LED-lampe basert på cob-teknologi. Typer og typer lysdioder: klassifisering, egenskaper, formål. Kort driftstid

Knyazev O.V., Stroy-TK Group of Companies, mai 2017

For øyeblikket opplever LED-belysningsmarkedet i Russland sin boom; høyteknologiske dyre modeller av lamper og spotlights presenteres for salg, garantiperiode som er 3-7 år gamle, samt billige LED-produkter som neppe vil fungere uten havari i minst 1 år. La oss prøve å forstå denne mengden av forslag.

Hvor kommer billig engangs "håndverk" fra?

Paradoksalt nok er det Kunden selv som har skylden for tilstedeværelsen av et stort antall tilbud om billige forbruksvarer LED-lamper, fordi hovedutvalgskriteriet for Kunden er Kostnad.

Situasjonen gjentar seg, som den skjedde før: hvis det er etterspørsel etter billige produkter, vil produsenter fra Midtriket sørge for forsyning! Siden ingen har monopol på import fra Kina, begynner konkurrentene å kreve at produsentene stadig, fra batch til batch, reduserer innkjøpsprisene for ganske enkelt å slå konkurrentene i markedet med en lav pris. Imidlertid er det rimelige grenser for alt, og en konstant reduksjon i kostnadene for produkter samtidig som alle de grunnleggende egenskapene opprettholdes er rett og slett umulig. Så spillet begynner å redusere ytelsesegenskaper, pålitelighet, etc. - bare for å selge belysningsutstyr, som gir en minimumsgarantiperiode. Og dette til tross for at det kunngjøres sprø driftstider for lysdioder - fra 50 til 100 tusen timer.

Hva er COB

COB-teknologi, mer nylig MCOB (Multi Chip-on-Board) - oversatt som "Crystal on a Board". Ansett for å være den mest avanserte LED-teknologien til dags dato.

Kort fortalt kan det beskrives som følger: å plassere krystaller på en plate uten hus og keramiske underlag, samt dekke alle disse krystallene med et felles fosforlag. LED-krystaller er plassert svært nær hverandre - plasseringstettheten kan nå 70 krystaller per 1 cm 2, dvs. krystallene smelter praktisk talt sammen til et enkelt felt og gløden til matrisen er veldig jevn, individuelle punkter på krystallene kan ikke skilles fra hverandre.

En viktig fordel med teknologien er kvaliteten på det utsendte lyset. Objekter belyst av COB-matriselamper har en klar skyggegrense på grunn av den jevne fordelingen av lysstrømmen. Lamper basert på SMD LED-er kan dessverre ikke skryte av slik kontrast på grunn av det store antallet individuelle krystaller og reflektorer med stor avstand i rommet.

Energieffektiviteten til COB-matriser kan nå 170 Lm/W.

Fordeler med COB

De viktigste fordelene med MCOB-teknologi er:

1. Høy lyseffektivitet (mer enn 100 lm/W);
2. Mulighet for å oppnå høy lysstrømintensitet med relativt små dimensjoner;
3. Kompatibel med ulike drivere, inkl. med dimming;
4. Ensartethet av lysstrøm, fravær av skyggeeffekt;
5. Kompakthet, liten størrelse, tilgjengelighet av forskjellige former;
6. Mulighet for å produsere matriser med hvilken som helst fargetemperatur fra 2700K til 7000K;
7. Fargegjengivelsesindeks opp til 90Ra;

Ulemper med COB

Den største ulempen med COB-teknologi er den obligatoriske tilveiebringelsen av god varmefjerning fra en kraftig COB-matrise, noe som er vanskelig å sikre, siden matriseområdet er lite, og det er vanskelig å fjerne overflødig varme fra et lite kontaktområde.

Det er her fangsten ligger: en billig, og derfor i utgangspunktet lavkvalitets, COB-matrise, montert på en kjøleradiator uten riktig justering og behandling av paringsflatene, avkjøles ikke nok, begynner å overopphetes og til slutt brenner ut.

