В съвременното развитие на осветителната индустрия, Светодиод и Коб източниците на светлина несъмнено са двата най-бляскави бисера. Те разчитат на своите уникални технически предимства, за да насърчат съвместно развитието на индустрията. Тази статия ще анализира задълбочено разликите, предимствата и недостатъците на Коб източниците на светлина и Светодиод, и ще проучи възможностите и предизвикателствата, пред които са изправени двата източника в настоящата пазарна среда на осветление, както и влиянието им върху бъдещите тенденции на развитие на индустрията.
ЧАСТ.01
Процес на опаковане: скок от дискретни единици към интегрирани модули
Традиционни Светодиод източници на светлина
Традиционните Светодиод източници на светлина използват едночипов режим на опаковане, който се състои от Светодиод чипове, златни проводници, скоби, фосфор и опаковъчни колоиди. Чипът е фиксиран към дъното на скобата на рефлекторната чаша чрез проводимо лепило, златната проводница свързва електрода на чипа и щифта на скобата, а фосфорът се смесва със силикагел, за да покрие повърхността на чипа, за да се постигне спектрално преобразуване. Този метод на опаковане създава разнообразие от форми, като например директно включване и свързване, но по същество представлява повтаряща се комбинация от независими светоизлъчващи единици, като разпръснати перли, които трябва да бъдат внимателно свързани последователно, за да светят. При изграждането на светлинен източник с голяма площ обаче сложността на оптичната система ще се увеличи експоненциално, точно както при изграждането на великолепна сграда, което изисква много човешки ресурси и материални ресурси за снаждане и комбиниране на всяка тухла и камък.
Коб източник на светлина
Коб светлинният източник разбива традиционната парадигма за опаковане и използва технология за директно заваряване на множество чипове, за да свърже директно десетки до хиляди Светодиод чипове върху метална печатна платка или керамична подложка. Чиповете са електрически свързани помежду си чрез окабеляване с висока плътност, а цялата повърхност е покрита със силиконов слой, съдържащ фосфор, за да образува равномерна светеща повърхност. Тази архитектура е като инкрустиране на перли върху красиво платно, елиминирайки физическата празнина между отделните светодиоди и реализирайки съвместния дизайн на оптиката и термоизолацията. Например, Лумилдс ЛУКСЕОН Коб използва евтектична технология за заваряване, за да интегрира 121 чипа с мощност 0,5 W върху кръгла подложка с диаметър 19 мм, с обща мощност 60 W. Разстоянието между чиповете е компресирано до 0,3 мм. Със специална отразяваща кухина, равномерността на разпределението на светлината надхвърля 90%. Този интегриран пакет не само опростява производствения процес, но и създава нова форма на светлинен източник като модулиран, осигурявайки революционна основа за дизайна на лампи, точно както предоставя на дизайнерите на осветление изящни сглобяеми модули, значително подобрявайки ефективността на проектирането и производството.
ЧАСТ.02
Оптични свойства: трансформация от точков източник на светлина към повърхностен източник на светлина
Единичен светодиод
Един единствен светодиод е по същество Ламбертов източник на светлина с ъгъл на излъчване на светлина от около 120°, но разпределението на интензитета на светлината е крива на крило на прилеп с рязко намаляване в центъра, като ярка звезда, светеща, но донякъде разсеяна. За да се отговори на нуждите от осветление, кривата на разпределение на светлината трябва да бъде преоформена чрез вторичен оптичен дизайн. Системата от лещи използва ТИР леща, за да компресира ъгъла на излъчване на светлина до 30°, но загубата на светлинна ефективност е 15%-20%; параболичният рефлектор в рефлекторното решение може да увеличи централния интензитет на светлината, но ще създаде очевидни светлинни петна; когато се комбинират множество светодиоди, те трябва да поддържат достатъчно разстояние, за да се избегне хроматичната аберация, което ще увеличи дебелината на лампата, точно както при опит за сглобяване на перфектна картина със звезди в нощното небе, но винаги е трудно да се избегнат недостатъци и сенки.
