Beschreibung der COB-LEDs
Es ist noch nicht lange her, da füllte sich der Markt mit LED-Leuchten in COB-Technologie. Unmittelbar nach dem Erscheinen dieser Produkte begannen die Informationen über sie den Charakter von Mythen anzunehmen. Dieser Bericht ist ein Versuch, die Wahrheit von der Fiktion und den Tricks der Vermarkter zu trennen.
Was ist eine COB-LED?
Seit dem Aufkommen der SMD-LEDs ist die Technik nicht stehen geblieben. Die Entwickler vieler Hersteller haben das Problem der Verkleinerung der Beleuchtungsanlagen, der Erhöhung der Lichtausbeute, der Vereinfachung und Kostensenkung der Befestigungstechnik, der Montage usw. gelöst. Es ist schwer zu sagen, wer zuerst auf die Idee kam, nicht jeden p-n-Übergang in ein separates phosphorbeschichtetes Gehäuse einzuschließen, sondern mehrere Arsenid-Gallium-Kristalle in einer einzigen Schale unterzubringen. Aber das erste Muster eines solchen Produkts kam 2003 von Citizen Electronics auf den Markt.
Diese Idee erwies sich als bahnbrechend. Neben der Lösung der oben genannten Probleme war es möglich, die strahlenden Elemente auf eine relativ kleine Fläche zu konzentrieren und eine geringere Lichtstreuung zu erzielen. Die Technologie heißt COB - Chip-on-Board. Eine genauere Übersetzung wäre vielleicht "Element auf einem Brett" oder "Kristall auf einem Brett".
Die Freisetzung der nach diesem Prinzip hergestellten Matrizen wurde lange Zeit durch die Komplexität des Aufklebens der LEDs auf das Substrat behindert. Die Dicke des Klebstoffs musste streng kalibriert werden: Eine Verringerung der Schichtdicke führte zu einer Verringerung der Klebekraft, eine Erhöhung der Dicke zu einer Verringerung der Wärmeableitungseffizienz. Im Jahr 2009 wurde dieses Problem gelöst und die COB-Technologie trat ihren Siegeszug in der Welt der Beleuchtungstechnik an.
Ein nach diesem Prinzip hergestelltes Modul enthält eine Matrix von LEDs ohne Gehäuse, die auf dem Sockel angebracht sind. Durch das Fehlen von Schalen war es möglich, die Dichte der strahlenden Elemente zu erhöhen und die Helligkeit pro Flächeneinheit zu steigern. In einigen Fällen sind die LEDs zur Verstärkung in eine transparente Masse eingekapselt. Der obere Teil des Gehäuses ist mit einer Phosphorbeschichtung versehen.
Die Leiterplatte wird mit herkömmlicher Technologie hergestellt und besteht aus Leiterbahnen, die auf einem dielektrischen Substrat angeordnet sind. Eine Metallplatte mit hoher Wärmeleitfähigkeit wird darunter geklebt und das Produkt ist fertig.
Wichtig! In den meisten Fällen reicht der Standardkühlkörper nicht aus, um eine normale Betriebstemperatur der LEDs zu gewährleisten. Es muss ein zusätzlicher externer Kühlkörper verwendet werden.
Typische Werte für den Lichtstrom von Matrizen mit einer Chipgröße von 0,762*0,762 mm in Abhängigkeit von der Leistung sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt.
| Elektrische Leistung, W | Anzahl der Elemente, Stk. | Lichtstrom, lm |
| 10 | 9 | 450-550 |
| 30 | 30 | 1800-2200 |
| 50 | 50 | 2550-2750 |
| 100 | 100 | 4500-5500 |
Die tatsächlichen Zahlen können aufgrund zusätzlicher Bedingungen leicht abweichen.
Typen
Seit kurzem sind COB-LEDs mit integrierten Treibern auf dem Markt. "An Bord" sind nun nicht nur die Matrix, sondern auch Gleichrichterelemente sowie ein Chip zur Stabilisierung des Stroms durch die emittierenden Elemente. Wie man sieht, sind die zusätzlichen Elemente nicht unter einem gemeinsamen Gehäuse versteckt, sondern auf einer separaten Platine montiert und in das Modul integriert.
Diese Art von LED mit COB-Technologie ist eine einzige Einheit, für die nur noch die Versorgungsspannung benötigt wird.
Funktionsweise und Merkmale
COB-LEDs beruhen nicht auf einem neuen Funktionsprinzip. Sie verwenden denselben p-n-Übergang aus Galliumarsenid, Indiumphosphid oder anderen Materialien. Dieselbe grundlegende Ladungsrekombination mit Emission eines Lichtquants, wenn eine Gleichspannung angelegt wird. Dasselbe monochromatische Licht mit engem Spektrum. Dieselben Prinzipien zur Erzeugung unzugänglicher Farben - wenn Strom angelegt wird, löst die Strahlung der LEDs (im optischen Bereich oder im UV) die Lumineszenz des Leuchtstoffs aus. Dieses bekannte Verfahren ermöglicht es, Farben zu erzeugen, die durch direktes Glühen von Halbleiterübergängen nicht erreicht werden können. Außerdem gibt es das Problem der Wärmeabfuhr. Die Neuartigkeit der Elemente liegt lediglich in der Produktionstechnologie, die Licht emittierende Geräte auf ein neues Verbraucherniveau bringen kann.
Verwaltung von
Die Ansteuerung einer COB-LED läuft auf das Schalten der Versorgungsspannung hinaus, und in dieser Hinsicht gibt es keinen grundlegenden Unterschied zu herkömmlichen Geräten. Ein solches Element kann ein- oder ausgeschaltet werden:
- Ein manueller Schalter für die entsprechende Spannung;
- elektromagnetisches Relais oder Anlasser;
- elektronischer Schalter (Transistor, Thyristor).
