Aydınlatma sektörünün modern gelişiminde, LED ve COB ışık kaynakları şüphesiz en göz alıcı iki inciler. Sektörün ilerlemesini birlikte desteklemek için benzersiz teknik avantajlarına güveniyorlar. Bu makale, COB ışık kaynakları ile LED'lerin farklarını, avantajlarını ve dezavantajlarını derinlemesine inceleyecek ve her ikisinin de mevcut aydınlatma pazarı ortamında karşılaştığı fırsatları ve zorlukları ve sektörün gelecekteki gelişim trendi üzerindeki etkilerini inceleyecektir.
BÖLÜM 01
Paketleme süreci: Ayrık ünitelerden entegre modüllere geçiş
Geleneksel LED ışık kaynakları
Geleneksel LED ışık kaynakları, LED çipleri, altın teller, braketler, fosforlar ve paketleme kolloidlerinden oluşan tek çipli bir paketleme yöntemi kullanır. Çip, iletken yapıştırıcı ile reflektör kabı braketinin tabanına sabitlenir, altın tel çip elektrodunu ve braket pimini birbirine bağlar ve fosfor, spektral dönüşüm elde etmek için çip yüzeyini kaplamak üzere silika jel ile karıştırılır. Bu paketleme yöntemi, doğrudan tak-çıkar ve yama tipi gibi çeşitli formlar oluşturur, ancak esasen dağınık inciler gibi bağımsız ışık yayan birimlerin tekrarlanan bir kombinasyonudur ve parlamaları için dikkatlice seri olarak bağlanmaları gerekir. Bununla birlikte, geniş alanlı bir ışık kaynağı inşa ederken, optik sistemin karmaşıklığı, her bir tuğla ve taşı birleştirmek ve birleştirmek için çok fazla insan gücü ve malzeme kaynağı gerektiren görkemli bir bina inşa etmek gibi katlanarak artacaktır.
COB ışık kaynağı
COB ışık kaynağı, geleneksel paketleme paradigmasını aşarak, düzinelerce hatta binlerce LED çipini metal tabanlı bir baskılı devre kartı veya seramik alt tabaka üzerine doğrudan bağlamak için çok çipli doğrudan kaynak teknolojisini kullanır. Çipler, yüksek yoğunluklu kablolama ile elektriksel olarak birbirine bağlanır ve tüm yüzey, homojen bir ışıklı yüzey oluşturmak için fosfor içeren bir silikon tabaka ile kaplanır. Bu mimari, güzel bir tuval üzerine inci kakma işlemine benzer; tek tek LED'ler arasındaki fiziksel boşluğu ortadan kaldırır ve optik ve termal elemanların işbirlikçi tasarımını gerçekleştirir. Örneğin, Lumileds LUXEON COB, 19 mm çapında ve toplam 60 W gücünde dairesel bir alt tabaka üzerine 121 adet 0,5 W çipi entegre etmek için ötektik kaynak teknolojisini kullanır. Çip aralığı 0,3 mm'ye sıkıştırılmıştır. Özel bir yansıtıcı boşluk sayesinde ışık dağılımının homojenliği %90'ı aşar. Bu entegre paket, yalnızca üretim sürecini basitleştirmekle kalmıyor, aynı zamanda modüllü yeni bir ışık kaynağı biçimi yaratarak lamba tasarımı için devrim niteliğinde bir temel sağlıyor; tıpkı aydınlatma tasarımcılarına mükemmel önceden üretilmiş modüller sağladığı gibi, tasarım ve üretim verimliliğini büyük ölçüde artırıyor.
