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        行業新聞

        關于COB封裝的一些看法

        :2018-03-12    :333

         說到COB的缺點,有三個詞一定繞不過去。那就是,散熱、發光效率和眩光。所有問題都是由COB自身的產品結構決定的。

         

        對COB來說,散熱是第一個“阿克琉斯之踵”。一般9W COB的尺寸是一個直徑大約為10mm的圓形,這決定了它只能在這個面積內直接作用于發熱源,至于面積以外的范圍就僅作為散熱的輔助。而同樣9W的SMD,基板直徑一般在100mm左右。對散熱來講,低發熱量、大面積散熱的情形要遠好于高發熱、小面積散熱的情形。

        至于COB廠家一直在大肆宣傳的低熱阻,其實說的是導熱能力好。

         

        不過請注意,所謂的「導熱能力好」只是能把COB產生的熱導出來,至于接下來對熱的處理COB是完全被動的。就好比一條高速公路,車在路上是跑得很快,可到收費站就開始堵了,這個和COB的情形類似。

         

        不同點:

        1. 不同意在光源器件上談散熱。散熱的功能實現是散熱器該去完成的任務,不要強加在光源上。對于光源的評估主要應該集中在導熱能力上,即熱阻 ?;蛘咴u估從芯片結溫到PCB焊點的溫差值。導熱好的特性是能在更短的時間內把芯片的溫度傳到散熱器上。

         

        2. 對散熱來講,低發熱量、大面積散熱的情形要遠好于高發熱、小面積散熱的情形。 這一種散熱模式的假設是基于傳導途徑而言,如果從輻射的途徑上談散熱,溫度高的產品輻射率更大。故,建議綜合考慮散熱的三種模式:傳導、對流和輻射的系統散熱。同時,也有的COB是發光面大,功率小。這類COB一般不會用在射燈上,不符合射燈的要求。

         

        3. 文中提到:一般9W COB的尺寸是一個直徑大約為10mm的圓形,這決定了它只能在這個面積內直接作用于發熱源,至于面積以外的范圍就僅作為散熱的輔助。而同樣9W的SMD,基板直徑一般在100mm左右。  A:10mm的面積為發光面及芯片固定位置和封裝區域,其余面積不是作為散熱用,而是導熱用。B:SMD基板直徑在10mm左右并不是用來做射燈的,我們可以算算9W的常用射燈規格的燈具最大尺寸:MR16PAR20,光源基板面積比燈具大,顯然不可能。

         

        4. 就好比一條高速公路,車在路上是跑得很快,可到收費站就開始堵了,這個和COB的情形類似。 這個例子很好,只是說反了,COB的導熱能力強,瓶頸是散熱器的匹配問題,散熱器散熱速率越快COB產品結溫越低。而導熱不好的產品會卡在導熱的瓶頸上所以只會卡在收費站。

         

        COB的第二個缺點是光效。由于在一個狹小的面積上緊密排列了多顆LED芯片,所以單顆芯片所發出的靠近水平方向的光會遇到相鄰芯片而不斷形成全反射,最后被封裝材料吸收,不能發射出去。而對于SMD,只要間距合理,就不存在這個問題(見圖 b)。正是這個全反射使得COB的發光效率從一開始就比LED燈珠的表面貼裝低10%。同時,封裝材料吸收水平方向光線所帶來的熱量和芯片密集排列本身產生的熱量疊加,導致COB工作溫度偏高,再次影響芯片光效。即使使用相同的芯片,COB也要比表面貼裝少20 lm/W左右。

        不同點:

         

        1. 并沒有證據證明同樣的芯片封裝COB的光效率會比封裝單顆器件光效低20%。COB光源產品一般功率大,封裝膠水表面溫度高,考慮到封裝膠水的耐溫性能,會采用折射率n=1.41左右的膠水;而單顆器件功率小,膠水表面溫度低,一般都會使用折射率n=1.5以上的膠水。折射率越高,越有利于LED芯片(n=2)的出光,同時由于膠水的特性折射率高的膠水耐溫性差(膠水分子結構造成特性)。

         

        2. 以上例子所說的芯片排布密集的情況是專門正對射燈用的COB產品。也有很多芯片排布間隙大的COB產品,還有COB產品每顆芯片上都加了透鏡,這樣也避免了芯片直接的光干擾。

         

        3. 請注意定語:文章在提到COB產品時使用了“狹小“和”緊密排列“,在SMD產品是用詞:”只要間距合理“??梢娎宪娽t的比較方法是:狹小、緊密排列的COB產品 和 間距合理的SMD產品的光效對比。這樣是沒有可比性的,

         

        4. 還是再說下射燈吧,射燈產品考慮中心光強的因素會更重于光效。射燈屬于整燈的區域照明,不同于廣泛照明的球泡燈或者路燈。例如:球泡燈整燈光效可以達到130lm/W; 路燈也有150lm/W,可是射燈很少有達到100lm/W的產品。

         

        第三個缺點就是眩光。同樣基于COB的小面積大功率,所以不可避免地存在眩光問題,基本上使用COB的射燈都必須配一個非常深的燈杯,除了配光需要更是為了防止過于強烈的眩光。

