مقدمة:في التطور الحديث والمعاصر لـإضاءةفي عالم صناعة الإضاءة، تُعدّ مصادر الإضاءة LED وCOB بلا شكّ جوهرتين لامعتين. بفضل مزاياهما التكنولوجية الفريدة، يُسهمان معًا في دفع عجلة التقدم في هذه الصناعة. ستتناول هذه المقالة الاختلافات والمزايا والعيوب بين مصادر الإضاءة COB وLED، وتستكشف الفرص والتحديات التي تواجهها في سوق الإضاءة الحالي، وتأثيرها على اتجاهات تطوير الصناعة في المستقبل.
الجزء 01
Pالتعبئة والتغليفTالتكنولوجيا: Tالقفز من الوحدات المنفصلة إلى الوحدات المتكاملة
مصدر ضوء LED التقليدي
تقليديضوء LEDتعتمد المصادر على نمط تغليف أحادي الشريحة، يتكون من رقائق LED، وأسلاك ذهبية، وحوامل، ومساحيق فلورية، ومواد غروانية للتغليف. تُثبّت الشريحة في أسفل حامل الكأس العاكس بمادة لاصقة موصلة، ويربط السلك الذهبي قطب الشريحة بدبوس الحامل. يُخلط المسحوق الفلوري بالسيليكون لتغطية سطح الشريحة للتحويل الطيفي.
لقد أوجدت طريقة التغليف هذه أشكالاً متنوعة، مثل الإدخال المباشر والتركيب السطحي، ولكنها في جوهرها عبارة عن مزيج متكرر من وحدات إضاءة مستقلة، أشبه بلآلئ متناثرة تحتاج إلى توصيل متتالي بعناية لتتألق. ومع ذلك، عند بناء مصدر ضوء واسع النطاق، يزداد تعقيد النظام البصري بشكل كبير، تماماً كما هو الحال في بناء مبنى فخم يتطلب الكثير من القوى العاملة والموارد المادية لتجميع ودمج كل لبنة وحجر.
مصدر ضوء COB
ضوء COBتخترق المصادر نموذج التغليف التقليدي وتستخدم تقنية الترابط المباشر متعدد الرقائق لربط عشرات الآلاف من رقائق LED مباشرة على لوحات الدوائر المطبوعة المعدنية أو الركائز الخزفية. يتم توصيل الرقائق كهربائيًا من خلال الأسلاك عالية الكثافة، ويتم تشكيل سطح مضيء موحد عن طريق تغطية طبقة هلام السيليكون بالكامل التي تحتوي على مسحوق فلوري. يشبه هذا البناء تضمين اللؤلؤ في قماش جميل، مما يزيل الفجوات المادية بين مصابيح LED الفردية وتحقيق التصميم التعاوني للبصريات والديناميكا الحرارية.
على سبيل المثال، يستخدم مصباح Lumileds LUXION COB تقنية اللحام الأيوتكتيكي لدمج 121 رقاقة بقدرة 0.5 واط على ركيزة دائرية بقطر 19 مم، وبقدرة إجمالية 60 واط. يتم ضغط تباعد الرقاقات إلى 0.3 مم، وبمساعدة تجويف عاكس خاص، يتجاوز توزيع الضوء المنتظم 90%. لا يُبسط هذا التغليف المتكامل عملية الإنتاج فحسب، بل يُنشئ أيضًا شكلاً جديدًا من "مصدر الضوء كوحدة"، مما يوفر أساسًا ثوريًا لـإضاءةالتصميم، تمامًا مثل توفير وحدات رائعة جاهزة لمصممي الإضاءة، مما يحسن بشكل كبير من كفاءة التصميم والإنتاج.
الجزء 02
الخصائص البصرية:التحول مننقطة ضوءمصدر ضوء إلى مصدر ضوء السطح
مصباح LED واحد
مصباح LED واحد هو في الأساس مصدر ضوء لامبرتي، ينبعث منه الضوء بزاوية حوالي ١٢٠ درجة، لكن توزيع شدة الضوء يُظهر انحناءً حادًا يشبه جناح الخفاش في المركز، كنجم لامع، ساطع ولكنه مشتت وغير منظم إلى حد ما. لتلبية...إضاءةولتلبية هذه المتطلبات، من الضروري إعادة تشكيل منحنى توزيع الضوء من خلال التصميم البصري الثانوي.
يمكن استخدام عدسات TIR في نظام العدسات لضغط زاوية الانبعاث إلى 30 درجة، ولكن يمكن أن يصل فقدان كفاءة الضوء إلى 15%-20%؛ يمكن للعاكس المكافئ في مخطط العاكس أن يعزز شدة الضوء المركزية، ولكنه سينتج بقعًا ضوئية واضحة؛ عند الجمع بين مصابيح LED متعددة، من الضروري الحفاظ على مسافات كافية لتجنب اختلافات اللون التي قد تزيد من سمك المصباح. يشبه الأمر محاولة تجميع صورة مثالية مع النجوم في سماء الليل، ولكن من الصعب دائمًا تجنب العيوب والظلال.