BÖLÜM 02
Optik özellikler: Nokta ışık kaynağından yüzey ışık kaynağına dönüşüm
Tek LED
Tek bir LED, esasen yaklaşık 120°'lik bir ışık yayma açısına sahip bir Lambertian ışık kaynağıdır, ancak ışık yoğunluğu dağılımı, parlak bir yıldız gibi, merkezinde keskin bir düşüş olan yarasa kanadı eğrisidir; parıldayan ancak biraz dağınıktır. Aydınlatma ihtiyaçlarını karşılamak için, ışık dağılım eğrisinin ikincil optik tasarımla yeniden şekillendirilmesi gerekir. Lens sistemi, ışık yayma açısını 30°'ye sıkıştırmak için TIR lens kullanır, ancak ışık verimliliği kaybı %15-20'dir; reflektör çözümündeki parabolik reflektör, merkezi ışık yoğunluğunu artırabilir, ancak belirgin ışık noktaları oluşturur; birden fazla LED birleştirildiğinde, renk sapmasından kaçınmak için yeterli boşluk bırakmaları gerekir; bu da lambanın kalınlığını artıracaktır, tıpkı gece gökyüzünde yıldızlarla mükemmel bir resim oluşturmaya çalışmak gibi, ancak kusurlardan ve gölgelerden kaçınmak her zaman zordur.
Entegre mimari COB
COB'un entegre mimarisi, doğal olarak, homojen ve yumuşak ışıkla parlak bir galaksi gibi bir yüzey ışık kaynağının özelliklerine sahiptir. Çoklu çiplerin yoğun dizilimi karanlık alanları ortadan kaldırır ve mikrolens dizi teknolojisiyle, 5 metrelik bir mesafede aydınlatma homojenliği %85'e kadar çıkabilir; alt tabaka yüzeyinin pürüzlendirilmesiyle ışık açısı 180°'ye kadar genişletilebilir ve parlama indeksi (UGR) 19'un altına düşürülebilir; aynı ışık akısı altında, COB'un optik uzantısı LED dizisininkinden %40 daha düşüktür, bu da aydınlatma tasarımını önemli ölçüde basitleştirir. Müze aydınlatma sahnesinde, ERCO'nun COB raylı ışığı, serbest biçimli bir lens aracılığıyla 0,5 metre projeksiyon mesafesinde 50:1 aydınlatma oranına ulaşarak, ürünün homojen aydınlatılması ile önemli noktaların vurgulanması arasındaki çelişkiyi mükemmel bir şekilde çözer.
BÖLÜM 03
Isı yönetimi çözümü: Yerel ısı dağılımından sistem düzeyinde ısı iletimine kadar yenilik
Geleneksel LED ışık kaynağı
Geleneksel LED'ler, "chip - katı kristal katman - braket - PCB" şeklinde dört seviyeli bir ısı iletim yolu kullanır ve termal direnç, bir sargı yolu gibi karmaşıktır ve bu da ısının hızlı dağılmasını engeller. Arayüz termal direnci açısından, çip ile braket arasında 0,5-1,0℃/W'lık bir temas termal direnci vardır; malzeme termal direnci açısından, FR-4 kartının termal iletkenliği yalnızca 0,3W/m·K'dir ve bu da bir ısı dağılımı darboğazı oluşturur; kümülatif etki altında, birden fazla LED birleştirildiğinde yerel sıcak noktalar, bağlantı sıcaklığını 20-30℃ artırabilir. Deneysel veriler, ortam sıcaklığı 50℃'ye ulaştığında, SMD LED'in ışık bozulma oranının 25℃ ortamına göre 3 kat daha hızlı olduğunu ve ömrünün L70 standardının %60'ına kadar kısaldığını göstermektedir, tıpkı uzun süre güneşe maruz kalmak gibi, LED ışık kaynaklarının performansı ve ömrü büyük ölçüde azalacaktır.
COB ışık kaynağı
COB, ısı yönetiminde niteliksel bir sıçrama sağlamak için, ışık kaynağı için geniş ve düz bir yol açmak gibi, "chip - alt tabaka - ısı emici" şeklinde üç seviyeli bir iletim mimarisi benimser ve ısının hızla iletilmesini ve dağıtılmasını sağlar. Alt tabaka inovasyonu açısından, alüminyum alt tabakanın ısıl iletkenliği 2,0 W/m·K'ye, alüminyum nitrür seramik alt tabakanın ise 180 W/m·K'ye ulaşır; ısı dağılımı tasarımı açısından, sıcaklık farkını ±2℃ içinde kontrol etmek için çip dizisinin altına bir ısı dağılımı tabakası döşenir; aynı zamanda sıvı soğutma ile uyumludur ve alt tabaka sıvı soğutma plakasıyla temas ettikten sonra ısı dağılımı kapasitesi 100 W/cm²'ye ulaşır. Otomotiv farlarının uygulanmasında, Osram COB ışık kaynakları, bağlantı sıcaklığını 85℃'nin altında sabitlemek, AEC-Q102 otomotiv sınıfı güvenilirlik gereksinimlerini karşılamak ve 50.000 saatin üzerinde bir kullanım ömrüne sahip olmak için termoelektrik ayırma tasarımını kullanır, tıpkı araba yüksek hızda giderken olduğu gibi, sürücülere sürüş güvenliğini sağlamak için istikrarlı ve güvenilir aydınlatma sağlayabilir.
