Что такое cob светодиоды
COB LED: что это такое, хаpaктеристики и параметры светодиодной лампы
При увеличении мощности светодиодов производители начали поиск возможностей усовершенствования отвода тепла. В результате появились технология COB LED, позволяющая создавать компактные и мощные источники света с высокой оптической плотностью, избыток тепла из которых отводит корпус. Эти светодиоды встраиваются в лампы и прожекторы для освещения промышленных и жилых помещений, архитектурной подсветки.
Суть технологии
В COB-светодиодах кристаллы без корпуса и подложки, располагаются близко друг к другу, соединяются последовательно параллельно и покрываются одним слоем люминофора. На 1 см 2 платы можно разместить до 70-и чипов, в результате значительно повышается оптическая плотность (свечение равномерное, без точек). Плата может иметь различные размеры, лишнее тепло уходит через корпус независимо от количества диодов.
Форма модуля может быть прямоугольная, квадратная, круглая, овальная, что позволяет установить его пpaктически в любой осветительный прибор. Мощность зависит от площади, высокой яркости можно добиться при минимальных размерах модуля. Подобная конструкция не создает теней, поверхность освещается равномерно. Эти LED-источники хорошо работают со всеми пускорегулирующими устройствами, диммерами яркости и цвета, системами автоматического управления освещения.
Внимание! Чтобы получить большую мощность, можно использовать миниатюрную матрицу СОВ LED вместо объемной матрицы из SMD.
Процесс производства
Процесс производства COB LED состоит из множества этапов:
Печатная плата трехслойная: основание из металла, диэлектрик, слой, проводящий ток.
Длительное время реализовать СОВ технологию не позволяло отсутствие способа равномерного нанесения на подложки адгезивного состава. Он должен быть определенной толщины, не допускается ни увеличение, ни уменьшение. При первом варианте нарушается тепловой контакт с корпусом, при втором кристаллы отклеиваются.
В 2009 году был предложен метод magnetron sputtering (магнетронное распыление), позволяющий создать тепловой контакт, по качеству превышающий тот, который создается на печатных платах SMD. Новый метод назвали MCOB (Multi Chip-onBoard). На данный момент его используют все лучшие производители.
Внимание! Даже в научных изданиях COB и MCOB обладает одним и тем же смыслом.
СОВ технология позволяет создавать матрицы любой формы без дополнительных оптических элементов.
Отличительные хаpaктеристики COB
Светодиоды COB – полупроводники с напряжением 12-39 В, током до 160-900 Ма, мощностью 3-30 Вт и световым потоком 90-110 лм.
Как любой источник света, COB LED обладают достоинствами и недостатками, к первым можно отнести:
Основной недостаток – не ремонтопригодность (при выходе из строя нескольких чипов необходимо менять всю матрицу).
Filament LED – модификация COB- матрицы, так как обе изготовлены по одной технологии. Так как кристаллы нанесены на стеклянный стержень, технология переименована в COG (Chip-on-Glass).
На рынке доступны светодиодные «кукурузы». Такая лампа состоит из СОВ-пластин, по внешнему виду схожа с изделием из SMD 5730 или 5630.
Блок питания из 2-х конденсаторов, сглаживающих напряжение и устраняющих пульсацию. Такие лампочки греются, но не слишком. Отремонтировать их нельзя, нужно менять всю подложку. Чтобы продлить срок службы, необходимо создать оптимальные условия эксплуатации.
Монтаж COB светодиодов
Основное преимущество COB LED – упрощение монтажа кристаллов. Не требуется защитный корпус, светодиоды крепятся к радиатору (по сути, к корпусу светильника). Схема такая же, как у самых популярных светодиодов SMD, но один диод заменяет цепочка, состоящая из нескольких кристаллов.
Справка! В мощной СОВ-матрице может быть десятки и сотни кристаллов, соединенных последовательно и параллельно, для питания требуется блок на 9-40В.
