Opis diod LED typu COB

Niedawno na rynku zaczęły pojawiać się lampy LED wykonane w technologii COB. Natychmiast po pojawieniu się tych produktów informacje o nich zaczęły nabierać charakteru mitów. Niniejsza recenzja jest próbą oddzielenia prawdy od fikcji i sztuczek marketingowców.

Co to jest dioda LED COB

Od czasu pojawienia się diod LED SMD inżynieria nie stoi w miejscu. Konstruktorzy wielu producentów rozwiązali problem zmniejszenia rozmiarów sprzętu oświetleniowego, zwiększenia skuteczności świetlnej, uproszczenia i zmniejszenia kosztów technologii montażu, instalacji itp. Trudno powiedzieć, kto pierwszy wpadł na pomysł, aby nie zamykać każdego złącza p-n w osobnej obudowie pokrytej fosforem, lecz umieścić kilka kryształów galu iarsenku w jednej powłoce. Jednak pierwsza próbka takiego produktu pojawiła się na rynku w 2003 r. w firmie Citizen Electronics.

Pomysł ten okazał się przełomowy. Oprócz rozwiązania wyżej wymienionych problemów możliwe było skoncentrowanie elementów promieniujących na stosunkowo niewielkiej powierzchni i uzyskanie mniejszego rozproszenia światła. Technologia ta nosi nazwę COB - chip-on-board. Być może dokładniejszym tłumaczeniem byłoby "element na płytce" lub "kryształ na płytce".

Zespoły COB w różnych kształtach.

Przez długi czas wprowadzanie na rynek matryc wykonanych zgodnie z tą zasadą było wstrzymywane przez złożoność procesu przyklejania diod LED do podłoża. Grubość kleju musiała być ściśle skalibrowana: zmniejszenie grubości warstwy prowadziło do zmniejszenia siły wiązania, a zwiększenie grubości - do zmniejszenia efektywności rozpraszania ciepła. W 2009 r. problem ten został rozwiązany i technologia COB rozpoczęła swój triumfalny pochód w świecie techniki oświetleniowej.

Moduł wykonany według tej zasady zawiera matrycę diod LED bez obudów, umieszczonych na podstawie. Ze względu na brak powłok możliwe było zwiększenie gęstości elementów promieniujących i zwiększenie jasności na jednostkę powierzchni. W niektórych przypadkach diody LED są zamknięte w przezroczystej masie dla zwiększenia wytrzymałości. Górna część powłoki jest pokryta powłoką fosforową.

Podłoże do montażu matrycy COB.

Płytka drukowana jest wykonana w konwencjonalnej technologii i składa się ze ścieżek przewodzących ułożonych na podłożu dielektrycznym. Od spodu przykleja się metalową płytę o wysokiej przewodności cieplnej i produkt jest gotowy.

Ważne! W większości przypadków standardowy radiator nie wystarcza do zapewnienia normalnej temperatury pracy diod LED. Należy zastosować dodatkowy zewnętrzny radiator.

Typowe wartości strumienia świetlnego matryc z układami scalonymi o wymiarach 0,762*0,762 mm w zależności od mocy przedstawiono w poniższej tabeli.

Rzeczywiste liczby mogą się nieznacznie różnić ze względu na dodatkowe warunki.

Rodzaje

Niedawno na rynku pojawiły się diody COB LED z wbudowanymi sterownikami. "Na pokładzie" znajduje się teraz nie tylko matryca, ale także elementy prostownicze oraz układ stabilizujący prąd przepływający przez elementy emitujące. Jak widać, dodatkowe elementy nie są ukryte pod wspólną obudową, lecz zamontowane na osobnej płytce i zintegrowane z modułem.

Matryca z prostownikiem i sterownikiem.

Ten typ diody LED w technologii COB stanowi pojedynczą jednostkę, do której podłącza się jedynie napięcie zasilania.

Zasada działania i charakterystyka

Diody COB LED nie opierają się na żadnych nowych zasadach działania. Wykorzystują one to samo złącze p-n wykonane z arsenku galu, fosforku indu lub innych materiałów. Ta sama podstawowa rekombinacja ładunków z emisją kwantu światła po przyłożeniu napięcia stałego. To samo światło monochromatyczne o wąskim spektrum. Ta sama zasada wytwarzania niedostępnych kolorów - po włączeniu zasilania promieniowanie z diod LED (w zakresie optycznym lub UV) inicjuje luminescencję luminoforu. Ten znany proces umożliwia wytwarzanie kolorów, których nie można uzyskać poprzez bezpośrednie świecenie złączy półprzewodnikowych. Istnieje również problem odprowadzania ciepła. Nowatorstwo elementów polega jedynie na technologii produkcji, która może przenieść urządzenia emitujące światło na nowy poziom konsumencki.

Zarządzanie stroną

Sterowanie diodą COB LED sprowadza się do przełączania napięcia zasilania i pod tym względem nie ma zasadniczej różnicy w stosunku do urządzeń konwencjonalnych. Taki element może być włączany lub wyłączany:

• Przełącznik ręczny do ustawiania odpowiedniego napięcia;
• przekaźnik elektromagnetyczny lub rozrusznik;
• przełącznik elektroniczny (tranzystor, tyrystor).

