LED-lampa baserad på cob-teknik. Typer och typer av lysdioder: klassificering, egenskaper, syfte. Kort drifttid

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

För närvarande upplever LED-belysningsmarknaden i Ryssland sin boom; högteknologiska dyra modeller av lampor och spotlights presenteras för försäljning, garantiperiod som är 3-7 år gamla, samt billiga LED-produkter som sannolikt inte fungerar utan haverier i minst 1 år. Låt oss försöka förstå denna mängd förslag.

Var kommer billiga engångshantverk ifrån?

Paradoxalt nog är det kunden själv som är skyldig till förekomsten av ett stort antal erbjudanden om billiga konsumentvaror LED-lampor, eftersom det huvudsakliga urvalskriteriet för kunden är kostnad.

Situationen upprepar sig, som den hände tidigare: om det finns en efterfrågan på billiga produkter kommer tillverkare från Mellanriket att tillhandahålla utbudet! Eftersom ingen har monopol på import från Kina börjar konkurrenterna kräva att tillverkarna ständigt, från batch till batch, sänker inköpspriserna för att helt enkelt slå ut konkurrenterna på marknaden med ett lågt pris. Det finns dock rimliga gränser för allt och en konstant minskning av kostnaderna för produkter samtidigt som alla grundläggande egenskaper bibehålls är helt enkelt omöjligt. Så spelet börjar minska prestandaegenskaper, tillförlitlighet, etc. - bara för att sälja belysningsutrustning, vilket ger en minsta garantiperiod. Och detta trots att galna drifttider tillkännages för lysdioder - från 50 till 100 tusen timmar.

Vad är COB

COB-teknik, mer nyligen MCOB (Multi Chip-on-Board) - översatt som "Kristall på ett bräde". Anses vara den mest avancerade LED-tekniken hittills.

Kortfattat kan det beskrivas på följande sätt: placering av kristaller på en skiva utan fodral och keramiska substrat, samt täckning av alla dessa kristaller med ett gemensamt skikt av fosfor. LED-kristaller är placerade mycket nära varandra - placeringstätheten kan nå 70 kristaller per 1 cm 2, d.v.s. kristallerna smälter praktiskt taget samman till ett enda fält och glöden i matrisen är mycket enhetlig, individuella punkter på kristallerna går inte att särskilja.

En viktig fördel med tekniken är kvaliteten på det emitterade ljuset. Objekt upplysta av COB-matrislampor har en tydlig skugggräns på grund av den likformiga fördelningen av ljusflödet. Lampor baserade på SMD-lysdioder kan tyvärr inte skryta med en sådan kontrast på grund av det stora antalet individuella kristaller och reflektorer som är mycket fördelade i rymden.

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

Fördelarna med COB

De främsta fördelarna med MCOB-teknik är:

1. Hög ljuseffektivitet (mer än 100 lm/W);
2. Möjlighet att uppnå hög ljusflödesintensitet med relativt små dimensioner;
3. Kompatibel med olika drivrutiner, inkl. med ljusreglering;
4. Likhet av ljusflöde, frånvaro av skuggeffekt;
5. Kompakthet, liten storlek, tillgång till olika former;
6. Möjlighet att producera matriser med valfri färgtemperatur från 2700K till 7000K;
7. Färgåtergivningsindex upp till 90Ra;

Nackdelar med COB

Den största nackdelen med COB-teknik är det obligatoriska tillhandahållandet av bra värmeavlägsnande från en kraftfull COB-matris, vilket är svårt att säkerställa, eftersom matrisytan är liten och det är svårt att ta bort överskottsvärme från en liten kontaktyta.

Det är här haken ligger: en billig, och därför initialt lågkvalitativ, COB-matris, monterad på en kylradiator utan korrekt justering och behandling av de matchande ytorna, kyls inte tillräckligt, börjar överhettas och slutligen brinner ut.

Som bekräftelse kan vi nämna följande faktum: för inte så länge sedan fick vi 57 enheter på servicecentret för diagnostik och reparation. LED spotlights(COB) effekt 100W. Av utseendet att döma (se bild) är de från den billiga GS Light-serien.

