關(guān)于COB封裝的一些看法
:2018-03-12
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說(shuō)到COB的缺點(diǎn),有三個(gè)詞一定繞不過(guò)去。那就是,散熱、發(fā)光效率和眩光。所有問(wèn)題都是由COB自身的產(chǎn)品結構決定的。
對COB來(lái)說(shuō),散熱是第一個(gè)“阿克琉斯之踵”。一般9W COB的尺寸是一個(gè)直徑大約為10mm的圓形,這決定了它只能在這個(gè)面積內直接作用于發(fā)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(lái)講,低發(fā)熱量、大面積散熱的情形要遠好于高發(fā)熱、小面積散熱的情形。
至于COB廠(chǎng)家一直在大肆宣傳的低熱阻,其實(shí)說(shuō)的是導熱能力好。
不過(guò)請注意,所謂的「導熱能力好」只是能把COB產(chǎn)生的熱導出來(lái),至于接下來(lái)對熱的處理COB是完全被動(dòng)的。就好比一條高速公路,車(chē)在路上是跑得很快,可到收費站就開(kāi)始堵了,這個(gè)和COB的情形類(lèi)似。
不同點(diǎn):
1. 不同意在光源器件上談散熱。散熱的功能實(shí)現是散熱器該去完成的任務(wù),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(diǎn)的溫差值。導熱好的特性是能在更短的時(shí)間內把芯片的溫度傳到散熱器上。
2. 對散熱來(lái)講,低發(fā)熱量、大面積散熱的情形要遠好于高發(fā)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(chǎn)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(shí),也有的COB是發(fā)光面大,功率小。這類(lèi)COB一般不會(huì )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(gè)直徑大約為10mm的圓形,這決定了它只能在這個(gè)面積內直接作用于發(fā)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(fā)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(lái)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(chē)在路上是跑得很快,可到收費站就開(kāi)始堵了,這個(gè)和COB的情形類(lèi)似。 這個(gè)例子很好,只是說(shuō)反了,COB的導熱能力強,瓶頸是散熱器的匹配問(wèn)題,散熱器散熱速率越快COB產(chǎn)品結溫越低。而導熱不好的產(chǎn)品會(huì )卡在導熱的瓶頸上所以只會(huì )卡在收費站。
COB的第二個(gè)缺點(diǎn)是光效。由于在一個(gè)狹小的面積上緊密排列了多顆LED芯片,所以單顆芯片所發(fā)出的靠近水平方向的光會(huì )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(fā)射出去。而對于SMD,只要間距合理,就不存在這個(gè)問(wèn)題(見(jiàn)圖 b)。正是這個(gè)全反射使得COB的發(fā)光效率從一開(kāi)始就比LED燈珠的表面貼裝低10%。同時(shí),封裝材料吸收水平方向光線(xiàn)所帶來(lái)的熱量和芯片密集排列本身產(chǎn)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(diǎn):
1. 并沒(méi)有證據證明同樣的芯片封裝COB的光效率會(huì )比封裝單顆器件光效低20%。COB光源產(chǎn)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(huì )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(huì )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(shí)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(shuō)的芯片排布密集的情況是專(zhuān)門(mén)正對射燈用的COB產(chǎn)品。也有很多芯片排布間隙大的COB產(chǎn)品,還有COB產(chǎn)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(yǔ):文章在提到COB產(chǎn)品時(shí)使用了“狹小“和”緊密排列“,在SMD產(chǎn)品是用詞:”只要間距合理“??梢?jiàn)老軍醫的比較方法是:狹小、緊密排列的COB產(chǎn)品 和 間距合理的SMD產(chǎn)品的光效對比。這樣是沒(méi)有可比性的,
4. 還是再說(shuō)下射燈吧,射燈產(chǎn)品考慮中心光強的因素會(huì )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(chǎn)品。
第三個(gè)缺點(diǎn)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(wèn)題,基本上使用COB的射燈都必須配一個(gè)非常深的燈杯,除了配光需要更是為了防止過(guò)于強烈的眩光。
