Con el aumento de la potencia de los LED, los fabricantes comenzaron a buscar formas de mejorar la disipación del calor. El resultado es la tecnología COB LED, que permite crear fuentes de luz compactas y potentes con alta densidad óptica, cuyo exceso de calor es eliminado por la carcasa. Estos LED se integran en lámparas y focos para la iluminación de locales industriales y residenciales, iluminación arquitectónica.
En los COB-LED, los cristales sin cuerpo y sin sustrato están ubicados uno cerca del otro, conectados en serie en paralelo y cubiertos con una sola capa de fósforo. Se pueden colocar hasta 70 fichas por 1 cm 2 de tablero, como resultado, la densidad óptica aumenta significativamente (el brillo es uniforme, sin puntos). La placa puede tener diferentes tamaños, el exceso de calor se escapa a través de la carcasa sin importar el número de diodos.
La forma del módulo puede ser rectangular, cuadrada, redonda, ovalada, lo que le permite instalarlo en casi cualquier dispositivo de iluminación. La potencia depende de la zona, se puede conseguir un alto brillo con las mínimas dimensiones del módulo. Este diseño no crea sombras, la superficie se ilumina de manera uniforme. Estas fuentes LED funcionan bien con todos los balastros, atenuadores de brillo y color, sistemas Control automático Encendiendo.
¡Atención! Para obtener más potencia, puede usar una matriz de LED COB en miniatura en lugar de una matriz SMD voluminosa.
El proceso de producción de COB LED consta de muchos pasos:
Placa de circuito impreso de tres capas: base metálica, dieléctrica, capa conductora de corriente.
Durante mucho tiempo, la implementación de la tecnología SOW no se permitió por la falta de un método para aplicar uniformemente una composición adhesiva a los sustratos. Debe ser de cierto grosor, no se permite ni aumento ni disminución. En la primera variante, se rompe el contacto térmico con el cuerpo, en la segunda, se desprenden los cristales.
En 2009, se propuso el método de pulverización magnetrónica (magnetron sputtering), que permite crear un contacto térmico de calidad superior al creado en las placas de circuito impreso SMD. El nuevo método se llamó MCOB (Multi Chip-onBoard). Por el momento, es utilizado por todos los mejores fabricantes.
¡Atención! Incluso en publicaciones científicas, COB y MCOB tienen el mismo significado.
La tecnología SOV le permite crear matrices de cualquier forma sin elementos ópticos adicionales.
La tecnología COB (Chip On Board) también ha llegado a los LED. El método, en el que el chip se monta directamente en la placa, se ha utilizado durante mucho tiempo en el estampado de placas electrónicas unificadas y ha demostrado ser extremadamente fiable y miniaturizado. Su aparición trajo novedad al mundo en desarrollo del LED, permitió mirar más allá del horizonte de posibilidades de los componentes semiconductores.
La idea de colocar múltiples troqueles LED en una placa en un solo paquete surgió como resultado de intentos fallidos de aumentar la salida de luz y al mismo tiempo obtener luz ambiental de un grupo de elementos emisores de luz SMD de alta potencia. Los potentes LED SMD necesitan un sistema de refrigeración complejo, lo que conlleva un importante aumento del coste del producto final.
Los científicos abandonaron el aumento de potencia de un solo cristal y comenzaron experimentos para aumentar y minimizar los chips LED en un solo paquete. El resultado de los experimentos fue la tecnología COB, que implica la instalación de muchos chips diminutos, conectados en serie-paralelo, sobre una base común. Una placa de circuito impreso, por regla general, se fabrica sobre una base de metal (Metal Core Printed Circuit Board, MCPCB) y consta de tres capas principales: la base de metal en sí, el dieléctrico y la capa conductora. La base está hecha de aleaciones de metal con alta conductividad térmica. Por lo tanto, la MCPCB juega un papel no sólo tarjeta madre pero también es un buen conductor de calor. En el MCPCB, los chips LED se unen con un adhesivo, luego se interconectan y se cubren con una sola capa de fósforo.