Som bekreftelse kan vi sitere følgende faktum: For ikke så lenge siden mottok vi 57 enheter på servicesenteret for diagnostikk og reparasjon. LED-spotlights(COB) effekt 100W. Etter utseendet å dømme (se bilde), er de fra den billige GS Light-serien.

Etter diagnostikk ble det avslørt at i de aller fleste spotlights (49 stykker) sviktet COB LED-matrisen, og i de resterende 8 tilfellene sviktet LED-driveren.

Hva er SMD

SMD-teknologi (Surface Mounting Device) kan bokstavelig talt oversettes som "overflatemontert enhet".

Hovedforskjellen mellom denne teknologien og den "tradisjonelle" gjennomhullsteknologien er at komponentene er montert på overflaten av brettet. Dette sikrer mindre designdimensjoner, bedre varmespredning og designvariabilitet. Dette designet I dag er det det vanligste innen belysning og brukes i nesten alle typer lyskilder.

I dag er SMD-teknologi den vanligste innen LED-belysning og brukes i nesten alle typer lamper.

Denne teknologien ble opprettet for å organisere kraftig diffus belysning, som oppnås ved å distribuere et betydelig antall små lysdioder over hele området av lampen (det er opptil 700 stykker i ett produkt), noe som gjør det mulig å ikke bruke noen ekstra optikk i lampene, kun ordinært beskyttelsesglass lampekropp. For å øke spredningsgraden (for eksempel for rom med data utstyr), brukes en melkeaktig, prismatisk eller mikroprismatisk diffusor.

Siden lysdiodene er plassert på en stor aluminiumslist, og avstanden mellom dem er ganske stor, forårsaker ikke avkjøling av lysdiodene store problemer, derav holdbarheten til SMD-strips hvis de får riktig strøm.

Blant ulempene med lamper med SMD-linjer, bør det bemerkes at de er svært vanskelige å reparere, siden når en LED svikter, slutter hele linjen å lyse, og å erstatte en SMD LED selv er en ganske arbeidskrevende oppgave. Å bytte hele linjen er allerede økonomisk dyrt. For å være rettferdig må det sies at de fleste produsenter av LED-lamper i Russland, når det oppstår en garantisak, erstatter hele linjen.

COB og SMD-applikasjoner

1. Generell sak

Jeg vil lage seksjonen på denne måten: hvis formfaktoren til lampekroppen lar deg plassere en tilstrekkelig stor kjøleradiator, kan du bruke COB LED-lamper, og begrense effekten til 30 W. Alt lysutstyr med høyere effekt er utelukkende SMD. Men generelt sett ideelt alternativ introduksjonen av LED-belysning vil bli.

2. Jeg ga gjenstanden og glemte det

Hvis oppgaven er nettopp dette - å overlevere gjenstanden og stikke av, så må du selvfølgelig bruke billige lamper eller spotlights på en COB-matrise med høy effekt. Tiden de jobber bør være nok til at du forsvinner ut av syne... :)

3. Kort arbeidstid

Hvis en lampe eller spotlight fungerer av og til, og slår seg på i noen minutter (den er for eksempel utstyrt med en tilstedeværelsessensor og slår seg på bare når folk passerer), kan du trygt velge COB. Matrisen vil rett og slett ikke ha tid til å overopphetes.

4. Organisering av midlertidig belysning.

For å organisere midlertidig belysning (for eksempel på en byggeplass under etterarbeid), vil jeg anbefale å bruke COB-lyskastere med en effekt på 20 - 30 W.

5. Belysning for lager og industrilokaler

I varehus, industribygg og lokaler brukes vanligvis kraftige lamper suspendert i høy (6-12 meter) høyde. For deres elektriske belysning anbefales det sterkt å bruke lamper laget på SMD LED-linjer. Når du velger lamper, vær spesielt oppmerksom på tilstedeværelsen av godt synlige radiatorer, hvis formål er å spre overflødig varme ut i miljøet.

I det siste tiåret har belysningsselskaper fått stor popularitet COB lysdioder. Dette er fordi COB-teknologien gjør det mulig å designe og masseprodusere høyeffekts retningsbestemt hvitt lys-LED fra konvensjonelle lysemitterende krystaller i masseproduksjon med høyt volum. COB er en forkortelse, dvs. en reduksjon til de første bokstavene i den engelske frasen chip-on-board. Oversatt til russisk som en krystall eller et element på et brett.

