Beskrivning av lysdioder av COB-typ
För inte så länge sedan började marknaden fyllas med LED-lampor med COB-teknik. Omedelbart efter det att dessa produkter uppstod började informationen om dem få karaktären av myter. Den här granskningen är ett försök att skilja sanning från fiktion och marknadsförarnas knep.
Vad är en COB LED
Ända sedan SMD-lysdioderna kom har tekniken inte stått stilla. Många tillverkare har löst problemet med att minska storleken på belysningsutrustningen, öka ljusstyrkan, förenkla och minska kostnaderna för monteringsteknik, montering osv. Det är svårt att säga vem som först kom på idén att inte innesluta varje p-n-koppling i ett separat fosforbelagt hölje utan att placera flera gallium-arsenidkristaller i ett enda skal. Men det första exemplaret av en sådan produkt dök upp på marknaden 2003 från Citizen Electronics.
Idén visade sig vara ett genombrott. Förutom att lösa de ovannämnda problemen kunde man koncentrera de strålande elementen till ett relativt litet område och få mindre ljusspridning. Tekniken kallas COB (chip-on-board). En mer korrekt översättning skulle kanske vara "element på en tavla" eller "kristall på en tavla".
Under lång tid har det varit svårt att få ut matriser som tillverkats enligt denna princip eftersom det var komplicerat att limma lysdioderna på substratet. Tjockleken på limmet måste kalibreras noggrant: en minskning av skikttjockleken ledde till en minskning av bindningsstyrkan, en ökning av tjockleken ledde till en minskning av värmeavledningseffektiviteten. År 2009 löstes detta problem och COB-tekniken började sitt segertåg inom belysningstekniken.
En modul som tillverkas enligt denna princip innehåller en matris av lysdioder utan hölje, placerade på basen. Tack vare avsaknaden av skal har det varit möjligt att öka de strålande elementens täthet och öka ljusstyrkan per ytenhet. I vissa fall är lysdioderna inkapslade i en genomskinlig förening för att öka styrkan. Den övre delen av skalet är belagd med fosfor.
Det tryckta kretskortet tillverkas med konventionell teknik och består av ledande skenor på ett dielektriskt substrat. En metallplatta med hög värmeledningsförmåga limmas under och produkten är färdig.
Viktigt! I de flesta fall räcker inte den vanliga kylflänsen till för att säkerställa en normal driftstemperatur för lysdioderna. En extra extern kylfläns måste användas.
Typiska värden för ljusflöde för matriser med chipstorlek 0,762*0,762 mm beroende på effekt visas i tabellen nedan.
| Elektrisk effekt, W | Antal element, st. | Ljusflöde, lm |
| 10 | 9 | 450-550 |
| 30 | 30 | 1800-2200 |
| 50 | 50 | 2550-2750 |
| 100 | 100 | 4500-5500 |
De faktiska siffrorna kan variera något på grund av ytterligare omständigheter.
Typer
COB-lysdioder med integrerade drivrutiner har nyligen dykt upp på marknaden. "Ombord" är nu inte bara matrisen, utan också likriktarelement och ett chip för att stabilisera strömmen genom de lysande elementen. Som framgår är de extra elementen inte dolda under ett gemensamt hölje, utan monterade på ett separat kort och integrerade i modulen.
Denna typ av COB-teknologi LED är en enda enhet, och allt som återstår är en matningsspänning.
Funktionsprincip och egenskaper
COB-lysdioder bygger inte på några nya funktionsprinciper. De använder samma p-n-övergång av galliumarsenid, indiumfosfid eller andra material. Samma grundläggande laddningsrekombination med emission av ett ljuskvantum när en likspänning läggs på. Samma monokromatiska ljus med smalt spektrum. Samma principer för att producera oåtkomliga färger - när strömmen tillförs startar strålning från lysdioder (i det optiska området eller UV) fosforens luminescens. Denna kända process gör det möjligt att framställa färger som inte kan uppnås genom att lysa upp halvledarförbindelser direkt. Det finns också ett problem med värmeavledning. Det nya i elementen ligger endast i produktionstekniken, som kan ta ljusemitterande apparater till en ny konsumentnivå.
Hantering av
Styrningen av en COB-lysdiod går ut på att koppla om matningsspänningen, och i det avseendet är det ingen grundläggande skillnad mot konventionella enheter. Ett sådant element kan slås på eller stängas av:
- En manuell omkopplare för lämplig spänning;
- elektromagnetiskt relä eller startmotor;
- elektronisk omkopplare (transistor, tyristor).
