打造LED高光效COB封装产品的具体方法详解 LED光源, 工程师, 光通量, 可靠性, 性价比

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随着LED封装技术的不断创新以及国内外节能减排政策的执行，LED光源应用在照明领域的比例日益增大，新的封装形式不断推出。源磊高级工程师欧阳明华表示：“LED在散热、光效、可靠性、性价比方面的表现依然是关注点，如果这些得不到突破，或者未来有LED以外新的产品能够取得突破，那么照明领域选择的可能不会是LED。”COB(Chip on Board)正是在这种背景下业界推出的LED封装产品，相比传统分立式LED封装产品，具备更好的一次散热能力，高密度的光通量输出。本文除了阐述COB的一些特点外，重点从基本原理上探讨如何提高COB的光效，寻求满足照明核心价值点的方法。
COB具备良好散热能力
在设计LED封装结构时，应尽可能降低芯片结温。COB封装芯片的散热途径最短，主要可以将工作中芯片的热量快速传递至金属基板，进而传给散热片，因此COB比传统分立式元件组装具备更好的散热能力。当前COB金属基板的材质选择有铜、铝、氧化铝、氮化铝等，在综合成本、散热能力、防腐蚀等方面上，主要选择铝作为金属基板来制作COB，下图为源磊COB产品结构图。


COB可实现高密度光通量输出
我们在模组化设计使用LED时通常给光源的空间不多，同时又希望在很小的尺寸里有足够高的亮度输出，而在分立元件LED上几乎找不到这一方案，当然有些可能会选择3535陶瓷或其他尺寸小光通量相对高的产品，但都无法与COB或MCOB的高密度光通量输出媲美。于是COB在产品模组化的优势就体现了出来：帮助了模组化设计又保持了较高的光通量。
COB的驱动设计非常灵活，应用端可以结合现有的驱动条件选择COB，满足低压到高压多种方案。


COB三种模块化设计图
COB封装的缺点
COB虽然有很多优势，但目前照明市场上还不是主流。我们在当前看好COB的同时，更应该看到其背后的缺点，以便找到制约其应用的原因。首先，COB的光效依然偏低。COB由于是平面发光，不能像分立式LED一样有PPA将芯片的侧光辅助输出，导致有部分光损失。其次，COB目前没有标准化的外形，国内厂商大多依据各自的合作伙伴制造COB，匹配相应灯具，驱动方式，每一家的外形又不统一，限制了COB的大规模使用。
提升COB光效的方法
基于COB光效偏低的问题，笔者认为应当从基板原理上思考解决方法。LED封装光效的提升我们通常讲的是外量子效率，即在芯片一样的情况下如何提高封装产品或者整个模组的光通量。首先，高反射率的基板材质，芯片放置区的反射率直接影响到整个光通量输出，无论是铜基板，铝基板，陶瓷基板，都要遵循此规则。而且必须注意的是，在组装应用COB的时候，基板发光面之外的区域也要考虑，如果在发光面上不加反光杯，应当发光面之外的区域加反光材料。其次，大颗粒、高辉度的荧光粉，高透光率的封装硅胶，这点与传统分立式LED光效提升方法相同。再次，固晶时芯片的排布间距及驱动方式要合理，在同等功率下，尽可能采用驱动电流小的方案，避免停留过多的热量在基板内部。另外，当发光面的尺寸较小时，在荧光粉表面点透镜外形硅胶，不仅可以增大角度，而且可进一步提高光效。







总结
我们对LED的认识应当回归到普通的电子元件上来，就像电容电阻一样，只不过LED起着发光的功能，其他元件起着各自不同的功能，共同组成一个电子系统，只要整个系统发出来的光输出达到市场的价值要求，选择COB又未尝不可呢。