COB LED降低成本、节约能耗的原理和方法
LED在许多方面都胜过传统照明光源，包括更高的能效、更长的使用寿命和更小的体积。然而，成本问题却一直令许多照明设计工程师感到头疼，这也是为什么LED制造商要继续创新，提升规模经济的关键原因。板上芯片（COB）光源模块是有助于降低成本的最新封装方法之一。在这种模块中，LED芯片采用半导体芯片形式，既无外壳，也不用连接，只需直接安装到PCB上或者更通俗地讲，安装到基材上。而且，这种封装形式还带来了许多相关优势，如设计更灵活、配光更好、制造工艺更简单等。
设计人员希望认真考虑是否在其新一代照明设计中使用COB LED还有其他的原因。在市场研究公司（Researchand Markets）最近提供的报告中分析人员指出，COB LED属于广域光源发射器（因此，可用于高速公路和路灯照明）具有三大优势：更好的混色、更好的照明效果和低热阻要求。该公司分析人员指出，这些COBLED还能实现更高的功率密度、更高效的散热性能且仅需更小的板空间，因此能很好地适合广泛的通用照明应用。
现在，让我们来检验几种COB LED产品，包括Bridgelux的Vero、Sharp的Zenigata和Cree的CXA产品，看这些产品如何能在节约能耗、降低成本的同时简化照明设计。
Bridgelux（Livermore，CA）去年推出了高性能Vero系列COB LED阵列（图1）：标称光通量120lm/W，最小平均光通量110lm/W。据报道，这项改进使其比前代产品节能约11%。该系列采用四面发光（LES）配置，工作温度范围宽。此外，Vero阵列提供两个SDCM（颜色匹配标准偏差）和三个SDCM颜色控制选项，用以实现高精度色彩控制和均匀光照。
图1：BridgeluxVero系列提供70、80、90和97 Décor CRI选择。（暖白光光谱为3000K 80 CRI，自然白光为4000K 80 CRI，冷白光为5000K 70 CRI。承蒙Intellident提供数据）。
据Bridgelux介绍，高精度色彩控制“通过在临近光源之间实现更高的一致性和均匀性来提升光照质量”。另外，Vero系列超过了美国加利福尼亚能源委员会关于照明灯具的R9要求。
据Bridgelux介绍，基于3000K、80CRI配置且采用标称电流驱动的所有外形系数器件，其平均输出性能为120lm/W。但是，设计人员如采用低电流驱动可实现高达140lm/W的输出性能。
此外，Vero平台还通过板载连接器端口实现了即插即用连接，能让照明制造商进行无焊电气连接、简易安装，因此有助于简化制造工艺。具体优势包括低成本、快速面市、更低的库存要求。
以下为主要技术规格：
流明输出性能范围为240-16400流明
CCT在2700-5000K之间可选
CRI可选70、80、90和97CRIDecor产品
三个SDCM标准用于实现2700K至4000KCCT，并提供两个SDCM选择
可在高达2倍额定电流驱动下可靠地工作
放射状芯片提升了流明密度和光束控制能力
热隔离式焊盘
无焊接连接器端口，具有即插即用连接和现场升级功能
标志和2D条形码位于产品上侧
其它优势包括可兼容大量标准驱动器（350mA电流增量值）和光学元件，能使设计更灵活，选择范围更广，因此可缩短开发周期、降低成本、减少烦人的库存问题。
来自Sharp Electronics Corp.的Zenigata COB技术也能简化设计。该系列模块包括三种变体：Mega、Mini和Petite Zenigata。Sharp的设计将金属基材换为陶瓷基材，据该公司介绍，这种材料的“散热性能最佳且无变色”。这就是说，能一直保持恒定的流明输出，但无色彩变化。均匀的LES简化了光学设计，同时又提升了各种不同应用中的光照质量。
下面详细介绍Sharp COB模块。