Efter diagnostik avslöjades det att i de allra flesta spotlights (49 stycken) misslyckades COB LED-matrisen, och i de återstående 8 fallen misslyckades LED-drivrutinen.

Vad är SMD

SMD-teknik (Surface Mounting Device) kan bokstavligen översättas som "ytmonterad enhet".

Huvudskillnaden mellan denna teknik och den "traditionella" genomhålstekniken är att komponenterna är monterade på brädets yta. Detta säkerställer mindre designdimensioner, bättre värmeavledning och designvariabilitet. Denna design Idag är det vanligast inom belysning och används i nästan alla typer av ljuskällor.

Idag är SMD-teknik den vanligaste inom LED-belysning och används i nästan alla typer av lampor.

Denna teknik skapades för att organisera kraftfull diffus belysning, vilket uppnås genom att distribuera ett betydande antal små lysdioder över hela området av lampan (det finns upp till 700 stycken i en produkt), vilket gör det möjligt att inte använda någon extra optik i lamporna, bara ordinarie skyddsglas lampkropp. För att öka spridningsgraden (till exempel för rum med datorutrustning), används en mjölkaktig, prismatisk eller mikroprismatisk diffusor.

Eftersom lysdioderna är placerade på en stor aluminiumremsa, och avståndet mellan dem är ganska stort, orsakar kylning av lysdioderna inte stora svårigheter, därav hållbarheten hos SMD-remsor om de är korrekt strömförsörjda.

Bland nackdelarna med lampor med SMD-linjer bör det noteras att de är mycket svåra att reparera, eftersom när en lysdiod misslyckas slutar hela linjen att lysa, och att byta ut en SMD-LED själv är en ganska arbetskrävande uppgift. Att byta ut hela linjen är redan ekonomiskt dyrt. För att vara rättvis måste det sägas att de flesta tillverkare av LED-lampor i Ryssland, när ett garantifall uppstår, byter ut hela linjen.

COB och SMD applikationer

1. Allmänt fall

Jag skulle göra avsnittet så här: om formfaktorn på lampkroppen tillåter dig att placera en tillräckligt stor kylradiator, kan du använda COB LED-lampor och begränsa deras effekt till 30 W. All belysningsutrustning med högre effekt är uteslutande SMD. Men generellt idealiskt alternativ införandet av LED-belysning kommer att bli.

2. Jag lämnade över föremålet och glömde

Om uppgiften är just detta - att lämna över föremålet och springa iväg, så måste du naturligtvis använda billiga lampor eller spotlights på en högeffekts COB-matris. Tiden de jobbar borde räcka för att du ska försvinna ur sikte... :)

3. Kort arbetstid

Om en lampa eller spotlight fungerar ibland, tänds i några minuter (till exempel är den utrustad med en närvarosensor och tänds endast när folk passerar), kan du säkert välja COB. Matrisen kommer helt enkelt inte att hinna överhettas.

4. Organisation av tillfällig belysning.

För att organisera tillfällig belysning (till exempel på en byggarbetsplats under efterarbete) skulle jag rekommendera att använda COB-strålkastare med en effekt på 20 - 30 W.

5. Belysning för lager och industrilokaler

I lager, industribyggnader och lokaler används vanligtvis kraftfulla lampor upphängda i hög (6-12 meter) höjd. För sin elektriska belysning rekommenderas det starkt att använda lampor gjorda på SMD LED-linjer. När du väljer lampor, var särskilt uppmärksam på närvaron av tydligt synliga radiatorer, vars syfte är att avleda överskottsvärme i miljön.

Under det senaste decenniet har belysningsföretag vunnit stor popularitet COB lysdioder. Detta beror på att COB-teknologin gör att högeffekts LED-lampor med riktat vitt ljus kan designas och massproduceras av konventionella ljusavgivande kristaller i massproduktion med hög volym. COB är en förkortning, det vill säga en reduktion till de första bokstäverna i den engelska frasen chip-on-board. Översatt till ryska som en kristall eller ett element på en tavla.

