LED matrica. COB alebo SMD: Ktorý typ čipu je efektívnejší pre LED podsvietenie? Krátka doba chodu

Predpokladá sa, že jedným z najúčinnejších spôsobov, ako znížiť celkové náklady na energiu v súčasnosti, je organizácia systémov umelého osvetlenia pomocou LED.

Pri rovnakom svetelnom toku je spotreba LED svetelných zdrojov asi 10-krát nižšia ako u klasickej žiarovky. Zároveň slúžia mnohonásobne dlhšie ako žiarivky.

Až donedávna bolo masové používanie LED lámp obmedzované ich vysokou cenou, ktorá je do značnej miery určená pomerne zložitou výrobnou technológiou. Takže na inštaláciu monokryštálu na substrát (doska s plošnými spojmi) sa používa spájkovanie v konvekčnej peci.

Aby sa znížila zložitosť výroby energeticky úsporných svetelných zdrojov, boli vyvinuté LED polia, ktoré sú vo všeobecnosti súborom jednotlivých LED so spoločným (paralelným pripojením) alebo samostatným napájaním.

V tomto prípade je na jeden substrát namontovaných asi 9 alebo viac kryštálov, ktoré sú potom vyplnené fosforom.

Táto technológia výrazne znížila náklady na výrobu LED svietidiel a urobila ich dostupnejšími. Takéto matrice sa úspešne používajú pri výrobe svietidiel a indikačných zariadení. Nevyžadujú spájkovanie v konvekčnej peci a možno ich namontovať ručne alebo pomocou špeciálnych montážnych modulov.

SMD diódy(Surface Mounted Device) je trochu zastaraný typ, štrukturálne pozostávajúci z kovového substrátu (meď alebo hliník), na ktorom je namontovaný kryštál, prispájkovaný ku kontaktom puzdra, kde je substrát nainštalovaný.

Kryštál je pokrytý šošovkou a/alebo potiahnutý fosforom. Táto technológia umožňuje umiestniť až tri LED diódy na jeden substrát. Používajú sa pri výrobe LED pásikov na osvetlenie a podsvietenie.

Zároveň sa v závislosti od počtu kryštálov v matrici vyrábajú pásky s počtom LED 60 ks/m (1 kryštál) a 30 ks/m (3 kryštály). Jas žiary pások s LED, pozostávajúcich z troch kryštálov, je prirodzene vyšší ako u pások s LED na jednom čipe.

SMD matrice sú dostupné aj s kryštálmi, ktoré majú inú farbu žiary (typ RGB). LED diódy typu RGB sú riadené špeciálnymi ovládačmi, ktoré upravujú jas alebo výkon žiary pomocou metódy pulzne-šírkovej modulácie (PWM).

Aplikovaním prúdu rôznej veľkosti na každý farebný kryštál môžete zmeniť jeho celkový svetelný tok a vytvoriť tak bizarné kombinácie farieb a jasu žiary.

COB diódy(Chip On Board z anglického „chip on the board“) je najbežnejší typ maticových LED diód. Konštrukčne sú substrátom (doskou), na ktorom je namontované veľké množstvo nezabalených kryštálov. Potom sú naplnené fosforom.

Veľký počet kryštálov poskytuje zvýšenú svietivosť LED typu COB, ktorá je rádovo vyššia ako podobný parameter diód typu SMD. Diódy typu SOV sa používajú na osvetlenie aj ako indikačné zariadenia.

Vláknové LED diódy sľubná technológia Chip On Glass, ktorá umožňuje nainštalovať 28 kryštálov na sklenený alebo zafírový substrát.

Používa sa pri výrobe LED svietidiel v priehľadných sklenených bankách. Svetelný tok sa zároveň šíri o 360°, čo umožňuje získať väčšie osvetlenie pri rovnakom výkone ako SMD a COB LED.

© 2012-2019 Všetky práva vyhradené.

Materiály prezentované na stránke slúžia len na informačné účely a nemožno ich použiť ako usmernenia a normatívne dokumenty.

Vyjadrime svoj pohľad na túto dilemu, ktorá začína pripomínať hádku o tom, čo je lepšie, či iOS alebo Android. Na túto otázku neexistuje jediná odpoveď. Je potrebné jasne pochopiť účel lampy, ktorá používa diódovú maticu. Pre niekoho bude lepší COB, pre iného SMD.

