COB平面光源知识.docx

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COB平面光源知识

COB平面光源知识

1.COB平面光源死灯是什么原因造成的

COB平面光源有多颗芯片直接丝焊在PCB基板上,芯片与基板的电气连接用引线缝合方法实现。

COB平面光源基板的表面层结构有绝缘层、铜箔、超高亮耐高温绝缘油墨（表面呈光亮白色），铜箔是用来布局排列（LAYOUT）混联线路。

 COB平面光源死灯其核心就是电路断开，与下面几个因素有关：

 1、PCB基板表面层铜箔布线过程中进入粉尘颗粒，引起开路

 2、表面的金焊点被氧化

 3、表层有铝屑，没被清理干净就直接焊接

 4、引线被拉断

 5、芯片本身质量有问题 

 因此要使COB平面光源不死灯，把上面5个细节控制好，增加COB平面光源的可靠性。

2.COB平面光源显色（CRI）指数提高跟哪些因素有关系

COB平面光源显色（CRI）是指COB面光源照射物体真实颜色的呈现程度。

显色指数（RA）是光源对物体的显色能力。

目前COB平面光源提高显色指数最常用的方法是加红粉，红粉的选择关系到COB平面光源的光效及稳定性。

红粉有氮化物和硅酸盐之分，建议选用氮化物红粉（红粉如英特美、丰田合成、德盛等是比较好的选择）。

 COB平面光源加氮化物红粉后，显色指数提高，但颜色会跑偏，光效会随之降低。

亮度与显指不能同时提高，提高COB平面光源显色指数关键是让红粉激发光谱宽带加宽，趋向长波方向，但亮度自然会降低。

就目前COB封装技术而言，一般能做到80~90，暖白光会低5~8个LM。

显指高于90以上，光强亮度明显会降低。

 3.LED平面光源过UL安规认证采用COB封装还是MCOB封装好

LED平面光源过UL安规认证一般要求耐高压2200V以上，出口日本市场要求耐高压3800V。

MCOB平面光源是多杯多芯片集成封装结构，多杯边缘绝缘层打通，受高压就会击穿，引起断路。

而COB平面光源的基板表层具有结实的绝缘层，绝缘层的介电常数为2.0~4.0,，绝缘性能好，耐2200V以上高压的冲击。

LED平面光源能耐多高的电压与LED平面光源绝缘层的绝缘性能有关，绝缘性能与其介电常数有关。

 综上所述，LED平面光源要求过UL安规认证采用COB封装比较好。

4.LED平面光源（COB平面光源）有哪些应用

LED平面光源（COB平面光源）节能环保，多芯集成封装在铝基板或陶瓷基板上。

其热阻低，散热效果良好、成本低、安装简单方便、光线均匀柔和无光斑等优越的性能，受到家居和商业装饰照明的青睐。

   主要应用在服装射灯、柜台照射、珠宝照射、医用仪器照明、家居装饰照明等对光源要求柔和的，享受性光源的照明。

   应用场地：

商场、室内、服装、橱柜、客厅、过道、酒店、卧室、厨房等。

   应用灯具：

T5/T8/T10日光管、球泡灯、筒灯、壁灯、吸顶灯、Par灯、天花灯、阅读灯、射灯、珠宝灯、植物灯、台灯

5.怎么降低LED平面光源（COB平面光源）的结温

影响LED平面光源（COB平面光源）的寿命及光效最重要的因素之一是结温。

LED平面光源（COB平面光源）的结温是指LED平面光源（COB平面光源）集成LED芯片发光层P-N结的温度,LED结温其核心就是解决热散失能力的问题。

       LED平面光源（COB平面光源）结温的高低与下面的因素有关：

芯片结构、LED芯片本身的封装热阻、二次散热体的热阻（尤指灯具热阻）、散热器导热率及散热面积的大小、平面光源模块与二次散热体介面的热阻、COB平面光源的铝基板（或陶瓷基板）的热阻、灯具的结构、额定输入功率大小及使用环境温度。

