Не так давно рынок стали заполнять LED-светильники, выполненные по технологии COB. Сразу после появления подобных изделий сведения о них стали приобретать характер мифов. Этот обзор — попытка отделить правду от вымысла и уловок маркетологов.
Что такое COB-светодиод
С тех пор, как появились SMD-светодиоды, инженерная мысль не стояла на месте. Разработчики многих производителей решали задачи уменьшения размеров осветительной аппаратуры, увеличения светоотдачи, упрощения и удешевления технологии монтажа, сборки и т.д. Сейчас трудно установить, кому первому пришла в голову идея не заключать каждый p-n переход в отдельный корпус, покрытый люминофором, а поместить несколько арсенид-галлиевых кристаллов в одну оболочку. Но первый образец такой продукции появился на рынке в 2003 году от фирмы Citizen Electronics.
Идея оказалась прорывной. Помимо решения упомянутых задач, появилась возможность сконцентрировать излучающие элементы на относительно малой площади и получить меньшее рассеяние света. Такая технология получила наименование COB – chip-on-board, «чип на плате». Возможно, более верным переводом была бы фраза «элемент на плате» или «кристалл на плате».
Долгое время выпуск матриц, изготовленных по такому принципу, сдерживала сложность наклейки светодиодов на подложку. Толщина клея должна быть строго выверена: уменьшение слоя ведет к снижению прочности крепления, увеличение – к снижению эффективности отведения тепла. В 2009 году эта проблема была решена и COB-технология начала свое триумфальное шествие по миру светотехники.
Модуль, произведенный по такому принципу, содержит матрицу из светодиодов без корпусов, размещенных на основании. За счет отсутствия оболочек удалось повысить плотность размещения излучающих элементов и увеличить яркость, снимаемую с единицы поверхности. В некоторых случаях светодиоды заливают прозрачным компаундом для прочности. Верхняя часть оболочки покрыта люминофором.
Печатная плата производится по обычной технологии, состоит из токопроводящих дорожек, расположенных на диэлектрической основе. Снизу приклеивается пластина из металла с высокой теплопроводностью, и изделие получает законченный вид.
Важно! В большинстве случаев штатного радиатора недостаточно для обеспечения нормальной рабочей температуры светодиодов. Необходимо использовать дополнительный внешний теплоотвод.
Типовые значения светового потока матриц с размером кристалла 0,762*0,762 мм в зависимости от мощности указаны в таблице.
| Электрическая мощность, Вт | Количество элементов, шт | Световой поток, лм |
| 10 | 9 | 450-550 |
| 30 | 30 | 1800-2200 |
| 50 | 50 | 2550-2750 |
| 100 | 100 | 4500-5500 |
Фактически параметры могут отличаться в небольших пределах из-за дополнительных условий.
Типы
В последнее время на рынке появились COB-светодиоды со встроенными драйверами. «На борту» теперь не только матрица, но и элементы выпрямителя, а также микросхема стабилизации тока через излучающие элементы. Как видно, дополнительные элементы не спрятаны под общий кожух, а смонтированы на отдельной плате и объединены в модуль.
Такой тип светодиодов технологии COB представляет собой единый блок, к которому осталось только подвести питающее напряжение.
Принцип работы и характеристики
Новых принципов в основу работы COB-светодиодов не положено. Все тот же p-n переход из арсенид-галлия, фосфида индия или других материалов. Та же рекомбинация основных зарядов с излучением светового кванта при приложении прямого напряжения. Тот же монохроматический свет с узким спектром. Те же принципы получения недоступных цветов — при подаче питания излучение светодиодов (в оптическом диапазоне или УФ) инициирует свечение люминофора. Этот известный способ позволяет получить цвета, которых нельзя достичь при непосредственном свечении полупроводниковых переходов. Nакже никуда не делась проблема отведения тепла. Новизна элементов – только в технологии производства, позволяющей вывести светоизлучающие приборы на новый потребительский уровень.
Управление
Управление COB-светодиодом сводится к коммутации питающего напряжения, и в этом плане принципиальных отличий от обычных приборов нет. Включать и выключать такой элемент можно:
- ручным выключателем на соответствующее напряжение;
- электромагнитным реле или пускателем;
- электронным ключом (транзистор, тиристор).
