Технология Chip-on-Board — GREENEC — мощное светодиодное освещение

По мере расширения областей применения светодиодов, в частности, с их выходом на рынок систем общего освещения и мощной осветительной техники производители led-продукции столкнулись с серьезной проблемой, препятствующей активному распространению светодиодных модулей на рынке. С увеличением яркости led-ламп возникла необходимость поиска новых технологических решений, позволяющих повысить эффективность работы прибора и усовершенствовать систему его теплоотвода. Существующие методики производства светодиодных осветительных приборов (корпусные led, SMD-технология) оказались недостаточно эффективными в решении вопроса теплоотвода для led-приборов повышенной мощности. Результатом многочисленных исследований в этой области стало создание новой, усовершенствованной технологии производства светодиодов под названием multi Chip-On-Board.

Технология COB открывает новые конкурентные преимущества для светодиодных источников света.

Технология Chip-On-Board (COB): основные положения и преимущества

Основное отличие технологии COB от предыдущих светодиодных технологий состоит в особенностях монтажа полупроводниковых кристаллов — они прикрепляются непосредственно на плату, изготовленную из материалов, обладающих высокой теплопроводностью. Таким образом, удается получить очень низкое тепловое сопротивление и обеспечить эффективный отвод тепла.

Открытие технологии COB стало важным этапом на пути эволюционного развития светодиодных источников света. Данная разработка обеспечивает максимально возможные показатели светоотдачи для светодиодов (более 110 лм/Вт), позволяет создавать мощные и в тоже время миниатюрные источники искусственного освещения различных конфигураций и с надежной системой теплоотвода. Светотехнические изделия на основе светодиодов COB имеют меньшую стоимость по сравнению с другими led-лампами такого же уровня яркости и отличаются большим сроком службы за счет усовершенствованной системы отвода тепла.

Светодиодные модули, изготовленные по технологии LED COB, могут быть круглой, прямоугольной и линейной формы, иметь жесткую или гибкую основу, использоваться для замены галогенных, люминесцентных и других видов светильников. Мощные светодиоды LED COB, как правило, монтируются на массивную плату-радиатор.

Ранее, с возрастанием мощности светодиодных ламп количество размещенных на подложке кристаллов увеличивалось. В последнее время большинство производителей уделяет внимание формированию надежной современной оптической системы, позволяющей увеличить мощность и эффективность работы осветительного прибора.


DIP светодиоды

Технология Chip-on-Board - GREENEC - мощное светодиодное освещение


Сокращение DIP расшифровывается как Direct In-line Package. Именно их в первую очередь начали массово выпускать в недалеком прошлом.

Трудно представить, но первые неказистые экземпляры для рядовых пользователей стоили от 200$ за штуку.

Технология Chip-on-Board - GREENEC - мощное светодиодное освещение

На сегодняшний день они уже не так распространены, но все же применяются:

  • в устройствах индикации

    Технология Chip-on-Board - GREENEC - мощное светодиодное освещение

  • в панелях электронных приборов

    Технология Chip-on-Board - GREENEC - мощное светодиодное освещение

  • световых табло

    Технология Chip-on-Board - GREENEC - мощное светодиодное освещение

  • или елочных украшениях

    Технология Chip-on-Board - GREENEC - мощное светодиодное освещение

По форме корпуса они могут быть круглыми, овальными или прямоугольными. Самые популярные типоразмеры с выпуклыми линзами – 3,5,8,10мм.

Технология Chip-on-Board - GREENEC - мощное светодиодное освещение

Напряжение питания 2,5-5В, при токе до 25мА.

Бывают разноцветными и многоцветными (RGB). Это когда в одном корпусе спрятано 3 перехода, а внизу есть 4 вывода.

В электрических схемах все светодиоды обозначаются как обычный диод с двумя стрелочками.

Технология Chip-on-Board - GREENEC - мощное светодиодное освещение

Несмотря на малые размеры и свою “древность”, отдельные модели из-за специфической формы корпуса, могут выдать в 1,5-2 раза больше яркости, чем некоторые SMD.

Технология Chip-on-Board - GREENEC - мощное светодиодное освещение

К тому же потребление энергии у DIP меньше чем SMD, да и стоят они дешевле. Однако SMD технология не стоит на месте и с каждым годом их параметры стремительно сближаются.

Вот таблицы с основными техническими характеристиками (сила света, рабочее напряжение, сила тока, угол свечения, цена) для индикаторных светодиодов DIP разных типоразмеров. А также расшифровка маркировки их названий и обозначений (для просмотра нажмите на соответствующую вкладку):

Круглые 3ммКруглые 5ммКруглые 8ммКруглые 10ммПрямоугольныеКвадратныеОвальныеЦилиндрические

Преимущества технологии LED MCOB

  1. Снижение себестоимости светодиодных приборов и повышение эффективности их работы.
  2. Инновационные разработки LED MCOB позволяют добиться высокой яркости светового потока даже при небольших размерах осветительной техники.
  3. Количество производственных операций снижено вдвое по сравнению с технологией SMD, значительно сократились сроки производства светодиодных приборов.
  4. Высокий показатель оптической плотности чипа: на 1 см2 площади подложки может быть установлено до 70 чипов.
  5. Увеличенный срок службы светодиодов MCOB, надежность и эффективность теплоотвода led-приборов.
  6. Совместимость с различными пускорегулирующими устройствами и системой диммирования света.
  7. Равномерная яркость светового потока, отсутствие эффекта теней.
  8. Компактность, небольшие размеры.