الهندسة المعمارية المتكاملة COB
تتمتع الهندسة المعمارية المتكاملة لـ COB بطبيعة الحال بخصائص السطحضوءالمصدر، مثل مجرة رائعة مع ضوء موحد وناعم. ترتيب كثيف متعدد الرقائق يزيل المناطق المظلمة، جنبًا إلى جنب مع تقنية مجموعة العدسات الدقيقة، يمكن تحقيق توحيد الإضاءة> 85٪ ضمن مسافة 5 أمتار؛ من خلال خشونة سطح الركيزة، يمكن تمديد زاوية الانبعاث إلى 180 درجة، مما يقلل من مؤشر الوهج (UGR) إلى أقل من 19؛ تحت نفس التدفق الضوئي، يتم تقليل التوسع البصري لـ COB بنسبة 40٪ مقارنة بمصفوفات LED، مما يبسط بشكل كبير تصميم توزيع الضوء. في المتحفإضاءةالمشهد، مسار ERCO's COBأضواءتحقيق نسبة إضاءة 50:1 على مسافة عرض 0.5 متر من خلال العدسات ذات الشكل الحر، وحل التناقض بين الإضاءة الموحدة وتسليط الضوء على النقاط الرئيسية بشكل مثالي.
الجزء 03
حلول الإدارة الحرارية:الابتكار من تبديد الحرارة المحلية إلى توصيل الحرارة على مستوى النظام
مصدر ضوء LED التقليدي
تعتمد مصابيح LED التقليدية على مسار توصيل حراري رباعي المستويات للوحة PCB ذات الطبقة الصلبة الداعمة للرقاقة، مع تركيبة مقاومة حرارية معقدة، تشبه مسار اللف، مما يعيق التبديد السريع للحرارة. من حيث المقاومة الحرارية للواجهة، تتراوح المقاومة الحرارية للتلامس بين الرقاقة والحامل بين 0.5 و1.0 درجة مئوية/واط؛ ومن حيث المقاومة الحرارية للمادة، تبلغ الموصلية الحرارية للوحة FR-4 0.3 واط/متر مربع · كلفن فقط، مما يُعيق تبديد الحرارة؛ وفي ظل التأثير التراكمي، يمكن أن تزيد النقاط الساخنة المحلية من درجة حرارة الوصلة بمقدار 20-30 درجة مئوية عند دمج عدة مصابيح LED.
تُظهر البيانات التجريبية أنه عند وصول درجة الحرارة المحيطة إلى 50 درجة مئوية، يكون معدل تحلل ضوء مصابيح LED SMD أسرع بثلاث مرات من معدل تحللها في بيئة 25 درجة مئوية، وينخفض عمرها الافتراضي إلى 60% من معيار L70. وكما هو الحال مع التعرض الطويل لأشعة الشمس الحارقة، فإن أداء مصابيح LED وعمرها الافتراضي...ضوء LEDسيتم تقليص المصدر بشكل كبير.
مصدر ضوء COB
يعتمد COB على بنية توصيل ثلاثية المستويات لـ "مشتت حرارة ركيزة الشريحة"، مما يحقق قفزة في جودة الإدارة الحرارية، مثل وضع طريق سريع واسع ومسطح لـضوءمصادر حرارية، مما يسمح بتوصيل الحرارة وتبديدها بسرعة. فيما يتعلق بابتكارات الركيزة، تصل الموصلية الحرارية لركيزة الألومنيوم إلى 2.0 واط/م² · كلفن، بينما تصل الموصلية الحرارية لركيزة سيراميك نتريد الألومنيوم إلى 180 واط/م² · كلفن. أما فيما يتعلق بتصميم الحرارة الموحد، فتُوضع طبقة حرارية موحدة أسفل مصفوفة الرقاقة للتحكم في فرق درجة الحرارة ضمن ± 2 درجة مئوية. كما أنها متوافقة مع التبريد السائل، مع قدرة تبديد حرارة تصل إلى 100 واط/سم² عند ملامسة الركيزة للوحة التبريد السائل.
في تطبيقات مصابيح السيارات الأمامية، يستخدم مصدر ضوء أوسرام COB تصميم الفصل الكهروحراري لتثبيت درجة حرارة الوصلة عند أقل من 85 درجة مئوية، مما يلبي متطلبات موثوقية معايير السيارات AEC-Q102، ويتمتع بعمر افتراضي يزيد عن 50,000 ساعة. وكما هو الحال في القيادة بسرعات عالية، فإنه يوفر أداءً مستقرًا وفعالًا.إضاءة موثوقةللسائقين، لضمان سلامة القيادة.
مأخوذ من Lightingchina.com
وقت النشر: 30 أبريل 2025