Введение

Компания Avago Technologies (Калифорния, США) была создана на основе подразделения полупроводниковых приборов SPG (Semiconductor Product Group) корпорации Hewlett-Packard. В 1966 году в исследовательской лаборатории HP Labs был разработан первый светодиод на основе GaAsP, использованный в точечно-матричных светодиодных индикаторах.

Устройство индикатора НР модели 5082-7000 (1968 г.) показано на рисунке 1. 

На диэлектрической подложке смонтированы 28 красных светодиодов и микросхема дешифратора. Управление дешифратором осуществляется с помощью 4-разрядного параллельного кода, обеспечивающего индикацию цифр от 0 до 9. Потребление тока индикатором составляло порядка 200 мА (при U_пит = 4 В) для светодиодов и 30 мА для ТТЛ-микросхемы дешифратора [1].

В 1970 году корпорация НР разработала точечно-матричные светодиодные приборы НР5082-7102, обеспечивающие динамическую индикацию цифр и букв латинского алфавита (см. рис. 2). 

В состав приборов вошли матрицы светодиодов (3 и более), многоразрядные входные и выходные буферы, ПЗУ, драйверы строк и столбцов, задающий генератор и формирователи импульсов управления. Разработанные индикаторы нашли применение во многих измерительных приборах Hewlett-Packard [2].

Компактные светодиодные индикаторы были установлены в первый в мире калькулятор для научных расчётов НР-35 (1972 г.). В нём использовался 15-разрядный 7-сегментный светодиодный индикатор, состоящий из трёх DIP-кластеров с встроенными увеличительными линзами (см. рис. 3), числа отображались в формате с плавающей запятой [3].

В 1992 году корпорация НР выпустила линейку высокоэффективных янтарных (жёлтых), красно-оранжевых и зелёных светодиодов на основе двойных гетероструктур AlInGaP/GaAs (см. рис. 4). 

Интенсивность света приборов этой серии (600…8000 мкд при 20 мА) позволяла использовать их в автомобильных фонарях, светофорах и для архитектурной подсветки [4].

В 1999 году НР начала стратегическую перестройку бизнеса: подразделения измерительных приборов и испытательного оборудования, полупроводников (SPG), электронных компонентов, химического анализа и медицинского оборудования были выделены в независимую компанию Agilent Technologies. В том же году вновь образованная компания и Philips Lighting учредили совместное предприятие Lumileds Lighting, специализирующееся на производстве мощных осветительных приборов.

В 2005 году полупроводниковое подразделение компании Agilent Tecnhologies было продано частным инвестиционным фондам Kohlberg Kravis Roberts & Co и Silver Lake Partners за $2,66 млрд. В том же году новыми собственниками была образована крупнейшая в мире независимая полупроводниковая компания Avago Technologies. Следует отметить, что указанные инвестиционные фонды специализируются на выкупе долей и целых действующих компаний из высокотехнологичных отраслей промышленности. К известным сделкам относятся, например, приобретение контрольных пакетов акций Skype (2009 г.) и Philips Semiconductor (образование NXP в 2006 г.). В 2009 году компания Avago Technologies осуществила первичное размещение акций (IPO) на площадке NASDAQ на сумму $650 млн [5].

В 2009 году 3-ваттные светодиоды ASMT-MX20/MX22 (см. рис. 5) компании Avago Technologies вошли в список победителей конкурса «Продукт 2008 года» по версии журнала Elektronik Magazine (Германия) в категории «Оптоэлектроника». 

Приборы на основе материала InGaN обеспечивали световой поток 145 лм (350 мА).

В настоящее время компании Avago Technologies принадлежит более 4300 патентов. Число её сотрудников превысило 4800 (включая 1800 инженеров). В номенклатуре компании более 6500 изделий. В России интересы Avago представляют более 10 дистрибьюторов, в том числе Arrow Electronic Russia, EBV Elektronik, EFO Ltd, Elcotech Ltd, Farnell и Macro Group.

