Lampe LED basée sur la technologie cob. Types et types de LED : classification, caractéristiques, fonction. Temps de fonctionnement court

Knyazev O.V., groupe d'entreprises Stroy-TK, mai 2017

Actuellement, le marché de l'éclairage LED en Russie connaît son essor ; des modèles coûteux de lampes et de projecteurs de haute technologie sont présentés à la vente, période de garantie qui ont entre 3 et 7 ans, ainsi que des produits LED bon marché qui ne fonctionneront probablement pas sans panne pendant au moins 1 an. Essayons de donner du sens à cette multitude de propositions.

D’où viennent les « objets artisanaux » jetables bon marché ?

Paradoxalement, c'est le Client lui-même qui est responsable de la présence d'un grand nombre d'offres de lampes LED de biens de consommation bon marché, car le principal critère de sélection pour le Client est le Coût.

La situation se répète, comme auparavant : s'il y a une demande de produits bon marché, les fabricants de l'Empire du Milieu assureront l'offre ! Puisque personne n'a le monopole des importations en provenance de Chine, les concurrents commencent à exiger que les fabricants réduisent constamment, de lot en lot, les prix d'achat afin de simplement battre les concurrents sur le marché avec des prix bas. Cependant, il y a des limites raisonnables à tout et une réduction constante du coût des produits tout en conservant toutes les caractéristiques de base est tout simplement impossible. Le jeu commence donc à réduire les performances, la fiabilité, etc. - uniquement pour vendre du matériel d'éclairage, en prévoyant une période de garantie minimale. Et ceci malgré le fait que des durées de fonctionnement folles sont annoncées pour les LED - de 50 000 à 100 000 heures.

Qu'est-ce que le COB

Technologie COB, plus récemment MCOB (Multi Chip-on-Board) - traduit par « Crystal on a Board ». Considérée comme la technologie LED la plus avancée à ce jour.

En bref, cela peut être décrit comme suit : placement de cristaux sur une carte sans boîtiers ni substrats céramiques, ainsi que revêtement de tous ces cristaux avec une couche commune de phosphore. Les cristaux LED sont situés très proches les uns des autres - la densité de placement peut atteindre 70 cristaux pour 1 cm 2, soit les cristaux fusionnent pratiquement en un seul champ et la lueur de la matrice est très uniforme, les points individuels des cristaux sont indiscernables.

Un avantage important de cette technologie réside dans la qualité de la lumière émise. Les objets éclairés par des lampes à matrice COB ont une limite d'ombre claire en raison de la répartition uniforme du flux lumineux. Les lampes basées sur des LED SMD ne peuvent malheureusement pas se vanter d'un tel contraste en raison du grand nombre de cristaux individuels et de réflecteurs largement espacés dans l'espace.

L'efficacité énergétique des matrices COB peut atteindre 170 Lm/W.

Avantages du COB

Les principaux avantages de la technologie MCOB sont :

1. Efficacité lumineuse élevée (plus de 100 lm/W) ;
2. Possibilité d'obtenir une intensité de flux lumineux élevée avec des dimensions relativement petites ;
3. Compatible avec divers pilotes, incl. avec gradation;
4. Uniformité du flux lumineux, absence d'effet d'ombre ;
5. Compacité, petite taille, disponibilité de différentes formes ;
6. Possibilité de produire des matrices de n'importe quelle température de couleur de 2700K à 7000K ;
7. Indice de rendu des couleurs jusqu'à 90Ra ;

Inconvénients du COB

Le principal inconvénient de la technologie COB est la fourniture obligatoire d'une bonne évacuation de la chaleur d'une matrice COB puissante, ce qui est difficile à assurer, car la surface de la matrice est petite et il est difficile d'éliminer l'excès de chaleur d'une petite zone de contact.

C'est là que réside le problème : une matrice COB bon marché, et donc initialement de mauvaise qualité, montée sur un radiateur de refroidissement sans réglage et traitement appropriés des surfaces de contact, ne refroidit pas suffisamment, commence à surchauffer et, finalement, brûle.

A titre de confirmation, nous pouvons citer le fait suivant : il n'y a pas si longtemps, nous avons reçu 57 unités au centre de service pour diagnostic et réparation. Spots LED(COB) puissance 100W. À en juger par leur apparence (voir photo), ils appartiennent à la série GS Light bon marché.