Рекомендации по работе с COB светодиодами
COB используются для индикации и освещения, световой поток мощнее, чем у СМД. Но СОВ LED излучают свет под углом 180 градусов, поэтому не пригодны для систем с узконаправленным излучением.
Светильники из этих матриц подвергаются различным экспериментам, по результатам можно сделать определенные выводы:
При выборе стоит помнить о том, что СОВ деградируют быстрее, чем СМД. В промышленности мешает такой фактор, как ослепление, мешающие работе.
Для жилых помещений производятся компактные прожекторы для декоративной подсветки и акцентирования отдельных элементов интерьера. Приборы с мощностью 7-9 Вт пригодны для архитектурной подсветки. CREE предлагает точечные настенные и потолочные светильники, излучающие свет без бликов и хорошо работающие с диммером.
Домашние мастера пытаются делать светильники своими руками, используя низкопрофильные держатели для СОВ-светодиодов. Они избавляют от необходимости работать с паяльником и специальными инструментами при установке матрицы в корпус светильника. Большинство этих изделий комплектуется пластинами, удерживающими диод, и проводами.
Основные выводы
COB-технология усложняет рядовому потребителю выбор при покупке, особенно, если производитель неизвестный. Параметры по внешнему виду определить невозможно.
Производители заявляют, что срок службы COB LED 30 тыс. часов. Такой результат достигнут при помощи испытаний в экстремальных условиях и математического моделирования. Проверить правдивость данного утверждения пока никому не удалось, так как на это требуется 5-6 лет. То, что это оценка производителя, подтверждается сроком гарантии на 20 тыс. часов.
Светильники с COB LED проще по конструкции, так как в них устанавливается одна матрица вместо нескольких светодиодов. Не требуется производство печатных плат и дополнительных оптических элементов, компактные размеры позволяют уменьшить габариты светильников. Сборка осветительных приборов проще: требуется только модуль, радиатор, линза и драйвер. Все эти аспекты снижают себестоимость.
При выборе важно учесть недостатки. Срок службы даже самых качественных COB LED меньше, чем СМД, а стоимость отличается мало.
Несколько слов о COB-светодиодах, их отличия и особенности
Обычный светоизлучающий диод представляет собой полупроводниковое устройство, способное формировать оптическое излучение в момент, когда через него пропускается электрический ток. С другой стороны, светодиоды, выполненные по технологии COB (Chip On Board), появились значительно позже, но уже успели зарекомендовать себя, как надёжные устройства, пригодные для использования в различных осветительных приборах.
Когда были созданы мощные светодиоды SMD (Surface Mounting Device), приобрёл актуальность вопрос наращивания их светоотдачи с возможностью выработки рассеянного света. В процессе совершенствования светодиодов появилась концепция, в рамках которой предлагалось размещать на плату в едином корпусе несколько кристаллов. Дальнейшая деятельность разработчиков была связана с уменьшением размера кристаллов, а не с попытками увеличения их мощности.
В результате таких экспериментов исследователям и удалось получить COB-светодиод, имеющий одно основание, на плоскости которого размещено несколько маленьких чипов. Что касается используемой печатной платы, то в её основе имеется металлизированный слой. В целом же, печатная плата имеет три слоя:
Стоит отметить, что основание изготавливают из металла с хорошим показателем теплопроводности. Это говорит о том, что данный слой, помимо основной функции, выполняет роль радиатора, т.е. рассеивает вырабатываемое в процессе функционирования устройства тепло.
Кратко о производстве COB-светодиодов
Для объединения светодиодов с платой используется адгезив, после чего они соединяются между собой. В завершающей стадии изделие покрывается слоем люминофора. Такой подход позволяет производить COB-матрицы, формирующие луч рассеянного равномерного света без необходимости включения в конструкцию иных оптических изделий. Кроме того, технология делает возможным создание матриц практически любой формы по достаточно невысокой стоимости, что также немаловажно для производителей.