Należy jedynie pamiętać, że moc takiej diody może wynosić do 100 W, a napięcie robocze 220 V. Element przełączający musi mieć odpowiednie parametry.

Zalecany kąt widzenia: COB led vs. smd led

Zalety i wady

Ważne! Biorąc pod uwagę taniość produkcji diod COB LED, wady te stopniowo tracą na znaczeniu. Tendencja zmierza w kierunku sytuacji, w której bardziej opłacalna staje się wymiana matrycy niż jej odbudowa.

Deklaracje producentów o wyższej skuteczności świetlnej w stosunku do mocy, wynikające z nowych zasad produkcji, należy najprawdopodobniej przypisać chwytom marketingowym. Zauważono już, że matryce COB nie opierają się na nowych zasadach działania. A pewien wzrost skuteczności świetlnej można wiązać z naturalnym rozwojem technologii produkcji luminoforów i kryształów półprzewodnikowych.

Lifetime

Producenci matryc COB podają średnią żywotność na poziomie około 30 000 godzin. Jest to około 3,5 roku ciągłej pracy. W przypadku konwencjonalnych diod LED okres ten jest zwykle podawany w specyfikacjach jako do 50 000 godzin (5,5 roku). Często stwierdza się, że niezawodność elementów COB jest niska. W rzeczywistości doświadczenie w eksploatacji nowych urządzeń emitujących światło nie zostało jeszcze zgromadzone. Wszystkie dane pochodzą z obliczeń, w których często nie uwzględnia się warunków eksploatacji. Jest też mało prawdopodobne, aby jakikolwiek producent przeprowadził kilkuletnie testy w warunkach rzeczywistych. Nie ma sensu ich stosować - w międzyczasie pojawią się nowe technologie i materiały.

Należy wziąć pod uwagę, że okresy gwarancyjne dla obu elementów są ustalone mniej więcej na tym samym poziomie - około 15 000 godzin. Wszystko, co poza tym jest prognozowaniem i czystym marketingiem. Dlatego wszelkie informacje dotyczące okresu użytkowania mają obecnie charakter deklaracji i należy je traktować z ostrożnością.

Lampa LED COB

Kolejną zaletą nowej technologii jest to, że można produkować matryce o dowolnych kształtach i rozmiarach. W większości przypadków dostępne są urządzenia okrągłe i prostokątne (kwadratowe), z których można wykonać różne konfiguracje lamp.

Lampa domowa na diodach COB-LED.

Lampa kukurydziana, która swoją nazwę zawdzięcza dyskretnym elementom przypominającym ziarna zbóż, zyskała nowy wygląd. Teraz nie ma już świecących kropek, powierzchnia stała się jednolita, a emisja jest bardziej równomierna. Rozmiar takich lamp jest obecnie ograniczony przez wymagania dotyczące wytrzymałości mechanicznej matrycy, ale należy mieć nadzieję, że rozwój technologii w najbliższej przyszłości pozwoli obejść ten problem.

Oświetlacz LED z 6 matrycami.

Naświetlacz LED wykorzystujący takie matryce może mieć jeden element promieniujący lub kilka - w zależności od wymaganej jasności świecenia. Pojedyncza matryca zastępująca kilka mniejszych opraw nie jest jeszcze dostępna ze względu na wspomniane ograniczenia rozmiarów.

Schemat połączeń

Okablowanie zależy od konstrukcji matrycy. Jeśli są to tylko równoległe łańcuchy elementów, należy je podłączyć do jednofazowej sieci domowej 220 V za pomocą prostownika lub sterownika o odpowiednim napięciu i natężeniu, tak jak zwykłe pojedyncze diody lub zespoły.

Schemat połączeń matrycy.

Jeśli prostownik i sterownik są "na pokładzie", połączenie nie różni się od zwykłej żarówki. Na przykład wspomniana już "kukurydza" ma standardowe gniazdo do wkręcania w gniazdo.

Rozkład pinów

Dioda LED, podobnie jak zwykła dioda, jest urządzeniem, które przewodzi prąd w jedną stronę. Dlatego podczas podłączania przewodów należy zachować właściwą polaryzację. Anodę należy podłączyć do plusa zasilacza, a katodę do minusa.

Przyporządkowanie pinów zespołu COB.

Przyporządkowanie pinów matrycy COB jest łatwe do zidentyfikowania - oznaczenia są naniesione bezpośrednio na obudowę. Zaciski są oznaczone symbolami "+" i "-". Jeśli zespół może być podłączony bezpośrednio do obwodu napięcia zmiennego, styki są oznaczone jako L (faza) i N (neutralny).

Panuje przekonanie, że elementy oświetleniowe wykonane w technologii COB w niedalekiej przyszłości całkowicie zastąpią diody SMD. W rzeczywistości jest to mało prawdopodobne. W końcu elementy SMD nie wyparły całkowicie elementów SMD, ale znacznie je wyparły. Najprawdopodobniej sytuacja będzie wyglądała tak samo - każda technologia będzie zajmowała swoją niszę.