Idén med den här metoden är enkel och lika gammal som de egyptiska pyramiderna: om styrkan hos en person eller ljuset från en LED inte räcker, locka sedan hundra personer att dra stenen för pyramiden. Eller placera ett dussin ljusemitterande kristaller i ett hus. COB LED Detta är en rektangulär eller rund platta av gul färg, inrymd i ett hölje med ett transparent lock eller täckt med en lins av sekundär LED-optik. Linsen bildar det önskade riktningsmönstret för ljusflödet och skyddar COB-strukturen från damm, vatten, mekanisk påfrestning etc.

Kärnan i COB-teknik

Färdiga LED-chips utan höljen limmas på ett värmeledande konstgjord safirsubstrat eller löds fast på en halvledarkiselskiva. Beroende på driftspänningen är chipsen kopplade i seriekretsar. För 9 V – 3 st, 12 V – 4 st. etc. Kedjan drivs av en ström av en storlek - den nominella driftströmmen för kristaller av denna typ, till exempel 20 mA. Seriekedjor kopplas parallellt, får kraft eller ljusflöde. Sedan beläggs LED-kristallerna med blått ljus med en gul fosfor. Så här ringer du kraftiga lysdioder MAJSKOLV.

Vad betyder frasen SMD COB lysdioder? Detta är en COB-matris inrymd i ett SMD-paket. Dessa höljen är designade för automatisk installation av ERE (elektroradioelement) direkt på ytan tryckt kretskort. COB är en uppsättning tekniska operationer för produktion av högeffekts- och ultrahögeffekts lysdioder i form av en enda matris. Matrisen består av tiotals eller hundratals kristaller.

När kraften hos lysdioder ökade började tillverkarna leta efter sätt att förbättra värmeavledningen. Som ett resultat uppstod COB LED-teknik som gör det möjligt att skapa kompakta och kraftfulla ljuskällor med hög optisk densitet, från vilka överskottsvärmen tas bort av huset. Dessa lysdioder är inbyggda i lampor och spotlights för belysning av industri- och bostadslokaler samt arkitektonisk belysning.

I COB-lysdioder är kristaller utan hölje eller substrat placerade nära varandra, kopplade i serie parallellt och täckta med ett enda skikt av fosfor. Upp till 70 marker kan placeras på 1 cm2 bräda, som ett resultat av detta ökar den optiska densiteten avsevärt (glöden är enhetlig, utan prickar). Kortet kan ha olika storlekar, överskottsvärme går förlorad genom höljet, oavsett antalet dioder.

Modulens form kan vara rektangulär, kvadratisk, rund, oval, vilket gör att den kan installeras i nästan vilken belysningsarmatur som helst. Kraft beror på område, hög ljusstyrka kan uppnås med minimala modulstorlekar. Denna design skapar inte skuggor, ytan är jämnt upplyst. Dessa LED-källor fungerar bra med alla förkopplingsdon, ljusstyrka och färgdimmer, och automatiska ljusstyrningssystem.

Uppmärksamhet! För att uppnå mer kraft, kan du använda en miniatyr COB LED-matris istället för en volymetrisk SMD-matris.

Produktionsprocess

COB LED-tillverkningsprocessen består av många steg:

• tillverkning av substrat;
• applicera en komposition på dem som säkerställer vidhäftning;
• kristallinstallationer;
• härdning av limbeläggningen;
• plasmarening från föroreningar;
• elektrisk anslutning av lysdioder;
• belägga kristallerna med en fosfor, vilket ger tätning.

Det tryckta kretskortet har tre lager: en metallbas, ett dielektrikum, ett lager som leder ström.

Under lång tid förhindrades implementeringen av SOV-teknologi av avsaknaden av en metod för att likformigt applicera en limkomposition på substrat. Den måste ha en viss tjocklek, varken ökning eller minskning är tillåten. I det första alternativet bryts den termiska kontakten med kroppen, i det andra går kristallerna av.

