Что такое COB LED: суть технологии, характеристики и рекомендации

Преимущества технологии LED MCOB

1. Снижение себестоимости светодиодных приборов и повышение эффективности их работы.
2. Инновационные разработки LED MCOB позволяют добиться высокой яркости светового потока даже при небольших размерах осветительной техники.
3. Количество производственных операций снижено вдвое по сравнению с технологией SMD, значительно сократились сроки производства светодиодных приборов.
4. Высокий показатель оптической плотности чипа: на 1 см2 площади подложки может быть установлено до 70 чипов.
5. Увеличенный срок службы светодиодов MCOB, надежность и эффективность теплоотвода led-приборов.
6. Совместимость с различными пускорегулирующими устройствами и системой диммирования света.
7. Равномерная яркость светового потока, отсутствие эффекта теней.
8. Компактность, небольшие размеры.

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.

Бытовая лампа на COB-светодиодах.

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.

Светодиодный прожектор на 6 матрицах.

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.

Тип цоколя

Размеры цоколя требуется знать перед покупкой для того, чтобы лампочка подошла к патрону в светильнике. Чаще всего выпускают LED-лампы с резьбовым цоколем E14 и E27. Они считаются стандартными и используются в настенно-потолочных элементах освещения. В продаже встречаются лампы и с другой цокольной резьбой:

• Е40. Устанавливается в осветительных элементах с большой мощностью. Например, в лампах для освещения улиц.
• G4, GU10. Цоколи в светодиодном оборудовании, полностью замещающем галогенные лампы.
• GX53. Цокольная резьба этого вида встречается во встраиваемых светильниках, которые устанавливаются на потолочном/настенном покрытии.

Типы цоколей.

Прорыв продолжается

Итак, возвращаемся к теме «диодная лампа COB». Никто не собирался отказываться от этих светодиодов, просто пришла необходимость видоизменить сам светильник, сделав его недорогим. Вариантов изменения конструкции было несколько, но оптимальным оказался один.

• Во-первых, отказались от керамических подложек. То есть кристаллы стали устанавливать на плато напрямую.
• Во-вторых, все кристаллы покрывались единым слоем люминофора. Поэтому светильник светится равномерно без видимых отдельных светящихся точек.

И вот тут COB матрицы стали выигрывать перед SMD матрицами. В схемах светодиодных ламп на 220 В помешалось до 70 кристаллов на один квадратный сантиметр. То есть, светильник становится в разы меньше, но его яркость не уступала другим моделям. В конце концов появилась возможность использовать в источниках света данного типа и отражатели, и рассеиватели, которые устанавливаются на традиционных лампах.

Какие же формы бывают и есть ли общие правила их обозначения?

Форма лампы — это первая харакетристика, которая позволяет понять назначение лампы, представить ее визуально, а также определить набор остальных ее свойств.

На рисунке показаны наиболее распространенные формы ламп. Конечно, их гораздо больше, но мы остановимся на тех, которые представлены в ассортименте Kreonix, а также тех, что имеют светодиодные аналоги.

Лампы формы А — это стандартные лампы для дома. Яркий пример — лампа накаливания (лампа-груша). Названии формы — это первая буква английского слова Arbitrary, что переводится как произвольный. Число после буквы обозначает диаметр лампы в миллиметрах. Стандартный диаметр лампы — 60мм, то есть такая лампа будет обозначаться как A60. Также лампы могут иметь диаметры 65, 55, 50 мм и другие. Пример лампы А60 >>>

Лампы формы B — немного вытянутые, название берет начало от слова Bulged — выпученный. Форма лампы напоминает торпеду. Лампа используется для декоративного освещения.

Лампа формы C имеют название свеча. Как и в случае с лампами формы A, число после буквы указывает на диаметр. Kreonix предлагает свечи с диметром 37 мм. Такие лампы используются в хрустальных люстрах и люстрах-канделябрах. Чаше всего лампы имеют цоколь E14.

Лампы формы CA — свеча на ветру, которая используется так же, как и свеча, для декортивного освещения. Лампы свечи обычно имеют небольшую яркость, и наибольшей популярностью пользуются модели с теплым светом, похожим на свет настоящей свечи.

Лампы формы CW представляет собой закрученную свечу — еще один вариант декоративного исполнения лампы-свечи.

Лампы формы E — вытянутые эллипсоидные лампы. Пример такой лампы — газоразрядная ртутная лампа ДРЛ.

