Почему светодиоды не такие?

Денис А. Николаев, Октябрь 2007

Оглавление документа

Прецедент

Хромые светодиоды

Хромые изготовители

Хромые компании

Решение

Вместо заключения

Cсылки
GNL-5083UYC-TL

Прецедент

Недавно по просьбе одной компании (будем называть ее Компанией N) я проводил измерения однотипных светодиодов двух разных производителей: G-Nor и OptoSupply. Это были желтые сверхяркие светодиоды овальной формы. Компания использовала такие диоды для изготовления информационных табло (бегущих строк). До недавнего времени Компания N использовала светодиоды G-Nor (тип: GNL-5083UYC-TL), но из-за постоянно возникающих проблем с поставками была вынуждена искать нового поставщика. В результате были найдены аналогичные светодиоды компании OptoSupply (тип: OSYL4571D-KL, недавно сняты с производства). Собрав одно табло на новых диодах, инженеры обнаружили, что цвет излучения у него заметно отличается от цвета изделий, собираемых на предыдущих светодиодах. Из-за того, что такое различие оказалось для Компании N неприемлимым, ее сотрудник попросил меня разобраться в чем же дело: «...Ведь в спецификациях написано одно и тоже».

Я измерял всего три параметра: пиковую и доминантную длины волн, а также (на всякий случай) осевую сила света. Результаты проведенных измерений (по 10 шт. каждого типа) приведены в таблицах. Кроме того в таблицах приведены данные, указанные в спецификациях.

Хромые светодиоды

Сила света.
Как видно из таблицы, светодиоды G-Nor очень хорошо соответствую по силе света, чего совершенно нельзя сказать об OptoSupply. Даже с учетом всех возможных погрешностей измерения наблюдается существенное несоответствие светодиодов OptoSupply заявленным значениям (меньше в 1,5 раза). По большому счету, такое несоответствие не играет существенной роли при использовании в табло, но если это заметит заказчик, то переубедить его будет очень трудно.

Цвет излучения.
Как это ни странно, компания G-Nor в своей спецификации указала не доминантную длину волны (которая характеризует цвет излучения), а пиковую, по которой о цвете диода судить можно очень приблизительно. В большинстве случаев у желтых светодиодов пиковая длина волны λp отличается от доминантной длины волны λd на 2...5 нм.) При этом у испытуемых светодиодов λp существенно (на 7 нм!) отличается от заявленной. Вполне возможно, что G-Nor проявили свою некомпетентность, и вписав в таблицу значения λd обозначили ее как пиковую. Таким образом, если принять это предположение, то измеренная λd превышает заявленную на 3 нм в большую сторону.

Результаты измерения λd светодиодов OptoSupply соответствуют заявленному и отличаются от типичного значения на 3 нм в меньшую сторону. Различие доминантных длин волн между двумя типами светодиодов составило целых 6 нм. Практика же показывает, что большинство людей различают цвет светодиодов, если λd у них различается на 3...4 нм и более. Даже на фотографии, сделанной недорогим цифровым фотоаппаратом, хорошо видна разница в цвете.

Хромые изготовители

Таким образом, в результате измерений выяснилось, что представленные образцы не в полной мере соответствуют требованиям, указанным производителям. Но даже в случае полного соответствия, нет гарантии, что от поставки к поставке доминантная длина волны у светодиодов будет оставаться неизменной. OptoSupply помимо типичной, указывает максимальное и минимальное значения λd: 595 и 585 нм соответственно. Это значит, что сегодня вы получаете светодиоды с λd, равной 587 нм, а через месяц к вам могут придти диоды 593 нм. Благодаря разнице в 6 нм светодиоды будут заметно различаться по цвету.

Как ни печально, на отечественном рынке слишком много светодиодов, не соответствующих указанным на них параметрам. В одних случаях это обусловлено явной недобросовестность изготовителей, понимающих, что их светодиоды «и так купят». В других случаях обман может быть непреднамеренным: у многих изготовителей существуют проблемы с качеством измерения параметров светодиодов (у них тоже не хватает оборудования и специалистов). И тут я вижу выхода два: либо приобретать недорогие светодиоды и налаживать входной контроль, либо платить существенно дороже за более качественный продукт.

Хромые компании

Большинство отечественных компаний, занимающихся полупроводниковой светотехникой, сильно хромают по части измерений оптических параметров светодиодов, а в некоторых случаях даже не до конца понимают эти параметры. Так, например, сотрудникам Компании N оказалась полезной небольшая консультация о различии между доминантной и пиковой длинами волн.

Происходит это, не столько из-за некомпетентности специалистов, сколько из-за их отсутствия. И такая ситуация будет сохранятся до тех пор, пока компания не вырастит до таких размеров, что сможет позволить себе нанять опытного фотометриста (которого еще надо суметь найти), или пока не вырастут профессионально собственные инженеры. Тоже можно говорить и об измерительном оборудовании. Импортное слишком дорого (например, покупка измерительного комплекса OL 770-LED (изготовитель Optronic Laboratories, Inc.) обойдется приблизительно в 1 млн. рублей.), а использование отечественного или даже самодельного требует наличие опытного специалиста. В итоге получается замкнутый круг, из которого сложно найти выход. Но он есть.

Решение

Все-таки, картина не так страшна, как это может показаться, читая предыдущие строки. Во-первых, для организации измерений для входного контроля светодиодов можно обойтись без дорогостоящего оборудования. Вместо него можно привлечь такие методы, как визуальное наблюдение (как это делали фотометристы еще пол века назад) и сравнение с опорными («эталонными») образцами. Например, доминантную длину волны можно определять визуально, сравнивая цвет излучения со светодиодами, λd которых измерена заранее. Такой метод может дать погрешность не более 1 нм. Интенсивность излучения так же можно сравнивать с опорными образцами используя дешевый не калиброванный фотодиод.

Для внедрения таких измерений, компании достаточно будет обратиться в фотометрическую лабораторию или специалисту, которые смогу измерить характеристики опорных образцов, даут консультацию по методу их использования, помогут подобрать подходящее недорогое оборудование, а также проконтролирую достоверность результатов ваших измерений.

Вместо заключения

Вместо заключения я привожу строки из письма одного из наших читателей:

... я приобрел бесценный опыт общения с такими монстрами, как Nichia и Ligitek. Первые, взяв предоплату за
одну номенклатуру из производственной линейки, промурыжили меня полгода и ... так и не смогли ее сделать. С Ligitek бодался дольше — 9 месяцев. В результате, также взяв предоплату, они сделали светодиоды с пиком 516 нм вместо 535 нм, и 571 нм вместо 555 нм. На запрос: как же так получилось, молчат как партизаны. Больше я китайцам (пусть даже тайваньцам) не заказываю опытных образцов. Не лучше дела у Osram и Avago. Ну не выдерживают они параметры, заявленные в Data Sheet. Лишь китайский G-Nor порадовал по нескольким позициям.