Mega Zenigata 50-80W模块节能性好，专用于高功率照明应用。据报道，高亮LED可消除一个照明灯具中多个LED周围的光源不均匀问题。这些模块仅允许一个灯具中使用一个LED，既节省空间，又消除了光照不均匀问题。Mega Zenigata系列的封装尺寸为20×24，包括高CRI和低CRI两种模块且最低CRI性能分别为90和80。这些COBLED可用于室内外照明，包括建筑照明、聚光灯、射灯、嵌入式筒灯、场地和物体照明。
Sharp针对中等尺寸产品应用提供15W Mini Zenigata COB系列，该系列采用圆形8mm LES，可以简化镜头和反射片设计。据Sharp介绍，Mini Zenigata LED的封装为15x12x1.6mm，表面积约为Mega产品的三分之一并能减小发光区域。应用包括室内、室外照明、建筑照明、阅读灯、移动照明、信号和标志灯以及场地和物体照明。
在低功耗产品方面，4-6W的Petite Zenigata COB LED（图2）专门用于要求更小镜头的应用，如小型聚光灯或者轨道灯。这些LED采用8x12mm小型封装、4mm LES。使用9.6V产品时，可在MR16灯（通常需要12V）中采用降压型DC/DC转换器，而更高电压（40V）的部件可简化线路电压GU10灯泡的驱动器设计。这些LED可用于需要镜头极其紧凑的设计中，包括MR16替换灯、GU10替换灯、小型轨道灯、小型投射灯、吊灯、小型阅读灯和小型强光灯。高CRI系列（最低CRI90）可产生300-395流明亮度。
图2：Sharp Petite Zenigata COB LED采用8x12mm小型封装、4mm LES。使用9.6V产品时，可在MR16灯（通常需要12V）中采用降压型DC/DC转换器，而更高电压（40V）的部件可简化线电压供电型GU10灯泡的驱动器设计（承蒙Sharp提供数据）。
CreeInc.（Durham，NC）最近在推出85°C时超过11，000流明的CXA 3070 LED阵列，进一步扩大了其CXA系列阵容。该高光输出LED阵列旨在简化设计、降低系统总成本，在85°C时输出达到134lm/W并提供70-95之间的CRI选择。该系列LED在85°C下经过特征化和分档，支持ANSI白光和Easy White色温（2700K-5000K）。
CXA 3070 LED阵列具有高流明输出和高能效，可达到8000至超过10000流明的系统性能。也就是说，该产品可用于如高棚灯和陶瓷金属卤化物替换灯等高流明输出应用中。
该供应商提供的CXA3070阵列（下文图3）相对光通量值指的是：CXA3070在给定条件下稳定工作时的测量值与分档期间光通量测量值的比值（TJ=85°C、1925mA条件下的脉冲测量值）。
例如，在TC=25°C、IF=1300mA稳定状态下，相对光通量比值为80%（如图表所示）。如过CXA3070 LED在分档期间的测量值为8500lm，则能在TC=25°C、IF=1300mA的稳定工作状态下输出6800lm（8500*0.8）。
图3：相对光通量值的确定依据为：CXA3070在给定条件下稳定工作时的测量值与分档期间的光通量测量值之比（TJ=85°C、1925mA条件下测得的脉冲测量值）（承蒙Cree提供数据）。
Cree CXA3070阵列的关键规格：
支持在2700K、3000K、3500K、4000K和5000KCCT条件下进行四阶、二阶EasyWhite分档。
支持在4000K和5000KCCT条件下进行ANSI白光分档
最小CRI可选70或者80
正向电压：38.5V
85°C分档和特征化
最大驱动电流：2800mA
115°视角、均匀色度分布
顶部焊接连接
总而言之，成本将是照明工程师始终要面对的大问题，但随着LED的平均售价降低，COB LED将会越来越被设计人员接受，因为他们发现这些器件极具潜力，拥有更好的节能效果、更强的灵活性以及更好的光分布，最终让照明系统制造商和最终用户受益。
来源：半导体照明网
