双色调光COB项目开发

(整期优先)网络出版时间:2023-01-09
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双色调光COB项目开发

韦嫱

开发晶照明(厦门)有限公司 福建厦门,361000

<摘要>我国的照明规模庞大,随着人们对照明灯具要求的提高,人们不仅仅只局限于单一色温和单一亮度的照明,对于不同的温度,不同的季节,不同的心情,人们希望能有不同的色温和亮度。调光以及调色温技术在一段时间的发展后,成为照明行业的一大亮点。这不仅满足了人们的照明需求,同时在外界环境亮度较高的时候,我们可以适当降低灯具的亮度,这样也可以减少能源的损耗。

本文主要介绍COB的优势,展望智能照明行业的现状和趋势,以及我公司双色调光COB技术及工艺创新要点和难点的解决。

<关键词>调光,调色温

照明产品是国民经济发展和人民生活的必需品,照明行业在国民经济中具有特殊的地位和作用。照明从基于钨丝灯,气体放电灯的传统照明跨入基于半导体器件的LED照明,正好遇到移动互联网跃进到万物互联的物联网IoT的时代风口,两者的结合,开创了前景广阔的基于物联网的智能照明时代。

一.什么是COB光源?它的优势是什么?

(一)(1)COB:是Chip on Board英文的简写,意指板上芯片封装技术,可简单理解为:多颗LED芯片集成封装在同一基板上的发光体。COB集成封装是较为成熟的LED封装方式,随着LED产品在照明领域的广泛应用,COB面光源已经成为封装产业的主流产品之一。COB光源是在LED芯片直接贴在高反光率的镜面金属基板上的高光效集成面光源技术,此技术剔除了支架概念,无电镀、无回流焊、无贴片工序,因此工序减少近三分之一,成本也节约了三分之一。

COB光源可以简单理解为高功率集成面光源,可以根据产品外形结构设计光源的出光面积和外形尺寸。

(2)产品的特点是方便,电性稳定,电路设计、光学设计、散热设计科学合理;采用热沉工艺技术,保证 LED具有业界领先的热流明维持率(95%)。而且便于产品的二次光学配套,提高照明质量。高显色、发光均匀、无光斑、健康环保。安装简单,使用方便,降低灯具设计难度,节约灯具加工及后续维护成本。

(3)COB光源的主要应用,室内主要的有:射灯,筒灯,天花灯,吸顶灯。室外的有路灯,工矿灯,泛光灯。

(二)COB的优势:

在成本上,与分立光源器件相比,COB光源模块在照明应用中可以节省器件封装成本、光引擎模组制作成本和二次配光成本。在相同功能的照明灯具系统中,总体可以降低15%左右的成本。在性能上,通过合理地设计和模造微透镜,COB光源模块可以有效地避免分立光源器件组合存在的点炮、眩光等弊端,还可以通过加入适当的红色芯片组合,在不降低光源效率和寿命的前提下,有效地提高光源的显色性(目前已经可以做到98以上)。

在应用上,COB光源可以使照明灯具厂的安装生产更简单和方便。在生产上,现有的工艺技术和设备完全可以支持高良品率的COB光源模块的大规模制造。

COB与点光源相比,在同等瓦数情况下,面光源发光面面积比点光源发光面面积缩小范围最大达到10倍以上,从而产生的热量也相应减少了5-10倍,大大减少了能耗和因散热问题所产生的光源衰竭问题,且使得装配的灯具外壳更轻便简洁。面光源的发光角度和效果在透镜的折射与聚光下更是得到了更好的发挥和应用,使得发光角度可任意调配,从而可形成二次配光。而点光源由于发光面积过大,透镜使用较为困难,发光角度变成了死角

二.中国智能照明行业发展现状与趋势:

2011年11月14日,国家发改委等五部委发布了“中国逐步淘汰白炽灯路线图”,计划从2016年10月1日开始,禁止进口和销售15瓦及以上普通照明白炽灯。同时,LED照明产品成本不断下降,其正在逐步替代传统照明产品,成为家居、商业、工业、户外照明的主力。2019年,中国LED照明市场规模达到6823亿元,LED照明产品渗透率达到76%。

随着消费者对照明光效、个性化照明、节能环保等要求的提升,智能照明作为最行之有效的解决方案,将成为行业发展的必然趋势。此外,近年来智能家居需求不断增长,智能照明作为智能家居的切入点之一,受到照明企业以及智能控制企业的热捧。2019年,中国智能照明市场规模约为231亿元,同比增长约25%,逐步驶入“发展快车道”。

从产品结构看,智能照明产品主要是智能照明系统,占整体销售市场的份额约为90%,灯具和相关配件占比则为10%。目前,智能照明打开了行业长期成长空间,LED智能照明产品的ASP和附加值将得到提升,其发展空间远大于传统照明产品,快速替换期过后的长期成长动能来源得以解决。

