第一期 | 李炳乾：COB光源的发展趋势
五邑大学应用物理与材料学院教授中山市光圣半导体科技有限公司创始人、董事长
在LED封装领域，COB是Chip on Board的缩写，是一种将LED芯片直接贴在基板上的集成面光源技术。采用COB技术的LED光源，芯片直接散热到基板，承受热功率密度高；芯片密集排列，光功率密度高；单一发光体尺寸小，非常适合于对光源尺寸有严格要求的商业照明领域。相比于单个芯片封装LED器件，COB封装多芯片、多焊点、高功率密度也导致了封装工艺难度出现了指数级的增加。可以说COB光源一方面是商业照明应用的翘楚，另一方面也是LED封装领域王冠上的明珠。
光源的主要功能就是照明，对于LED要在照明的前提下加个限制——节能，因此COB光源发展的第一个阶段也是在追求光效，由于COB光源使用的金属基线路板或者陶瓷基板反射率不如镀银支架，较低的反射率叠加多芯片之间光的互相吸收，COB光源发光效率要低于SMD器件30%以上，后来镜面铝基板的导入解决了反射率问题，但是多芯片的互相吸收仍然使得COB光源光效低于分立器件。随着芯片外量子效率和荧光粉光转换效率提高，COB光源的发光效率达到产业接受的“甜蜜点”——100lm/W，这个甜蜜点的到来比分立器件组装的光源晚了2-3年。
在追求光效的时代，白光LED主要是由蓝光芯片+YAG黄粉的光谱组成，显色指数一般在70左右，色温也以5000-6000K为主。随着芯片和荧光粉技术的发展，LED光效有了大于甜蜜点的“余量”，这个余量为提高COB光源光质提供了可能。通过添加红粉、青绿粉、短波黄粉，甚至于采用多波长蓝光芯片，COB光源的显色指数由70增加到80、85、90、95、98甚至于现在显色指数100的COB光源也不是什么困难。在这个过程中，也产生了0（低）蓝光的护眼光源、 猪肉灯、蔬菜灯、珠宝灯等等很多满足特殊需要的“特殊色点”光源。
图1 一种高光效、高显指COB光源的实物图
不同的场景下，改变光源的色温可以带来更好的照明体验。在空间没有限制的时候，实现变色温是件很容易的事情，只要将高低色温的器件混合封装、分别驱动就可以了。COB光源的色温改变也是这样的思路，将COB光源中的芯片分成两组，分别涂覆不同种类和浓度的混合荧光粉，使两组芯片产生不同色温的白光。改变两组芯片的电流大小，可以让光源发出不同色温的白光。COB光源尺寸小，发光之后看不出两种不同色温的发光点，而是一个均匀的发光面，这是COB光源的优点，但是尺寸小，也给调色COB光源的制作造成了不小的困惑。经过多年的摸索，针对不同的芯片结构，人们发明并改进了印刷、喷涂、荧光片等几种技术，实现了COB光源中不同种类荧光粉的定域、定量涂覆。
对调色COB光源中两种色温荧光胶的种类和配比进行优化，可以在整个变色范围均达到高显指和高光效。图2是光圣半导体提供的现在的一款变色COB光源高色温和低色温的光谱曲线，这款光源的荧光粉进行了优化，在3000-6000K变色的过程中，任何一个色温下，显色指数都可以达到95以上，其中人们非常关心的R9指数也都大于80。
图2 一款可调色温COB光源高、低色温光谱曲线
色温可调拓展了COB光源的应用领域，但是得到的颜色在色域图中只能出现在高、低色温色坐标点连线上。在商业照明领域，采用不同色坐标的照明光源，可以更加突出不同颜色的商品视觉效果，满足人们的审美需求，从这个角度讲，仅有色温调节还是不够的，在这种情况下，具有色域调节能力的COB光源就应运而生了。
⬅️（a）实物图
（b）基色光谱曲线⬇️
图3
一款色域可调COB光源实物及各基色光谱曲线
图3是光圣半导体研发的一款色域可调COB光源，在这款光源中，除了有高、低色温的白光（图中中心区域），还在周边集成封装了红、绿、蓝三种单色光LED芯片，COB光源具有了5种可以单独调节亮度的发光单元：暖白、冷白、红、绿、蓝。改变这五组发光单元的驱动电流或者占空比，可以实现COB光源的全色域调节。
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来源：阿拉丁新闻中心，作者：李炳乾
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