COB pre nízkovýkonové reflektory

Napríklad COB jednoznačne víťazí v komerčných reflektoroch. Ako sú koľajové svetlá, stropné svetlá a iné typy akcentačného osvetlenia.

Pre rozptýlené komerčné osvetlenie je vhodnejší bežný LED pás alebo pravítko namontované po obvode telesa svietidla pod difúzorom. COB matrice sa nesprávajú zle v pouličných reflektoroch do 50 wattov.

SMD pre priemyselné kupolové svietidlá nad 50W

Pokiaľ ide o osvetlenie priemyselných podnikov, napríklad v priemyselných LED svietidlách, zvonček
Stretnúť COB-maticu (pozri obrázok vpravo) od svetoznámych vyspelých výrobcov je takmer nemožné, hoci ešte pred pár rokmi takéto experimenty miloval každý.

Priemyselné kupolové svietidlá COB LED sú oveľa lacnejšie ako doskové svietidlá s diódami SMD, ako sú priemyselné kupolové svietidlá.

Je to spôsobené tým, že matica COB s diódami od rovnakého výrobcu stojí o 30-50% menej, čo znižuje náklady na svietidlo. Nevýhodou je podľa recenzií najvýznamnejších výrobcov priemyselného a pouličného osvetlenia časté výmeny matíc COB v záruke, ak je výkon svietidla vyšší ako 50 wattov.

V jednej z fabrík, s ktorou spolupracujeme, nám rozprávali príbeh o tom, ako sa zabudlo na priemyselné LED zvonové svietidlo s kvalitným systémom odvodu tepla a kvalitnou COB diódou so zapnutým čipom na stole dole a za 2 hodiny sa stôl zapálil.

Skutočná skúsenosť

Z vlastnej skúsenosti poznáme príbeh o tom, ako si energetik vo veľkom podniku, aby ušetril peniaze na úkor kvality, kúpil priemyselné kupolové svietidlá s COB diódami a teraz musí za svoje nesprávne rozhodnutie doplácať: každý rok na výmenu diódových dosiek v 15-20% svietidiel .

Aby ho jeho nadriadení nepokarhali, že sa svojho času rozhodol zle, požiada ho, aby mu namiesto matíc COB účtoval žiarivky a rôzny elektrospotrebný materiál, aby zakryl skutočné náklady.

Degradácia COB diód

Netreba zabúdať ani na reálnu degradáciu diód vo vysokovýkonných priemyselných svietidlách, ktorá je podľa pozorovaní používateľov vyššia u vysokovýkonných svietidiel s COB prvkami. Ale veľmi zriedka niekto robí ročné merania osvetlenia miestnosti.

Oslepujúci efekt COB diód

Ďalším pozorovaním používateľov je skutočnosť, že priemyselné COB LED kupolové svetlá v skladoch a dielňach produkujú viac oslnenia, čo sťažuje personálu prácu vo výškach.

Odborný názor: „Náš názor: COB LED svietidlá sú najlepším riešením pre akcentačné osvetlenie a svietidlá s miernym výkonom do 50W. Jedinou výnimkou sú viacmodulové systémy, v ktorých je každý modul samostatnou maticou COB s miernym výkonom. Na osvetlenie viac ako 50 wattov je lepšie použiť priemyselné zvonové lampy s maticou SMD. Navyše, čím viac diód na 1 watt výkonu, tým lepšie,“ hovorí Alexej Frolov, svetelný inžinier v Grandenergoproekt.

LED matrice sú technologickou kombináciou na jednom substráte niekoľkých svetloemitujúcich polovodičových kryštálov, so spoločnou výplňou so zmesou fosforu a silikónu.

Vzhľad LED matíc je spojený s vývojom (Chip-on-Board), čo sa doslova prekladá ako "čip na doske." Táto technológia nahradila SMD LED, vyznačuje sa vysokým stupňom automatizácie výroby a viedla k výraznému zníženiu cien LED svietidiel a reflektorov.

Typy a aplikácie

Pri zachovaní jednotného princípu umiestňovania LED kryštálov na teplovodivý substrát sa LED polia výrazne líšia v počte kryštálov na jednej základni a v spôsoboch ich vzájomného prepojenia.

