светодиод cob что это
Описание светодиодов типа COB
Что такое COB-светодиод
С тех пор, как появились SMD-светодиоды, инженерная мысль не стояла на месте. Разработчики многих производителей решали задачи уменьшения размеров осветительной аппаратуры, увеличения светоотдачи, упрощения и удешевления технологии монтажа, сборки и т.д. Сейчас трудно установить, кому первому пришла в голову идея не заключать каждый p-n переход в отдельный корпус, покрытый люминофором, а поместить несколько арсенид-галлиевых кристаллов в одну оболочку. Но первый образец такой продукции появился на рынке в 2003 году от фирмы Citizen Electronics.
Идея оказалась прорывной. Помимо решения упомянутых задач, появилась возможность сконцентрировать излучающие элементы на относительно малой площади и получить меньшее рассеяние света. Такая технология получила наименование COB – chip-on-board, «чип на плате». Возможно, более верным переводом была бы фраза «элемент на плате» или «кристалл на плате».
Долгое время выпуск матриц, изготовленных по такому принципу, сдерживала сложность наклейки светодиодов на подложку. Толщина клея должна быть строго выверена: уменьшение слоя ведет к снижению прочности крепления, увеличение – к снижению эффективности отведения тепла. В 2009 году эта проблема была решена и COB-технология начала свое триумфальное шествие по миру светотехники.
Модуль, произведенный по такому принципу, содержит матрицу из светодиодов без корпусов, размещенных на основании. За счет отсутствия оболочек удалось повысить плотность размещения излучающих элементов и увеличить яркость, снимаемую с единицы поверхности. В некоторых случаях светодиоды заливают прозрачным компаундом для прочности. Верхняя часть оболочки покрыта люминофором.
Печатная плата производится по обычной технологии, состоит из токопроводящих дорожек, расположенных на диэлектрической основе. Снизу приклеивается пластина из металла с высокой теплопроводностью, и изделие получает законченный вид.
Важно! В большинстве случаев штатного радиатора недостаточно для обеспечения нормальной рабочей температуры светодиодов. Необходимо использовать дополнительный внешний теплоотвод.
Типовые значения светового потока матриц с размером кристалла 0,762*0,762 мм в зависимости от мощности указаны в таблице.
| Электрическая мощность, Вт | Количество элементов, шт | Световой поток, лм |
| 10 | 9 | 450-550 |
| 30 | 30 | 1800-2200 |
| 50 | 50 | 2550-2750 |
| 100 | 100 | 4500-5500 |
Фактически параметры могут отличаться в небольших пределах из-за дополнительных условий.
В последнее время на рынке появились COB-светодиоды со встроенными драйверами. «На борту» теперь не только матрица, но и элементы выпрямителя, а также микросхема стабилизации тока через излучающие элементы. Как видно, дополнительные элементы не спрятаны под общий кожух, а смонтированы на отдельной плате и объединены в модуль.
Такой тип светодиодов технологии COB представляет собой единый блок, к которому осталось только подвести питающее напряжение.
Принцип работы и характеристики
Управление
Управление COB-светодиодом сводится к коммутации питающего напряжения, и в этом плане принципиальных отличий от обычных приборов нет. Включать и выключать такой элемент можно:
Надо только учитывать, что мощность такого светодиода может достигать 100 Вт, а рабочее напряжение – 220 В. Коммутационный элемент должен иметь соответствующие параметры.
Рекомендуем к просмотру: COB led против smd led
Плюсы и минусы
Важно! С учетом дешевизны производства COB-светодиодов эти недостатки постепенно теряют значение. Все идет к тому, что экономически выгоднее становится заменить матрицу, а не восстанавливать.
Декларации производителей о повышенной светоотдаче по отношению к мощности за счет применения новых принципов производства, скорее всего, надо относить к маркетинговым ходам. Уже отмечалось, что новых принципов в основу работы COB-матриц не положено. А некоторое увеличение светоотдачи может быть связано с естественным развитием технологий производства люминофоров и полупроводниковых кристаллов.
Срок службы
Производители COB-матриц заявляют средний срок службы около 30 000 часов. Это около 3,5 лет непрерывной работы. У обычных светодиодов в технических характеристиках этот период указывается обычно в пределах до 50 000 часов (5,5 лет). Часто делается вывод о низкой надежности COB-элементов. На самом деле опыт эксплуатации новых светоизлучающих приборов еще не накоплен. Все цифры получены в результате расчетов, в которых часто не учитываются условия эксплуатации. И вряд ли кто-либо из изготовителей проводил реальные ресурсные испытания, длящиеся несколько лет. В них нет смысла – за это время придут новые технологии и материалы.
Надо учитывать, что гарантийные сроки и тех, и других элементов устанавливаются примерно одинаковыми – в районе 15 000 часов. Все, что дальше – прогнозы и чистый маркетинг. Поэтому все сведения о сроке службы на сегодняшний день носят характер деклараций, и относиться к ним следует с осторожностью.
Светодиодная лампа на COB-светодиодах
Еще одно достоинство новой технологии – можно выпускать матрицы любой формы и размеров. В большинстве случаев выпускаются приборы круглой и прямоугольной (квадратной формы), из которых можно изготовить лампы разных конфигураций.
Лампа «кукуруза», получившая свое название из-за дискретных элементов, напоминающих зерна сельхозкультуры, получила новый вид. Теперь нет светящихся точек, поверхность стала сплошной, излучение — более равномерным. Размер подобных ламп сейчас ограничивается требованиями механической прочности матрицы, но есть надежда, что развитие технологий в ближайшее время позволит обойти эту проблему.