Если рассматривать процесс подготовки COB-матрицы подробнее, то он начинается с нанесения тонкого слоя адгезива, делающего возможным соединение светодиодов за счёт поверхностного сцепления с основанием. Стоит отметить, что слой должен быть нанесён таким образом, чтобы обеспечить надёжное соединение LED-кристаллов и равномерный отвод тепловой энергии. Добиться этого удалось за счёт внедрения технологии магнетронного распыления, которая помогла получить первые экземпляры плат Multi Chip On Board, т.е. с многочисленными кристаллами на едином основании.
В дальнейшем на поверхности основы устанавливаются чипы, а затем поверхность подвергается очистке от любых посторонних частиц. На следующем этапе осуществляется электрическое соединение светодиодов, после чего остаётся лишь нанести люминофор.
Достоинства и недостатки COB-матриц
Что касается сильных сторон COB-матриц, то в первую очередь следует сказать о высокой универсальности. Производители могут создавать COB-матрицы любых размеров, дополняя их всеми необходимыми функциональными элементами. Это означает, что изделие такого типа может быть изготовлено для осветительного прибора любой формы. Кроме того, при необходимости можно с лёгкостью заменять элементы, вышедшие из строя в процессе эксплуатации.
Ещё одним плюсом является равномерный рассеянный свет, излучаемый COB-светодиодами. Благодаря этому предметы, освещаемые светильником или фонарём на COB-светодиодах, имеют выраженные светотеневые границы. Важно и то, что COB-матрицы имеют неплохие показатели светоотдачи. Так, в некоторых случаях эта характеристика достигает отметки в 165 лм/вт.
Главным недостатком COB-матриц является их непригодность к ремонту. Это означает, что при выгорании хотя бы одного чипа придётся осуществлять замену всей матрицы целиком.
В качестве примера фонаря на COB-светодиодах можно рассмотреть Focusray 1062, о котором мы рассказывали недавно. Он неплохо защищён от внешнего воздействия, выдаёт рассеянный равномерный свет и отлично подойдёт для освещения участка во время отдыха в загородном доме или на даче, места туристической стоянки в походе и т.д.
Подводя итог можно сказать, что COB-светодиоды выглядят весьма перспективно. Несмотря на то, что сейчас они не слишком распространены, в будущем, вероятно, ситуация изменится в их пользу. Даже если они не найдут широкого применения в фонариках, то уж наверняка отлично подойдут для уличного освещения, ламп и некоторых других осветительных приборов.
Чем отличаются светодиоды COB и SMD?
Чем отличаются светодиоды COB и SMD?
Вы когда-нибудь задумывались о том, насколько зернышко соли маленькое? Размер одного зерна составляет около трех миллиметров. Теперь представьте предмет, размеры которого составляют третью часть зерна соли. Разместите мысленно крошку на плату – и получите светодиод, наименьший из существующих сегодня. Технологии стремятся к уменьшению размеров LED, и возникновение светодиодных ламп типа SMD и COB это подтверждает. Как они возникли, чем отличаются и где используются?
Содержание
Как пришли к созданию матриц SMD и COB
Долго время развитие светотехники двигалось в направлении увеличения мощности светодиода. Светодиоды типа DIP, со светоотдачей максимум 5 Лм или 0,08 Вт, использовались в индикаторном освещении. Тогда как для яркого освещения применялись более мощные модели (до 10 Вт, хоть большей популярностью пользовались изделия от 1 до 3 Вт). Задачей было создать источник света, увеличив его светоотдачу без увеличения количества светодиодов. Это удалось, но не стало причиной уменьшения стоимости LED-светильников. К тому же, светоотдача светильника была существенно меньше, чем у используемых в нем LED.
Главная неудача вектора развития заключалась в природе самого светодиода – это точечный источник света. Массовый потребитель ждал изобретение, которое бы создавало рассеянный свет, тогда как ему предлагали товар, который без дополнительной оптической системы создавал неприятный слепящий эффект. Оптические решения делали свет LED рассеянным, но также увеличивали стоимость продукции и становились причиной потери силы светового потока (до 35%). Производство таких светильников требовало большого объема ручного труда.