Надо только учитывать, что мощность такого светодиода может достигать 100 Вт, а рабочее напряжение – 220 В. Коммутационный элемент должен иметь соответствующие параметры.
Рекомендуем к просмотру: COB led против smd led
Плюсы и минусы
Важно! С учетом дешевизны производства COB-светодиодов эти недостатки постепенно теряют значение. Все идет к тому, что экономически выгоднее становится заменить матрицу, а не восстанавливать.
Декларации производителей о повышенной светоотдаче по отношению к мощности за счет применения новых принципов производства, скорее всего, надо относить к маркетинговым ходам. Уже отмечалось, что новых принципов в основу работы COB-матриц не положено. А некоторое увеличение светоотдачи может быть связано с естественным развитием технологий производства люминофоров и полупроводниковых кристаллов.
Срок службы
Производители COB-матриц заявляют средний срок службы около 30 000 часов. Это около 3,5 лет непрерывной работы. У обычных светодиодов в технических характеристиках этот период указывается обычно в пределах до 50 000 часов (5,5 лет). Часто делается вывод о низкой надежности COB-элементов. На самом деле опыт эксплуатации новых светоизлучающих приборов еще не накоплен. Все цифры получены в результате расчетов, в которых часто не учитываются условия эксплуатации. И вряд ли кто-либо из изготовителей проводил реальные ресурсные испытания, длящиеся несколько лет. В них нет смысла – за это время придут новые технологии и материалы.
Надо учитывать, что гарантийные сроки и тех, и других элементов устанавливаются примерно одинаковыми – в районе 15 000 часов. Все, что дальше – прогнозы и чистый маркетинг. Поэтому все сведения о сроке службы на сегодняшний день носят характер деклараций, и относиться к ним следует с осторожностью.
Светодиодная лампа на COB-светодиодах
Еще одно достоинство новой технологии – можно выпускать матрицы любой формы и размеров. В большинстве случаев выпускаются приборы круглой и прямоугольной (квадратной формы), из которых можно изготовить лампы разных конфигураций.
Лампа «кукуруза», получившая свое название из-за дискретных элементов, напоминающих зерна сельхозкультуры, получила новый вид. Теперь нет светящихся точек, поверхность стала сплошной, излучение — более равномерным. Размер подобных ламп сейчас ограничивается требованиями механической прочности матрицы, но есть надежда, что развитие технологий в ближайшее время позволит обойти эту проблему.
LED-прожектор с использованием таких матриц может иметь либо один излучающий элемент, либо несколько – в зависимости от требуемой яркости свечения. Одной матрицей, заменяющей несколько меньших, светильники пока не оснащаются из-за упомянутых ограничений по размерам.
Схема подключения
Схема подключения зависит от исполнения матрицы. Если это просто параллельные цепочки элементов, то включать их в бытовую однофазную сеть 220 В надо через выпрямитель или драйвер на соответствующее напряжение и ток, подобно обычным одиночным светодиодам или сборкам.
Если выпрямитель и драйвер «на борту», то подключение ничем не отличается от обычной лампы накаливания. Уже упомянутая «кукуруза», например, имеет стандартный цоколь для вкручивания в патрон.
Распиновка
Светодиод, как и обычный диод, является прибором, проводящим ток в одну сторону. Поэтому при подключении надо соблюдать полярность. Анод должен быть подключен к плюсовому выводу источника питания, катод – к минусовому.
Определить расположение выводов COB-матрицы легко – маркировка наносится прямо на корпус. Выводы обозначены символами «+» и «-». Если сборка может быть включена непосредственно в цепь переменного напряжения, то выводы маркируются L (фазный) и N (нулевой).
Существует мнение, что осветительные элементы, произведенные по COB-технологии, в ближайшее время полностью вытеснят SMD-светодиоды. На самом деле это едва ли произойдет. Ведь СМД-элементы так полностью и не заменили выводные, хотя и значительно потеснили их. Наиболее вероятно, что и здесь будет та же ситуация – каждая технология займет свою нишу.