Es ist nur zu beachten, dass die Leistung einer solchen LED bis zu 100 W betragen kann und die Betriebsspannung 220 V beträgt. Das Schaltelement muss über entsprechende Parameter verfügen.
Empfohlener Betrachtungswinkel: COB-LED vs. SMD-LED
Vorteile und Nachteile
Wichtig! Angesichts der kostengünstigen COB-LED-Produktion verlieren diese Nachteile allmählich an Bedeutung. Der Trend geht dahin, dass es wirtschaftlicher wird, die Matrix zu ersetzen, als sie neu zu bauen.
Erklärungen der Hersteller über eine höhere Lichtausbeute im Verhältnis zur Leistung aufgrund neuer Produktionsprinzipien sind höchstwahrscheinlich auf Marketingtricks zurückzuführen. Es wurde bereits festgestellt, dass keine neuen Grundsätze für die Funktionsweise von COB-Matrizen festgelegt werden. Und ein gewisser Anstieg der Lichtausbeute kann mit der natürlichen Entwicklung der Technologien zur Herstellung von Leuchtstoffen und Halbleiterkristallen verbunden sein.
Lebenslang
Die Hersteller von COB-Matrizen geben eine durchschnittliche Lebensdauer von ca. 30.000 Stunden an. Dies entspricht etwa 3,5 Jahren Dauerbetrieb. Bei herkömmlichen LEDs wird dieser Zeitraum in der Regel mit bis zu 50.000 Stunden (5,5 Jahre) in den Spezifikationen angegeben. Es wird häufig der Schluss gezogen, dass die Zuverlässigkeit von COB-Elementen gering ist. Es gibt nämlich noch keine Erfahrungen mit dem Betrieb neuer Licht emittierender Geräte. Alle Zahlen beruhen auf Berechnungen, die häufig die Betriebsbedingungen nicht berücksichtigen. Und es ist unwahrscheinlich, dass irgendein Hersteller einen mehrjährigen Praxistest durchgeführt hat. Sie haben keinen Sinn - neue Technologien und Materialien werden in der Zwischenzeit kommen.
Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Gewährleistungsfristen für beide Elemente ungefähr gleich lang sind - etwa 15.000 Stunden. Alles, was darüber hinausgeht, sind Prognosen und reines Marketing. Daher haben alle Angaben zur Lebensdauer heute den Charakter von Deklarationen und sind mit Vorsicht zu genießen.
COB-LED-Lampe
Ein weiterer Vorteil der neuen Technologie besteht darin, dass Matrizen in jeder Form und Größe hergestellt werden können. In den meisten Fällen stehen runde und rechteckige (quadratische) Geräte zur Verfügung, aus denen verschiedene Lampenkonfigurationen hergestellt werden können.
Die Maisleuchte, die ihren Namen aufgrund der diskreten, an Getreidekörner erinnernden Elemente erhielt, hat ein neues Aussehen erhalten. Jetzt gibt es keine leuchtenden Punkte mehr, die Oberfläche ist fest geworden und die Emission ist gleichmäßiger. Die Größe solcher Lampen ist derzeit durch die Anforderungen an die mechanische Festigkeit der Matrix begrenzt, aber es ist zu hoffen, dass die Entwicklung der Technologie in naher Zukunft dieses Problem umgehen wird.
LED-Leuchten, die solche Matrizen verwenden, können entweder ein strahlendes Element oder mehrere haben - je nach gewünschter Helligkeit der Lumineszenz. Eine einzelne Matrix, die mehrere kleinere Leuchten ersetzt, ist aufgrund der genannten Größenbeschränkungen noch nicht verfügbar.
Schaltplan
Die Verdrahtung hängt vom Aufbau der Matrix ab. Wenn es sich nur um eine parallele Kette von Elementen handelt, sollten sie über einen Gleichrichter oder Treiber für die entsprechende Spannung und Stromstärke an ein 220-V-Einphasen-Haushaltsnetz angeschlossen werden, genau wie gewöhnliche einzelne LEDs oder Baugruppen.
Wenn ein Gleichrichter und ein Treiber "an Bord" sind, ist der Anschluss nicht anders als bei einer normalen Glühlampe. Der bereits erwähnte "Mais" zum Beispiel hat eine Standardfassung zum Einschrauben in die Steckdose.
Die Pinbelegung
Eine LED ist wie eine normale Diode ein Gerät, das den Strom auf einer Seite leitet. Daher muss beim Anschluss die Polarität beachtet werden. Die Anode muss an die Plus-Seite des Netzteils angeschlossen werden, die Kathode an die Minus-Seite.
Die Pinbelegung der COB-Matrix ist leicht zu erkennen - die Markierungen sind direkt auf dem Gehäuse angebracht. Die Klemmen sind mit "+" und "-" gekennzeichnet. Wenn die Baugruppe direkt an einen Wechselspannungsstromkreis angeschlossen werden kann, sind die Stifte mit L (Phase) und N (Nullleiter) gekennzeichnet.
Es besteht die Auffassung, dass mit COB-Technologie hergestellte Beleuchtungselemente in naher Zukunft SMD-LEDs vollständig ersetzen werden. Es ist sogar unwahrscheinlich, dass dies geschieht. Schließlich haben die SMD-Bauteile die SMD-Bauteile nicht vollständig ersetzt, aber sie haben sie deutlich verdrängt. Höchstwahrscheinlich wird es hier die gleiche Situation geben - jede Technologie wird ihre eigene Nische besetzen.