Ideen med denne metoden er enkel og like gammel som de egyptiske pyramidene: hvis styrken til en person eller lyset til en LED ikke er nok, så tiltrekke hundre mennesker til å trekke steinen for pyramiden. Eller plasser et dusin lysemitterende krystaller i ett hus. COB LED Dette er en rektangulær eller rund plate med gul farge, plassert i et hus med et gjennomsiktig deksel eller dekket med en linse av sekundær LED-optikk. Linsen danner ønsket retningsmønster for lysstrømmen og beskytter COB-strukturen mot støv, vann, mekanisk påkjenning osv.

Essensen av COB-teknologi

Ferdige LED-brikker uten hus limes på et varmeledende kunstig safirsubstrat eller loddes på en halvledersilisiumplate. Avhengig av driftsspenningen er brikkene koblet i seriekretser. For 9 V – 3 stk., 12 V – 4 stk. etc. Kjeden drives av en strøm av en størrelse - den nominelle driftsstrømmen for krystaller av denne typen, for eksempel 20 mA. Seriekjeder kobles parallelt, får kraft eller lysstrøm. Deretter er de blå lys LED-krystallene belagt med en gul fosfor. Slik ringer du kraftige lysdioder COB.

Hva betyr uttrykket SMD COB lysdioder? Dette er en COB-matrise som ligger i en SMD-pakke. Disse husene er designet for automatisert installasjon av ERE (elektroradioelementer) direkte på overflaten kretskort. COB er et sett med teknologiske operasjoner for produksjon av høy- og ultra-høyeffekt LED-er i form av en enkelt matrise. Matrisen består av titalls eller hundrevis av krystaller.

Etter hvert som kraften til lysdioder økte, begynte produsenter å se etter måter å forbedre varmespredningen på. Som et resultat oppsto COB LED-teknologi, som gjør det mulig å lage kompakte og kraftige lyskilder med høy optisk tetthet, hvorfra overskuddsvarmen fjernes av huset. Disse LED-ene er innebygd i lamper og spotlights for belysning av industri- og boliglokaler og arkitektonisk belysning.

I COB LED-er er krystaller uten hus eller substrat plassert nær hverandre, koblet i serie i parallell og dekket med et enkelt lag fosfor. Opptil 70 brikker kan plasseres på 1 cm2 brett, som et resultat økes den optiske tettheten betydelig (gløden er jevn, uten prikker). Brettet kan ha forskjellige størrelser; overskuddsvarme går tapt gjennom kabinettet, uavhengig av antall dioder.

Formen på modulen kan være rektangulær, firkantet, rund, oval, noe som gjør at den kan installeres i nesten hvilken som helst lysarmatur. Strøm avhenger av område, høy lysstyrke kan oppnås med minimale modulstørrelser. Denne designen skaper ikke skygger, overflaten er jevnt opplyst. Disse LED-kildene fungerer godt med alle forkoblinger, lysstyrke- og fargedimmere og automatiske lysstyringssystemer.

Merk følgende! For å oppnå mer makt, kan du bruke en miniatyr COB LED-matrise i stedet for en volumetrisk SMD-matrise.

Produksjonsprosess

COB LED-produksjonsprosessen består av mange trinn:

• produksjon av underlag;
• påføre en sammensetning på dem som sikrer vedheft;
• krystall installasjoner;
• herding av limbelegget;
• plasmarensing fra forurensninger;
• elektrisk tilkobling av lysdioder;
• belegg krystallene med en fosfor, som gir forsegling.

Det trykte kretskortet har tre lag: en metallbase, et dielektrikum, et lag som leder strøm.

I lang tid ble implementeringen av SOV-teknologi forhindret av mangelen på en metode for jevn påføring av en limsammensetning på underlag. Den må ha en viss tykkelse, verken økning eller reduksjon er tillatt. I det første alternativet brytes den termiske kontakten med kroppen, i det andre går krystallene av.