Выход из положения нашли в 2000-х годах, когда создали LED поверхностного монтажа (SMD – Surface Mounting Device – «устройство с креплением на поверхность») с размерами чипа 3,5 мм на 2,8 мм. Изобретение вызвало фурор и завоевало лидерские позиции на рынке. Позже изобрели более яркий аналог – SMD 5050.
Светодиодная матрица SMD
Массовое производство светильников с SMD-светодиодами началось с 2009 года. Особенности матриц состояли в следующим:
Кристаллы создаются искусственным образом с использованием подложек из наносапфира и галлия, что наслаиваются и соединяются с основой.
Сверху чип покрыт люминофором оранжевого или желтого цвета. Первый излучает белый свет теплой температуры свечения (2700-3500K), второй – холодной (6000-6500K). RGB модели, которые позволяют выбрать цвет свечения (синий, зеленый, красный), люминофор не содержат:
Инкапсулируют тип с помощью специального кремниевого клея, нанесенного на поверхность люминофора. К монтажной плате чип крепится припоем.
Принцип работы SMD-светодиодов (и отличие их от COB) состоит в том, что чипы крепятся на плате на расстоянии друг от друга. Это является недостатком матрицы и причиной низкой ремонтоспособности, если один из диодов вышел из строя. Проще и дешевле заменить плату, чем перепаивать составляющие ее элементы.
Светодиоды SMD выпускают нескольких размеров: 2835, 3014, 3030, 3528, 5050, 5630, от чего зависит мощность:
Более современная матрица – COB
Технология Chip On Board появилась на рынке в 2010 году. Матрица COB представляет собой размещенные на плате близко друг к другу кристаллы (в количестве от нескольких десятков и больше), покрытые общим слоем люминофора. Таким образом достигается световой поток, который мощнее, чем у матрицы SMD. COB излучает более равномерный свет, с котором отдельные точки (кристаллы) практически не различимы. К тому же, стоимость такой матрицы ниже.
Такое решение позволило изготавливать источники света той же мощности, что и SMD, но меньших размеров. Соответственно, появилось больше возможностей использовать это преимущество в дизайне светильников.
При тех же размерах, мощность COB значительно выше и достигает 100 Вт, что при хорошем теплоотводе позволяет получить светоотдачу в пределах 100–150 Лм/Вт (светоотдача лампы накаливания 100 Вт – около 12 Лм/Вт).
Лучшие показатели теплопроводности достигаются большей площадью подложки. В SMD тепло от диодов поступает к радиатору, проходя через электроды и подложку (чаще алюминиевую). В COB этот путь упрощен, поскольку чипы установлены сразу же на подложку (из керамики или алюминия).
Срок службы COB-матриц, как заявляют производители, составляет 30-50 тыс. часов. Эти данные получают путем математического моделирования, поскольку на стадии изготовления проверить время работы невозможно. Иначе пришлось бы ждать почти 6 лет, чтобы удостовериться, что LED работает, как заявлено. Этого времени достаточно для изобретения более эффективной модели, а полученные результаты потеряют актуальность.
Как выбрать светодиодную лампу?
Подробнее!
Для того чтоб понять, какие перспективы открывает изобретение LED-матрицы минимально возможных размеров и почему современные технологии к этому стремятся, рассмотрим пример.
Вернемся мысленно к тому времени, когда были популярны SMD, а о возможностях и коммерческом потенциале COB еще не думали. Чип с размерами 3,5 на 2,8 мм имеет мощность 0,06 Вт. Для того, чтоб сконструировать светильник 50 Вт необходимо было установить в нем 50/0,06 = 833 чипов! И это без учета того, что каждому чипу требуется место для рассеивания тепла, как и светильнику в целом. Посчитать приблизительные габариты такого прибора несложно. Сложнее представить, как им пользоваться и кто его будет покупать.