Лампы формы G, от анг. Globe, носят название «глобы». Это декоративные лампы правильной шарообразной формы. Лампы такой формы можно встретить в цоколях E14 и E27. Существует огромное количество размеров этих ламп: от самых маленьких с диаметром 30 мм, до огромных шаров диаметром 100 мм. Самые распространенные размеры — 45 и 95 мм.

Лампы типа PAR, от анг. Parabolic aluminium reflector (параболический алюминиевый рефлектор), имеют отражающую поверхность для фокусировки света. Для светодиодных LED ламп обозначение PAR используется для описание формы, так как светодиодные лампы не имеют отражателей. Свет от светодиода сам по себе направленный. Наибольшее распространение получили лампы PAR20, PAR30 и PAR38. Эта форма очень похожа на форму R и, в некоторых случаях, PAR и R взаимозаменяемы для светодиодных ламп.

Размеры PAR	Диаметр, дюйм (США)	Диметр, дюйм	Диаметр, мм	Размер R
—	—	—	39	R39
PAR16	16	2	50	R50
PAR20	20	2,5	63	R63
PAR30	30	3,75	95	R95
PAR36	36	4,5	114	—
PAR38	38	4,75	120	—

Лампы формы T (Tubular) — трубки, применяемые преимущественно в административных, торговых и офисных помещениях в составе потолочных и настенных светильников. Популярные размеры — T5 и T8. Kreonix предлагает лампы T8 диаметром 28 мм и длиной 60, 120 и 150 мм.

Лампы формы JCDR и MR16 — это светодиодные лампы, пришедшие на замену галогенным лампам MR16 с радиусом 50мм. Названия JCDR и MR16 используются для того, чтобы отличать лампы, работающие от 220 В и от 12 В. Такие лампы выполнены в цоколях GU5.3 и GU10. Софитные лампы могут иметь различные углы светового пучка. Наиболее распространенные величины — 30°, 90° и 120°.

Светодиодные лампы формы JDR — аналог галогенных ламп-рефлекторов MR16, только с цоколями E14 и E27. Лампы JDR используются в витринах, для освещения стендов.

Лампы JC — это низковольтные светодиодные аналоги галогенных ламп-капсул с цоколем G4 (12В). Такие лампы применяются для подсветки мебели и декора, в люстрах и светильниках.

Лампы JCD — это светодиодные аналоги галогенных ламп-капсул с цоколем G9, работающие от 220 В.

Примеры всех видов ламп можно посмотреть на сайте компании «Креоникс»

Статья предоставлена Kreonix

Правильные схемы подключения к сети

Подключение во многом проходит также, как для ламп накаливания, люминисцентных аналогов. Надо просто обесточить цоколь, а затем вкрутить в него лампу. Главное во время установки избегать прикосновения к металлическим частям изделия.

Последовательный

Такой вариант соединения не всегда считается оптимальным. Количество проводов нужно минимальное, но в бытовых условиях эту схему практически не используют. Это связано с двумя серьёзными недостатками:

1. При перегорании одной лампочки работать перестают все. Только последовательная замена приборов на всей цепи способна справиться с поиском неисправностей.
2. На лампы подают пониженное напряжение, потому сила свечения у них – не полная. От количества соединённых лампочек зависит то, насколько эта энергия неполная.

Соединение такого типа актуально при построении гирлянд на ёлках, при большом количестве световых источников с низким показателем мощности.

Само подключение по последовательной схеме максимально простое:

• От одного светильника к другому обходит фаза.
• У последней лампочки в цепи ноль подают ко второму контакту.
• Фаза проходит к выключателю, от распределительной коробки.
• Далее всё переходит к точечному светильнику.

Нулевой провод или нейтраль подключают ко второму контакту у последнего светильника.

Для домовых подъездов практическое применение схемы тоже допустимо.

Параллельный

Для большинства случаев применяют эту схему. Потребители не пугаются даже проводов в большом количестве. Главное преимущество – в подаче одинакового напряжения ко всем осветительным приборам, участвующим в схеме. Только одна лампочка не работает после перегорания, остальные компоненты остаются нетронутыми. С поиском мест поломки не возникнет никаких проблем.

Параллельное соединение проводят двумя путями:

1. Лучевой. Отдельный кабель соединяют с каждым из осветительных приборов. Наличие или отсутствие заземление влияет на то, будет провод трёх- или двухжильным.
2. Шлейфная схема.

Фаза с нейтралью от щитка и выключателя переходят на первый светильник от выключателя, когда речь о последнем варианте. От светильника кусок кабеля переходит к следующей части. Потом идёт ко второй, и так далее. Каждый из компонентов соединяют с четырьмя кусками кабеля, последний элемент – исключение.