2009 föreslogs magnetronförstoftningsmetoden, som gör det möjligt att skapa termisk kontakt av en kvalitet som är överlägsen den som skapas på SMD-kretskort. Den nya metoden kallades MCOB (Multi Chip-onBoard). För tillfället använder alla de bästa tillverkarna det.

Uppmärksamhet!Även i vetenskapliga publikationer har COB och MCOB samma betydelse.

SOV-teknik låter dig skapa matriser av vilken form som helst utan ytterligare optiska element.

Låt oss uttrycka vår syn på detta dilemma, som börjar likna en debatt om vilket som är bättre, iOS eller Android. Det finns inget tydligt svar på denna fråga. Det är nödvändigt att tydligt förstå syftet med lampan, som använder en diodmatris. För vissa kommer COB att vara bättre, för andra - SMD.

COB för lite kraftfulla lampor riktat ljus

Till exempel vinner COB klart i kommersiella riktade belysningsarmaturer. Såsom banljus, downlights och andra typer av accentbelysning.

För diffus kommersiell belysning är konventionell belysning mer lämplig. LED Strip ljus eller en linjal monterad runt lampkroppens omkrets under diffusorn. COB-matriser uppför sig också ganska bra i gatustrålkastare med en effekt på upp till 50 watt.

SMD för industriella kupolljus över 50W

När det gäller belysning av industriföretag, till exempel i industriella LED-lampor klockan
Det är nästan omöjligt att hitta en COB-matris (se bilden till höger) från världsberömda avancerade tillverkare, även om alla för några år sedan älskade sådana experiment.

Industriella LED-kupollampor med COB-matris är mycket billigare än en lampa med SMD-diodkort, till exempel industriella kupollampor.

Detta beror på att en COB-matris med dioder från samma tillverkare kostar 30-50% mindre, vilket minskar kostnaden för lampan. Nackdelen, enligt recensioner från de flesta välkända tillverkare av industri- och gatubelysning, är det frekventa utbytet av COB-matriser under garanti om lampeffekten är mer än 50 W.

På en av fabrikerna som vi samarbetar med fick vi höra en historia om hur en industriell LED-klocklampa med ett högkvalitativt värmeavledningssystem och en högkvalitativ COB-diod lämnades påslagen med chippet nere på bordet, och inom 2 timmar fattade bordet eld.

Riktig upplevelse

Från vår personliga praktik känner vi till historien om hur en kraftingenjör på ett stort företag, för att spara pengar på bekostnad av kvalitet, köpte industriella kupollampor med COB-dioder och nu måste han betala för sitt felaktiga beslut: varje år att byta diodkort i 15-20% av lamporna .

För att inte bli utskälld av sina överordnade för att de gjort fel val vid ett tillfälle, ber han om att få faktureras för lysrör och olika elektriska förbrukningsartiklar istället för COB-matriser, för att dölja verkliga utgifter.

COB-diodnedbrytning

Vi bör inte heller glömma den verkliga nedbrytningen av dioder i högeffekts industriarmaturer, som enligt användarobservationer är högre för högeffektsarmaturer med COB-element. Men mycket sällan gör någon årliga mätningar av rumsbelysning.

Diodförfalskning: Hur identifierar man skrupelfria tillverkare av industriella belysningsarmaturer?

Bländningseffekt av COB-dioder

En annan observation från användare är det faktum att industriella COB LED-kupolljus i lager och verkstäder ger en starkare bländningseffekt, vilket gör det svårt för personal att arbeta på höjden.

Expertutlåtande: “Vår åsikt: LED-armaturer med COB-matris är Det bästa beslutet för accentljus och armaturer med måttlig effekt upp till 50W. De enda undantagen är flermodulsystem, där varje modul är en separat COB-matris med måttlig effekt. För belysning på mer än 50 watt är det bättre att använda industriella klocklampor med en SMD-matris. Dessutom, ju fler dioder per 1 watt effekt, desto bättre, säger Alexey Frolov, ljusingenjör på Grandenergoproekt.