COB封裝在LED燈具優勢探討

文章來源:恒光電器

發布時間:2013-12-28

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 LED室內照明燈具發展歷程及趨勢

       LED照明初期是由點綴裝飾性光源為主，雖然功率小，價格高，但其可靠性高，電工照明，控制性強，體積小，所以最先興起的市場是小夜燈、線條燈等。隨著LED照明燈具的逐步發展，在亮化工程輔助照明等公共場合，LED照明燈具漸漸替代了一些傳統光源產品。2009年，LED燈具開始在發達國家進入主照明普及，在電費較高，使用時間較長的商業應用場所，LED燈具迅速成為市場的新寵。市場對LED燈具產品有了一定的認可和接受。LED燈具的環保，3c認證，體積小，高可靠性等其他特性逐漸凸顯出來。

       總體來看，隨著LED產品質量及性價比的提升，LED照明燈具正朝著替代目前所有其他人造光源的方向邁進。

目前LED室內照明燈具設計技術難點

a) 散熱技術問題

       與傳統光源一樣， led光源在工作期間也會產生熱量，其多少取決于整體的發光效率。在外加電能量作用下，電子和空穴的輻射復合發生電致發光，在PN結附近輻射出來的光還需經過芯片本身的半導體介質和封裝介質才能抵達外界(空氣)。綜合電流注入效率、輻射發光量子效率、芯片外部光取出效率等，最終大概只有30-40%的輸入電能轉化為光能，其余60-70%的能量主要以非輻射復合發生的點陣振動的形式轉化熱能。

       一般來說，LED燈具工作是否穩定，品質好壞，與燈體本身散熱至關重要， LED燈具結構一般由LED光源連接散熱結構、驅動器、透鏡組成，3c認證，因此散熱也是一個重要的部分，如果LED不能很好散熱、它的壽命也會受影響。市場上的高亮度LED燈的散熱，常常采用自然散熱，效果并不理想。

b) 電源驅動技術問題

       由于LED是特性敏感的半導體器件，又具有負溫度特性，因而在應用過程中需要對其進行穩定工作狀態和保護，從而產生了驅動的概念。LED器件對驅動電源的要求近乎于苛刻，LED不像普通的白熾燈泡，可以直接連接 220V的交流市電。LED是2~3伏的低電壓驅動，必須要設計復雜的變換電路，LED天花燈，不同用途的LED燈，要配備不同的電源適配器。目前常用驅動電源存在元器件多，使用環境突發因素多，失效幾率高、輸出特性不穩定，對LED的保護措施不夠等現象，且與LED壽命不匹配(電源壽命<20Kh，LED壽命>30Kh)，辦公照明，同時好的驅動電源成本太高，設計，占燈具成本的20-40%以上。

c) 二次配光技術問題

       通常為了使LED芯片發出的光能夠更好地輸出，得到最大程度地利用，并且在照明區域內滿足設計要求，需要對LED光源進行二次光學系統的設計，二次光學設計主要考慮如何把LED光源發出的光線集中到期望的照明區域上，從而讓整個系統發出的光能滿足設計需要，ROSH認證，目前二次光學所使用的基本光學元件主要有透鏡和反光杯兩種，如何提高燈具出光面的亮度均勻性，減少不舒適的眩光以及如何實現更好的配光曲線，提高光在工作面的利用效率是目前二次配光技術主要要面對的問題

d) 燈具標準化問題

       目前由于我國缺少針對LED照明產品的統一標準，加上各家企業自身現有的裝備設施、各自的工作基礎和技術水平發展不均衡，造成了市場上出現的LED照明應用產品種類繁多、性能各異、互換性差，給整個產業的發展提出了嚴峻挑戰，LED筒燈，LED照明品牌，同時也在一定程度上制約了LED照明產業的健康發展。

COB封裝技術如何解決這些技術難點

a) 縮短熱通道，減少降低熱阻

       傳統封裝應用的系統熱阻為：芯片-固晶膠-焊點-錫膏-銅箔-絕緣層-鋁材。COB封裝的系統熱阻為：芯片-固晶膠-鋁材。COB封裝的系統熱阻要遠低于傳統SMD封裝的系統熱阻，大幅度提高了LED的壽命。

b) 提升出光均勻度

       傳統封裝通過將多個分立的器件貼在PCB板上形成LED應用的光源組件，LED燈管，此種做法存在點光，眩光以及重影的問題。而COB封裝由于是集成式封裝，是面光源，視角大且易調整，減少眩光及出光折射的損失，質量，出光均勻一致。

c) 增強色溫一致性

       一體式封裝，可以避免傳統光源多個封裝器件之間存在色差問題，色度空間分布比較均勻。

d) 光引擎設計，多功能集成

       COB光源更容易實現電源與驅動一體集成，形成光引擎，將LED光源與led驅動電路置放于同一片基板將可降低LED照明模組的生產成本，結構更為緊湊，綠色照明，給燈具設計留有更大空間，也避免下游燈具制造端需同時整合光源和電源供應鏈的風險，可以降低外置電源的設置難度。

e) 模塊化及其標準化

       COB光源的模塊化可很好的推動光源和燈具標準化進程，質量，光源模塊化可以使產品實現相互的可替換性，解決資源重復投資的問題。更容易實現從功率集成到光、機、電、熱功能集成。

       集成光源標準化發展方向是從光源模組到光引擎，最終的光源形式一定以便于拆卸和替換的模組形式來體現的。光源模組與電子器件組合，形成光引擎模塊;而功能模塊化之后，通過標準連接接口相互連，并逐漸標準化，這是一個必然的趨勢。加之led封裝產品上千種規格，LED天花燈，種類繁雜，性能各異，互換性兼容性較差，只有集成光源形態最符合標準化趨勢的發展。