前段時(shí)間,在行家說APP上看了兩篇關(guān)于COB的爭(zhēng)議文,想必現(xiàn)在這件事也已經(jīng)被淡忘了,但不熱鬧的時(shí)候說兩句,還是挺好的。當(dāng)然,不是針對(duì)兩位作者爭(zhēng)論的問題進(jìn)行對(duì)錯(cuò)評(píng)判,只是重申一些基本常識(shí)。我中文不算太好,還請(qǐng)各位見諒。本文從COB的優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)兩方面與大家交流。
1、COB的優(yōu)勢(shì):散熱好,成本低
大家都知道,有三種散熱方式:1. 傳導(dǎo);2. 對(duì)流;3. 輻射。但對(duì)于 LED 封裝,著重要考慮的是第一種(即傳導(dǎo))。 相關(guān)的物理定律是:
傳遞的熱量=導(dǎo)熱系數(shù) x 散熱面積 x 溫度差別/導(dǎo)熱路徑長(zhǎng)度
從公式可以看出,導(dǎo)熱系數(shù),散熱面積和溫度差別越大越好,導(dǎo)熱路徑長(zhǎng)度越小越好,即,傳遞的熱量越多,散熱效果越好。導(dǎo)熱系數(shù)越大,熱阻越小。對(duì)于多層導(dǎo)熱材料重疊,要多次應(yīng)用上述公式。
在比較兩個(gè)具有相同功能的結(jié)構(gòu)時(shí)(例如,比較SMD和COB),可以逐個(gè)因素進(jìn)行考慮。特別要注意的是,在比較某項(xiàng)參數(shù)時(shí),其它因素一定要相同。比較散熱能力時(shí),要對(duì)相同的熱源進(jìn)行比較,例如10W的SMD和10W的COB,散熱片的材料和面積都要相同,這就是“蘋果與蘋果比較”,才可以區(qū)別好壞。如果不同,就是“蘋果與橘子比較”,沒有可比性。?下面對(duì)COB和非COB進(jìn)行比較。
(1)COB: 眾所周知,LED 的熱量主要是 P-外延層產(chǎn)生
圖1和圖2是 COB 的兩種基本結(jié)構(gòu):圖 1 是倒裝 COB,圖 2 是正裝 COB。 我不太清楚國(guó)內(nèi)是哪種比較多。倒裝 COB 比較難做一些,散熱效果更好一些。在一塊散熱片上有多個(gè)芯片,在芯片上覆蓋熒光粉。
講一個(gè)故事。我最早是在2004年一次會(huì)議上,有人報(bào)告COB。當(dāng)時(shí)的COB是在硅片上刻蝕出一個(gè)凹槽,把芯片放在凹槽中。但是,工藝比較難,沒有推廣。按照這個(gè)概念,我們?cè)O(shè)計(jì)了類似于半導(dǎo)體行業(yè)的QFN結(jié)構(gòu)以及沒有凹槽的COB結(jié)構(gòu)。到了2006年,我第一次看見COB產(chǎn)品,當(dāng)時(shí)剛剛推出,主要目的是降低成本(包括提高生產(chǎn)效率)和解決大功率器件(當(dāng)時(shí)剛剛開始生產(chǎn)1W的芯片)的散熱問題。COB與當(dāng)時(shí)的K-2相比較,明顯的成本低和散熱好。COB與當(dāng)時(shí)的SMD相比較,散熱上的優(yōu)勢(shì)不太大,但是成本優(yōu)勢(shì)仍舊很大。
?。?)帶有封裝結(jié)構(gòu)的非COB:多了封裝底座(額外厚度),散熱差,成本高
如上所述,之前兩位作者的爭(zhēng)議點(diǎn)可以從開發(fā)新產(chǎn)品(例如開發(fā)COB)的動(dòng)機(jī)來考慮。作為近20年的工程師,我認(rèn)為當(dāng)初開發(fā)COB的動(dòng)機(jī)基本上有兩點(diǎn):
(1)降低當(dāng)時(shí)封裝的材料成本,提高生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本;
?。?)改善散熱性能。一個(gè)額外的好處是部分的消除重影。
現(xiàn)在的爭(zhēng)論是,新產(chǎn)品有沒有達(dá)到最初的目的呢?顯然是達(dá)到了。
問題來了,那為什么有些產(chǎn)品很多人看出它不好,但企業(yè)還繼續(xù)生產(chǎn),市場(chǎng)還繼續(xù)接受?原因也有二:
?。?)從市場(chǎng)角度來講,或者短期內(nèi)沒有新產(chǎn)品可以替代它,或者新產(chǎn)品價(jià)格太高;
?。?)從廠商角度來講,或者新產(chǎn)品成本太高,或者工藝太難,或者投資太大,無法投入生產(chǎn),不得不放棄。這也是為什么現(xiàn)在國(guó)際大公司一直在努力開發(fā)質(zhì)量更好,光效更高的COB,以便保持他們對(duì)中國(guó)公司的優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)份額。
二十年前,我剛出道的時(shí)候,作為工程師,我只想考慮技術(shù)。但是老板會(huì)考慮成本,不管是在國(guó)內(nèi)還是國(guó)外,多數(shù)是這個(gè)道理。
2、市場(chǎng)上的COB的缺點(diǎn):出光效率較低
這是由現(xiàn)有的COB的結(jié)構(gòu)造成的,全內(nèi)反射比較多。
我的哲學(xué)是:當(dāng)有人指出(或者我自己發(fā)現(xiàn))一個(gè)產(chǎn)品有缺點(diǎn)的時(shí)候,我很高興,因?yàn)檫@樣,才需要有人去開發(fā)解決方案。千萬不要只是質(zhì)疑和停留在單純的反對(duì)上,得要想出一個(gè)辦法來,把這個(gè)“不好”克服掉,這更容易令人信服,而克服的方法就是你的獨(dú)門技術(shù)。對(duì)于出光效率低,我們有幾個(gè)解決方案。
3、其他
比如,為什么用燈杯來控制COB封裝的發(fā)光角度?這就是燈具設(shè)計(jì)人員的專業(yè)了,他們需要根據(jù)COB的特點(diǎn)來設(shè)計(jì)不同照明要求的燈具。
首先,當(dāng)年我們也想通過開發(fā)不同結(jié)構(gòu)的芯片做到控制發(fā)光角度,但后來發(fā)現(xiàn),我們并沒有找到可以量產(chǎn)的芯片結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。于是技術(shù)人員們開始從封裝層級(jí)的角度考慮,改變內(nèi)部反射面和角度。但是,在封裝層級(jí)上也不能完全實(shí)現(xiàn)所要求的角度。最終,需要從燈具上做文章,比如用燈杯,鋁或鍍銀材料便宜,加工費(fèi)低,量產(chǎn)容易。燈具是一個(gè)整體,各個(gè)環(huán)節(jié)都可以充分利用。
當(dāng)然,這時(shí)候你要說,是吧,中國(guó)人就這“價(jià)格思維”。當(dāng)然不是這么簡(jiǎn)單。根據(jù)照明的要求,也可以加光學(xué)透鏡或者散光片,但是這也同樣要考慮成本??紤]企業(yè)本身的實(shí)際情況和生存能力,產(chǎn)品定位中低端,成本需要納入重點(diǎn)考慮,那么,走單純燈杯的方式未嘗不可。但若可以不考慮這些投入,那么附加光學(xué)透鏡或者散光片。
不過,總要一些人去研究光學(xué)透鏡,但也總還會(huì)有一些人會(huì)走燈杯形式。為什么?因?yàn)槭袌?chǎng)擺在那呢。哪一天光學(xué)透鏡研究透了,價(jià)格也會(huì)平民,讓更多的人用更好的產(chǎn)品,不挺好的嗎?
老了,可能思維比較頑固,說得也沒絕對(duì)正確。但是在技術(shù)開發(fā)的路上,我認(rèn)為的確需要不同的聲音,當(dāng)別人質(zhì)疑的時(shí)候,也不妨多問自己幾個(gè)為什么。當(dāng)質(zhì)疑別人的時(shí)候,也可以準(zhǔn)備得更充足一些,說不定就有新發(fā)現(xiàn)呢。
當(dāng)然,這些得靠你們年輕人了。哦,對(duì),怎么不多討論CSP呢?CSP有一點(diǎn)像是把包含多個(gè)芯片的COB切割成只包含單個(gè)或者幾個(gè)芯片的COB。我們?cè)谶@方面也做過一些開發(fā)。
最近在研究“暗能量和引力波”,如果對(duì)這方面感興趣,希望能交流交流。
(審核編輯: 滄海一土)
分享