Počet kryštálov na jednom substráte určuje konečný výkon matrice, ktorý môže dosiahnuť stovky wattov na produkt. Výkonné matricové svetelné zdroje sa osvedčili v bodových svietidlách a svietidlách pre pouličné osvetlenie. Spôsob, akým sú kryštály navzájom spojené, určuje schopnosť ovládať žiaru jednotlivých kryštálov a parametre napájania pre matricu. Sériovo-paralelná štruktúra vnútorných spojení umožňuje znížiť prúd a zvýšiť veľkosť napájacieho napätia, čo sa odráža v charakteristikách matricových produktov.

Ďalšou vlastnosťou vnútorných spojení kryštálov medzi sebou vonkajšími vývodmi je možnosť použitia maticových štruktúr LED v informačných tabuliach a v grafických alebo znakových obrazovkách. Takéto LED matrice sa používajú v riadiacich a meracích zariadeniach a rôznych reklamných zariadeniach.

V starších modeloch, pre informačné tabule, grafické alebo znakové displeje, boli LED matice navrhnuté na báze DIP alebo SMD LED.

schému zapojenia

Ako je uvedené vyššie, sériovo-paralelný obvod na vzájomné prepojenie kryštálov LED určuje požiadavky na napájanie matrice. Čím vyššie je napájacie napätie, tým viac LED je zapojených do sériových obvodov. Táto vlastnosť znižuje požiadavky na výstupné prúdy budičov, no v prípade poruchy jedného kryštálu v sériovom obvode prestane vyžarovať svetlo celý obvod. Prúd je prerozdeľovaný do pracovných LED čipov, čím sa urýchľuje ich degradácia a vážne sa znižuje životnosť LED matrice ako celku.

Na vyriešenie problému niektorí výrobcovia spájajú všetky LED čipy vo vnútri matice súčasne sériovo a paralelne. Táto vlastnosť výrazne znižuje možnosť zlyhania LED matrice v dôsledku vyhorenia jedného čipu. Paralelné zapojenie LED diód medzi sebou v rámci rovnakej štruktúry matrice vyžaduje veľké výstupné prúdy budiča, ale celková emisivita prakticky netrpí poruchou jedného alebo dvoch kryštálov. Matrice pre LED displeje obsahujú komplexný systém vnútorného spínania, ktorý je určený požiadavkami na ovládanie každej LED samostatne. Na ovládanie takýchto LED matíc boli vytvorené špeciálne integrované procesory a mikroobvody.

Pripojenie

V schémach pripojenia LED matíc sú dva kľúčové body určujúce pre ich spoľahlivosť - dostatočná plocha radiátora na odvod tepla a stabilizáciu napájacích prúdov. Oba tieto faktory priamo súvisia so zvýšenou degradáciou polovodičových kryštálov, keď ich teploty prekročia maximálne prípustné hodnoty.

Nedostatočná plocha chladiaceho radiátora a príliš vysoký prechodový prúd vedú k zvýšeniu teploty kryštálu.

Prevádzkové hodnoty jednosmerného prúdu sú uvedené v parametroch matíc LED a pre približný výber plochy radiátora môžete použiť číslo 20-25 cm² na 1 W výkonu matrice. Je potrebné vziať do úvahy, že takáto plocha je potrebná pri teplote okolia do 35 °C. Pri vyšších teplotách by mala byť pracovná plocha chladiča zväčšená alebo doplnená o aktívne chladenie.

Pri výbere LED matíc so zabudovaným budičom a napájaných zo siete 220 V je potrebné vziať do úvahy, že takéto svetelné zdroje nie sú vhodné na osvetlenie miest trvalého pobytu osoby.

Absencia vysokokapacitných elektrolytických kondenzátorov v budiacom obvode napájanom 220 voltmi určuje vysoké vyžarované svetlo, ktorého škodlivý vplyv na ľudské zdravie bol dokázaný mnohými vedeckými štúdiami.

Záver

Vylepšovanie parametrov LED kryštálov vyžarujúcich svetlo vedie k vzniku stále výkonnejších maticových štruktúr, ktorých výstupný výkon už dosiahol 300 W a viac.

