઅવેનું કારણ બની શકે છે.

અત્યંત ભરોસાપાત્ર ઇલેક્ટ્રોનિક એલઇડી ડ્રાઇવરોના વિકાસે બજારને ઝડપી અપનાવ્યું:

• કોન્સ્ટન્ટ કરંટ (CC) સ્વિચિંગ ડ્રાઇવર્સ : પાવર ગ્રીડ સ્પાઇક્સથી ચિપ્સને સુરક્ષિત કરતા, વ્યાપક ઇનપુટ વોલ્ટેજ રેન્જ (100–277V AC) માં ચોક્કસ આઉટપુટ વર્તમાન (દા.ત., 350mA, 700mA, 1050mA) જાળવી રાખો.

• ડ્રાઈવર-ઓન-બોર્ડ (DOB) એકીકરણ : DOB આર્કિટેક્ચરમાં, IC ડ્રાઈવર ઘટકો સીધા જ એલ્યુમિનિયમ PCB પર SMD LEDs તરીકે સંકલિત થાય છે. બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટરને દૂર કરવાથી અલ્ટ્રા-પાતળા ફિક્સ્ચર ડિઝાઇનને મંજૂરી મળે છે, શિપિંગ વોલ્યુમ ઘટાડે છે અને આઉટડોર ફ્લડલાઇટ્સ માટે ઉત્પાદન ખર્ચ ઘટાડે છે.

3.4 નિયમનકારી આદેશો અને મર્ક્યુરી ફેઝ-આઉટ્સ

સરકારી ઉર્જા કાર્યક્ષમતા નિયમોએ લેગસી લાઇટિંગના તબક્કા-આઉટને નોંધપાત્ર રીતે વેગ આપ્યો:

• અગ્નિથી પ્રકાશિત પ્રતિબંધ : યુએસ EISA નિયમો, યુરોપિયન યુનિયન ઇકોડસાઇન આવશ્યકતાઓ અને મધ્ય પૂર્વીય GSO કાર્યક્ષમતા ધોરણો જેવા નિર્દેશો અસરકારક રીતે ઓછી કાર્યક્ષમતાવાળા ટંગસ્ટન બલ્બના વેચાણ પર પ્રતિબંધ મૂકે છે.

• મિનામાતા કન્વેન્શન ઓન મર્ક્યુરી : આંતરરાષ્ટ્રીય પર્યાવરણીય કરારોએ પારો ધરાવતી ફ્લોરોસન્ટ ટ્યુબ અને કોમ્પેક્ટ ફ્લોરોસન્ટ લેમ્પ્સ (સીએફએલ) ના ઉત્પાદન અને આયાત પર પ્રતિબંધ મૂક્યો હતો, જે સોલિડ-સ્ટેટ લાઇટિંગમાં સંસ્થાકીય સુધારાને પ્રોત્સાહિત કરે છે.

3.5 મેન્યુફેક્ચરિંગ સ્કેલ અને પેટા-12-મહિનાનું વાણિજ્યિક વળતર

જેમ જેમ MOCVD વેફર રિએક્ટર થ્રુપુટ વિસ્તર્યું તેમ, 2008 અને 2020 ની વચ્ચે પ્રતિ હજાર લ્યુમેન્સ ($/klm) ખર્ચમાં 90% થી વધુનો ઘટાડો થયો. આજે, ઓપરેટિંગ પાવર વપરાશ અને મકાન જાળવણી ખર્ચમાં ઘટાડો વાણિજ્યિક સવલતો, ઔદ્યોગિક વેરહાઉસીસ અને હોસ્પિટાલિટી સ્થળોને તેમની LEDdigra 1 મહિનાની અંદર મૂડી પુનઃપ્રાપ્ત કરવાની મંજૂરી આપે છે.

4. વાણિજ્યિક લાઇટિંગ પ્રાપ્તિ માટે પ્રાયોગિક પસંદગી માર્ગદર્શિકા

વિદ્યુત વિતરકો, કોન્ટ્રાક્ટરો અને સુવિધા પ્રાપ્તિ સંચાલકો માટે, યોગ્ય LED ચિપ આર્કિટેક્ચર અને લ્યુમિનેર બિલ્ડ ગુણવત્તાની પસંદગી પ્રોજેક્ટ ROI, લાઇટિંગ આરામ અને વોરંટી વિશ્વસનીયતા પર સીધી અસર કરે છે.