Лучевой

Вариант подключения отличается надёжностью. При перегорании одной лампочки другие не затрагиваются. Но имеются и отрицательные стороны:

1. Кабелей нужно слишком много. Но качественное исполнение проводки позволяет смириться с таким недостатком.
2. Одно место используют для соединения большого количества кабелей. Непросто соединить все элементы на достаточно высоком уровне качества, но решить проблему можно.

Обычная клеммная колодка – один из оптимальных вариантов для соединения. Фазу подают с одной стороны, в этом участвуют перемычки. Потом эту часть разводят по другим участкам конструкции. Провода, идущие к лампочкам, подсоединяются с другой стороны.

Такой же способ применения – у клеммников ВАГО на соответствующее число контактов. Главное – правильно выбрать модель, участвующую в параллельном соединении. Внутри всё рекомендуют заполнить пастой, защищающей от окисления.

Ещё один из приемлемых вариантов – применение скрутки всех проводников, с последующей спайкой.

Виды светодиодов

Диоды различают по форм-фактору, яркости свечения, типу луча света, мощности, габаритам. Но классифицировать их по таким признакам неудобно, поскольку модификаций может быть множество. Поэтому светодиоды подразделяют на классы:

1. Индикаторные;
2. Осветительные.

Индикаторные используются для цветовой подсветки, акцентирования и индикации. Светодиоды этой группы отличаются умеренной яркостью свечения, незначительной мощностью — не более 0,2 Вт. Применяются для подсветки приборных панелей, дисплеев, электроприборов.

Индикаторный тип светодиодов.

Осветительные LED-источники служат для производства светодиодных лампочек, работающих от сети 220 В. Они подходят для потолочных и настенных светильников, автомобильных фар, настольных ламп и фонарей. Их отличительная особенность — внушительная мощность (до десятков ватт). Мощный световой поток позволяет использовать такие изделия при освещении внутренних помещений, территорий.

Именно осветительные светодиоды ставят в лампочки на 220 В. Их выпускают в двух цветовых температурах (преимущественно) — холодный и теплый белый. Дополняют ударостойким корпусом для поверхностного монтажа, а также делят на подвиды.

Типы осветительных светодиодов 

К основным типам относят:

• слаботочные повышенной яркости SMD-диоды (модули или кластеры могут дополняться линзой для увеличения угла рассеивания) — характеристики светового потока зависят от количества использованных в модуле светодиодов;
• COB-кластеры (линейное, круглое или квадратное исполнение, отличаются большим количеством кристаллов) — широко применяются для производства уличных осветительных приборов: фонарей, прожекторов;
• Filаmеnt (стержень из большого числа LED-кристаллов, в длину может достигать 20 см) — используются для изготовления лампочек, имитирующих лампы накаливания, подходят для производственных помещений;
• OLED-светодиоды (имеют дисплейный тип, органическое тонкопленочное строение) — инновационные источники света, используются в дизайнерских люстрах, декоративных светильниках.

Органические OLED-светодиоды

Несмотря на технологические различия между типами светодиодов, их функционирование основывается на общем принципе работы излучающего кристалла — преобразование электрической энергии в световой поток. Сами кристаллы изготавливают из полупроводников с заданными параметрами проводимости.

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.

SMD светодиоды, характеристики, отличия популярных серий

Конструкция прибора

Эти светодиоды в базовом оснащении защищены от перегрева. Стандартные размеры, форма и расположение выводов упрощают монтаж с применением средств автоматизации. Такой подход позволяет применять современные производственные технологии, снижать издержки.

2835 SMD LED: параметры, особенности применения

В маркировке светодиодов зашифрованы размеры. 2835 SMD – это 2,8 мм глубина и 3,5 мм ширина по максимальным габаритам корпуса

Этот прибор создан с применением полимерных материалов, которые отличаются стойкостью к высокотемпературным воздействиям. Они без повреждений выдержат +240°С. Но такие экстремальные режимы следует исключить, чтобы не повредить полупроводниковый кристалл. Типовая деградация в качественных изделиях этой серии не превышает 5% за 3 тыс. часов. Особенность. Этой серии являются увеличенные габариты контактных элементов для ускорения отвода тепла.