   LED平面光源（COB平面光源）的结温越低，使用寿命就越长。

基于对LED平面光源模块光效与寿命的综合考量，不论功率大小，最理想的方法是把LED平面光源的结温控制在60℃以下。

解决热散失能力就是降低结温，减少温升的方法有：

一、提高LED芯片的电光转换效率，使尽可能多的输入功率转变成光能。

二、减少LED芯片与外围灯具散热体的执阻，从而提高LED芯片及外围灯具的热散失能力。

三、灯具合理的空间设计、外壳材料及COB平面光源基板材料的选用，其目的是降低LED平面光源（COB平面光源）的热阻。

6.LED平面光源（COB平面光源）灯具用隔离电源还是非隔离电源好

LED平面光源（COB平面光源）灯具到底用哪一种电源好呢？

这是LED灯具结构设计者们经常遇到的问题，眼下使用的电源有隔离和非隔离之分，现把隔离电源与非隔离电源做个比较如下：

电源方案

性能优缺点

隔离电源

线路有变压器，内有校正电路，低电压，高电流，一般小于42V以下，安全性高，效率低，大致能做到84%效率。

热量偏大，易过UL、TUV等安规认证，体积大。

每块电源成本高于非隔离电源10元左右。

拓扑结构线路设计复杂。

应用范围广，可靠性差一些。

非隔离电源

线路无变压器，RCC电路，电压高，电流低，拓扑结构线路设计简单。

转换效率高，成本低，体积小，应用范围窄。

可靠性高，热量偏小，过安规认证难。

       上述表中可以看出，隔离电源与非隔离电源各有所长，各有不足。

LED平面光源（COB平面光源）灯具采用哪一种电源应从实际出发，出口给欧美客户一般要过UL及TUV等相关安规认证，那首选隔离电源。

如果是考虑成本及效率要求，对安规没什么要求的客户首选非隔离电源。

当前这两种电源都会在市场上并存使用。

因体积小，成本竞争，方便内置，目前LED天花灯及筒灯采用非隔离电源多一些。

如果考虑到安规认证，隔离电源将是一个应用驱势。

7.圆形平面光源的天花灯要匹配塑胶装饰圈吗

LED天花灯或LED筒灯因节能环保，目前已是室内照明的主流应用灯具。

在一些厨柜装饰照明被广泛采用。

LED天花灯及LED筒灯设计结构不一样，反光杯尺寸的大小要跟圆形平面光源模块无缝对接。

为方便外观设计需要，通常在LED天花灯（LED筒灯）的圆形平面光源模块发光面外围，匹配一个瓷白塑胶装饰圈，凸现高档典雅与美观大方。

同时把97%以上的光反射到LED天花灯的均光板上。

见下图：

8.怎样让LED平面光源的芯片不显露出来

室内家居照明，不仅只对LED平面光源模块的光效、色温、显色有要求，还对其外观的设计有要求。

一般低瓦数的LED平面光源整体厚度大概在3MM左右，发光面的厚度大致在1.5~2.0MM，发光面里的LED芯片会显露出来，荧光粉离芯片的距离远些，出来的光线效果相对好些。

       如果LED平面光源的发光面厚度白光做到3MM，暖白光做到2MM。

在荧光粉与硅胶混合物填充下，出光面里的芯片完全被遮住。

这样发光表面看起来没有“麻蜂窝点”，整体平整光亮，美观大方。

       如下图示比较：

9.LED平面光源发光面边框采用什么材质比较好

随着市场对LED平面光源高光效和高可靠性要求的逐步提高，发光面的边框材质选择影响到发光面出光的效果及光效的稳定。

目前市场上LED平面光源的发光面边框有如下三种材质：

       上面三种材质方案优缺点比较：

       1、LED平面光源发光面边框采用的铝圈，金属银色质地坚固美观，散热性好，对平面光的成形较好。

但铝箔框与铝基板的粘接，工艺复杂，且边缘部分有一些吸光，损失一些光效。

       2、LED平面光源发光面边框采用的硅胶圈，其硅胶圈是液体硅胶围坝工艺，其优点是可以根据需要围坝成不同形状的出光面，成本低，生产工艺方便快捷，与发光面浑成一体。

其不足之处是围成2MM以上的厚度，比较困难，液体硅胶堆积度不够。

       3、LED平面光源发光面边框采用的PPA塑胶圈，一般采用象大功率支架一样的瓷白PPA塑胶，其成分为KurarayPA9TTA112T、T1420H、T1300HGF33%。

有抗UV老化，耐温300℃，热负荷好。

与铝基板经过热硬化和无铅SMT焊接之后，反射率达90％以上。

外观瓷白，美观大方，发光面轮廓清晰，吸光小，可以做到5MM的厚度。

其不足是成本高，塑胶圈开模费用上万元，工艺相对复杂些。

       综上所述：

LED平面光源发光面的边框首选PPA塑胶圈，但从性价比和工艺操作简单来看，目前以硅胶圈作为主流，采用哪种材质以实际情况而定。

10.MCOB平面光源铝基板的结构图是怎样的

以下是MCOB平面光源铝基板切面图和铝基板成品图展示：

MCOB平面光源铝基板：

铜箔厚度：

1OZ

焊盘表面处理方式：

沉金工艺AU:

2~3U" NI:

150~200U"

成型方式：

CNC,模具冲压

11.怎么控制COB平面光源的一致性

COB平面光源的一致性影响到灯具批量出光的一致性。

我司每批COB平面光源出货前，都留有COB平面光源标准件存档案，这个COB平面光源标准件上注有生产日期、芯片尺寸、硅胶型号、铝基板尺寸型号、荧光粉、色温、光通量、显色（CRI）等详细参数。