અરજી પસંદગી માર્ગદર્શિકા

શું તમે વિશાળ ઇન્ડોર ઓફિસ અથવા છતને પ્રકાશિત કરી રહ્યાં છો?

હા ના COB મોડ્યુલ DOB / હાઇ-પાવર SMD ઉચ્ચ લ્યુમેન ઘનતા, કઠોર હવામાન-પ્રૂફ સાંકડી બીમ નિયંત્રણ બાહ્ય ફ્લડલાઇટ

હા SMD ચિપ એરે ઉચ્ચ-એકરૂપતા, ઓછી ઝગઝગાટ પેનલ લાઇટ (દા.ત., KEOU પેનલ્સ)

ના શું તમે હાઇ-બે, સ્પોટ અથવા બાહ્ય ફ્લડલાઇટિંગ ડિઝાઇન કરી રહ્યા છો?

4.1 COB વિ. SMD પસંદગી મેટ્રિક્સ

વાણિજ્યિક પ્રોજેક્ટ્સ માટે ફિક્સર પસંદ કરતી વખતે, ચિપ ટોપોલોજીને આર્કિટેક્ચરલ લાઇટિંગ જરૂરિયાત સાથે મેચ કરો:

• SMD- આધારિત લ્યુમિનેર પસંદ કરો (જેમ કે કમર્શિયલ LED પેનલ લાઇટ ફિક્સર ) ઇન્ડોર ઓફિસ, સ્કૂલ અને હેલ્થકેર વાતાવરણ માટે જ્યાં એકસમાન, ઓછી ઝગઝગાટ વિશાળ આસપાસના પ્રકાશ વિતરણ જરૂરી છે.

• COB-આધારિત લ્યુમિનેર પસંદ કરો (જેમ કે રિસેસ્ડ COB અને SMD ઇન્ડોર ડાઉનલાઇટ્સ ) કોમર્શિયલ રિટેલ માટે, એક્સેન્ટ સ્પૉટલાઇટિંગ, મ્યુઝિયમ ડિસ્પ્લે અને ડીપ સીલિંગ ડાઉનલાઇટ્સ જ્યાં શાર્પ બીમ એંગલ અને હાઇ સેન્ટર-બીમ કેન્ડલપાવર (CBCP)ની જરૂર હોય છે.

• સંકલિત DOB સોલ્યુશન્સ પસંદ કરો (જેમ કે ઇન્ટિગ્રેટેડ ડ્રાઇવર-ઓન-બોર્ડ (DOB) ફ્લડલાઇટ્સ ) બાહ્ય પરિમિતિ સુરક્ષા, ઔદ્યોગિક યાર્ડ્સ અને મ્યુનિસિપલ બિલ્ડિંગના રવેશ માટે જ્યાં કોમ્પેક્ટ, હવામાન-સીલ કરેલ આવાસ અને ખર્ચ-અસરકારક જાળવણી પ્રાથમિકતાઓ છે.

4.2 પ્રૂફ-લેડ મેન્યુફેક્ચરિંગ અને ગુણવત્તા સંકેતો

લાઇટિંગ OEM અને ફેક્ટરી સપ્લાય ભાગીદારોનું મૂલ્યાંકન કરતી વખતે, આ મુખ્ય ઉત્પાદન પરિમાણોની સમીક્ષા કરો:

1. થર્મલ સબસ્ટ્રેટ સ્ટાન્ડર્ડ : ચકાસો કે ઉચ્ચ-પાવર ફિક્સર ઉચ્ચ-વાહકતા એલ્યુમિનિયમ MCPCBs (થર્મલ વાહકતા K > 2.0 W/m·K)નો ઉપયોગ કરે છે, જે સ્ટેમ્પ્ડ શીટ મેટલ અથવા પ્લાસ્ટિક ફ્રેમને બદલે ચોકસાઇવાળા ડાઇ-કાસ્ટ એવિએશન એલ્યુમિનિયમ હાઉસિંગ સાથે જોડાયેલ છે.