Технические характеристики SMD 2835 приведены в таблице:

Параметр	Ед. измерения	Величина (диапазон)
Высота корпуса	мм	0,8
Ток потребления	мА	25; 60; 150; 300
Мощность кристаллов	Вт	0,09; 0,2; 0,5; 1
Падение напряжения	В	3,2

Бытовые лампы

Хорошие технические характеристики светодиода 2835 дополнены демократичной стоимостью. Эти приборы применяют для изготовления недорогих светильников, светодиодных лент.

Характеристики светодиодов 5050

Конструкция и особенности подключения выводов

Изделия этой серии отличаются хорошими показателями при компактных размерах. Именно на их основе в свое время были созданы первые специализированные лампы для автомобильной техники, светодиодные ленты. Разработчикам удалось разместить в небольшом корпусе три кристалла, которые при потреблении 1 Вт способны обеспечить световой поток до 80 лм.

Из этих компонентов были созданы первые «кукурузы», которые полноценно заменяли традиционные лампы накаливания мощностью 80-100 Вт

Уровень деградации за 3 тыс. рабочих часов в этих изделиях был снижен на 20% по сравнению с предыдущим примером (серия 2835). В отдельных модификациях стали применять диоды разных цветов комбинации R-G-B. Применив соответствующие контроллеры, можно организовать раздельное управление работы кристаллами.

Параметр	Ед. измерения	Величина (диапазон)
Индекс CRI (цветопередача)	Ra	80-90
Ток потребления	мА	20*3=60
Мощность кристаллов	мВт	210
Падение напряжения	В	3,3
Угол свечения	градусы	125
Световой поток	лм	18

Светодиоды SMD 5730: характеристики, важные нюансы

Эти приборы – развитие популярной серии 5050. В таблице приведены средние данные по изделиям известных брендов с применением цветовой температуры кристаллов на уровне 6 тыс. Кельвинов.

Параметр	Ед. измерения	Величина (диапазон)
Световой поток	лм	55
Ток потребления	мА	150
Мощность кристаллов	мВт	210
Падение напряжения	В	3,4
Угол рассеивания	градусов	120

Заметно увеличен световой поток, мощность. Улучшен теплоотвод. Деградация при контрольном времени 3 тыс. часов не превышает 1%. Эти приборы можно применять в схемах с питанием импульсным током (до 170 мА).

Размеры светодиодов разных серий

Мощные светодиоды Cree

Если понадобились сверхяркие  светодиоды 3 Вольта надо обратить внимание на продукцию этого производителя из США. Под брендом Cree выпускают мощные источники света для автомобилей, проекторной техники, стационарных и переносных прожекторов

Под брендом Cree выпускают мощные источники света для автомобилей, проекторной техники, стационарных и переносных прожекторов

Характеристики светодиодов Cree серии XM-L:

Параметр	Ед. измерения	Величина (диапазон)
Световой поток	лм	165-300 (максимум- выше 1000 лм)
Ток потребления (номинальный)	мА	700
Мощность	Вт	2
Индекс CRI (цветопередача)	Ra	80-90
Падение напряжения при токе	В/мА	2,9/700; 3,1/1500; 3,35/3000
Угол свечения	градусов	125
Рабочая температура	°C	От -40 до +85

Улучшенные характеристики светодиодов XHP35 подходят для изготовления мощных фонарей

Эти приборы рассчитаны на максимальный ток потребления до 1050 мА, мощность – до 13 Вт. Падение напряжения составляет 11,3В при 350 мА. Коэффициент CRI более 90 обеспечивает отсутствие искажений в цветопередаче.

Для получения таких характеристик сверхяркие светодиоды данной серии были созданы по специальной технологии. Мощное излучение с равномерным распределением в спектре обеспечивают 4 области в одном кристалле. Такое решение позволило уменьшить размеры, увеличило прочность конструкции, устойчивость к механическим воздействиям.

Что такое светодиод – принцип действия

Принцип действия полупроводникового светодиода

На этом рисунке схематично изображено излучение (hv) c длиной волны (Lp) примерно 250 мкм. Оно создано в p-n переходе (полупроводник прямосмещенного типа) при рекомбинационном переходе инжектированных носителей на другой энергетический уровень.

В этой фразе есть несколько общеизвестных слов. Для расшифровки специфических терминов и понятий нужно изучить соответствующий раздел науки. Но на самом деле углубление в физику процесса не имеет практического значения. Вполне достаточно знать, что светодиод – полупроводниковый прибор. Он излучает в видимом диапазоне спектра при пропускании тока ограниченной величины в прямом направлении.