Après le diagnostic, il a été révélé que dans la grande majorité des projecteurs (49 pièces), la matrice LED COB était en panne et que dans les 8 cas restants, le pilote de LED était en panne.

Qu'est-ce que le CMS

La technologie SMD (Surface Mounting Device) peut littéralement être traduite par « dispositif monté en surface ».

La principale différence entre cette technologie et la technologie traversante « traditionnelle » est que les composants sont montés sur la surface de la carte. Cela garantit des dimensions de conception plus petites, une meilleure dissipation thermique et une variabilité de conception. Cette conception Aujourd'hui, c'est le plus courant dans l'éclairage et est utilisé dans presque tous les types de sources lumineuses.

Aujourd’hui, la technologie SMD est la plus répandue dans l’éclairage LED et est utilisée dans presque tous les types de lampes.

Cette technologie a été créée pour organiser un éclairage diffus puissant, obtenu en répartissant un nombre important de petites LED sur toute la surface de la lampe (il y a jusqu'à 700 pièces dans un produit), ce qui permet de n'en utiliser aucune. optique supplémentaire dans les lampes, seulement ordinaire verre de protection corps de lampe. Pour augmenter le degré de dispersion (par exemple pour les pièces avec équipement informatique), on utilise un diffuseur laiteux, prismatique ou microprismatique.

Étant donné que les LED sont situées sur une grande bande d'aluminium et que la distance entre elles est assez grande, le refroidissement des LED ne pose pas beaucoup de difficultés, d'où la durabilité des bandes SMD si elles sont correctement alimentées.

Parmi les inconvénients des lampes avec lignes SMD, il convient de noter qu'elles sont très difficiles à réparer, car lorsqu'une LED tombe en panne, toute la ligne cesse de s'allumer, et remplacer soi-même une LED SMD est une tâche assez laborieuse. Le remplacement de l’ensemble de la ligne coûte déjà cher financièrement. Pour être juste, il faut dire que la plupart des fabricants de lampes LED en Russie, lorsqu'un cas de garantie se présente, remplacent toute la ligne.

Applications COB et CMS

1. Cas général

Je ferais la section de cette façon : si le facteur de forme du corps de la lampe vous permet de placer un radiateur de refroidissement suffisamment grand, alors vous pouvez utiliser des lampes LED COB, en limitant leur puissance à 30 W. Tous les équipements d'éclairage de puissance supérieure sont exclusivement SMD. Mais en général option idéale l'introduction de l'éclairage LED deviendra.

2. J'ai remis l'objet et j'ai oublié

Si la tâche est précisément celle-ci : remettre l'objet et s'enfuir, alors, bien sûr, vous devez utiliser des lampes ou des projecteurs bon marché sur une matrice COB haute puissance. Le temps qu'ils travaillent devrait être suffisant pour que vous disparaissiez de votre vue... :)

3. Temps de travail court

Si une lampe ou un spot fonctionne occasionnellement, s'allumant quelques minutes (par exemple, il est équipé d'un capteur de présence et s'allume uniquement au passage des personnes), vous pouvez choisir le COB en toute sécurité. La matrice n'aura tout simplement pas le temps de surchauffer.

4. Organisation de l'éclairage temporaire.

Pour organiser un éclairage temporaire (par exemple, sur un chantier lors de travaux de finition), je recommanderais d'utiliser des projecteurs COB d'une puissance de 20 à 30 W.

5. Éclairage pour entrepôts et locaux industriels

Dans les entrepôts, les bâtiments industriels et les locaux, des lampes puissantes suspendues à une hauteur élevée (6 à 12 mètres) sont généralement utilisées. Pour leur éclairage électrique, il est fortement recommandé d'utiliser des lampes réalisées sur des lignes LED SMD. Lors du choix des lampes, portez une attention particulière à la présence de radiateurs bien visibles, dont le but est de dissiper l'excès de chaleur dans l'environnement.

Au cours de la dernière décennie, les entreprises d'éclairage ont acquis une grande popularité LED COB. En effet, la technologie COB permet de concevoir et de produire en masse des LED à lumière blanche directionnelle de haute puissance à partir de cristaux électroluminescents conventionnels dans une production de masse à grand volume. COB est une abréviation, c'est-à-dire une réduction des premières lettres de l'expression anglaise chip-on-board. Traduit en russe par cristal ou élément sur une planche.