I 2009 ble magnetronforstøvningsmetoden foreslått, som gjør det mulig å skape termisk kontakt av en kvalitet som er overlegen den som skapes på SMD-kretskort. Den nye metoden ble kalt MCOB (Multi Chip-onBoard). For øyeblikket bruker alle de beste produsentene det.

Merk følgende! Selv i vitenskapelige publikasjoner har COB og MCOB samme betydning.

SOV-teknologi lar deg lage matriser av enhver form uten ekstra optiske elementer.

La oss uttrykke vårt synspunkt på dette dilemmaet, som begynner å ligne en debatt om hva som er bedre, iOS eller Android. Det er ikke noe klart svar på dette spørsmålet. Det er nødvendig å tydelig forstå formålet med lampen, som bruker en diodematrise. For noen vil COB være bedre, for andre - SMD.

COB for lite kraftige lamper retningsbestemt lys

For eksempel vinner COB klart i kommersielle retningsbelysningsarmaturer. Som for eksempel skinnelys, downlights og andre typer aksentbelysning.

For diffus kommersiell belysning er konvensjonell belysning mer egnet. LED Strip lys eller en linjal montert rundt omkretsen av lampehuset under diffusoren. COB-matriser oppfører seg også ganske bra i gatelyskastere med en effekt på opptil 50 watt.

SMD for industrielle kuppellys over 50W

Som for belysning av industribedrifter, for eksempel i industrielle LED-lamper klokken
Det er nesten umulig å finne en COB-matrise (se figuren til høyre) fra verdenskjente avanserte produsenter, selv om alle for noen år siden elsket slike eksperimenter.

Industrielle LED-kuppellamper med COB-matrise er mye billigere enn en lampe med SMD-diodekort, for eksempel industrielle kuppellamper.

Dette skyldes det faktum at en COB-matrise med dioder fra samme produsent koster 30-50% mindre, noe som reduserer prisen på lampen. Ulempen, ifølge anmeldelser fra de fleste kjente produsenter av industri- og gatebelysning, er den hyppige utskiftingen av COB-matriser under garantien hvis lampeeffekten er mer enn 50 W.

På en av fabrikkene vi samarbeider med, ble vi fortalt en historie om hvordan en industriell LED-klokkelampe med et høykvalitets varmeavledningssystem og en høykvalitets COB-diode ble slått på med brikken nede på bordet, og innen 2 timer tok bordet fyr.

Virkelig opplevelse

Fra vår personlige praksis kjenner vi historien om hvordan en kraftingeniør i en stor bedrift, for å spare penger på bekostning av kvalitet, kjøpte industrielle kuppellamper med COB-dioder og nå må han betale for sin feil beslutning: hvert år å bytte diodekort i 15-20% av lampene .

For ikke å bli skjelt ut av sine overordnede for å ha tatt feil valg på en gang, ber han om å bli fakturert for lysrør og diverse elektriske forbruksvarer i stedet for COB-matriser, for å skjule reelle utgifter.

COB-diodenedbrytning

Vi bør heller ikke glemme den reelle nedbrytningen av dioder i industrielle armaturer med høy effekt, som ifølge brukerobservasjoner er høyere for armaturer med høy effekt med COB-elementer. Men svært sjelden utfører noen årlige målinger av rombelysning.

Diodeforfalskning: Hvordan identifisere skruppelløse produsenter av industrielle lysarmaturer?

Blendingseffekt av COB-dioder

En annen observasjon fra brukere er det faktum at industrielle COB LED-kuppellys i lager og verksteder gir en sterkere blendingseffekt, noe som gjør det vanskelig for personell å jobbe i høyden.

Ekspertuttalelse: “Vår mening: LED-armaturer med COB-matrise er Den beste avgjørelsen for aksentlys og armaturer med moderat effekt på opptil 50W. De eneste unntakene er multimodulsystemer, der hver modul er en separat COB-matrise med moderat kraft. For belysning på mer enn 50 watt er det bedre å bruke industrielle klokkelamper med en SMD-matrise. Dessuten, jo større antall dioder per 1 watt effekt, jo bedre, sier Alexey Frolov, lysingeniør ved Grandenergoproekt.