保证出货后，客户有不良品返回，我司能做回跟以前BIN的一样的面光源产品。

陶瓷COB平面光源与铝基板COB平面光源有什么不一样

COB平面光源良好的散热性能和低成本生产，迎合了市场的需求，市场呈增长驱势。

目前市面上铝基板COB平面光源以性价比优势，占主导市场。

陶瓷COB平面光源的问世，在高光效、低衰减、耐高压、高可靠性及散热好等诸多优越性能，尤其满足了LED灯具应用高可靠性和寿命长的高需求。

随着陶瓷COB平面光源成本的降低，逐渐成为中高端COB平面光源一个应用趋势。

以下我们做陶瓷cob平面光源与铝基板cob平面光源对比：

        一、陶瓷cob面光源与铝基板cob面光源的主要参数比较：

陶瓷COB平面光源

铝基板COB平面光源

图片

光衰

<3%

<5%

冷热冲击

陶瓷是Al2O3，chips衬底也

是Al2O3，热膨胀系数相近，

不会因温度变化而晶粒开

焊导致光衰和死灯

金属铝基板热膨胀系数至少比晶

粒衬底大4倍，温度变化容

易带来可靠性问题

恒温85℃恒湿85%

使用优质封装材料，有很好耐候性

光源价格低于5.5元/W的产品会有极严重的光衰和耐候

耐高压

4000V以上

600V以下

电源匹配

由于极高的耐压安全性，5w以上陶瓷COB均设计成vf>24V,可以匹配低电流高电压非隔离电源，以降低电源成本、提高电源效率、提升电源可靠性

要过安规就只能使用隔离电源，牺牲电源转换效率和可靠性。

在大瓦数灯具上体现尤其明显。

光效

100-120lm/w

50-75lm/w

        二、陶瓷cob平面光源与铝基板cob平面光源剖析：

       陶瓷COB平面光源的陶瓷基板是铜箔在高温下直接键合到氧化铝（AL2Q3）或氮化铝（ALN）陶瓷基片表面（单面或双面）上的特殊工艺板。

所制成的超薄复合基板具有优良电绝缘性能，高导热特性。

优异的软钎焊性和较高的附着强度，并可像PCB板一样能刻蚀出各种图形，具有很大的载流能力。

        陶瓷COB平面光源陶瓷基板的热膨胀系数接近硅芯片，可节省过渡层Mo片，省工、节材、降低成本；减少焊层，降低热阻，提高成品率；在相同载流量下厚的铜箔线宽仅为普通印刷电路板的10%；优良的导热性，使芯片的封装非常紧凑，从而使功率密度大大提高。

       改善系统和装置的可靠性，超薄型（）陶瓷基板可替代BeO，无环保毒性问题；载流量大，100A电流连续通过1mm宽厚铜体，温升约17℃；100A电流连续通过2mm宽厚铜体，温升仅5℃左右。

热阻低，厚度陶瓷基片的热阻为0.31K/W。

厚度陶瓷基片的热阻为0.19K/W，厚度陶瓷基片的热阻为0.14K/W。

绝缘耐压高，保障人身安全和设备的防护能力，使产品高度集成，体积缩小。

        铝基板COB平面光源的铝基板导热系数和铝基板中间的绝缘层有关系，它是衡量铝基板好坏的三大标准之一。

铝基板导热系数可以在板材压合之后经过测试仪器测试得出数据。

目前导热值高的一般是陶瓷类、铜等材质，但是由于考虑到成本的问题，目前COB平面光源市场上以铝基板为主流，相对应的铝基板导热系数是大家所关心的参数，导热系数越高就是表明衰减越低，寿命越长。

       下面分别是陶瓷cob平面光源与铝基板cob平面光源的切面图：

       从图一和图二可以看出：

cob平面光源铝基板散热的路径是铜层→绝缘层→铝层。

       而陶瓷基板平面光源散热的路径是铜层→AL2O3陶瓷层。

铝基板COB平面光源有绝缘层阻热，散热远远没有陶瓷COB平面光源直接短通路好。

       通过以上陶瓷cob面光源与铝基板cob面光源的参数及切面图对比，可以看出：

       陶瓷cob面光源在导热性能热、热通路短、高光效、低衰减、耐高压、高可靠性等性能，远远大于铝基板COB平面光源。

12.COB平面光源与MCOB平面光源有什么不同

前市场上大多数的LED平面光源模块太多都是COB铝基板封装结构。

COB平面光源模块是基于铝基板多芯片集成COB封装而成。

   LED平面光源有COB平面光源与MCOB平面光源之分，随着LED面光源模块对散热快和光效增大的需求，MCOB平面光源在COB铝基板的基础上，直接把芯片放在“光学杯”里。