На верхнем рисунке представлены размеры чипа SMD и COB-светодиода. Мощность последнего – 50 Вт, размеры – 36 x 36 мм. Работать с осветительной техникой стало проще, модельный ряд товара вырос, о чем говорит и с ассортимент продукции ТМ Брилле. Увидеть своими глазами товар и проверить его работу можно в наших магазинах. Сайт позволяет купить светильники и LED лампы в несколько кликов с доставкой и гарантией.
Где используют SMD и COB
SMD более популярны в изготовлении светодиодных лент и лампочек, прожекторов. COB выигрывает конкуренцию при комплектации светильников для коммерческих целей и акцентной подсветки, уличной подсветки мощностью до 50 Вт. На рисунке ниже отображен видимый свет от матриц, зависимо от типа рассеивателя:
Освещение промышленных и складских помещений, где требуются светильники мощностью больше 50 Вт, обеспечивается с помощью SMD. COB в этих целях реже устанавливают из-за ослепляющего эффекта. Если персонал не работает на высоте, вблизи светильников, этот недостаток можно не брать во внимание.
COB спроектированы таким образом, что замена чипов на матрице становится невозможной. Соответственно, в случае поломки, необходимо отдавать в ремонт весь светильник (если он имеет встроенные источники света). Преимущество SMD – большая гибкость для различных инженерных идей, ведь набор микросхем зависит от компоновки платы. В бытовых условиях изменить микросхему не удасться, но при наличии оборудования это возможно.
Что такое COB LED: суть технологии, характеристики и рекомендации
При увеличении мощности светодиодов производители начали поиск возможностей усовершенствования отвода тепла. В результате появились технология COB LED, позволяющая создавать компактные и мощные источники света с высокой оптической плотностью, избыток тепла из которых отводит корпус. Эти светодиоды встраиваются в лампы и прожекторы для освещения промышленных и жилых помещений, архитектурной подсветки.
Суть технологии
В COB-светодиодах кристаллы без корпуса и подложки, располагаются близко друг к другу, соединяются последовательно параллельно и покрываются одним слоем люминофора. На 1 см 2 платы можно разместить до 70-и чипов, в результате значительно повышается оптическая плотность (свечение равномерное, без точек). Плата может иметь различные размеры, лишнее тепло уходит через корпус независимо от количества диодов.
Форма модуля может быть прямоугольная, квадратная, круглая, овальная, что позволяет установить его практически в любой осветительный прибор. Мощность зависит от площади, высокой яркости можно добиться при минимальных размерах модуля. Подобная конструкция не создает теней, поверхность освещается равномерно. Эти LED-источники хорошо работают со всеми пускорегулирующими устройствами, диммерами яркости и цвета, системами автоматического управления освещения.
Внимание! Чтобы получить большую мощность, можно использовать миниатюрную матрицу СОВ LED вместо объемной матрицы из SMD.
Процесс производства
Процесс производства COB LED состоит из множества этапов:
Печатная плата трехслойная: основание из металла, диэлектрик, слой, проводящий ток.
Длительное время реализовать СОВ технологию не позволяло отсутствие способа равномерного нанесения на подложки адгезивного состава. Он должен быть определенной толщины, не допускается ни увеличение, ни уменьшение. При первом варианте нарушается тепловой контакт с корпусом, при втором кристаллы отклеиваются.
В 2009 году был предложен метод magnetron sputtering (магнетронное распыление), позволяющий создать тепловой контакт, по качеству превышающий тот, который создается на печатных платах SMD. Новый метод назвали MCOB (Multi Chip-onBoard). На данный момент его используют все лучшие производители.
Внимание! Даже в научных изданиях COB и MCOB обладает одним и тем же смыслом.
СОВ технология позволяет создавать матрицы любой формы без дополнительных оптических элементов.