La matriz COB resultante emite luz dispersa uniformemente, no se sobrecalienta (con una disipación de calor adecuada) y no requiere sistemas ópticos complejos. Usando la tecnología COB, es posible producir matrices de absolutamente cualquier forma geométrica a un bajo costo, lo que no se podía lograr con los métodos conocidos anteriormente.
La fabricación de la matriz COB comienza con la preparación del sustrato, sobre cuya superficie de trabajo se aplica una fina capa de adhesivo. Los requisitos para el espesor de la capa adhesiva son muy altos. Por un lado, debe garantizar un contacto fiable con los cristales LED microscópicos y, por otro lado, debe garantizar una disipación uniforme del calor.
Los científicos pudieron lograr una distribución uniforme de una sustancia con alta adherencia sobre la superficie de la base utilizando el método de pulverización catódica con magnetrón. Como resultado, el contacto térmico entre el chip y la base se hizo más perfecto y la tecnología se denominó MCOB (Multi Chip-on-Board).
En la literatura científica, los términos COB y MCOB suelen tener el mismo significado.
Los chips se instalan sobre la base preparada del futuro COB LED y las partículas más pequeñas de escombros se eliminan mediante limpieza con plasma. A continuación, los LED se conectan eléctricamente y, finalmente, se aplica una capa de fósforo líquido. Después del endurecimiento, no solo no transmite luz ultravioleta, sino que también protege los elementos del tablero de influencias externas.
Junto con otros tipos de LED, las matrices COB tienen sus propios "lados claros y oscuros", que vale la pena mencionar. La primera ventaja a favor de COB es la forma de la matriz, que puede ser redonda, cuadrada, con orificios tecnológicos... En general, cualquiera. Esto le permite duplicar las dimensiones de casi cualquier fuente de luz artificial y adaptarse a la forma deseada. El segundo aspecto positivo es la calidad de la luz emitida. Los objetos iluminados por lámparas COB tienen un borde de sombra claro debido a la distribución uniforme del flujo de luz. Las lámparas en LED SMD no pueden presumir de tal contraste debido a los cristales y reflectores ubicados por separado.
No se puede pasar de los indicadores de energía. El poder de una matriz COB depende de su geometría, el número de cristales y la perfección de la tecnología de fabricación aplicada. Cabe destacar el elevado rendimiento lumínico de las matrices COB. Por ejemplo, la matriz COB de producción masiva y tecnológicamente más avanzada de Cree, la CXB1820, tiene una salida de luz de 166 lm/W.
La desventaja de la tecnología COB es la imposibilidad de reparar la matriz en caso de falla parcial o total de los chips individuales.
En los países económicamente desarrollados, las luminarias COB ya están demostrando su superioridad en la práctica. Sin esperar la mejora del proceso tecnológico y la reducción del costo de las matrices COB, los suizos están convirtiendo activamente las farolas y los carteles publicitarios a la nueva tecnología. En grandes almacenes y tiendas pequeñas, las lámparas fluorescentes han sido reemplazadas por LED. Esta introducción activa de tecnologías de ahorro de energía se explica por el deseo de la rica Suiza de abandonar por completo las centrales nucleares en los próximos 20 años.
En otras partes de la zona euro, las fuentes de luz LED también están reemplazando a las fuentes de luz fluorescente, gracias al apoyo y las promociones gubernamentales. Sobre el mercado ruso La empresa Optogan lanzó la producción de diodos emisores de luz COB de alta potencia. Hoy en día, la línea más avanzada de matrices LED COB está representada por la serie OCC de Optogan. Cada matriz COB puede tener una temperatura de color específica (cálida, normal, luz diurna o fría) con una indicación clara del contenedor de luminancia. Más detalles se pueden encontrar en la especificación.
Los filamentos LED (filamento LED) son una versión modificada de las matrices COB. Aunque COB y filamento parten de una base tecnológica común, tienen claras diferencias de diseño. En los filamentos LED, los cristales no se aplican a una placa de metal, sino, por regla general, alrededor de la circunferencia de una barra de vidrio. Por lo tanto, la tecnología a menudo se denomina COG (Chip-on-Glass) para abreviar.