铝基板上做成多个“光学杯”如下图：

   铝基板最上面那一层衬底涂层，主要有银层、铜箔、绝缘层（防漏电）这三部分组成。

铜箔只具有很好的通电性，不能做很好的光学处理，所以沉浸银涂层方便芯片固晶焊接。

银层超薄，对铝基板的散热影响很小。

   以下分别是COB与MCOB铝基板的结构剖析图：

   一、COB平面光源铝基板主要界质导热率分别如下：

     界质名称

     导热率（w/m.k）

备注

Cu（铜箔层）

407~472

绝缘层（树脂胶）

Al（铝层）

271~320

   COB平面光源铝基板横切面结构图：

   二、MCOB平面光源铝基板横切面结构图：

   综上几幅结构图不难看出，MCOB的铝基板焊接的芯片没有绝缘层，热量直接导入铝层上，而铝层导热率271~320w/m.k。

热量快速导出，延长平面光源使用寿命。

COB铝基板的芯片热量有绝缘层的热阻，而绝缘层的导热率为0.4~3.0w/m.k，这样阻挠芯片的热量往下传递。

散热比MCOB平面光源要慢很多。

我司的平面光源铝基板散热由中电十三研究所测试的值，MCOB平面光源比COB平面光源散热提高46%。

   LED芯片发光是集中在芯片内部，MCOB平面光源是多杯集成芯片，提供更多的出光口，让光充分多角度发出来，光效率明显提升。

   总结：

MCOB平面光源跟COB平面光源相比，一是铝基板散热提高46%，二是光效率提升5%以上。

13.陶瓷平面光源有什么优势

深圳市光拓光电有限公司主营的陶瓷平面光源采用的陶瓷材料是导热性能非常好的材料，它有导热率高，良好的物量性能（不收缩，不变形），良好的绝缘性能与导热性能。

因此，采用陶瓷材料将是未来LED平面光源开发的主流趋势。

   陶瓷平面光源的优点如下：

  1.陶瓷平面光源模块可靠性高，陶瓷和芯片都是AL2O3氧化铝材料，膨胀系数相近，不会因温度变化引起晶粒开焊，导致衰减与死灯，保证了芯片的稳定性。

  2.热阻低于8，陶瓷平面光源的陶瓷基板为高温烧结银涂层。

LED芯片直接封装在陶瓷基板上，热量直接在陶瓷基板上传导，散热快。

  3.出光面宽，发光效率高，110LM/W以上，衰减小，10000个小时光衰低于2%。

  4.本平面光源为集成化光源模块，组装简便，直接安装使用，无须考虑其它工艺设计。

  5.陶瓷平面光源工作时荧光粉与硅胶的结点温度可控制在120°C以下。

LED在芯片表面温度80-90度时依然能够正常工作。

  6.耐压4000V以上，耐高压安全性好。

可匹配低电流高电压非隔离电源，能满足产品出口安规认证。

降低电源成本，提高电源效率，从而提高陶瓷平面光源光转换效率。

  7.陶瓷平面光源有较强的ESD保护功能。

   深圳市光拓光电有限公司自主研发，生产的陶瓷平面光源开启散热应用行业的发展，加上高散热，低热阻，耐高压，寿命长等特点，随着生产技术，设备的改良，产品价格加速合理化，进而扩大LED产业的应用领域。

陶瓷平面光源的研发成功，更将成为室内照明和户外亮化产品提供服务，使LED产业未来的市场领域更宽广。

14.COB平面光源的特点

COB平面光源新第四代光源，也可以说是第四代光源的进化产品，因为其发光体为芯片发光二极管。

但两者之间的区别在于封装技术。

第五代光源采用目前全球最前沿的高科技封装技术，将普通的发光二极管封装在一个面积微小的平面内，因此称为面光源。

与点光源相比，在同等瓦数情况下，面光源发光面面积比点光源发光面面积缩小范围最大达到10倍以上，从而产生的热量也相应减少了5-10倍，大大减少了能耗和因散热问题所产生的光源衰竭问题，且使得装配的灯具外壳更轻便简洁。

面光源的发光角度和效果在透镜的折射与聚光下更是得到了更好的发挥和应用，使得发光角度可任意调配，从而可形成二次配光。

而点光源由于发光面积过大，透镜使用较为困难，发光角度变成了“死角”。

       LED使用低压电源，供电电压在6-24V之间，采用交流转直流。

根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。

消耗能量较同光效的白炽灯减少80%，是一种节能产品。

它光源面积很小，圆形最小直径30mm，最大直径80mm，厚度1mm。

抗摔抗震，可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境。

所有cob平面光源的使用性高。

并且它的寿命长，可以达到5万小时以上。

cob平面光源白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级，所以它的响应时间十分迅速。

cob平面光源也是种低碳环保的产品，无有害重金属物质。

它改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光。

如小电流时为红色的LED，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色。