BÖLÜM 04
Işık verimliliği ve enerji verimliliği: Teorik sınırlardan mühendislik optimizasyonuna doğru bir atılım
Geleneksel LED ışık kaynakları
LED ışık verimliliği iyileştirmesi Heitz yasasını takip eder ve malzeme sistemi ve yapısal inovasyon yoluyla ilerlemeye devam eder. Epitaksiyel optimizasyonda, InGaN/GaN çoklu kuantum kuyu yapısı, iç kuantum verimliliğini %90'a çıkarır; PSS desenleri gibi desenli alt tabakalar, ışık çıkarma verimliliğini %85'e çıkarır; fosfor inovasyonu açısından, CASN kırmızı tozu ve LuAG sarı-yeşil tozunun kombinasyonu, Ra>95 renksel geriverim indeksine ulaşır. Cree'nin KH serisi LED'leri 303 lm/W ışık verimliliğine sahiptir, ancak laboratuvar verilerinin mühendislik uygulamalarına dönüştürülmesi, tıpkı ideal durumda harika sonuçlar elde edebilen yetenekli bir sporcu gibi, ambalaj kaybı ve verimlilik artışı gibi pratik zorluklarla karşı karşıyadır; ancak gerçek arenada çeşitli faktörlere tabidir.
COB ışık kaynağı
COB, optik kuplaj ve termal yönetimin sinerjisiyle mühendislik ışık verimliliğinde çığır açar. Çip aralığı <0,5 mm olduğunda, optik kuplaj kaybı <%5'tir; bağlantı noktası sıcaklığındaki her 10°C düşüşte ışık zayıflama oranı %50 azalır; entegre sürücü tasarımı, AC-DC sürücünün doğrudan alt tabakaya entegre edilmesini sağlar ve sistem verimliliği %90'a ulaşır. Tarımsal aydınlatma uygulamalarında Samsung LM301B COB, spektrum optimizasyonu ve termal yönetim sayesinde 3,1 μmol/J PPF/W (fotosentetik foton verimliliği) elde eder ve bu da geleneksel HPS lambalara kıyasla %40 enerji tasarrufu sağlar. Deneyimli bir zanaatkar gibi, dikkatli ayarlama ve optimizasyon sayesinde ışık kaynağı pratik uygulamalarda maksimum verimlilik sağlayabilir.
BÖLÜM 05
Uygulama senaryoları: Farklılaştırılmış konumlandırmadan entegre inovasyonun genişlemesine
Geleneksel LED ışık kaynakları
LED'ler, esneklikleriyle belirli pazarlara hitap etmektedir. Gösterge ekranı alanında, 0402/0603 paket LED'ler tüketici elektroniği gösterge ışığı pazarına hakimdir; özel aydınlatmada, UV LED'ler kürleme ve tıbbi alanlarda tekel oluşturmuştur; dinamik görüntülemede ise Mini LED arka aydınlatmalar, LCD ekranların yerini alarak 10.000:1 kontrast oranına ulaşmaktadır. Örneğin, akıllı giyilebilir cihazlar alanında, Epistar'ın 0201 kırmızı LED'i yalnızca 0,25 mm² boyutunda olmasına rağmen 100 mcd ışık yoğunluğu sağlayarak kalp atış hızı izleme sensörlerinin ihtiyaçlarını karşılamaktadır.