COB LED: что это такое, характеристики и параметры светодиодной лампы
COB LED: что это такое, характеристики и параметры светодиодной лампы
COB LED: что это такое, характеристики и параметры светодиодной лампы
Технология COB LED — одна из последних инноваций в сфере светодиодного освещения. Многие годы инженеры искали способ увеличить светоотдачу широко применяемых SMD-диодов и одновременно уменьшить размеры осветительных приборов. Отказавшись от наращивания мощности каждого отдельного полупроводника, разработчики приняли решение разместить все кристаллы в одной оболочке без использования корпуса. Метод получил название Chip On Board (COB), что дословно значит «чип на плате».
Что такое COB-светодиод
LED-устройства данного типа представляют собой матрицу, на которой установлено большое количество кристаллов без индивидуальных корпусов. Полупроводники располагаются близко друг к другу, имеют последовательное соединение и находятся под общим слоем люминофора. Благодаря большой концентрации кристаллов (до 70 шт./1 см2) COB-светодиод создает излучение высокой оптической плотности. Отсутствие дополнительных оболочек обеспечивает высокую яркость и уменьшает рассеивание света.
Параметры и характеристики
COB-светодиод имеет форму модуля размером от 1 до 15 см. Матрица бывает круглой, овальной, квадратной и прямоугольной, что позволяет успешно интегрировать ее в осветительные приборы разных типов. Рабочие характеристики светодиодов СОВ определяются такими параметрами:
Отдельные модели в процессе производства дополняются встроенными драйверами и прочими элементами, которые объединены в единый модуль со светодиодом.
Срок службы
Продолжительность эксплуатации COB-матриц в среднем составляет 30 000 часов. Это довольно внушительный период времени — около 3,5 лет работы в стандартном режиме. Данные получены в ходе испытаний с созданием экстремальных условий и специальных математических подсчетов. Поскольку технология новая, проверить заявленный срок службы на практике не представляется возможным. При этом производители дают официальную гарантию на 20 000 часов работы.
Кратко о производстве COB-светодиодов
Лучше понять, что собой представляют СОВ-светодиоды, позволит знакомство с технологией их изготовления. Базовым элементом для создания матрицы служит трехслойная плата: теплоотводящая основа из металла, диэлектрическая прослойка и токопроводящая поверхность. На верхнюю часть изделия методом магнетронного распыления (magnetron sputtering) наносится тонкий и идеально ровный по всей толщине адгезионный слой, обеспечивающий оптимальное соотношение прочности крепления кристаллов и эффективности тепловой отдачи. После приклеивания полупроводников плата подвергается плазменной чистке. Далее выполняется электрическое соединение элементов с последующим покрытием слоем люминофора.
Принцип работы
Функционирование СОВ-матриц происходит аналогично другим видам светодиодов. Устройство имеет в своем составе p-n-переходы, в которых при подаче прямого напряжения происходит рекомбинация зарядов с выделением фотонов. В результате появляется монохроматический световой поток с узким спектром. Излучение светодиодов провоцирует свечение люминофора, изменение состава которого позволяет расширить гамму оттенков и цветов.
Рекомендации по работе с COB-светодиодами
Управление данным типом LED-устройств осуществляется по принципу коммутации напряжения питания. Для этих целей можно использовать ручные выключатели, электронные ключи или электромагнитное реле. СОВ-матрицы хорошо сочетаются с различными пускорегулирующими устройствами, диммерами и системами автоматического управления освещения.
Благодаря мощному световому потоку такие источники света могут применяться для создания индикации, а также для направленного освещения:
Достоинства и недостатки
СОВ-матрицы — относительно молодая технология. Однако уже сейчас можно выделить ряд недостатков и преимуществ данных устройств. Единственным минусом на данный момент является полная непригодность к ремонту — если вышел из строя хоть один кристалл, придется полностью менять плату.
При этом достоинств у СОВ-технологии значительно больше:
Сегодня производители осветительной техники создают на основе данной технологии широкий ассортимент ламп. На базе маломощных матриц производятся бытовые светильники разных типов. Используя СОВ-светодиоды мощностью 100-120 Вт, ведущие бренды выпускают прожекторы уличного и промышленного назначения. Технология имеет большие перспективы, что гарантирует ее широкое распространение в различных сферах.