高白度COB项目开发

高白度COB项目开发

曹通

开发晶照明（厦门）有限公司，福建厦门，361000

在LED光源技术持续发展下，LED的适用范围持续拓展，公众对LED产品的要求不断提高，不仅局限于节省省电，对显色性提出了更高要求。公众对LED光源产品的要求体现在高白度方面，需采用一定比例的蓝光及紫光芯片让LED光源产品的亮度满足客户要求。现有技术中，经常使用蓝光激发多色荧光粉，以此得到覆盖范围更大的光源，但这种方式无法产生紫光，并且蓝光对青光色荧光粉的转化效率较低，所以蓝光激发多色荧光粉的方法尚无法实现全光谱，即便市面上也有用紫光激发多色荧光粉的案例，但多色荧光粉无法被紫光激发，因此紫光激发多色荧光粉的方式的发光效率较低。针对上述技术问题，本项目提供一种全光谱COB光源，将适量蓝光芯片及紫光芯片搭配，实现全光谱效果。该方案具有极高发光效率，且满足高白度要求。使用一定比例的紫光芯片，优化蓝光和紫光芯片的比例，使产品的Rw白度值达到100。同时亮度达到客户规格要求，而紫光值控制在限定范围。

总设计方案

本项目设计了一种全光谱高白度COB光源，包含基板、多个蓝光LED芯片、若干个紫光LED芯片。将蓝紫光芯片在COB板上封装。封装包围蓝光及紫光芯片。基板设计中和导热板相连，布置在导热板上的绝缘层和线路层位置。线路层和激发LED单元、蓝紫光芯片相连。LED芯片均采用焊盘连接，线路层除了焊盘之外全部覆盖阻焊层。导热板材质为金属板或散热陶瓷板，设置在绿、橙红、红LED上。蓝光LED芯片和荧光粉胶层采用CSP封装的形式封装。封装成采用透明缴税混合荧光粉制备。本项目的亮点在于，蓝光LED芯片设置荧光粉胶层，可形成激发LED，并补充激发LED的紫光，实现去全光谱覆盖，进一步提升COB光源的百度及发光效率，提升产品性能。同时，本设计方案与传统封装方式相同，并不会增加成本，也满足大量生产的低成本要求。

主要设计

为了直观了解本项目细节，本部分采用图文说的方式对整个技术方案进行阐述。在后续说明中，文字中表示的方位与图示中的方位相同，目的是直观描述产品的特点及构造。但是，本部分说明的方位及构件组成方位并不是元件必须组合的方位，仅作为解释专用，构造及操作可以将本说明作为限定。

基本构成

结合下图1和图2，为本产品的高白度COB光源，包括基板（图示中10）、若干个蓝光LED芯片（图示中20）。在基板上，最少在一个蓝光LED芯片布置具有荧光粉胶层（图示中30）形成的激发LED单元（图示中31）。与此同时，搭配若干个紫光LED芯片（图示中21），将其设置在基板上方。封装层（图示中40）设置基板上方，才欧永包围蓝光LED芯片和资源LED芯片、激发LED芯片。在蓝光LED芯片上方设置具有荧光胶层的可激发LED单元，并在在激发单元的蓝光激发多色荧光粉，以此形成多种颜色光线。在此基础上，结合紫光LED芯片补充激发LED单元，弥补蓝光LED芯片无法激发紫光的问题，获取高覆盖全光谱及高白度COB光源。

图1 实施方式俯视图

图2 实施方式侧向剖面图

荧光粉胶层设计

荧光粉胶层最少由两种不同颜色荧光粉配合透明胶水制成，从而让蓝光LED芯片激发出多种颜色光线，荧光粉胶层采用单次刷胶工艺。考虑到蓝光LED芯片激发荧光粉胶层后光源强度会有所减弱的问题，所以在定量蓝光LED芯片未设置荧光粉胶层，该区域蓝光强度不会较弱。结合图1和图2，考虑到蓝光激发青色荧光粉的转化率较低，为了实现最优的实施效果，在基板设置青光LED芯片（图示22）

光源均匀性加强设计

结合图示，考虑到本产品存在多种LED光源，为了让不同颜色光线可均匀混合，对相邻的激发LED单元间隔中设计蓝紫光LED芯片。借助相邻的技法LED单元夹杂蓝光及紫光LED芯片的方式，让不同颜色的LED光源交错分布，让整体光线更加均匀。

导热设计

结合图2，基板中包含了导热板（图示11），导热板绝缘层（图示12）和绝缘层上部的线路层（图示13），线路层和激发LED单元、蓝紫光芯片采用电性连接。考虑到LED光源在工作过程中会产生大量热量，所以设置高导热系数的导热板，同时让LED热量借助导热板排出，让LED工作温度适宜，最大限度延长灯具适用寿命，让其时刻保持高白度，减少光衰。导热板中的绝缘层将线路层和导热板阻隔，目的是保证线路层的电气性能稳定。

导热板材质为散热陶瓷或金属。考虑到金属导热系数较高，金属板作为导热板时可在短时间内将热量散发出去。若选用陶瓷板，可借助陶瓷板的绝缘性能实现导热，提升电路系统整体稳定性。同时，陶瓷板具有较强的化学性质，可发挥良好的抗腐蚀作用。

焊盘布置及焊接方式

参考图2，作为优选的实施方式，线路层13设置有与激发LED单元31、蓝光LED芯片 20、紫光LED芯片21或青光LED芯片22电性连接的焊盘14，线路层13上除焊盘14外的区域覆 盖有阻焊层15。通过阻焊层15覆盖在线路层13除焊盘14外的区域，使得在焊接时焊锡不会沾到除 焊盘14外的其他部分，避免线路之间短路，方便焊接操作。同时，由于线路层13一般由铜箔 制成，铜箔暴露在空气中容易氧化，通过阻焊层15覆盖在线路层13上，能够保护线路层13避免氧化并且亦能够保护线路层13避免刮伤磨损，提高线路层13的可靠性。

封装连接

考虑到应用场景存在差异，COB光源管线色温需求会因场景差别发生改变。为了时刻满足产品的高白度要求，基板上可在原有颜色LED芯片外，配置少量绿光、橙红色光及红光LED芯片。在多种颜色LED芯片的共同调节下让COB光源具有更强的均匀性及白度。本项目封装中，采用倒装LED芯片的方式，让其和线路层进行电性连接，让倒装LED芯片间的距离更小更紧凑，一方面缩小COB光源体积，另一方面加强白度，提高发光想效果。结合图1和图2，基板上方设置围坝胶（图示50），围坝胶环绕封装层（图示40）涂抹，目的是解决灯具因碰撞而导致封装层脱落的问题。

采用最优的实施方式，封装层由透明胶水及胶水混合荧光粉制备。利用透明胶水形成封装层可让其具备更加优异的紧贴性能，并且胶水透光率良好，可不影响光源白度，可进一步增强照明效果。在现有的一些实例中，利用透明胶水混合荧光粉形成封装的COB产品，应选择高色温荧光粉，以此最大限度发挥激发LED单元的功能，让光源色温更加均匀，让照明效果更加优异。

技术总结

伴随芯片的增多，散热问题及光照均匀性问题十分突出。本设计使用一定比例的紫光芯片，优化蓝光和紫光芯片的比例，使产品的Rw白度值达到100。同时亮度达到客户规格要求，而紫光值控制在限定范围。在保证可靠性的基础上，提高光源均匀性，利用紫光LED芯片弥补蓝光LED芯片无法满足全光谱的问题，促进COB产品的创新及研发。