Det enda man bör tänka på är att effekten av en sådan lysdiod kan vara upp till 100 W och att driftsspänningen är 220 V. Omkopplingselementet måste ha lämpliga parametrar.
Rekommenderad betraktningsvinkel: COB led vs. smd led
Fördelar och nackdelar
Viktigt! Med tanke på att COB LED-tillverkningen är billig förlorar dessa nackdelar successivt i betydelse. Trenden går mot en punkt där det blir mer ekonomiskt att byta ut matrisen än att bygga om den.
Producenternas deklarationer om högre ljusstyrka i förhållande till effekten på grund av nya produktionsprinciper bör troligen tillskrivas marknadsföringsmetoder. Det har redan konstaterats att COB-matriserna inte bygger på nya funktionsprinciper. En viss ökning av ljusstyrkan kan kopplas till den naturliga utvecklingen av tekniken för produktion av fosforer och halvledarkristaller.
Livstid
Tillverkare av COB-matriser anger en genomsnittlig livslängd på cirka 30 000 timmar. Detta motsvarar ungefär 3,5 års kontinuerlig drift. För konventionella lysdioder anges denna period vanligtvis som upp till 50 000 timmar (5,5 år) i specifikationerna. Ofta dras slutsatsen att COB-element är låg tillförlitlighet. I själva verket har man ännu inte samlat på sig någon erfarenhet av hur nya lysdioder fungerar. Alla siffror kommer från beräkningar som ofta inte tar hänsyn till driftsförhållandena. Och det är osannolikt att någon tillverkare har genomfört tester i verkligheten under flera år. Det finns ingen mening med dem - ny teknik och nya material kommer att komma under denna tid.
Man bör ta hänsyn till att garantitiderna för båda delarna är ungefär lika långa - cirka 15 000 timmar. Allt annat är prognoser och ren marknadsföring. Därför är all information om livslängden idag en deklaration och bör behandlas med försiktighet.
COB LED-lampa
En annan fördel med den nya tekniken är att matriser i alla former och storlekar kan tillverkas. I de flesta fall finns det runda och rektangulära (fyrkantiga) anordningar som kan användas för att skapa olika lampkonfigurationer.
Majslampan, som fått sitt namn på grund av de diskreta elementen som liknar grödans korn, har fått ett nytt utseende. Nu finns det inga glödande prickar, ytan har blivit fast och utsläppet är mer jämnt. Storleken på sådana lampor begränsas nu av kraven på matrisens mekaniska hållfasthet, men man hoppas att den tekniska utvecklingen inom den närmaste framtiden kommer att lösa detta problem.
LED-belysare som använder sådana matriser kan ha antingen ett strålande element eller flera - beroende på vilken ljusstyrka som krävs för luminescensen. En enda matris som ersätter flera mindre armaturer är ännu inte tillgänglig på grund av de nämnda storleksbegränsningarna.
Kopplingsschema
Ledningsdragningen beror på matrisens utformning. Om det bara är en parallell kedja av element ska de anslutas till ett inhemskt enfasigt 220 V-nät via en likriktare eller drivrutin för lämplig spänning och ström, precis som vanliga enskilda lysdioder eller enheter.
Om en likriktare och en drivrutin finns "ombord" är anslutningen inte annorlunda än för en vanlig glödlampa. Den redan nämnda "majsen" har till exempel ett standarduttag för att skruva in i uttaget.
Pinout
En lysdiod, liksom en vanlig diod, är en anordning som leder strömmen till en sida. Därför måste polariteten iakttas när du ansluter den. Anoden ska anslutas till plus-sidan av strömförsörjningen och katoden till minus-sidan.
Det är lätt att identifiera COB-matrisens stifttilldelning - markeringarna är direkt på höljet. Stiften är markerade med "+" och "-". Om enheten kan anslutas direkt till en växelspänningskrets är stiften märkta med L (fas) och N (neutral).
Det finns en uppfattning att belysningselement som tillverkas med COB-teknik kommer att ersätta SMD-ljusdioder helt och hållet inom en snar framtid. Det är faktiskt osannolikt att detta kommer att ske. SMD-komponenterna har ju inte helt ersatt SMD-komponenterna, men de har i hög grad trängt ut dem. Sannolikt kommer det att bli samma situation här - varje teknik kommer att ha sin egen nisch.