Интегрирана архитектура Коб
Интегрираната архитектура на Коб естествено притежава характеристиките на повърхностен източник на светлина, като блестяща галактика, с равномерна и мека светлина. Плътното разположение на множество чипове елиминира тъмните области, а с технологията на микролещите, равномерността на осветяването може да бъде шшшшш85% в рамките на разстояние от 5 м; чрез грапавост на повърхността на субстрата, ъгълът на светлината може да се разшири до 180°, намалявайки индекса на отблясъци (Увеличен размер на горната граница) под 19; при същия светлинен поток, оптичното разширение на Коб е с 40% по-ниско от това на Светодиод масива, което значително опростява дизайна на осветлението. В музейната осветителна сцена, релсовата светлина Коб на ЕРКО постига съотношение на осветеност от 50:1 при разстояние на проекция от 0,5 метра чрез леща със свободна форма, което перфектно решава противоречието между равномерното осветяване на продукта и подчертаването на ключовите точки.
ЧАСТ.03
Решение за управление на температурата: иновация от локално разсейване на топлината до топлопроводимост на системно ниво
Традиционен Светодиод източник на светлина
Традиционните светодиоди използват четиристепенна система за топлопроводимост: чип - слой от твърд кристал - скоба - печатна платка (ПХБ), а термичното съпротивление е сложно, подобно на навита пътека, което възпрепятства бързото разсейване на топлината. По отношение на термичното съпротивление на интерфейса, има контактно термично съпротивление от 0,5-1,0 ℃/W между чипа и скобата; по отношение на термичното съпротивление на материала, топлопроводимостта на ФР-4 платката е само 0,3 W/m·K, което се превръща в пречка за разсейване на топлината; под кумулативния ефект, локалните горещи точки могат да повишат температурата на прехода с 20-30 ℃, когато се комбинират няколко светодиода. Експерименталните данни показват, че когато околната температура достигне 50 ℃, скоростта на затихване на светлината на SMD светодиода е 3 пъти по-бърза от тази на среда с температура 25 ℃, а животът им се съкращава до 60% от стандарта L70, точно както при продължително излагане на слънце, производителността и животът на Светодиод светлинните източници ще бъдат значително намалени.
Коб източник на светлина
Коб използва тристепенна архитектура на проводимост ддддхххчип - субстрат - радиаторd", за да постигне качествен скок в управлението на температурата, точно както при проправяне на широка и равна магистрала за източника на светлина, позволявайки бързото провеждане и разсейване на топлината. По отношение на иновациите в субстрата, топлопроводимостта на алуминиевия субстрат достига 2.0W/m·K, а на алуминиево-нитридната керамична субстрат достига 180W/m·K; по отношение на дизайна на разсейването на топлината, под чиповия масив е положен слой за разсейване на топлината, за да се контролира температурната разлика в рамките на ±2℃; в същото време е съвместим с течно охлаждане, а капацитетът на разсейване на топлината достига 100W/см², след като субстратът се докосне до течно охлаждащата плоча. При прилагането на автомобилни фарове, светлинните източници Осрам Коб използват термоелектричен дизайн на разделяне, за да стабилизират температурата на прехода под 85℃, да отговарят на изискванията за надеждност на автомобилния клас АЕК-Q102 и да имат живот над 50 000 часа, точно както когато автомобилът се движи с висока скорост, те все още могат да осигурят на водачите стабилно и надеждно осветление, за да гарантират безопасността на шофирането.
ЧАСТ.04
Светлинна ефективност и енергийна ефективност: пробив от теоретичните граници към инженерната оптимизация
Традиционни Светодиод източници на светлина
Подобряването на светлинната ефективност на Светодиод диодите следва закона на Хайц и продължава да се развива чрез иновации в материалните системи и структурите. При епитаксиалната оптимизация, многоквантовата структура на InGaN/GaN позволява вътрешната квантова ефективност да достигне 90%; шарените субстрати, като например ПСС, увеличават ефективността на извличане на светлина до 85%; по отношение на иновациите във фосфора, комбинацията от червен прах CASN и жълто-зелен прах ЛуАГ постига индекс на цветопредаване Рассххх95. Светодиод диодите от серията КХ на Кри имат светлинна ефективност от 303 лм/W, но трансформацията на лабораторни данни в инженерни приложения все още е изправена пред практически предизвикателства, като например загуба на опаковка и ефективност на шофиране, точно както един надарен спортист, който може да постигне невероятни резултати в идеално състояние, но в реалната среда това е подложено на различни фактори.