El uso práctico de los filamentos LED está dictado por la necesidad de crear dispositivos de iluminación económicos que sean lo más similares posible a las lámparas incandescentes. En lugar de un filamento, se integran varias varillas de filamento en la carcasa estándar E14, E27 con una bombilla de vidrio y se monta un controlador en miniatura en la base. La función del radiador la realiza el vidrio delgado del matraz y el gas con el que se llena. Por supuesto, la disposición cónica de los filamentos en el interior de la bombilla no permite imitar por completo el filamento, pero todo el diseño en su conjunto conserva las propiedades estéticas de su antecesor. Además, este tipo de tecnología COB ha dado lugar a una nueva subespecie de lámparas LED.
Las luminarias LED listas para usar, los focos y las lámparas simples diseñadas con tecnología COB solo están tomando la delantera en la carrera, en un momento en que productos SMD similares ya están compitiendo a gran velocidad. Este hecho es claramente visible en el comercio minorista, donde todavía predominan las bombillas SMD baratas. Pero esto es sólo el comienzo. No pasará mucho tiempo antes de que la gente aprecie las ventajas de la tecnología COB, lo que sin duda afectará la demanda de productos basados en la tecnología Chip On Board.
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A. Superflujo(SuperFlux ruso) (o Piranha, Russian - Piranha): una tecnología en la que el chip está "empaquetado" en una caja cuadrada con cuatro pines. Y ya esta caja está montada directamente sobre un sustrato conductor.
Los cristales SMD, a su vez, difieren en índices numéricos: 3528, 5050, 5630, 5730, 7060. Estos índices deben entenderse solo como tamaños de chip. Entonces, por ejemplo, los chips SMD 3528 y SMD 5050 más populares son 3.5x2.8 mm y 5.0x5.0 mm, respectivamente. Al mismo tiempo, SMD 5050, por ejemplo, en realidad no es uno, sino tres chips integrados, por lo que algunos fabricantes y vendedores agregan la designación 3Chip en la abreviatura o llaman a dichos chips multichip. En consecuencia, una gran área del chip significa su alta luminosidad.
C. CoB(Ruso - KOB) - Chip-on-Board, la tecnología de "soldar" el chip directamente sobre el sustrato de la placa. Esta tecnología le permite eliminar eficazmente el calor del cristal.
La dirección principal de la ingeniería de iluminación es la introducción de LED en lámparas de todas las franjas y tipos. Pero cabe señalar que no existe una dirección única para este desarrollo. Hoy, además de las conocidas lámparas LED, también están entrando en el mercado las denominadas lámparas COB, que se basan en LED más potentes. Bombillas LED COB ( chip a bordo)- estas son, de hecho, todas las mismas fuentes de luz LED con las que todos quieren ahorrar consumo de electricidad. Pero las disputas continúan entre los expertos, en las que las partes no pueden ponerse de acuerdo sobre cómo elegir la correcta.
Se cree que en la tecnología de iluminación moderna hasta 2009 solo había una dirección de desarrollo: este es un aumento en el poder del brillo de los diodos. Y entonces, y hoy en día, esta dirección se llama Power LED (LED potente). Los científicos lograron lograr resultados significativos: nacieron diodos emisores de luz con una potencia de hasta 10 vatios. Aunque los dispositivos de 3-6 vatios permanecieron en demanda.
¿Cuál es la esencia del concepto Power LED? En principio, todo es bastante simple: reducir el costo de las fuentes de luz. Se creía que un aumento en la potencia y, en consecuencia, el brillo, reduciría la cantidad de LED. Pero, de hecho, todo esto no sucedió. El costo de las luminarias Power LED no ha disminuido y la salida de luz no ha aumentado mucho. ¿Por qué sucedió?
Desde 2009, aparecieron los diodos SMD, cuya potencia es de 0,01-0,2 vatios. Los LED de este tipo consisten en 1-3 cristales, que se pegaron a una base cuadrada de cerámica con tamaños de 1,4 a 6 mm. Y cada diodo de punto está recubierto en la parte superior con un fósforo. Lo más importante es que los LED están conectados a la meseta mediante soldadura. Y, por tanto, todo el proceso tecnológico puede automatizarse por completo, evitando costosas labores manuales.
Pero eso no es todo.