2015年2月份,亚明、阳光、鸿雁、欧普、飞利浦、木林森、科瑞、锐高、莹辉、柏年、鼎晖、顿格等13家企业与小米结盟,签订了《共建智能照明联合声明》,抱团推广智能照明。另一边,照明企业也在谋求和互联网企业的合作。2016年,欧普照明与华为开始战略合作,并在华为HiLink智慧家庭生态发布会上发布了合作后的首批产品。阿里智能也和鸿雁电器达成合作。

根据阳光照明、雷士照明、昕诺飞、涂鸦智能、上海联通、华艺广场、亿美光电等一线单位和近20家的相关企业联合编制的《2019新渠道智能家居照明白皮书》显示,目前中国主要的智能照明品牌有欧普照明、小米Yeelight、雷士照明、阳光照明、飞利浦照明等,在《2019新渠道智能家居照明白皮书》调研中,上述品牌在“最受经销商和消费者欢迎的智能照明品牌”选项中占比分别为50%、43.18%、40.91%、25%、13.64%。

此外,在智能家居照明领域,阿里、腾讯、小米、海尔等互联网、家电企业也跨界而来,开始照明设计和照明销售,试图打造自己的智能生态圈。

伴随着5G商用以及新业态的布局,智能产业迎来了很好的发展方向,智能照明单品迎来了爆发式增长。而互联网时代主力军90后的到来,让智能照明产品迎来新一轮的快速增长。从市场需求角度,智能照明对传统照明市场的替代效应也会极大激发智能照明市场的需求,智能照明产业极具诱惑力的市场“大蛋糕”已逐步呈现,预计2025年智能照明市场规模将超千亿元。

三.与国内外同类产品或同类技术的比较情况:

常规来说,固定色温有白光、冷白光、暖光三个档,色温调节范围大多是2700-6500K。相比市场上的COB可调光光源产品,本产品采用了丝网印刷先涂覆暖白荧光粉后再点正白荧光粉的技术手段,暖白和正白光源的一致性更好,同批次产品的色温调节和光谱一致性波动更小,在大面积照明光源应用的调光上可以无色差控制。基于双层线路板设计可以实现完全均匀相间设置的暖白、正白芯片,没有串线引起的设计复杂问题,同时光源的均匀分布提高了光源出光的均匀性和光谱一致性。

四.我司双色温COB技术及工艺创新要点:

(一) 我司双色温COB技术要点

(1) 采用丝网印刷将暖白荧光胶涂覆到暖白设置蓝光芯片上,再点正白荧光胶,形成高低色温的正白、暖白相间分布,出光均匀性好;

(2) 采用高导热金属基板结合倒装芯片覆晶封装技术,引入的刷锡膏固晶技术,芯片热传导效率高;

(3) 新型双层线路板设计可以实现完全均匀相间设置的暖白、正白芯片设置分布,同时不会有串线设计问题。

(二)我司双色温COB创新亮点

目前业界的一大难题是可沿黑体线曲线轨迹变化的Tunable White COB光源。市场上的技术是以两色作为调色基础,色温由2700K可调到大约6500K,光色变化以直线进行。在混出3000K,3500K,4000K等色温时均会出现偏红的色差问题。时至今日,Tunable White光源已遍地开花,但随着人感照明及智能系统的普及,用户对于Tunable White的应用及其光色质量也有所提高。我司正针对上述问题作了重大的技术改良,为日后Tunable White光源的产品质量提供了完整的升级方案。

我公司所提供的Tunable White COB光源,其特点是光色以曲线进行变化。黑体线在3000K色以下开始向下弯曲,光色越低,轨迹的弯曲程度越大。因此,以两色混光作为基础的话, 光色以直线轨迹变化的话会产生很大的色差问题, 尤其是2700K到2000K范围内。

客户能更灵活地开发不同类型的Tunable White灯具或专业级的拍摄用灯光器材。除了光色以黑体线变化外,更大的好处是产品的光色范围可扩阔致全日光光谱2000K到6500K。

五.案例和用户评价意见:

双色调光COB光源可以从2700K到6500K色温范围内自由调节,光谱显色性较高,同时在全色温范围内均有110lm/W的高出光光效,满足了商业照明客户的定制化需求,产品可靠性和实用性较好。

六. 产品获奖情况:

2020年美国照明展创新奖,美国能源部产品奖和德国红点最佳产品设计大奖

参考文献

  1. James Patterson. 可调光LED应该选择哪种方案. 中国电子商情(基础电子),2011,04:55-58
  2. 汤顺青,色度学. 北京理工大学出版社,1990.6
  3. 前瞻产业研究院数据,前瞻经济学人
  4. 2019新渠道智能家居照明白皮书