В каталог компании 2014 года включены следующие изделия [6]:

• интегральные микросхемы специального назначения (ASIC). В декаб­ре 2013 года была завершена сделка по приобретению LSI Corporation за $6,6 млрд. LSI (теперь Avago) разрабатывает и производит ASIC и программное обеспечение для ЦОД, локальных и мобильных компьютерных сетей, в том числе БИС Vortex Gearbox^TM AVSP-1104 для 100G Ethernet, и оптических транспортных сетей;
• волоконно-оптические системы и компоненты, в том числе промышленного назначения. Данное направление было расширено с приобретением в 2007 году оптоволоконного подразделения компании Infineon;
• оптические датчики и оптопары. В 2008 году эта категория продуктов была расширена за счёт приобретения компании Nemicon;
• модули энкодеров для приборов управления перемещением;
• ВЧ- и СВЧ-изделия: фильтры, мультиплексоры, усилители мощности для систем связи, в том числе GSM, CDMA, W-CDMA, TD-SCDMA, LTE и WiMax; малошумящие усилители, интерфейсные модули, диоды Шоттки и pin-диоды, полевые и биполярные транзисторы, микросхемы миллиметрового диапазона (MMIC). В 2008 году данное направление было расширено за счёт приобретения отделения компонентов на основе объёмных акустических волн (BAW) компании Infineon;
• светодиодные кристаллы для поверхностного монтажа, корпусированные светодиоды высокой яркости; мощные (до 3 Вт) светодиоды, в том числе семейство Moonstown, и ряд других типов приборов;
• светодиодные индикаторные модули. Точечно-матричные индикаторы, световые линейки, буквенно-цифровые и 7-сегментные индикаторы для монтажа на поверхность и в отверстия печатных плат.

В номенклатуру светодиодов и светодиодных модулей компании Avago входят десятки типов белых и цветных светодиодов, светодиодных индикаторов и панелей. Ниже представлены особенности перспективных изделий этих категорий из каталога 2014 года.

 

Светодиоды семейства Moonstone^TM

В состав семейства входят белые и цветные светодиоды с паспортной мощностью 0,5; 1 и 3 Вт и коллиматорные линзы нескольких типов. Классификационные параметры белых светодиодов семейства из каталога 2014 года приведены в таблице (приборы, снимаемые с производства, в таблицу не включены).

В каталоге представлено 4 типа белых InGaN светодиодов серии ASMT-Mx6x с паспортной мощностью 0,5 Вт. Внешний вид приборов показан на рисунке 6. 

Светодиоды отличаются низким профилем (габариты 10,0 ´ 8,5 ´ 3,3 мм), выполнены на металлическом изолированном или неизолированном основании, что обеспечивает малое тепловое сопротивление кристалл/подложка (27°С/Вт) и возможность пайки оплавлением. К основным областям применения светодиодов этой серии относятся: подсветка указателей и дорожных знаков, светильники для специальных приложений (например, лампы для чтения), подсветка стеллажей и витрин, системы автоматической подсветки пути (например, в коридорах). Приборы данной серии характеризуются различными цветовыми температурами в диапазоне 2600…10000 К, различными цветовыми координатами (14 бинов) и световыми потоками (5 бинов в диапазоне 25,5…95 лм). При влажности по классу MSL4 диапазон рабочих температур –40…+120°С (Т_{j max} = 145°С).

В серии одноваттных светодиодов представлено 20 типов белых приборов, выполненных в таком же корпусе (см. рис. 6) и отличающихся повышенной мощностью и световым потоком, а также более низким тепловым сопротивлением (10°С/Вт). К уже перечисленным областям применения приборов предыдущей серии добавляется использование одноваттных светодиодов в портативных фонарях и фарах (например, для велосипедов), в декоративном освещении и архитектурной подсветке, в освещении тротуаров и тоннелей. Приборы могут эксплуатироваться при прямом токе до 500 мА. При этом температура подложки не должна превышать 110°С (Т_{j max} = 125°С).

Светодиоды одноваттной серии отбираются по координатам цветности и световому потоку. Максимальный световой поток составляет 125 лм при I_пр = 350 мА (группа N). В состав серии также входят 4 типа цветных светодиодов:

1. ASMT-MG00-NJK00 – материал InGaN, зелёный (λ_д = 525 нм), φ_v = 43…73 лм, световая эффективность 54 лм/Вт;
2. ASMT-MB00-NDF00 – InGaN, синий (λ_д = 460 нм), φj_v = 11,5…25 лм, 13 лм/Вт;
3. ASMT-MR00-AHJ00 – AlInGaP, красный (λ_д = 625 нм), φ_v = 33…56 лм, 54 лм/Вт;
4. ASMT-MA00-AGH00 – AlInGaP, янтарный (λ_д= 590 нм), φ_v = 25…44 лм, 48 лм/Вт.