Общие принципы работы устройств

Среди главных особенностей светодиодных элементов – способность излучать волны определенной длины и цвета, напрямую зависящих от того, какую формулу имеет лежащий в их основе кристалл. Основа LED-компонента выделяет минимум тепла, поэтому абсолютное большинство устройств, работающих на кристаллах полупроводникового типа, не требует дополнительного охлаждающего оборудования. Пожалуй, именно эти принципы, включая высокую экологичность и безопасность в применении, являются обобщающими для всех светодиодов, вне зависимости от их типов и особенностей. В остальном принцип работы может отличаться, так как существует несколько стандартов для LED, имеющих свои преимущества и недостатки.

Технология Chip-on-Board - GREENEC - мощное светодиодное освещение

Прорыв продолжается

Итак, возвращаемся к теме «диодная лампа COB». Никто не собирался отказываться от этих светодиодов, просто пришла необходимость видоизменить сам светильник, сделав его недорогим. Вариантов изменения конструкции было несколько, но оптимальным оказался один.

Технология Chip-on-Board - GREENEC - мощное светодиодное освещение

  • Во-первых, отказались от керамических подложек. То есть кристаллы стали устанавливать на плато напрямую.
  • Во-вторых, все кристаллы покрывались единым слоем люминофора. Поэтому светильник светится равномерно без видимых отдельных светящихся точек.

И вот тут COB матрицы стали выигрывать перед SMD матрицами. В схемах светодиодных ламп на 220 В помешалось до 70 кристаллов на один квадратный сантиметр. То есть, светильник становится в разы меньше, но его яркость не уступала другим моделям. В конце концов появилась возможность использовать в источниках света данного типа и отражатели, и рассеиватели, которые устанавливаются на традиционных лампах.


Светилкин

Актуальные технологии производства светодиодов: SMD Power LED, COB, MCOB

Внедрение светодиодов в освещении уже давно является основным направлением развития светотехники. Тем не менее, существует несколько технологий светодиодного освещения. Например, в последние два года интенсивно развивается такое направление как Multi Chip-on-Board (MCOB). И вопрос, использовать светодиодные светильники на основе MCOB или изготовленные по иным технологиям вызывает среди специалистов бурные споры. О том, что представляет собой новая технология, ее особенностях и актуальном зарубежном опыте использования пойдет речь в этой статье.


Примерно до 2009 года у полупроводниковой светотехники был только один вектор развития — увеличение мощности одного светодиода. Это направление получило название Power LED. На русский язык это словосочетание переводится как «мощный светодиод». Действительно, совершенствование технологий позволило повысить мощность светодиода до 10 Вт. Хотя практическое применение нашли главным образом светодиоды мощностью 1–3 Вт.

Технология Chip-on-Board - GREENEC - мощное светодиодное освещение

Концепция Power LED позволяет сократить количество светодиодов и увеличить светоотдачу источников света. Тем не менее, увеличение мощности светодиодов не привело к значительному снижению стоимости готовых светильников. Да и светоотдача всего светильника получается значительно меньше, чем у используемых в нем светодиодов.

Причина заключается в том, что светодиод является точечным источником света. В то же время, для многих практических применений требуется рассеянный свет. Из-за малых размеров светодиоды без дополнительной оптической системы обладают огромной габаритной яркостью и дают большой слепящий эффект. Поэтому приходится создавать специальные оптические системы для того, чтобы сделать свет от мощных светодиодов рассеянным. Эти оптические системы стоят дорого и вносят значительные потери (до 35%) в изначальный световой поток от светодиодов. Другим недостатком светильников на основе мощных светодиодов является большой объем ручного труда при их производстве.

С 2009 года начат выпуск светильников на так называемых SMD-светодиодах. Технология SMD означает Surface Mounting Device — «устройство с креплением на поверхность». Мощность SMD-светодиодов лежит в пределах 0,01–0,2 Вт. В SMD-светодиодах кристаллы в количестве от 1 до 3 штук устанавливаются на керамические подложки, представляющие собой прямоугольники с размером сторон от 1,4 до 6 мм. Каждый SMD-светодиод индивидуально покрыт слоем люминофора. Конструкция SMD-светодиода предусматривает прямое соединение припоем контактных площадок подложки и монтажной платы. Благодаря этому, производство светильников может быть полностью автоматизировано.

Большое количество маломощных светодиодов (до 700 штук в одном светильнике) позволяет получить рассеянный свет без применения каких-либо оптических систем. Достаточно лишь защитного стекла, потери в котором составляют всего 8%.

