Beschrijving van COB-type LED's
Nog niet zo lang geleden begon de markt zich te vullen met LED-lampen die gemaakt zijn met COB-technologie. Onmiddellijk na het verschijnen van deze produkten begon de informatie erover het karakter van mythen te krijgen. Deze recensie is een poging om de waarheid van fictie en trucs van marketeers te scheiden.
Wat is een COB LED
Sinds de komst van SMD-LED's heeft de techniek niet stilgestaan. Ontwikkelaars van vele fabrikanten hebben het probleem opgelost van het verkleinen van de afmetingen van verlichtingsapparatuur, het verhogen van het lichtrendement, het vereenvoudigen en verminderen van de kosten van montagetechniek, assemblage, enz. Het is moeilijk te zeggen wie als eerste op het idee is gekomen om niet elke p-n-overgang in een afzonderlijk met fosfor bekleed omhulsel onder te brengen, maar verschillende arsenide-galiumkristallen in één omhulsel te plaatsen. Maar het eerste exemplaar van een dergelijk product verscheen in 2003 op de markt van Citizen Electronics.
Het idee bleek een doorbraak te zijn. Naast de oplossing van de bovengenoemde problemen was het mogelijk de stralingselementen op een betrekkelijk klein oppervlak te concentreren en minder lichtverstrooiing te verkrijgen. De technologie heet COB - chip-on-board. Misschien zou een nauwkeuriger vertaling zijn "element op een bord" of "kristal op een bord".
Lange tijd werd het uitbrengen van volgens dit principe vervaardigde matrices belemmerd door de complexiteit van het lijmen van de LED's op het substraat. De dikte van de lijm moest strikt worden gekalibreerd: een vermindering van de laagdikte leidde tot een vermindering van de hechtsterkte, een toename van de dikte leidde tot een vermindering van het warmtedissipatie-rendement. In 2009 werd dit probleem opgelost en begon de COB-technologie aan haar zegetocht in de wereld van de verlichtingstechnologie.
Een volgens dit principe vervaardigde module bevat een matrix van LED's zonder behuizingen, geplaatst op de basis. Door de afwezigheid van schelpen is het mogelijk geweest de dichtheid van de stralingselementen te verhogen en de helderheid per oppervlakte-eenheid te vergroten. In sommige gevallen zijn de LED's ingekapseld in een transparante verbinding voor de sterkte. Het bovenste deel van het omhulsel is bedekt met een fosforlaag.
De gedrukte schakeling is gemaakt met gebruikmaking van conventionele technologie en bestaat uit geleidende sporen die zijn aangebracht op een diëlektrisch substraat. Een metalen plaat met hoge thermische geleidbaarheid wordt eronder gelijmd en het product is klaar.
Belangrijk! In de meeste gevallen is het standaard koellichaam niet voldoende om een normale bedrijfstemperatuur van de LED's te garanderen. Er moet een extra extern koellichaam worden gebruikt.
Typische waarden van de lichtstroom van matrices met chipafmetingen van 0,762*0,762 mm, afhankelijk van het vermogen, staan in de onderstaande tabel.
| Elektrisch vermogen, W | Aantal elementen, st. | Lichtstroom, lm |
| 10 | 9 | 450-550 |
| 30 | 30 | 1800-2200 |
| 50 | 50 | 2550-2750 |
| 100 | 100 | 4500-5500 |
De werkelijke cijfers kunnen enigszins afwijken als gevolg van bijkomende omstandigheden.
Soorten
COB LED's met geïntegreerde drivers zijn onlangs op de markt verschenen. "Aan boord" nu niet alleen de matrix, maar ook gelijkrichtelementen, alsmede een chip om de stroom door de emitterende elementen te stabiliseren. Zoals men kan zien, zijn de bijkomende elementen niet verborgen onder een gemeenschappelijke behuizing, maar zijn zij op een afzonderlijke printplaat gemonteerd en in de module geïntegreerd.
Dit type LED met COB-technologie bestaat uit één enkele eenheid, waarop alleen nog een voedingsspanning moet worden aangesloten.
Werkingsprincipe en kenmerken
COB LED's berusten niet op nieuwe werkingsprincipes. Zij maken gebruik van dezelfde p-n-overgang van galliumarsenide, indiumfosfide of andere materialen. Dezelfde elementaire ladingsrecombinatie met emissie van een lichtquantum wanneer een gelijkspanning wordt toegepast. Hetzelfde monochromatische licht met smal spectrum. Dezelfde principes om ontoegankelijke kleuren te produceren - wanneer er stroom wordt toegevoerd, brengt straling van LED's (in het optische bereik of UV) de luminescentie van de fosfor op gang. Dit bekende procédé maakt het mogelijk kleuren te produceren die niet rechtstreeks door gloeiende halfgeleiderverbindingen kunnen worden bereikt. Er is ook het probleem van de warmteafvoer. De nieuwigheid van de elementen ligt alleen in de produktietechnologie, die lichtgevende apparaten naar een nieuw consumentenniveau kan tillen.
Beheren van
De aansturing van een COB LED komt neer op het schakelen van de voedingsspanning, en in dit opzicht is er geen fundamenteel verschil met conventionele toestellen. Een dergelijk element kan worden in- of uitgeschakeld:
- Een handmatige schakelaar voor de juiste spanning;
- elektromagnetisch relais of starter;
- elektronische schakelaar (transistor, thyristor).