2. ઓપ્ટિકલ ગ્લેર પ્રોટેક્શન : હનીકોમ્બ એન્ટિ-ગ્લેર ડિફ્યુઝર, પ્રિઝમેટિક લેન્સ અથવા એજ-લાઇટ લાઇટ ગાઇડ પ્લેટ્સ (LGP) માટે જુઓ જે ઓફિસની ઉત્પાદકતા અને આંખના આરામ માટે UGR 19 ની નીચે યુનિફાઇડ ગ્લેર રેટિંગ પ્રાપ્ત કરે છે.

3. ઇલેક્ટ્રિકલ ડ્રાઇવર પ્રોટેક્શન : ખાતરી કરો કે ડ્રાઇવરમાં વિડિયો કેમેરાની દખલગીરી અને ઓપ્ટિકલ આંખના તાણને રોકવા માટે બિલ્ટ-ઇન સર્જ પ્રોટેક્શન (4kV થી 10kV લાઇન-ટુ-અર્થ) અને ફ્લિકર-ફ્રી ઑપરેશન (રિપલ કરંટ <3%) શામેલ છે.

ફેક્ટરી કામગીરીના 13 વર્ષ સાથે અનુભવી B2B LED લાઇટિંગ ઉત્પાદક તરીકે, KEOU લાઇટિંગ ચોક્કસ ડાઇ-કાસ્ટ ઉત્પાદન સાથે સ્વતંત્ર COB/SMD સંશોધન અને વિકાસને એકીકૃત કરે છે. 116 દેશોમાં વ્યાપારી વિતરકો, એન્જિનિયરિંગ કોન્ટ્રાક્ટરો અને જથ્થાબંધ વેપારીઓને સેવા આપતા, KEOU આંખ-રક્ષણાત્મક હનીકોમ્બ ઓપ્ટિક્સ, મજબૂત થર્મલ ડિસિપેશન અને વ્યાપક OEM/ODM કસ્ટમાઇઝેશન સેવાઓ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે.

5. વારંવાર પૂછાતા પ્રશ્નો (FAQ)

Q1:પ્રથમ LED ચિપની શોધ કોણે કરી અને સફેદ LED લાઇટિંગ કોણે શક્ય બનાવી?

ડૉ. નિક હોલોનિયાક જુનિયરે જનરલ ઇલેક્ટ્રિકમાં કામ કરતી વખતે 1962માં પ્રથમ વ્યવહારુ દૃશ્યમાન-સ્પેક્ટ્રમ લાલ LEDની શોધ કરી હતી. સફેદ LED લાઇટિંગ ત્રીસ વર્ષ પછી શક્ય બન્યું જ્યારે જાપાની વૈજ્ઞાનિકો ઇસામુ અકાસાકી, હિરોશી અમાનો અને શુજી નાકામુરાએ 1990 ના દાયકાની શરૂઆતમાં ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમતાવાળા વાદળી ગેલિયમ નાઇટ્રાઇડ (GaN) LEDs વિકસાવ્યા - એક સિદ્ધિ 2014 ના ભૌતિકશાસ્ત્રના નોબેલ પારિતોષિક સાથે માન્ય છે.

Q2:વ્યાપારી ફિક્સરમાં COB અને SMD LED ચિપ્સ વચ્ચે મુખ્ય તફાવત શું છે?

SMD (સરફેસ માઉન્ટેડ ડિવાઇસ) ચિપ્સ સર્કિટ બોર્ડ પર સોલ્ડર કરાયેલ વ્યક્તિગત પેકેજ્ડ ડાયોડ્સનો ઉપયોગ કરે છે, જે પેનલ લાઇટ્સ અને રેખીય ફિક્સર માટે આદર્શ પહોળા, સમાન, ઓછી ઝગઝગાટવાળા પ્રકાશનું ઉત્પાદન કરે છે. COB (ચિપ-ઓન-બોર્ડ) પેકેજો એક જ ફોસ્ફર જેલ મેટ્રિક્સ હેઠળ બહુવિધ કાચા મૃત્યુને એકસાથે પેક કરે છે, ઉચ્ચ લ્યુમેન ઘનતા અને ડાઉનલાઇટ્સ, સ્પૉટલાઇટ્સ અને હાઇ-બે ફિક્સર માટે એક કેન્દ્રિત બીમ આદર્શ પ્રદાન કરે છે.