Технология Chip-on-Board - GREENEC - мощное светодиодное освещение

SMD-светодиоды размещаются на плате через определенные промежутки, как правило, они в несколько раз больше линейных размеров кристаллов. Поэтому наличие отдельных светящихся точек, пусть и не таких ярких, как в случае с Power LED, хорошо заметно. Если требуется еще большая равномерность распределения света, например, для освещения комнаты, где идет работа за компьютерами, используются простейшие молочные или микропризматические рассеиватели.

Недостатком SMD-светильников является низкая ремонтопригодность конструкции. Теоретически можно перепаять SMD-светодиод, но для этого требуется сложное оборудование. Поэтому для ремонта светильник приходится отправлять на предприятие-изготовитель. Практически оказывается дешевле заменить всю плату со светодиодами.

Решением проблемы ремонтопригодности может являться значительное снижение стоимости светодиодного модуля. Тогда, в случае выхода из строя, можно просто заменить этот модуль и такая процедура будет рентабельной.

Дальнейшим развитием такого подхода в светотехнике стала технология Chip-on-Board, сокращенно COB. Дословно переводится как «кристаллы на плате». В некоторых источниках ее называют более кратко — COB, при этом смысл остается тем же.

Суть технологии COB заключается в размещении на плате кристаллов без корпусов и керамических подложек, а также покрытие этих кристаллов общим слоем люминофора. Благодаря этому, действительно значительно снижается стоимость матрицы светодиодов. Кристаллы светодиодов при технологии COB расположены гораздо ближе друг к другу, чем при использовании SMD-светодиодов. Плотность размещения может достигать 70 кристаллов на 1 кв. см. К тому же, они имеют общее покрытие люминофором. Поэтому COB-матрица светится равномерно, в ней практически неразличимы отдельные точки.

Технология Chip-on-Board - GREENEC - мощное светодиодное освещение

При равной мощности размер COB-матрицы меньше, чем размер матрицы из SMD-светодиодов. Это позволяет создать полупроводниковый источник света с размером светящегося тела, как у традиционных источников света (МГЛ, ДНаТ и т.п.) В результате становится возможным использовать отражатели и рассеиватели, ранее разработанные и серийно производимые для традиционных источников света, а это тоже немалый резерв снижения стоимости. Не придется вкладываться в разработки и новые производственные линии.

Процесс изготовления COB-матрицы состоит из следующих основных этапов:

  • нанесение на подложку вещества, обеспечивающего адгезию;
  • установка кристаллов на подложку;
  • затвердевание слоя защитного покрытия;
  • удаления загрязнений с помощью плазменной очистки;
  • соединение контактов кристаллов и платы ультратонкими (всего несколько микрон);
  • покрытие массива кристаллов люминофором, смешанным с силиконом, что обеспечивает герметизацию кристаллов;
  • отвердение силикона.

Ключевым моментом, долгое время не позволявшим реализовать технологию COB на практике, была необходимость нанесения на подложку очень тонкого равномерного слоя адгезивного материала. Если очень упростить ситуацию, то можно сказать, что кристаллы «приклеиваются» к подложке. На подложку нужно нанести слой «клея» строго определенной толщины. Если он будет слишком тонким, то кристалл «отклеится». А если слишком толстым, то будет недостаточным тепловой контакт между кристаллом и подложкой.

Технология Chip-on-Board - GREENEC - мощное светодиодное освещение

Задача была решена в 2009 году учеными Китайской академии наук. Они предложили метод магнетронного распыления (magnetron sputtering), обеспечивающий равномерное нанесение адгезивного вещества с точно заданной толщиной. В итоге, тепловой контакт между подложкой и кристаллом получается значительно лучше, чем при монтаже на теплопроводящую плату SMD-светодиодов.

Новая технология получила название Multi Chip-onBoard или сокращенно МСОВ. Переводится это как «многочисленные кристаллы на плате», тем самым подчеркивается возможность создания мощных светодиодных матриц. Практически все выпускаемые сейчас светодиодные COB-матрицы изготавливаются по технологии MCOB.

другая полезная информация

( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )

Поделиться:

Share on facebook
Share on twitter
Share on pinterest
Share on linkedin
Share on vk
Share on whatsapp

Оставить комментарий

Ваш email нигде не будет показанОбязательные для заполнения поля помечены *

*

Популярные статьи:

Май 2022
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
 1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
3031  

Категории:

Для авторов
Возможно многие из Вас обладают хорошими знаниями в сфере строительства и ремонта.

Мы предлагаем Вам заработать на своих знаниях получать дополнительный доход.

Что от Вас требуется:

  1. умение писать уникальные статьи;
  2. отличное знание русского языка;
  3. наличие свободного времени;
  4. желание.

Подробности здесь...
Посетители сайта
1 посетитель просматривают эту страницу.
Пользователей: 1 робот

Сейчас читают:

Если вы хотите получать уведомления на свой E-mail о появлении новых статей, то рекомендуем вам чуть ниже ввести свой электронный почтовый адрес.