COB ışık kaynağı
COB, aydınlatma mühendisliği paradigmasını yeniden tanımlıyor. Ticari aydınlatmada, belirli bir COB spot ışık markası, geleneksel çözümlere kıyasla %60 enerji tasarrufu sağlayan 120 lm/W'lık bir sistem ışık verimliliğine ulaşıyor; dış mekan aydınlatmasında, çoğu ev tipi COB sokak lambası markası, akıllı kısma özelliği sayesinde isteğe bağlı aydınlatma ve ışık kirliliği kontrolü sağlayabiliyor; yeni uygulama alanlarında, UVC COB ışık kaynakları su arıtma alanında %99,9 sterilizasyon oranına ulaşıyor ve tepki süresi <1 saniye. Bitki fabrikaları alanında, COB tam spektrumlu ışık kaynaklarının spektrum formülünün optimizasyonu sayesinde marulun C vitamini içeriği %30 artırılabilir ve büyüme döngüsü %20 kısaltılabilir.
BÖLÜM 06
Fırsatlar ve Zorluklar: Piyasa Dalgasındaki Yükselişler ve Düşüşler
Fırsatlar
Tüketim Artışı ve Kalite Talebi İyileşmesi: Yaşam standartlarının iyileşmesiyle birlikte, insanların aydınlatma kalitesine yönelik talepleri de artmıştır. COB, mükemmel ışık performansı ve homojen ışık dağılımıyla üst düzey konut aydınlatması ve ticari aydınlatmada geniş bir pazar yaratmıştır. LED, zengin renkleri, esnek kısma ve renk ayarlama özellikleriyle akıllı aydınlatma ve atmosfer aydınlatma pazarlarında tercih edilmekte ve tüketim artışı trendi altında tüketicilerin kişiselleştirilmiş ve akıllı aydınlatma ürünlerine olan talebini karşılamaktadır.
Enerji tasarrufu ve çevre koruma politikalarının teşviki: Dünya, enerji tasarrufu ve çevre korumaya büyük önem vermektedir ve çeşitli ülkelerin hükümetleri, aydınlatma sektörünün yüksek verimlilik ve enerji tasarrufu yönünde gelişmesini teşvik etmek için politikalar uygulamaya koymuştur. Enerji tasarruflu aydınlatmanın bir temsilcisi olan LED, düşük enerji tüketimi ve uzun ömrü sayesinde politika desteğiyle çok sayıda pazar uygulama fırsatı elde etmesini sağlar. İç ve dış mekan aydınlatması, yol aydınlatması, endüstriyel aydınlatma ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılır; COB de fayda sağlar. Aydınlatma kalitesini artırırken, belirli enerji tasarrufu etkileri elde edebilir. Yüksek ışık kullanım gereksinimleri olan profesyonel aydınlatma sahnelerinde, optik tasarım ve enerji dönüşümü yoluyla enerji tasarrufu etkilerini artırabilir.
Teknolojik inovasyon ve endüstriyel iyileştirme: Aydınlatma sektöründeki teknolojik inovasyon dalgası devam ediyor ve COB ve LED'lerin geliştirilmesine yeni bir ivme kazandırıyor. COB Ar-Ge personeli, ısı dağılımı performansını, ışık verimliliğini ve güvenilirliğini iyileştirmek, üretim maliyetlerini düşürmek ve uygulama kapsamını genişletmek için ambalaj malzemeleri ve süreçlerini araştırıyor; LED çip teknolojisindeki atılımlar, ambalaj formundaki yenilikler ve akıllı kontrol teknolojisi entegrasyonu, performansını ve işlevlerini büyük ölçüde iyileştirdi.
Zorluklar
Yoğun pazar rekabeti: COB ve LED, birçok üreticinin yoğun rekabetiyle karşı karşıyadır. LED pazarı, olgun bir teknolojiye, düşük giriş engellerine, ciddi ürün homojenliğine, sert fiyat rekabetine ve daralan kurumsal kâr marjlarına sahiptir. COB, üst düzey pazarda avantajlara sahip olsa da, şirket sayısı arttıkça rekabet de yoğunlaşmış ve farklılaştırılmış rekabet avantajları yaratmak şirketler için bir zorluk haline gelmiştir.