Tento trend v kombinácii so zvýšením špecifického svetelného toku na 1W príkonu určuje ďalší vývoj LED matíc a ich predstihujúci vývoj na trhu osvetľovacej techniky.

Prečítajte si tiež

Knyazev O.V., Skupina spoločností Stroy-TK, máj 2017

V súčasnosti trh s LED osvetlením v Rusku zažíva svoj boom, v predaji sú high-tech drahé modely lámp a reflektorov, ktorých záručná doba je 3-7 rokov, a lacné LED produkty, ktoré pravdepodobne nebudú fungovať bez porúch. aspoň 1 rok. Pokúsme sa pochopiť tento súbor návrhov.

Odkiaľ pochádzajú lacné jednorazové „remeselné výrobky“?

Akokoľvek sa to môže zdať paradoxné, za existenciu veľkého množstva ponúk lacných spotrebiteľských LED svietidiel si môže sám zákazník, pretože hlavným kritériom výberu zákazníka sú náklady.

Situácia sa opakuje ako predtým: ak je dopyt po lacných výrobkoch, zásobu zabezpečia aj výrobcovia z Ríše stredu! Keďže nikto nemá monopol na dovoz z Číny, konkurenti začínajú od výrobcov požadovať neustále znižovanie nákupných cien, šaržu po šarži, aby jednoducho zabodovali konkurentov na trhu nízkou cenou. Všetko však má rozumné hranice a neustále znižovanie nákladov na produkty pri zachovaní všetkých základných charakteristík je jednoducho nemožné. Takže hra začne znižovať výkon, spoľahlivosť atď. - len na predaj osvetľovacích zariadení s minimálnou záručnou dobou. A to aj napriek tomu, že LED diódy oznámili šialenú prevádzkovú dobu - od 50 do 100 tisíc hodín.

Čo je COB

Technológia COB, novšie MCOB (Multi Chip-on-Board) – v preklade znamená „Crystal On Board“. Je považovaná za doteraz najpokročilejšiu LED technológiu.

Stručne sa to dá opísať takto: umiestnenie kryštálov na dosku bez puzdier a keramických substrátov, ako aj prekrytie všetkých týchto kryštálov spoločnou vrstvou fosforu. LED kryštály sú umiestnené veľmi blízko seba - hustota umiestnenia môže dosiahnuť 70 kryštálov na 1 cm 2, t.j. kryštály prakticky splývajú do jedného poľa a žiara matrice sa ukazuje ako veľmi rovnomerná, jednotlivé body kryštálov sú na nerozoznanie.

Dôležitým plusom technológie je kvalita vyžarovaného svetla. Objekty osvetlené lampami na COB-matici majú jasné ohraničenie tieňa v dôsledku rovnomerného rozloženia svetelného toku. Svietidlá na SMD LED sa, žiaľ, nemôžu pochváliť takým kontrastom kvôli veľkému počtu jednotlivých kryštálov a reflektorov, ktoré sú široko oddelené v priestore.

Energetická účinnosť matríc COB môže dosiahnuť 170 Lm/W.

Výhody COB

Hlavné výhody technológie MCOB sú:

1. Vysoký svetelný výkon (viac ako 100 lm/W);
2. Schopnosť dosiahnuť vysokú intenzitu svetelného toku s relatívne malou veľkosťou;
3. Kompatibilné s rôznymi ovládačmi, vrát. so stmievaním;
4. Rovnomernosť svetelného toku, žiadny tieňový efekt;
5. Kompaktnosť, malá veľkosť, dostupnosť rôznych tvarov;
6. Možnosť výroby matríc akejkoľvek farebnej teploty od 2700K do 7000K;
7. Index podania farieb až 90Ra;

Nevýhody COB

Hlavnou nevýhodou technológie COB je povinné zabezpečenie dobrého odvodu tepla z výkonnej matrice COB, čo je ťažké zabezpečiť, pretože plocha matrice je malá a je ťažké odstrániť prebytočné teplo z malej kontaktnej plochy.

V tom je háčik: lacná, a teda spočiatku nekvalitná matrica COB namontovaná na chladiči bez správneho osadenia a spracovania styčných plôch nie je dostatočne chladená, začne sa prehrievať a v konečnom dôsledku vyhorí.