LED-прожектор с использованием таких матриц может иметь либо один излучающий элемент, либо несколько – в зависимости от требуемой яркости свечения. Одной матрицей, заменяющей несколько меньших, светильники пока не оснащаются из-за упомянутых ограничений по размерам.
Схема подключения
Схема подключения зависит от исполнения матрицы. Если это просто параллельные цепочки элементов, то включать их в бытовую однофазную сеть 220 В надо через выпрямитель или драйвер на соответствующее напряжение и ток, подобно обычным одиночным светодиодам или сборкам.
Распиновка
Светодиод, как и обычный диод, является прибором, проводящим ток в одну сторону. Поэтому при подключении надо соблюдать полярность. Анод должен быть подключен к плюсовому выводу источника питания, катод – к минусовому.
Определить расположение выводов COB-матрицы легко – маркировка наносится прямо на корпус. Выводы обозначены символами «+» и «-». Если сборка может быть включена непосредственно в цепь переменного напряжения, то выводы маркируются L (фазный) и N (нулевой).
Существует мнение, что осветительные элементы, произведенные по COB-технологии, в ближайшее время полностью вытеснят SMD-светодиоды. На самом деле это едва ли произойдет. Ведь СМД-элементы так полностью и не заменили выводные, хотя и значительно потеснили их. Наиболее вероятно, что и здесь будет та же ситуация – каждая технология займет свою нишу.
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.
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, 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.
Светодиоды типа COB
Что такое COB светодиоды?
COB светодиоды – это обычно конструкции в виде матрицы, содержащей от нескольких десятков до нескольких сотен светоизлучающих кристаллов. Примером светодиода, собранного по технологии COB является популярный светодиод типа SMD 2835, о котором есть информация в статье об отличии SMD 2835 и 3528 светодиодов.
Развитие светодиодных устройств идет по пути увеличения их яркости, точнее получения всё большего светового потока. Поток можно увеличить несколькими способами:
Первые попытки были в виде светодиодов типа «Пиранья». В них в один корпус помещали три или четыре кристалла небольшой мощности. Еще одним примером такого подхода стал трех-кристальный светодиод SMD 5050.
В «Пиранье» кристаллы припаиваются на торец проволочного вывода, который является пассивным теплоотводом, отводящим тепло на плату и токопроводящие медные дорожки.
В SMD корпусах кристалл(ы) устанавливаются на тонкое дно корпуса или керамические подложки. Тепло отводится через несколько тепловых контактов-переходов: кристалл – подложка – внутреннее дно корпуса, наружное дно корпуса – печатная плата или поверхность радиатора. Эти переходы имеют солидные тепловые сопротивления, не дающие теплу уходить от кристалла. Поэтому кристаллы в таких корпусах охлаждается не очень хорошо.
SMD-корпуса при установке большого количества светодиодов занимают немало места, «раздвигая» светящиеся точки светодиодов. Поэтому для выравнивания плотности свечения светильника в его конструкцию вводятся матовые или микропризматические светорассеиватели. Таким решением уменьшается световой поток. Даже прозрачные «экраны» поглощают до 10 % потока. А матовые – до 20 – 25 %.
Отличное решение этой проблемы нашли в начале этого столетия. Инженеры предложили размещать LED-кристаллы на подложке больших размеров. Если в SMD диоде ее размеры составляют от 1,4 до 6 мм, то новые подложки были диаметром 10 – 30 мм или прямоугольные – до 120 × 30 мм. Подложки изготавливают из теплопроводящей керамики, искусственного сапфира или просто из полупроводникового кремния. Кристаллы вначале приклеивали, но толщина клея была большая и его тепловое сопротивление тоже велико.
Приклеенные кристаллы соединяли в последовательные цепочки, работавшие от напряжения 9, 12, 24 В или более. Цепочки соединяли параллельно для набора нужной мощности и/или светового потока. Соединенные и проверенные цепочки покрывали люминофором на основе силикона или эпоксидных смол. Такой способ изготовления светодиодных матриц назвали COB-технологий. COB – это Chip-on-Board или «кристаллы на плате».
В 2009 г. в китайской Академии Наук придумали способ напыления тончайшего слоя адгезива («клея»). Технология получила имя Multi Chip on Board или МСОВ.
В СОВ-матрицах стоимость одного люмена светового потока колеблется от 0,07 руб. до 0,2 руб. При этом плотность кристаллов достигает 70 на кв. см. Светящиеся точки в матрице расположены намного плотнее, чем на плате с SMD-диодами. Люминофор может быть выполнен в виде линзы, которая сформирует нужную диаграмму светового потока. Так размеры COB-матрицы стали много меньше аналогичной по потоку SMD-«матрицы».
Мощность COB-матрицы может достигать сотен ватт, светоотдача – 120 – 160 Лм/Вт. Срок службы – до 50 – 60 тыс. часов. Высокая степень автоматизации производства довела среднюю стоимость не очень мощной COB-матрицы до эквивалента нескольких долларов. Поэтому ремонт светильника заменой матрицы может быть дешевле покупки нового светильника.
В чем разница между COB и SMD светодиодами?
SMD – это способ монтажа электронных элементов на печатной плате. В SMD-корпусах размещают резисторы, конденсаторы, транзисторы, катушки индуктивности и пр.
Светодиоды типа COB – это технология изготовления обычно мощного или очень мощного светодиода. Светодиоды COB могут размещаться в корпусе типа SMD. Пример, SMD 2835 изготавливается по технологии COB.
Отличие светодиода типа SMD от COB состоит в том, что SMD – это вид корпуса светодиода, предназначенного для монтажа на поверхности платы, а COB – это технология изготовления светодиода или ценой матрицы.