眩光的產(chǎn)生不是由于使用了COB就有眩光,不用COB就沒(méi)有眩光。并且在燈具設計時(shí)需要考慮對眩光進(jìn)行處理,不僅僅是加一個(gè)深杯就能解決。
不同點(diǎn):
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(shí)間上存在極端的亮度對比,以致引起視覺(jué)不舒適和降低物體可見(jiàn)度的視覺(jué)條件。視野內產(chǎn)生人眼無(wú)法適應之光亮感覺(jué),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(guò)高的亮度或前后發(fā)生過(guò)大的亮度變化。 所以眩光的原罪不能說(shuō)是COB造成的。
2. 非常深的反光杯一般是用來(lái)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(guò)于強烈的眩光。是否可以理解為COB配了深杯后就沒(méi)有強烈的眩光?那從嚴謹的角度說(shuō),到底有還是沒(méi)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(jiǎn)單,因為COB的產(chǎn)品形態(tài)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(diǎn):
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(hù)使用的產(chǎn)品越能得到廣泛推廣。COB無(wú)需貼片,無(wú)需設計電路板,這是為燈具廠(chǎng)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(chǎn)品做特定角度的射燈,都需要經(jīng)過(guò)光學(xué)設計模擬,反光杯模具實(shí)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(yè)照明。商業(yè)照明對燈具功率要求越來(lái)越高,角度要求越來(lái)越小,同時(shí)燈具體積要小。小出光面,高功率的COB是為了迎合客戶(hù)的需求而生產(chǎn)。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(guān)系),很難匹配最終用戶(hù)的需求。
COB光源的出現大約在2008年。當時(shí)是為了解決LED燈具的“鬼影”問(wèn)題——在LED燈具照射下,被照物會(huì )產(chǎn)生幾個(gè)不完全重疊的影子從而使眼睛產(chǎn)生暈眩感。當時(shí)有兩個(gè)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(gè)大問(wèn)題,當時(shí)LED的發(fā)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(fā)展動(dòng)機,可是很快就被放棄了。原因很簡(jiǎn)單,COB屬于二次封裝,技術(shù)和工藝相對復雜,以當時(shí)的技術(shù)單片COB只要超過(guò)35W就沒(méi)有辦法在批量生產(chǎn)中保持質(zhì)量穩定,其光效、散熱也比不上表面貼裝。COB在市場(chǎng)上的首秀悄然結束。
在當時(shí)的環(huán)境下,研發(fā)COB有其合理性,這和后來(lái)COB的再開(kāi)發(fā)有本質(zhì)區別。COB的第二春在2012年,是作為一種全新的光源被再次“發(fā)明”了出來(lái)的。其動(dòng)因是市場(chǎng)對LED產(chǎn)品長(cháng)期停滯不前的失望。然而,橫亙在COB前的技術(shù)問(wèn)題并沒(méi)有隨著(zhù)時(shí)間而改善,依舊被封裝和大功率的質(zhì)量穩定性阻礙其發(fā)展。
2015年,COB再次“火”了起來(lái)。如果說(shuō)COB的前兩次發(fā)展推動(dòng)了LED行業(yè),那么這次純粹就是為了與舊傳統“接軌”,本質(zhì)上是一種倒退。誠然,COB是解決了“鬼影”問(wèn)題,可是此前的發(fā)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(chuàng )造了良好的技術(shù)基礎,使其終于滿(mǎn)足了市場(chǎng)的應用需求。這一切看上去很美好,但是COB產(chǎn)品形態(tài)的底層邏輯問(wèn)題,使得再好的技術(shù)也彌補不了自身缺陷。而且正是基于良好技術(shù)在客觀(guān)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(chǎn)品怎樣被理解,就怎樣被設計;
產(chǎn)品怎樣被設計,就怎樣被對待。
所以行業(yè)不景氣不是沒(méi)有原因的!
少數派曾經(jīng)不止一次地提到好的產(chǎn)品是人性的訴求,而壞的產(chǎn)品則企圖強加一些不合適的功能給用戶(hù)以獲取利潤。這兩點(diǎn)恰恰體現在COB射燈上。
LED芯片的技術(shù)發(fā)展推動(dòng)了COB產(chǎn)品的發(fā)展,并且產(chǎn)品發(fā)展的趨勢從性能導向最終會(huì )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(wèn)題。某些射燈都不希望有副光斑的產(chǎn)生,更別說(shuō)是重影了。如果采用單顆器件排列組合,也會(huì )有重影的問(wèn)題。
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