Q3: LED લાઇટ પરંપરાગત લાઇટિંગ ફિક્સર કરતાં આટલી લાંબી કેમ ચાલે છે?

LEDs નાજુક ટંગસ્ટન ફિલામેન્ટ અથવા ઉત્તેજક પારો ગેસને ગરમ કરવાને બદલે સોલિડ-સ્ટેટ ઇલેક્ટ્રોલ્યુમિનેસેન્સ દ્વારા કાર્ય કરે છે. બર્ન કરવા માટે કોઈ યાંત્રિક ફિલામેન્ટ્સ અથવા કાચની નળીઓ તૂટવા માટે ન હોવાને કારણે, કાર્યક્ષમ હીટ સિંક દ્વારા સમર્થિત ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા એલઈડી 50,000 થી 100,000 કલાક (L₇₀)ની કાર્યકારી આયુષ્ય પ્રાપ્ત કરે છે.

Q4: તાપમાન અને થર્મલ મેનેજમેન્ટ એલઇડી ચિપ પ્રદર્શનને કેવી રીતે અસર કરે છે?

મહત્તમ રેટેડ સેમિકન્ડક્ટર જંકશન તાપમાન (Tⱼ) થી વધુ ફોસ્ફર ડિગ્રેડેશનને વેગ આપે છે, સહસંબંધિત રંગ તાપમાન (સીસીટી ડ્રિફ્ટ) ને બદલે છે, અને તેજસ્વી અસરકારકતા ઘટાડે છે. ગુણવત્તાયુક્ત લ્યુમિનાયર આસપાસની હવામાં થર્મલ ઉર્જાને ઝડપથી વિસર્જન કરવા માટે ડાઇ-કાસ્ટ એલ્યુમિનિયમ હીટ સિંક અને ઉચ્ચ-વાહકતા મેટલ કોર પીસીબીનો ઉપયોગ કરે છે.

6. સારાંશ અને આગળનાં પગલાં

લો-લ્યુમેન લેબોરેટરી રેડ ડાયોડથી નોબેલ પારિતોષિક વિજેતા વાદળી GaN સેમિકન્ડક્ટર સુધીની LED ચિપની ઉત્ક્રાંતિએ વૈશ્વિક ઉર્જા વપરાશ અને આર્કિટેક્ચરલ લાઇટિંગ ડિઝાઇનને ફરીથી આકાર આપ્યો છે. આજે, સોલિડ-સ્ટેટ લાઇટિંગ વ્યાપારી અને ઔદ્યોગિક સુવિધાઓ માટે અભૂતપૂર્વ તેજસ્વી અસરકારકતા, ચોક્કસ ઓપ્ટિકલ નિયંત્રણ અને લાંબા ગાળાની આર્થિક બચત પ્રદાન કરે છે.

વ્યાવસાયિક લાઇટિંગ વિતરકો, કોન્ટ્રાક્ટરો અને પ્રોજેક્ટ મેનેજરો માટે અદ્યતન થર્મલ ડિસિપેશન અને કસ્ટમાઇઝ OEM/ODM વિકલ્પો સાથે એન્જિનિયર્ડ અનુરૂપ, ઉચ્ચ-અસરકારકતા ધરાવતા LED લ્યુમિનેર માટે, તકનીકી ફોટોમેટ્રિક્સ અને ફેક્ટરી બિલ્ડ વિશિષ્ટતાઓની સમીક્ષા કરવી એ પ્રોજેક્ટની સફળતા તરફનું પ્રથમ પગલું છે.

પર એન્જિનિયરિંગ ટીમનો સંપર્ક કરીને સંપૂર્ણ ઉત્પાદન સ્પેક શીટ્સ, ફોટોમેટ્રિક્સ અને ફેક્ટરી OEM ક્ષમતાઓનું અન્વેષણ કરો KEOU લાઇટિંગ.