В серии трёхваттных светодиодов представлено 4 типа приборов, выполненных в корпусах, аналогичных уже рассмотренным (см. рис. 6). Кроме энергетических параметров приборы отличаются максимальным прямым током – до 700 мА. Отбор производится по координатам цветности и световому потоку. Максимальный световой поток составляет 140 лм (группа Р) при I_пр = 350 мА, при увеличении тока до 700 мА поток увеличивается на 80%. В состав серии входит и трёхцветный прибор ASMT-MT00xxxx (отличается наличием дополнительных выводов), содержащий 3 излучающих кристалла: красный AlInGaP (φ_v = 33…56 лм, λ_д = 625 нм), зелёный InGaN (43…95 лм, 527 нм) и синий InGaN (460 нм, 9…19,5 лм). Приборы предназначены для освещения развлекательных мероприятий, а также садово-паркового, архитектурного и декоративного освещения.

Светодиоды серий ASMT-Ax00/-Ax3x/ -Jx1x/-Jx32/33

Светодиоды серий ASMT-Ax00 и ASMT-Ax3x (с паспортной мощностью 1 и 3 Вт, соответственно) выполнены в компактных корпусах для монтажа на поверхность. В корпус диаметром 8 мм и толщиной 4,1 мм интегрированы силиконовые линзы. Внешний вид приборов показан на рисунке 7. 

В состав серий входят высокоэффективные белые и цветные (7 видов) светодиоды, предназначенные для широкого круга применений, в том числе для декоративного и архитектурного освещения и предприятий розничной торговли. Приборы имеют конфигурацию выводов, совместимую с большинством имеющихся на рынке светодиодов аналогичного класса, что обеспечивает возможность модернизации осветительных приборов.

Белые приборы характеризуются цветовыми температурами в диапазоне 2700…10000 К и обеспечивают световой поток от 67,2 лм до 129,5 лм при прямом токе 350 мА. Максимально допустимый ток составляет 500 мА для приборов серии ASMT-Ax00 и 700 мА для серии ASMT-Ax3x. Световая эффективность приборов находится в пределах 71…85 лм/Вт (ASMT-Ax00) и 80…103 лм/Вт (ASMT-Ax3x). Светодиоды обеспечивают широкую диаграмму распределения силы света (140°) и могут эксплуатироваться при температуре кристаллов до +125°С (AlInGaP) и +135°С (InGaN).

Аналогичные по основным параметрам светодиоды серий ASMT-Jx1x (1 Вт), ASMT-Jx32/33 (3 Вт) выполнены в миниатюрных корпусах размерами 4 ´ 4 ´ 1,85 мм. Их внешний вид показан на рисунке 8. Номенклатура белых приборов этих серий практически такая же, как и ASMT-Ax00/Ax3x, однако цветные приборы в сериях ASMT-Jx32/Jx33 отсутствуют. Световой поток находится в пределах 51,7…129,5 лм (ASMT-Jx1x) и 67,2…147,7 лм (ASMT-Jx32). Световая эффективность составляет 78…95 лм/Вт (ASMT-Jx1x) и 80…112 лм/Вт (ASMT-Jx32) при прямом токе 350 мА. Максимальный прямой ток равен 500 мА и 700 мА, соответственно. Приборы серии ASMT-Jx33 отличаются повышенными значениями индекса цветопередачи CRI – более 80 для приборов с Т_цв = 3500…10000 К и более 90 для приборов с Т_цв = 2700…3500 К.

Светодиоды малой мощности для монтажа на поверхность

К этой категории относятся белые, цветные, двух- и трёхцветные светодиоды с паспортной мощностью 0,25 и 0,5 Вт, выполненные в корпусах PLCC-2/4/6.

В корпусе PLCC-2 выпускаются 10 типов белых светодиодов InGaN с силой света 1800…4500 мкд при 20 мА и цветовыми температурами 2700…8000 К и 13 типов одноцветных светодиодов (AlGaAs, GaP, InGaN). Цветовая гамма приборов, кроме основных, включает жёлто-зелёный, изумрудный, красно-оранжевый и жёлто-янтарный цвета. Размеры корпуса PLCC-2 составляют 2,8 ´ 3,2 ´ 1,9 мм. 3 типа светодиодов (белый, синий и зелёный) выпускаются в корпусах Mini PLCC-2 размерами 2 ´ 1,4 ´ 1,3 мм.