Het enige dat men in gedachten moet houden is dat het vermogen van een dergelijke LED tot 100 W kan oplopen en dat de bedrijfsspanning 220 V bedraagt. Het schakelelement moet over de juiste parameters beschikken.
Aanbevolen kijkhoek: COB led vs. smd led
Voor- en nadelen
Belangrijk! Gezien de goedkoopte van COB LED-productie, verliezen deze nadelen geleidelijk aan belang. De trend gaat in de richting van een punt waarop het economischer wordt de matrix te vervangen dan hem opnieuw te bouwen.
Verklaringen van producenten over een hogere lichtopbrengst in verhouding tot het vermogen als gevolg van nieuwe produktieprincipes, moeten hoogstwaarschijnlijk worden toegeschreven aan marketingtrucs. Er is reeds opgemerkt dat COB-matrices niet op nieuwe werkingsprincipes berusten. En enige toename van het lichtrendement kan in verband worden gebracht met de natuurlijke ontwikkeling van technologieën voor de productie van fosforen en halfgeleiderkristallen.
Levenslang
Fabrikanten van COB-matrixen geven een gemiddelde levensduur op van ca. 30.000 uur. Dit is ongeveer 3,5 jaar ononderbroken werking. Bij conventionele leds wordt deze periode in de specificaties meestal vermeld als maximaal 50.000 uur (5,5 jaar). Vaak wordt geconcludeerd dat de betrouwbaarheid van COB-elementen laag is. In feite is er nog geen ervaring opgedaan met de werking van nieuwe licht-emitterende apparaten. Alle cijfers zijn ontleend aan berekeningen waarbij vaak geen rekening is gehouden met de bedrijfsomstandigheden. En het is onwaarschijnlijk dat een fabrikant tests in de praktijk heeft uitgevoerd die verscheidene jaren duren. Het heeft geen zin. In die tijd zullen nieuwe technologieën en materialen hun intrede doen.
Er moet rekening mee worden gehouden dat de garantieperiodes voor beide elementen ongeveer op hetzelfde niveau zijn vastgesteld - ongeveer 15.000 uur. Alles wat verder gaat is voorspelling en pure marketing. Alle informatie over de huidige levensduur heeft dan ook het karakter van een verklaring en moet met de nodige voorzichtigheid worden behandeld.
COB LED-lamp
Een ander voordeel van de nieuwe technologie is dat matrices in alle vormen en maten kunnen worden geproduceerd. In de meeste gevallen zijn ronde en rechthoekige (vierkante) apparaten beschikbaar waaruit verschillende lampconfiguraties kunnen worden gemaakt.
De maïslamp, die haar naam te danken heeft aan de discrete elementen die lijken op graankorrels van het gewas, heeft een nieuwe look gekregen. Nu zijn er geen gloeiende puntjes meer, het oppervlak is vast geworden en de emissie is gelijkmatiger. De grootte van dergelijke lampen wordt thans beperkt door de eisen die aan de mechanische sterkte van de matrix worden gesteld, maar gehoopt wordt dat de ontwikkeling van de technologie in de nabije toekomst dit probleem zal omzeilen.
LED-verlichtingstoestellen die gebruik maken van dergelijke matrices kunnen één of meer stralingselementen hebben - afhankelijk van de vereiste helderheid van de luminescentie. Een enkele matrix die meerdere kleinere armaturen vervangt, is nog niet beschikbaar vanwege de genoemde beperkingen in afmetingen.
Bedradingsschema
De bedrading is afhankelijk van het ontwerp van de matrix. Indien het slechts een parallelle keten van elementen betreft, moeten zij via een gelijkrichter of driver op een enkelfasig 220 V-huishoudnet worden aangesloten voor de juiste spanning en stroom, net als gewone afzonderlijke LED's of assemblages.
Als een gelijkrichter en driver "aan boord" zijn, is de aansluiting niet anders dan bij een normale gloeilamp. De reeds genoemde "maïs", bijvoorbeeld, heeft een standaard busje om in de contactdoos te schroeven.
De pinout
Een LED is, net als een normale diode, een apparaat dat stroom naar één kant geleidt. Daarom moet de polariteit in acht worden genomen bij het aansluiten. De anode moet worden aangesloten op de plus-zijde van de voeding, de kathode op de minkant.
De pintoewijzing van de COB-matrix is gemakkelijk te herkennen - de markeringen zijn rechtstreeks op de behuizing aangebracht. De pinnen zijn gemarkeerd met "+" en "-". Indien de assemblage rechtstreeks op een wisselspanningskring kan worden aangesloten, zijn de pennen gemerkt met L (fase) en N (nul).
De indruk bestaat dat verlichtingselementen die zijn vervaardigd met COB-technologie SMD-LED's in de nabije toekomst volledig zullen vervangen. In feite is het onwaarschijnlijk dat dit zal gebeuren. SMD-componenten hebben SMD-componenten immers niet volledig vervangen, maar ze wel aanzienlijk verdrongen. Hoogstwaarschijnlijk zal zich hier dezelfde situatie voordoen - elke technologie zal haar eigen niche innemen.