La única desventaja de las lámparas SMD es su baja capacidad de mantenimiento. Es casi imposible desmontar y volver a soldar manualmente un diodo quemado. Por lo tanto, es mejor si reemplaza completamente la lámpara por una nueva. Será barato.
Entonces, volvamos al tema de la "lámpara COB de diodo". Nadie iba a abandonar estos LED, solo se hizo necesario modificar la propia lámpara, haciéndola económica. Hubo varias opciones para cambiar el diseño, pero una resultó ser óptima.
Y aquí las matrices COB comenzaron a ganarle a las matrices SMD. En los esquemas de lámparas LED para 220 V se obsesionaba hasta con 70 cristales por centímetro cuadrado. Es decir, la lámpara se vuelve muchas veces más pequeña, pero su brillo no era inferior al de otros modelos. Al final, se hizo posible utilizar tanto reflectores como difusores en fuentes de luz de este tipo, que se instalan en lámparas tradicionales.
Las matrices COB se producen en varios pasos automatizados.
¡Atención! En esta tecnología, el fósforo se mezcla con silicona. Este último proporciona una estanqueidad total de la estructura ligera.
La operación tecnológica más compleja, que hasta hace poco tiempo no podía llevarse a cabo, es la aplicación de una fina capa adhesiva. El caso es que la capa de pegamento debe tener un cierto grosor. Si es delgado, los cristales comenzarán a desprenderse durante la operación. Si es demasiado grueso, la salida térmica de los cristales al sustrato disminuirá. Este problema fue resuelto por los chinos, que propusieron utilizar el método de pulverización catódica magnetrónica. Por lo tanto, las nuevas matrices ahora se denominan MCOB, es decir, Multi Chip-on-Board, que significa "numerosos cristales en el tablero". Cierto, desde este dispositivo Lámpara led no ha cambiado Es esta tecnología la que actualmente permite la producción de lámparas LED de alta potencia.
Asi que, especificaciones. Las luminarias COB modernas pueden alcanzar los 100W. Al mismo tiempo, el brillo del resplandor alcanza hasta 150 Lm / W, que es incluso un indicador muy decente.
Las dimensiones de la matriz (puede ser cuadrada o redonda) son de 1 a 3 cm, es para uso interno. Los diodos con un tamaño de matriz de 3×12 cm se utilizan para lámparas LED para exteriores.La vida útil de las lámparas LED con diodos COB es de 300 000 horas, los análogos más potentes duran hasta 500 000 horas.
Algunos expertos, dada la corta vida útil, hablan de la baja capacidad de este tipo de luminarias. Pero hay una advertencia. Las pruebas de vida útil de las lámparas se llevaron a cabo en condiciones extremas. Después de eso, los cálculos matemáticos resumieron que funcionarán continuamente durante 6 años. Y durante este tiempo, seguro, aparecerán nuevos dispositivos de iluminación, más económicos, fiables y luminosos.
¡Atención! Casi todos los fabricantes otorgan un período de garantía de 200.000 horas, durante las cuales están listos para realizar reparaciones.
En principio, las especificaciones técnicas indican que las lámparas LED son, con diferencia, la opción más económica para un sistema de iluminación doméstico. Por supuesto, también es el más caro en términos de pago inicial (precio). Pero vale la pena prestarles atención si el consumidor se enfrenta al problema del ahorro.
Para muchos, probablemente ya no sea un secreto que muchos países europeos quieren abandonar la electricidad que se genera a partir de la fisión del uranio. Las centrales nucleares no son fiables. Por ejemplo, Suiza cerrará todas las centrales nucleares para 2036, aunque representan hasta el 41% de la generación de electricidad. Por lo tanto, los europeos están invirtiendo mucho dinero en el desarrollo de nuevas tecnologías intensivas en energía, donde la iluminación LED es una prioridad.
Y lo último sobre este tema. Muchos consumidores se preguntan qué lámparas LED son aún mejores, ¿cómo elegir la correcta? Si ha leído el artículo, debe comprender que esta pregunta no tiene sentido.
MAZORCALED- Suelen ser estructuras en forma de matriz que contienen desde varias decenas hasta varios centenares de cristales emisores de luz. Un ejemplo de un LED ensamblado con tecnología COB es el popular LED tipo SMD 2835, que se describe en el artículo.