L'idée de cette méthode est simple et aussi ancienne que les pyramides égyptiennes : si la force d'une personne ou la lumière d'une LED ne suffit pas, alors attirez une centaine de personnes pour tirer la pierre de la pyramide. Ou placez une douzaine de cristaux électroluminescents dans un seul boîtier. LED COB Il s'agit d'une plaque rectangulaire ou ronde de couleur jaune, logée dans un boîtier avec un couvercle transparent ou recouvert d'une lentille d'optique LED secondaire. La lentille forme le motif directionnel souhaité pour le flux lumineux et protège la structure COB de la poussière, de l'eau, des contraintes mécaniques, etc.

L'essence de la technologie COB

Les puces LED finies sans boîtier sont collées sur un substrat en saphir artificiel conducteur de chaleur ou soudées sur une plaquette de silicium semi-conducteur. En fonction de la tension de fonctionnement, les puces sont connectées en circuits en série. Pour 9 V – 3 pièces, 12 V – 4 pièces. etc. La chaîne est alimentée par un courant d'une grandeur - le courant de fonctionnement nominal pour les cristaux de ce type, par exemple 20 mA. Les chaînes série sont connectées en parallèle, gagnant en puissance ou en flux lumineux. Ensuite, les cristaux LED à lumière bleue sont recouverts d'un phosphore jaune. C'est comme ça qu'on compose LED robustesÉPI.

Que signifie l'expression LED COB CMS? Il s'agit d'une matrice COB logée dans un boîtier SMD. Ces boîtiers sont conçus pour l'installation automatisée d'ERE (éléments électro-radio) directement en surface circuit imprimé. Le COB est un ensemble d'opérations technologiques permettant de réaliser des LED de forte et ultra-haute puissance sous forme d'une matrice unique. La matrice est constituée de dizaines ou de centaines de cristaux.

À mesure que la puissance des LED augmentait, les fabricants ont commencé à chercher des moyens d’améliorer la dissipation thermique. C'est ainsi qu'est née la technologie LED COB, qui permet de créer des sources lumineuses compactes et puissantes à haute densité optique, dont l'excès de chaleur est évacué par le boîtier. Ces LED sont intégrées aux lampes et spots pour l'éclairage des locaux industriels et résidentiels, ainsi que l'éclairage architectural.

Dans les LED COB, les cristaux sans boîtier ni substrat sont proches les uns des autres, connectés en série en parallèle et recouverts d'une seule couche de phosphore. Jusqu'à 70 puces peuvent être placées sur 1 cm2 de carte, ce qui augmente considérablement la densité optique (la lueur est uniforme, sans points). La carte peut avoir différentes tailles ; l'excès de chaleur est perdu à travers le boîtier, quel que soit le nombre de diodes.

La forme du module peut être rectangulaire, carrée, ronde, ovale, ce qui lui permet d'être installé dans presque tous les luminaires. La puissance dépend de la zone, haute luminosité peut être réalisé avec des tailles de modules minimales. Cette conception ne crée pas d'ombres, la surface est éclairée uniformément. Ces sources LED fonctionnent bien avec tous les ballasts, variateurs de luminosité et de couleur et systèmes de contrôle automatique de l'éclairage.

Attention! Obtenir plus de pouvoir, vous pouvez utiliser une matrice LED COB miniature au lieu d'une matrice SMD volumétrique.

Processus de production

Le processus de fabrication des LED COB comprend de nombreuses étapes :

• fabrication de substrats;
• leur appliquer une composition assurant l'adhérence ;
• installations de cristal;
• durcissement du revêtement adhésif ;
• nettoyage au plasma des contaminants ;
• connexion électrique des LED;
• enduire les cristaux d'un phosphore, assurant l'étanchéité.

Le circuit imprimé comporte trois couches : une base métallique, un diélectrique, une couche qui conduit le courant.

Pendant longtemps, la mise en œuvre de la technologie SOV a été empêchée par l'absence de méthode permettant d'appliquer uniformément une composition adhésive sur les substrats. Il doit avoir une certaine épaisseur ; ni augmentation ni diminution ne sont autorisées. Dans la première option, le contact thermique avec le corps est rompu, dans la seconde, les cristaux se détachent.

En 2009, la méthode de pulvérisation magnétron a été proposée, qui permet de créer un contact thermique d'une qualité supérieure à celui créé sur les circuits imprimés CMS. La nouvelle méthode s'appelle MCOB (Multi Chip-onBoard). À l’heure actuelle, tous les meilleurs fabricants l’utilisent.