В корпусе PLCC-4 (четыре вывода) выпускаются белые, одно-, двух- и трёхцветные приборы:

• 3 типа белых светодиодов с паспортной мощностью 0,25 Вт (φ_v = 18…40 лм при 80 мА, Т_цв = 4000…8000 К);
• более 20 типов белых светодио­дов с паспортной мощностью 0,5 Вт (φ_v = 40…67 лм при 150 мА, Т_цв = 2700…8000 К);
• более 20 типов одноцветных светодиодов с силой света от 700 мкд (синие) до 7000 мкд при 50 мА (остальные цвета). Ширина диаграммы КСС составляет 30°/60°/120°. Размеры корпусов с линзой – 3,2 ´ 2,8 ´ 3,9 мм, без линзы – 3,2 ´ 2,8 ´ 1,9 мм;
• 9 типов двухцветных приборов с различным сочетанием цветов и 2 типа трёхцветных приборов в корпусах белого и чёрного цвета.

В корпусе PLCC-6 (3,4 ´ 2,8 ´ 1,8 мм) реализованы 5 типов трёхцветных приборов с отдельными выводами для излучающих кристаллов.

Белые светодиоды в корпусах PLCC-2/4 могут с успехом применяться для замены ламп дневного света, освещения витрин и подсветки ЖК-панелей.

Цветные и белые приборы всех упомянутых групп можно использовать в приборах подсветки автомобилей и в информационных панелях.

Кроме рассмотренных приборов компания выпускает светодиодные лампы для монтажа на поверхность (см. рис. 9), в отверстия печатных плат (Ø3, 4 и 5 мм, овальные) и миниатюрные светодиодные кристаллы (1,6 ´ 0,8 ´ 0,45 мм).

 

Заключение

По данным аналитического агентства LEDinside, на рынке светодиодов в 2014 году ожидаются изменения. Наиболее очевидной тенденцией является рост на рынках производственного, коммерческого и уличного освещения. Подъём происходит на рынке светодиодных ламп (Bulb), трубок и коммерческого освещения, что порождает огромный спрос на светодиоды средней мощности (0,5…3 Вт). Ожидается, что в 2014 году объём рынка светодиодов средней мощности превзойдёт объём рынка мощных светодиодов, поскольку применение большого числа светодиодов средней мощности (типономиналы 5630, 3030, 2835 и аналогичные) экономически эффективнее, чем использование одного или нескольких светодиодов большой мощности [7, 8].

В настоящее время на рынке представлен огромный ассортимент светодиодных ламп самых разнообразных конструкций, в том числе с использованием нескольких десятков свето­диодов небольшой мощности. На рисунке 10 показан внешний вид одной из таких ламп, где видно, что конструкция не имеет видимых внешних радиаторов охлаждения (теплоотводов), что, конечно, снижает себестоимость произ­водства.

Для применения в светодиодных лампах и линейках отлично подходят приборы Avago Technologies в корпусах PLCC-2 серий ASMT-UWB1-NX302 (2,8 ´ 3,2 ´ 1,9 мм) с номинальной силой света 2300 мкд / 20 мА и цветовой температурой 2700…8000 К. Приборы характеризуются высокой световой эффективностью, которая составляет 100 лм/Вт (типовое значение), ширина КСС равна 120°, U_пр = 2,8…3,6 В и минимальным CRI = 70.

Для более мощных световых устройств подходят приборы в корпусах PLCC-4 серий ASMT-UYBG, ASMT-UYBH (3,5 ´ 3,2 ´ 1,1 мм), обеспечивающие световой поток 18 лм / 80 мА и цветовую температуру 2700…3500 К, CRI = 75…85, КСС = 120° и U_пр = 3,2…3,4 В. Аналогичные приборы холодного белого света серий ASMT-UWBG и ASMT-UWBH с цветовой температурой 4000…8000 К обеспечивают световой поток 19…25 лм / 80 мА. Ещё больший световой поток (48…55 лм при 150 мА) создают аналогичные приборы серий ASMT-QWBG и ASMT-QWBH.

Приборы в корпусах PLCC-4 серии ASMT-QYBR-NJK0E сочетают малые размеры (3,6 ´ 2,8 ´ 1,9 мм) со значительным световым потоком (33…56 лм при 150 мА). При этом Т_цв = 2500…4000 К, U_пр = 3,3…3,5 В, а ширина КСС составляет 120°.

 

Литература

HP Journal February 1969. www.hparchive.com/Journals/HPJ-1969-02.pdf.

HP Journal July 1970. www.hparchive.com/Journals/HPJ-1970-07.pdf.

HP Journal June 1972. www.hparchive.com/Journals/HPJ-1972-06.pdf.

HP Journal August 1993. www.hparchive.com/Journals/HPJ-1993-08.pdf.

www.avagotech.com/pages/corporate/company_history.

www.avagotech.com/pages/products.

http://en.helftech.com/news/html/?20.html.

www.ledinside.com/intelligence.