         

        眩光的產生不是由于使用了COB就有眩光,不用COB就沒有眩光。并且在燈具設計時需要考慮對眩光進行處理,不僅僅是加一個深杯就能解決。

         

        不同點:

         

        1. 眩光的定義:眩光(Dazzle)是指視野中由于不適宜亮度分布,或在空間或時間上存在極端的亮度對比,以致引起視覺不舒適和降低物體可見度的視覺條件。視野內產生人眼無法適應之光亮感覺,可能引起厭惡、不舒服甚至喪失明視度。在視野中某—局部地方出現過高的亮度或前后發生過大的亮度變化。 所以眩光的原罪不能說是COB造成的。

         

        2. 非常深的反光杯一般是用來制造更小角度的燈具。至于反射杯的效率,COB的反射杯效率和單顆器件的反射杯效率接近(相同角度)。

         

        3. 按照文中描述:除了配光需要更是為了防止過于強烈的眩光。是否可以理解為COB配了深杯后就沒有強烈的眩光?那從嚴謹的角度說,到底有還是沒有?

         

        既然COB有這么多毛病為毛倒成了射燈的主要光源呢?很簡單,因為COB的產品形態最接近傳統光源,所以原有的燈杯,燈具,設計方式都可以照搬(注意到了嗎,這和燈絲燈的邏輯何其相似)。

         

        不同點:

         

        1、 COB并不是最接近傳統光源,而是使用方式接近傳統光源。越方便用戶使用的產品越能得到廣泛推廣。COB無需貼片,無需設計電路板,這是為燈具廠商提供制造商的便利。

         

        2、 文中提到“所以原有的燈杯,燈具,設計方式都可以照搬” 傳統反光杯的焦距中心和COB匹配的反光杯焦距不同,不可以照搬。每款COB產品做特定角度的射燈,都需要經過光學設計模擬,反光杯模具實驗,改模完善,最終才成為通用品。

         

         

        射燈的應用特性討論:

         

        射燈主要考慮到局部照明,主要應用在商業照明。商業照明對燈具功率要求越來越高,角度要求越來越小,同時燈具體積要小。小出光面,高功率的COB是為了迎合客戶的需求而生產。如果采用單顆器件貼裝,整體光源的面積大,導致需要配更大的反光杯或者透鏡(光源面積和反光杯或者透鏡的出光面是有放大比例關系),很難匹配最終用戶的需求。

         

        COB光源的出現大約在2008年。當時是為了解決LED燈具的“鬼影”問題——在LED燈具照射下,被照物會產生幾個不完全重疊的影子從而使眼睛產生暈眩感。當時有兩個解決方案:

        1)在LED光源前增加一層不完全透光的膜(擴光板)。此方案有個大問題,當時LED的發光效率不高,擴光板使得整體光效更低了?;谶@種顧慮方案二就應運而生……

         

        2)從改善光源入手,在光源端消除“鬼影”。這就是COB最初的發展動機,可是很快就被放棄了。原因很簡單,COB屬于二次封裝,技術和工藝相對復雜,以當時的技術單片COB只要超過35W就沒有辦法在批量生產中保持質量穩定,其光效、散熱也比不上表面貼裝。COB在市場上的首秀悄然結束。

         

        在當時的環境下,研發COB有其合理性,這和后來COB的再開發有本質區別。COB的第二春在2012年,是作為一種全新的光源被再次“發明”了出來的。其動因是市場對LED產品長期停滯不前的失望。然而,橫亙在COB前的技術問題并沒有隨著時間而改善,依舊被封裝和大功率的質量穩定性阻礙其發展。

         

        2015年,COB再次“火”了起來。如果說COB的前兩次發展推動了LED行業,那么這次純粹就是為了與舊傳統“接軌”,本質上是一種倒退。誠然,COB是解決了“鬼影”問題,可是此前的發展證明COB在這方面是弊大于利的。雖然燈珠性能的大幅提升為COB封裝創造了良好的技術基礎,使其終于滿足了市場的應用需求。這一切看上去很美好,但是COB產品形態的底層邏輯問題,使得再好的技術也彌補不了自身缺陷。而且正是基于良好技術在客觀上的誘使,導致對LED特性不熟悉的設計者在錯誤的道路上越滾越遠。

         

        產品怎樣被理解,就怎樣被設計;

        產品怎樣被設計,就怎樣被對待。

        所以行業不景氣不是沒有原因的!

         

        少數派曾經不止一次地提到好的產品是人性的訴求,而壞的產品則企圖強加一些不合適的功能給用戶以獲取利潤。這兩點恰恰體現在COB射燈上。

         

         

        LED芯片的技術發展推動了COB產品的發展,并且產品發展的趨勢從性能導向最終會走向便利導向,這是COB成為射燈主流的人性訴求。COB可以克服重影的問題。某些射燈都不希望有副光斑的產生,更別說是重影了。如果采用單顆器件排列組合,也會有重影的問題。




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