Attention! Même dans les publications scientifiques, COB et MCOB ont la même signification.

La technologie SOV vous permet de créer des matrices de n'importe quelle forme sans éléments optiques supplémentaires.

Exprimons notre point de vue sur ce dilemme, qui commence à ressembler à un débat pour savoir lequel est le meilleur, iOS ou Android. Il n'y a pas de réponse claire à cette question. Il est nécessaire de bien comprendre le but de la lampe, qui utilise une matrice de diodes. Pour certains, le COB sera meilleur, pour d'autres, le SMD.

COB pour peu lampes puissantes lumière directionnelle

Par exemple, COB gagne clairement dans les appareils d'éclairage directionnels commerciaux. Tels que les éclairages sur rail, les downlights et autres types d’éclairage d’accentuation.

Pour un éclairage commercial diffus, l’éclairage conventionnel est plus adapté. Bande lumineuse LED ou une règle montée sur le pourtour du corps de la lampe sous le diffuseur. Les matrices COB se comportent également très bien dans les projecteurs publics d'une puissance allant jusqu'à 50 watts.

CMS pour plafonniers industriels de plus de 50W

Quant à l'éclairage des entreprises industrielles, par exemple, dans les lampes LED industrielles, la cloche
Il est presque impossible de trouver une matrice COB (voir figure de droite) auprès de fabricants avancés de renommée mondiale, même s'il y a quelques années, tout le monde adorait de telles expériences.

Les lampes à dôme LED industrielles avec matrice COB sont beaucoup moins chères qu'une lampe avec une carte à diodes SMD, comme les lampes à dôme industrielles.

Cela est dû au fait qu'une matrice COB avec des diodes du même fabricant coûte 30 à 50 % de moins, ce qui réduit le coût de la lampe. L'inconvénient, selon les avis de la plupart des fabricants renommés d'éclairage industriel et public, est le remplacement fréquent des matrices COB sous garantie si la puissance de la lampe est supérieure à 50 W.

Dans l'une des usines avec lesquelles nous coopérons, on nous a raconté comment une lampe cloche industrielle à LED dotée d'un système de dissipation thermique de haute qualité et d'une diode COB de haute qualité était laissée allumée avec la puce posée sur la table, et en 2 heures, la table a pris feu.

Expérience réelle

De notre pratique personnelle, nous connaissons l'histoire de la façon dont un ingénieur électricien d'une grande entreprise, afin d'économiser de l'argent au détriment de la qualité, a acheté des lampes à dôme industrielles avec des diodes COB et doit maintenant payer pour sa mauvaise décision : chaque année changer les cartes de diodes dans 15 à 20 % des lampes.

Afin de ne pas se faire gronder par ses supérieurs pour avoir fait un mauvais choix à un moment donné, il demande à être facturé des lampes fluorescentes et divers consommables électriques au lieu de matrices COB, afin de cacher de réelles dépenses.

Dégradation des diodes COB

Il ne faut pas non plus oublier la réelle dégradation des diodes dans les luminaires industriels de forte puissance, qui, selon les observations des utilisateurs, est plus élevée pour les luminaires de forte puissance dotés d'éléments COB. Mais il est très rare que l’on effectue des mesures annuelles de l’éclairage d’une pièce.

Contrefaçon de diodes : Comment identifier les fabricants peu scrupuleux de luminaires industriels ?

Effet d'éblouissement des diodes COB

Une autre observation des utilisateurs est le fait que les plafonniers industriels à LED COB dans les entrepôts et les ateliers produisent un effet d'éblouissement plus fort, ce qui rend difficile le travail en hauteur du personnel.

Opinion d'expert: « Notre avis : les luminaires LED à matrice COB sont La meilleure décision pour éclairage d'accentuation et luminaires de puissance modérée jusqu'à 50W. Les seules exceptions concernent les systèmes multimodules, dans lesquels chaque module est une matrice COB distincte de puissance modérée. Pour un éclairage de plus de 50 watts, il est préférable d'utiliser des lampes cloches industrielles à matrice SMD. De plus, plus le nombre de diodes par watt de puissance est élevé, mieux c'est », explique Alexey Frolov, ingénieur éclairage chez Grandenergoproekt.