El desarrollo de dispositivos LED está en camino de aumentar su brillo, más precisamente, para obtener un flujo luminoso creciente. El flujo se puede aumentar de varias maneras:
Los primeros intentos fueron en forma de Piranha LED. Se colocaron tres o cuatro cristales de pequeño poder en ellos en un caso. Otro ejemplo de este enfoque es el LED SMD 5050 de tres chips.
En Piranha, los cristales se sueldan al extremo del cable, que es un disipador de calor pasivo que elimina el calor de la placa y las pistas de cobre conductoras.
A casos SMD los cristales están montados en un fondo de caja delgado o en sustratos cerámicos. El calor se elimina a través de varias uniones de contactos térmicos: un cristal, un sustrato, la parte inferior interna de la caja, la parte inferior externa de la caja, una placa de circuito impreso o una superficie disipadora de calor. Estas uniones tienen resistencias térmicas sólidas que no permiten que el calor se escape del cristal. Por lo tanto, los cristales en tales casos no se enfrían muy bien.
Al instalar una gran cantidad de LED, las cajas SMD ocupan mucho espacio, "separando" los puntos luminosos de los LED. Por lo tanto, para igualar la densidad de la luminiscencia de la lámpara, se introducen en su diseño difusores de luz mate o microprismáticos. Esta solución reduce el flujo luminoso. Incluso las "pantallas" transparentes absorben hasta el 10% del flujo. Y mate - hasta 20 - 25%.
Una excelente solución a este problema se encontró a principios de este siglo. Los ingenieros han propuesto colocar cristales LED en un sustrato grande. Si en el diodo SMD sus dimensiones son de 1,4 a 6 mm, entonces los nuevos sustratos tenían un diámetro de 10 a 30 mm o rectangulares, hasta 120 × 30 mm. Los sustratos están hechos de cerámica conductora de calor, zafiro artificial o simplemente silicio semiconductor. Primero se pegaron los cristales, pero el espesor del pegamento era grande y su resistencia térmica también era alta.
Los cristales pegados se conectaron en circuitos en serie, operando a voltajes de 9, 12, 24 V o más. Las cadenas se conectaron en paralelo para obtener la potencia y/o el flujo luminoso requeridos. Las cadenas conectadas y probadas se recubrieron con un fósforo a base de silicona o resinas epoxi. Este método de fabricación de matrices LED se denomina tecnología COB. COB significa Chip-on-Board o "chips en un tablero".
En 2009, la Academia de Ciencias de China inventó un método para rociar la capa más delgada de adhesivo ("pegamento"). La tecnología se denominó Multi Chip on Board o MCB.
En matrices COB, el costo de un lumen de flujo de luz oscila entre 0,07 rublos. hasta 0,2 frotar. En este caso, la densidad de los cristales alcanza 70 por metro cuadrado. ver Los puntos luminosos en la matriz son mucho más densos que en la placa con diodos SMD. El fósforo se puede hacer en forma de lente, que formará el diagrama de flujo de luz deseado. Por lo tanto, las dimensiones de la matriz COB se han vuelto mucho más pequeñas que la "matriz" SMD similar en términos de flujo.
La potencia de la matriz COB puede alcanzar cientos de vatios, la salida de luz es de 120 - 160 Lm / W. Vida útil - hasta 50 - 60 mil horas. Un alto grado de automatización de la fabricación ha llevado el coste medio de una matriz COB no muy potente al equivalente de varios dólares. Por lo tanto, reparar una luminaria reemplazando la matriz puede resultar más económico que comprar una luminaria nueva.
SMD es un método de montaje de componentes electrónicos en una placa de circuito impreso. Las resistencias, condensadores, transistores, inductores, etc. se colocan en paquetes SMD.
LED COB- esta es una tecnología para la fabricación de un normalmente de gran alcance o muy LED potente. Los LED COB se pueden alojar en un paquete SMD. Por ejemplo, SMD 2835 se fabrica con tecnología COB.
Diferencia entre LED SMD y LED COB es que SMD es un tipo de paquete de LED diseñado para montar en la superficie de la placa, y COB es la tecnología de fabricación de LED o precio de matriz.
