前段時間,在行家說APP上看了兩篇關(guān)于COB的爭議文,想必現(xiàn)在這件事也已經(jīng)被淡忘了,但不熱鬧的時候說兩句,還是挺好的。當然,不是針對兩位作者爭論的問題進行對錯評判,只是重申一些基本常識。我中文不算太好,還請各位見諒。本文從COB的優(yōu)勢和缺點兩方面與大家交流。
1、COB的優(yōu)勢:散熱好,成本低
大家都知道,有三種散熱方式:1. 傳導;2. 對流;3. 輻射。但對于 LED 封裝,著重要考慮的是第一種(即傳導)。 相關(guān)的物理定律是:
傳遞的熱量=導熱系數(shù) x 散熱面積 x 溫度差別/導熱路徑長度
從公式可以看出,導熱系數(shù),散熱面積和溫度差別越大越好,導熱路徑長度越小越好,即,傳遞的熱量越多,散熱效果越好。導熱系數(shù)越大,熱阻越小。對于多層導熱材料重疊,要多次應用上述公式。
在比較兩個具有相同功能的結(jié)構(gòu)時(例如,比較SMD和COB),可以逐個因素進行考慮。特別要注意的是,在比較某項參數(shù)時,其它因素一定要相同。比較散熱能力時,要對相同的熱源進行比較,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COB和非COB進行比較。
(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芯片,在芯片上覆蓋熒光粉。
講一個故事。我最早是在2004年一次會議上,有人報告COB。當時的COB是在硅片上刻蝕出一個凹槽,把芯片放在凹槽中。但是,工藝比較難,沒有推廣。按照這個概念,我們設(shè)計了類似于半導體行業(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,當時剛剛推出,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(當時剛剛開始生產(chǎn)1W的芯片)的散熱問題。COB與當時的K-2相比較,明顯的成本低和散熱好。COB與當時的SMD相比較,散熱上的優(yōu)勢不太大,但是成本優(yōu)勢仍舊很大。
?。?)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,之前兩位作者的爭議點可以從開發(fā)新產(chǎn)品(例如開發(fā)COB)的動機來考慮。作為近20年的工程師,我認為當初開發(fā)COB的動機基本上有兩點:
?。?)降低當時封裝的材料成本,提高生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本;
(2)改善散熱性能。一個額外的好處是部分的消除重影。
現(xiàn)在的爭論是,新產(chǎn)品有沒有達到最初的目的呢?顯然是達到了。
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),市場還繼續(xù)接受?原因也有二:
?。?)從市場角度來講,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,以便保持他們對中國公司的優(yōu)勢和市場份額。
二十年前,我剛出道的時候,作為工程師,我只想考慮技術(shù)。但是老板會考慮成本,不管是在國內(nèi)還是國外,多數(shù)是這個道理。
2、市場上的COB的缺點: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。
我的哲學是:當有人指出(或者我自己發(fā)現(xiàn))一個產(chǎn)品有缺點的時候,我很高興,因為這樣,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上,得要想出一個辦法來,把這個“不好”克服掉,這更容易令人信服,而克服的方法就是你的獨門技術(shù)。對于出光效率低,我們有幾個解決方案。
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)計人員的專業(yè)了,他們需要根據(jù)COB的特點來設(shè)計不同照明要求的燈具。
首先,當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)來實現(xiàn)這一點。于是技術(shù)人員們開始從封裝層級的角度考慮,改變內(nèi)部反射面和角度。但是,在封裝層級上也不能完全實現(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,加工費低,量產(chǎn)容易。燈具是一個整體,各個環(huán)節(jié)都可以充分利用。
當然,這時候你要說,是吧,中國人就這“價格思維”。當然不是這么簡單。根據(jù)照明的要求,也可以加光學透鏡或者散光片,但是這也同樣要考慮成本??紤]企業(yè)本身的實際情況和生存能力,產(chǎn)品定位中低端,成本需要納入重點考慮,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,那么附加光學透鏡或者散光片。
不過,總要一些人去研究光學透鏡,但也總還會有一些人會走燈杯形式。為什么?因為市場擺在那呢。哪一天光學透鏡研究透了,價格也會平民,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,說得也沒絕對正確。但是在技術(shù)開發(fā)的路上,我認為的確需要不同的聲音,當別人質(zhì)疑的時候,也不妨多問自己幾個為什么。當質(zhì)疑別人的時候,也可以準備得更充足一些,說不定就有新發(fā)現(xiàn)呢。
當然,這些得靠你們年輕人了。哦,對,怎么不多討論CSP呢?CSP有一點像是把包含多個芯片的COB切割成只包含單個或者幾個芯片的COB。我們在這方面也做過一些開發(fā)。
最近在研究“暗能量和引力波”,如果對這方面感興趣,希望能交流交流。
(審核編輯: 滄海一土)
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