Коб източник на светлина
Коб постига пробиви в инженерната светлинна ефективност чрез синергията на оптичното свързване и термичното управление. Когато разстоянието между чиповете е <0,5 мм, загубата от оптичното свързване е <5%; степента на затихване на светлината намалява с 50% за всеки 10℃ намаление на температурата на прехода; интегрираният дизайн на драйвера позволява AC-DC драйверът да бъде директно интегриран в субстрата, а ефективността на системата достига 90%. В приложенията за селскостопанско осветление, Samsung LM301B COB постига PPF/W (фотосинтетична фотонна ефективност) от 3,1μmol/J чрез оптимизация на спектъра и термично управление, което е с 40% по-икономично на енергия в сравнение с традиционните HPS лампи. Като опитен майстор, чрез внимателна настройка и оптимизация, източникът на светлина може да постигне максимална ефективност в практически приложения.
ЧАСТ.05
Сценарии на приложение: От диференцирано позициониране до разширяване на интегрираните иновации
Традиционни Светодиод източници на светлина
Светодиодите заемат специфични пазари със своята гъвкавост. В областта на индикационните дисплеи, пакетираните светодиоди 0402/0603 доминират пазара на индикаторни светлини за потребителска електроника; в специалното осветление Ултравиолетово светодиодите са формирали монопол в областта на лечението и медицината; в динамичните дисплеи, Мини Светодиод подсветките постигат контрастно съотношение от 10000:1, подкопавайки LCD дисплеите. Например, в областта на интелигентните носими устройства, червеният светодиод 0201 на Епистар е с размер само 0,25 мм², но може да осигури 100 МКД интензитет на светлината, отговаряйки на нуждите на сензорите за наблюдение на сърдечната честота.
Коб източник на светлина
Коб предефинира парадигмата на осветителното инженерство. В търговското осветление, определена марка Коб луни постига системна светлинна ефективност от 120lm/W, което е с 60% енергоспестяващо в сравнение с традиционните решения; при външното осветление, повечето марки Коб улични лампи за дома вече могат да постигнат осветление по заявка и контрол на светлинното замърсяване чрез интелигентно димиране; в нововъзникващи области на приложение, UVC Коб светлинните източници постигат 99,9% степен на стерилизация в областта на пречистването на вода, а времето за реакция е <1 секунда. В областта на заводите за растителна защита, чрез оптимизиране на спектралната формула на COB пълноспектърните светлинни източници, съдържанието на витамин C в марулята може да се увеличи с 30%, а цикълът на растеж може да се съкрати с 20%.
ЧАСТ.06
Възможности и предизвикателства: Възходи и падения на пазарната вълна
Възможности
Подобряване на потреблението и подобряване на качеството на търсенето: С подобряването на жизнения стандарт, изискванията на хората за качество на осветлението се увеличиха. Коб (светлинно-областните технологии) въведоха широк пазар на висококачествено жилищно и търговско осветление с отличните си светлинни характеристики и равномерно разпределение на светлината; Светодиод осветлението е предпочитано на пазарите за интелигентно осветление и атмосферно осветление с богатите си цветове и гъвкави функции за димиране и регулиране на цветовете, което отговаря на търсенето на потребителите за персонализирани и интелигентни осветителни продукти в рамките на тенденцията за подобряване на потреблението.
Насърчаване на политиката за енергоспестяване и опазване на околната среда: Светът отдава голямо значение на енергоспестяването и опазването на околната среда, а правителствата на различни страни са въвели политики за насърчаване на развитието на осветителната индустрия в посока на висока ефективност и енергоспестяване. Като представител на енергоспестяващото осветление, Светодиод осветлението има ниска консумация на енергия и дълъг живот, което му позволява да получи голям брой пазарни приложения при политическа подкрепа. То се използва широко във вътрешно и външно осветление, улично осветление, промишлено осветление и други области; Коб също има предимства. Освен че подобрява качеството на осветлението, може да постигне определени енергоспестяващи ефекти. В професионални осветителни сцени с високи изисквания за използване на светлината, то може да подобри енергоспестяващите ефекти чрез оптичен дизайн и преобразуване на енергия.