Конструкция и типовые части светодиодаЭлектрическая схема подключения

Технология Chip-On-Board (COB): основные положения и преимущества

Основное отличие технологии COB от предыдущих светодиодных технологий состоит в особенностях монтажа полупроводниковых кристаллов — они прикрепляются непосредственно на плату, изготовленную из материалов, обладающих высокой теплопроводностью. Таким образом, удается получить очень низкое тепловое сопротивление и обеспечить эффективный отвод тепла.

Открытие технологии COB стало важным этапом на пути эволюционного развития светодиодных источников света. Данная разработка обеспечивает максимально возможные показатели светоотдачи для светодиодов (более 110 лм/Вт), позволяет создавать мощные и в тоже время миниатюрные источники искусственного освещения различных конфигураций и с надежной системой теплоотвода. Светотехнические изделия на основе светодиодов COB имеют меньшую стоимость по сравнению с другими led-лампами такого же уровня яркости и отличаются большим сроком службы за счет усовершенствованной системы отвода тепла.

Светодиодные модули, изготовленные по технологии LED COB, могут быть круглой, прямоугольной и линейной формы, иметь жесткую или гибкую основу, использоваться для замены галогенных, люминесцентных и других видов светильников. Мощные светодиоды LED COB, как правило, монтируются на массивную плату-радиатор.

Ранее, с возрастанием мощности светодиодных ламп количество размещенных на подложке кристаллов увеличивалось

В последнее время большинство производителей уделяет внимание формированию надежной современной оптической системы, позволяющей увеличить мощность и эффективность работы осветительного прибора

Прорыв

С 2009 года появились SMD диоды, мощность которых составляет 0,01-0,2 ватта. Состоят светодиоды данного типа из 1-3 кристаллов, которые приклеивались к керамической квадратной основе размерами от 1,4 до 6 мм. И каждый точечный диод покрыт сверху люминофором. Самое главное, что соединение светодиодов с плато происходит методом пайки. А, значит, весь технологический процесс можно полностью автоматизировать, избежав дорогого ручного труда.

Устройство светодиодной лампы

Но и это еще не все.

• SMD диоды маломощные, для одного светильника приходится устанавливать их в большом количестве (до 700 штук). А это стопроцентный рассеивающий свет. То есть, нет необходимости использовать дорогие и сложные оптические системы. Оптимальный вариант – плафон из обычного стекла, у которого светопотери составляют всего лишь 8%.
• Светодиоды располагаются на плато через определенные промежутки, которые в несколько раз превышают размеры самих кристаллов. Поэтому так хорошо видны сами диоды по отдельности, а не в общей массе. К тому же есть возможность увеличить оптимальное свечение в комнатах, где стоит компьютер. Можно просто установить светильники с молочными светодиодами.

Единственный минус SMD светильников – низкая их ремонтопригодность. Разобрать и перепаять сгоревший диод вручную практически невозможно. Так что лучше, если заменить полностью светильник новым. Обойдется это недорого.

Плюсы и минусы светодиодов SMD

Небольшие габариты диодов СМД и большой поток света при минимальном энергопотрeблении позволило осуществлять сборку плат автоматизированно.

Кроме таких качеств как экономичность, удобство, надежность, у этих источников света есть и другие достоинства:

• независимость от циклов включения/выключения;
• моментальный розжиг;
• высокая устойчивость к механическим повреждениям и вибрациям благодаря плотному прилеганию (без отверстий) к плате и компактности;
• широкий выбор по цвету (2600К-10000 К);
• цветопередача 75-85 Ra;
• бесшумная работа;
• минимизация риска поражения током благодаря низкому напряжению питания;
• экологическая безопасность (в составе нет вредных веществ, в потоке света нет ультрафиолетовых лучей);
• отсутствие мерцания (при условии, что диод качественный);
• максимальная температура нагрева 90оС;
• колбы ламп с цоколем производятся из пластиков, не создающих осколков при повреждении;
• возможность регулировать не только яркость, но и цвет света;
• простой монтаж и обслуживание;
• стандартная утилизация.

Как у любого источника света, у СМД диодов имеются и недостатки. Основным рядовые потребители считают высокую стоимость. В модули диоды устанавливаются на значительном расстоянии друг от друга, светятся отдельные точки, что не может обеспечить равномерность светового потока. Еще один недостаток – низкая ремонтопригодность осветительных приборов. СМД только теоретически можно перепаять, на пpaктике модуль необходимо отправлять на завод, выпустивший его. В результате ремонт обходится дороже, чем замена модуля.

Для того, чтобы СМД-диод отработал заявленный производителем срок службы, требуются дорогие системы питания и охлаждения (без них кристаллы быстро деградируют).