Hızlı teknoloji güncellemeleri: Aydınlatma sektörü hızla gelişen bir teknolojiye sahiptir ve COB ve LED şirketlerinin teknolojik gelişme hızına ayak uydurması, pazar değişikliklerine ve tüketici taleplerine uyum sağlaması gerekmektedir. COB şirketlerinin çiplerin, paketleme süreçlerinin ve ısı dağıtım teknolojilerinin gelişimine dikkat etmesi ve ürün geliştirme yönünü ayarlaması gerekirken, LED şirketleri hem geleneksel teknoloji güncellemelerinin hem de yeni aydınlatma teknolojilerinin yükselişinin getirdiği ikili baskıyla karşı karşıyadır.
Eksik standartlar ve özellikler: COB ve LED'in endüstri standartları ve özellikleri eksiktir ve ürün kalitesi, performans testi, güvenlik sertifikasyonunda vb. gri alanlar vardır. Bu da ürün kalitesinin dengesiz olmasına, tüketicilerin kaliteyi değerlendirmesini zorlaştırmasına, kurumsal marka oluşturma ve pazar tanıtımında zorluklara yol açmasına ve kurumsal işletme risklerini ve maliyetlerini artırmasına neden olur.
BÖLÜM 07
Sektör geliştirme trendleri: Entegrasyon, üst düzey ve çeşitlendirmenin gelecekteki yolu
Füzyon geliştirme trendleri: COB ve LED'in entegre bir gelişim göstermesi bekleniyor. Örneğin, aydınlatma ürünlerinde ana ışık kaynağı olarak COB, LED'in renk ayarlama ve akıllı kontrol işlevleriyle bir araya gelerek homojen ve yüksek parlaklıkta temel aydınlatma sağlar. Bu sayede çeşitlendirilmiş ve kişiselleştirilmiş aydınlatma efektleri elde edilir, her ikisinin de avantajlarından tam olarak yararlanılır ve tüketicilerin kapsamlı ve derinlemesine ihtiyaçları karşılanır.
Üst düzey ve akıllı gelişim el ele gidiyor: Yaşam kalitesi ve aydınlatma deneyimi gereksinimlerinin iyileştirilmesiyle birlikte, COB ve LED'ler üst düzey ve akıllı olma yönünde gelişiyor. İşletmeler Ar-Ge ve inovasyona yatırımlarını artıracak, ürün performansını, kalitesini ve tasarımını iyileştirecek ve üst düzey bir marka imajı yaratacak; aydınlatma ürünleri, otomatik kontrol, sahne değiştirme ve enerji tüketimi izleme gibi işlevleri gerçekleştirmek için Nesnelerin İnterneti, büyük veri ve yapay zeka gibi teknolojilerle entegre edilecek. Tüketiciler, enerji tasarrufu yönetimi sağlamak için aydınlatma ekipmanlarını cep telefonu uygulaması veya akıllı sesli asistanlar aracılığıyla uzaktan kontrol edebilecek.
Çeşitlendirilmiş uygulama genişlemesi: COB ve LED uygulama alanları genişlemeye ve çeşitlenmeye devam ediyor. Geleneksel iç ve dış mekan aydınlatması, yol aydınlatması ve diğer pazarlara ek olarak, tarımsal aydınlatma, tıbbi aydınlatma ve deniz aydınlatması gibi gelişmekte olan alanlarda da önemli bir rol oynayacaklar. Örneğin, tarımsal aydınlatmadaki LED'ler, bitki fotosentezini desteklemek için belirli bir dalga boyunda ışık yayar; tıbbi aydınlatmadaki COB'nin yüksek renksel geriverimi ve homojen ışığı, doktorların teşhis ve tedavi etmelerine ve hastalar için tıbbi ortamı iyileştirmelerine yardımcı olur.
Aydınlatma sektörünün uçsuz bucaksız yıldızlı gökyüzünde, COB ışık kaynakları ve LED ışık kaynakları parlamaya devam edecek, her biri kendi avantajlarını kullanacak ve insanlığın sürdürülebilir kalkınmasının aydınlık yolunu birlikte aydınlatmak için inovasyonu birbiriyle entegre edecek. Yan yana yürüyen, teknoloji okyanusunda sürekli yeni ufuklar keşfeden, insanların hayatlarına ve her kesimin gelişimine daha fazla sürpriz ve ışık getiren bir çift kaşif gibiler.