Технологични иновации и индустриална модернизация: Вълната от технологични иновации в осветителната индустрия продължава, давайки нов тласък за развитието на Коб и Светодиод. Научноизследователският екип на Коб изследва опаковъчни материали и процеси, за да подобри производителността на разсейване на топлината, светлинната ефективност и надеждност, да намали производствените разходи и да разшири обхвата на приложение; пробивите в технологията на Светодиод чиповете, иновациите във формата на опаковки и интеграцията на интелигентни технологии за управление значително подобриха производителността и функциите им.
Предизвикателства
Ожесточена пазарна конкуренция: Коб и Светодиод са изправени пред ожесточена конкуренция от много производители. Пазарът на Светодиод има зряла технология, ниски бариери за навлизане, сериозна хомогенност на продуктите, ожесточена ценова конкуренция и ниски маржове на корпоративна печалба; въпреки че Коб има предимства на пазара на висок клас, с увеличаването на броя на компаниите конкуренцията също се засилва и създаването на диференцирани конкурентни предимства се превръща в предизвикателство за компаниите.
Бързи технологични актуализации: Осветителната индустрия се обновява бързо и компаниите за Коб и Светодиод осветление трябва да са в крак с темпото на технологично развитие и да се адаптират към пазарните промени и потребителското търсене. Коб компаниите трябва да обърнат внимание на напредъка на чиповете, процесите на опаковане и технологиите за разсейване на топлината и да коригират посоката на развитие на продуктите; Светодиод компаниите са изправени пред двойния натиск на традиционните технологични подобрения и възхода на новите осветителни технологии.
Несъвършени стандарти и спецификации: Индустриалните стандарти и спецификации на Коб и Светодиод са несъвършени и има сиви зони в качеството на продукта, тестовете за производителност, сертифицирането за безопасност и др., което води до неравномерно качество на продукта, затруднява потребителите да преценят качеството, създава трудности при изграждането на корпоративна марка и промотирането на пазара и увеличава оперативните рискове и разходи на компанията.
ЧАСТ.07
Тенденции в развитието на индустрията: Бъдещият път на интеграция, висок клас и диверсификация
Тенденции в развитието на фюжън технологиите: Очаква се Коб и Светодиод технологиите да постигнат интегрирано развитие. Например, при осветителните продукти, Коб, като основен източник на светлина, осигурява равномерно и ярко основно осветление, комбинирано с функциите за регулиране на цвета и интелигентно управление на Светодиод, за постигане на разнообразни и персонализирани светлинни ефекти, за пълноценно използване на предимствата и на двете, за да се отговори на всеобхватните и задълбочени нужди на потребителите.
Висококачественото и интелигентното развитие вървят ръка за ръка: С подобряването на качеството на живот и изискванията за осветление, Коб и Светодиод осветлението се развиват в посока на висок клас и интелигентност. Предприятията ще увеличат инвестициите си в научноизследователска и развойна дейност и иновации, ще подобрят производителността, качеството и дизайна на продуктите и ще създадат висок клас имидж на марката; осветителните продукти ще бъдат интегрирани с технологии като Интернет на нещата, големи данни и изкуствен интелект, за да се постигнат функции като автоматизирано управление, превключване на сцени и наблюдение на потреблението на енергия. Потребителите могат дистанционно да управляват осветителното оборудване чрез мобилно приложение или интелигентни гласови асистенти, за да постигнат управление на енергоспестяването.
Разширяване на диверсифицираното приложение: Областите на приложение на Коб и Светодиод продължават да се разширяват и диверсифицират. В допълнение към традиционното вътрешно и външно осветление, пътното осветление и други пазари, те ще играят важна роля и в нововъзникващи области като селскостопанско осветление, медицинско осветление и морско осветление. Например, светодиодите в селскостопанското осветление излъчват светлина със специфична дължина на вълната, за да насърчат фотосинтезата на растенията; високото цветопредаване и равномерната светлина на Коб в медицинското осветление помагат на лекарите да диагностицират и лекуват, както и да подобрят медицинската среда за пациентите.
В необятното звездно небе на осветителната индустрия, Коб светлинните източници и Светодиод светлинните източници ще продължат да блестят, като всеки от тях използва своите предимства и интегрира иновациите помежду си, за да осветят заедно светлия път на устойчивото развитие на човечеството. Те са като двама изследователи, вървящи рамо до рамо, непрекъснато изследвайки нови брегове в океана на технологиите, носейки още повече изненади и светлина в живота на хората и развитието на всички сфери на живота.