Ako potvrdenie môžeme uviesť nasledovný fakt: nie je to tak dávno, čo sme na diagnostiku a opravu dostali 57 LED reflektorov (COB) s výkonom 100W. Súdiac podľa ich vzhľadu (viď foto), z lacnej série GS Light.

Po diagnostike sa zistilo, že v prevažnej väčšine reflektorov (49 kusov) zlyhala matica COB LED a vo zvyšných 8 prípadoch zlyhal LED driver.

Čo je SMD

Technológia SMD (Surface Mounting Device) – doslovne sa dá preložiť ako „zariadenie na povrchovú montáž“.

Hlavným rozdielom medzi touto technológiou a „tradičnou“ technológiou priechodných otvorov je, že komponenty sú namontované na povrchu dosky. To poskytuje menšie konštrukčné rozmery, lepší odvod tepla a variabilitu prevedenia. Tento dizajn je zďaleka najbežnejší v osvetlení a používa sa takmer vo všetkých typoch svetelných zdrojov.

K dnešnému dňu je to technológia SMD, ktorá je najrozšírenejšia v LED osvetlení a používa sa takmer vo všetkých typoch svietidiel.

Táto technológia je priamo vytvorená na organizáciu výkonného rozptýleného osvetlenia, čo sa dosahuje distribúciou značného počtu malých LED diód po celej ploche svietidla (až 700 kusov v jednom produkte), čo umožňuje, aby v svietidlách používajte akúkoľvek doplnkovú optiku, iba bežné ochranné sklo karosérie svietidla. Na zvýšenie stupňa rozptylu (napríklad pre miestnosti s počítačovým vybavením) sa používa mliečny, prizmatický alebo mikroprizmatický difúzor.

Keďže LED diódy sú umiestnené na veľkoplošnom hliníkovom pravítku a vzdialenosť medzi nimi je dostatočne veľká, LED chladenie nespôsobuje veľké ťažkosti, a teda odolnosť SMD pravítok pri správnom napájaní.

Z mínusov svietidiel s linkami SMD si treba všimnúť veľkú zložitosť ich opravy, pretože ak jedna LED zlyhá, celá linka prestane horieť a výmena LED SMD na vlastnú päsť je pomerne časovo náročná úloha. Výmena celej linky je už finančne nákladná. Spravodlivo treba povedať, že väčšina výrobcov LED svietidiel v Rusku v prípade záručného prípadu vymení celý rad.

COB a SMD aplikácie

1. Všeobecný prípad

Urobil by som sekciu takto: ak vám tvarový faktor krytu lampy umožňuje umiestniť dostatočne veľký chladiaci radiátor, môžete použiť žiarovky COB LED, ktoré obmedzia ich výkon na 30 wattov. Všetky svetelné zariadenia s vyšším výkonom sú výhradne SMD. Vo všeobecnosti sa stane ideálnou možnosťou pre zavedenie LED osvetlenia.

2. Prešiel objekt a zabudol

Ak je úlohou presne toto - odovzdať predmet a utiecť, potom samozrejme musíte použiť lacné lampy alebo reflektory na vysokovýkonnej matrici COB. Ich pracovný čas by vám mal stačiť na to, aby ste sa skryli pred zorným poľom... :)

3. Krátka doba chodu

Ak lampa alebo reflektor funguje príležitostne, zapne sa na niekoľko minút (napríklad je vybavený senzorom prítomnosti a zapne sa iba vtedy, keď prechádzajú ľudia), môžete si bez obáv zvoliť COB. Matrica jednoducho nebude mať čas na prehriatie.

4. Organizácia dočasného osvetlenia.

Pre organizáciu dočasného osvetlenia (napríklad na stavbe pri dokončovacích prácach) by som odporučil použiť COB reflektory s výkonom 20 - 30W.

5. Osvetlenie skladov, priemyselných priestorov

V skladoch, priemyselných budovách a priestoroch sa zvyčajne používajú výkonné svietidlá zavesené vo vysokej (6-12 metrovej) výške. Pre ich elektrické osvetlenie sa dôrazne odporúča používať svietidlá vyrobené na SMD LED pásikoch. Pri výbere zariaďovacích predmetov dbajte najmä na prítomnosť presne vymedzených radiátorov, ktorých účelom je odvádzať prebytočné teplo do okolia.