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Die Grundlagen von Chip-on-Board-(COB)-LEDs

Von Rich Miron

Zur Verfügung gestellt von Digi-Key Electronics

COB-LEDs

Die auf dem LED-Markt noch relativ neuen Chip-on-Board-(COB)-LEDs bieten gegenüber den Standardoptionen zahlreiche Vorteile. Bei COB-LEDs handelt es sich im Grunde genommen um mehrere LED-Chips (zumeist mindestens 9), die vom Hersteller per Bonding direkt auf einem Substrat montiert werden und so ein einziges Modul bilden. Da die einzelnen LEDs, die bei COB verwendet werden, Chips sind und traditionell ungehaust sind, können diese Chips so montiert werden, das sie weniger Platz in Anspruch nehmen und die LED-Chips ihr höchstes Potential erzielen können. Wenn das COB-LED-Paket mit Strom versorgt wird, erscheint es eher wie eine leuchtende Fläche und nicht wie mehrere einzelne Lichtpunkte, wie das der Fall wäre, wenn man mehrere SMD-LEDs dicht beieinander montiert.

Abbildung der VERO™-Array-Serie von Bridgelux

Abbildung 1: Ein Beispiel für eine COB-LED – die Vero™-Array-Serie von Bridgelux.

Vorteile von COB-LEDs

Durch die gemeinsame Einhausung mehrerer Chips kann der lichtemittierende Bereich einer COB-LED auf gleicher Fläche ein Vielfaches der Lichtquellen enthalten als von Standard-LEDs eingenommen werden kann. Das führt zu einer erheblich höheren Lichtausbeute pro Quadratzentimeter.

COB-LEDs haben einen einzigen Schaltkreis mit lediglich zwei Kontakten zur Energieversorgung der zahlreichen darin enthaltenen Diodenchips. Das Ergebnis: Für den ordnungsgemäßen Betrieb werden weniger Komponenten pro LED-Chip benötigt. Außerdem kann durch die verringerte Komponentenzahl und den Wegfall der Gehäuse traditioneller LED-Chipstrukturen die von jedem LED-Chip erzeugte Wärme verringert werden. Das Keramik-/Aluminiumsubstrat von COB-LEDs wirkt auch als effizienteres Wärmeübertragungsmedium bei Verbindung mit einem externen Kühlkörper, was die Gesamtbetriebstemperatur der Baugruppe weiter absenkt. Bei der Befestigung eines COB-Moduls an einem Kühlkörper muss unbedingt ein Kühlkörper ausgewählt werden, der die erzeugte Wärme ableiten kann, damit das COB-Potential wirklich vollständig genutzt werden kann. Langfristig erhöht die ordnungsgemäße Wärmeableitung den Wirkungsgrad und vermindert die Ausfallraten.

Ein weiterer Aspekt der COB-LEDs, der zu geringeren Ausfallraten führt, ist die Tatsache, dass es keiner Punktverlötung der einzelnen LED-Chips bedarf. Sie entfällt, weil jeder Chip direkt auf dem Substrat montiert wird. Die geringere Menge an Lötstellen führt zur Senkung der Ausfallrate.

Der Lichtverlust sinkt erheblich und der Betrachtungswinkel wird erhöht – beides aufgrund der Tatsache, dass bei Verwendung von COB-LEDs keine Linsen und andere Teile des herkömmlichen LED-Gehäuses mehr vorhanden sind.

Die Nachteile von COB-LEDs

COB LEDs haben den einen Nachteil, dass sie nur in einer begrenzten Anzahl von Farben verfügbar sind (Blau, Grün, Pink, Rot, Kaltweiß, Neutralweiß und Warmweiß).

Anwendungen für die COB-LED-Beleuchtung

Es gibt die vielfältigsten Anwendungsmöglichkeiten für COB-LEDs. Obwohl diese Komponenten für eine höhere Lichtausbeute in der allgemeinen Beleuchtung verwendet werden könnten, liegt die primäre Nutzung von COB-LEDs beim Ersatz von Halogenmetalldampflampen durch Festkörperbeleuchtungen (Solid-State Lighting, SSL) in Anwendungen wie Hochregallagerbeleuchtung, Straßenbeleuchtung und Schienen- und Deckeneinbauleuchten mit hoher Lichtausbeute.

Abbildung 2 zeigt die grundlegenden Bestandteile, die zum Betrieb einer COB-LED nötig sind. In dieser Abbildung wird ein Treiber vom Typ LXC42-1050SW von Excelsys Technologies verwendet, um einen konstanten Strom von 1,05 A an eine COB-LED der CLU721-Serie von Citizen zu liefern.

Abbildung eines einfachen Blockschaltbilds einer Schaltung mit COB-LED von Citizen

Abbildung 2: Basic COB LED circuit block diagram (Diagram drawn using Digi-Key Scheme-it)

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Über den Autor

Rich Miron

Rich Miron, Senior Technical Content Developer bei Digi-Key Electronics, ist seit 2007 in der Gruppe für technische Inhalte tätig und ist hauptsächlich für das Schreiben und Bearbeiten von Artikeln, Blogs und Produktschulungsmodulen verantwortlich. Vor Digi-Key hat er Mess- und Regelsysteme für Atom-U-Boote getestet und qualifiziert. Rich hat einen Abschluss in Elektrotechnik und Elektronik von der North Dakota State Universität in Fargo.

Über den Verlag

Digi-Key Electronics

Digi-Key Electronics mit Sitz in Thief River Falls, Minnesota (U.S.A.), ist ein globaler Komplettanbieter von Elektronikbauteilen in Prototyp-, Design- und Produktionsstückzahlen und bietet mehr als sechs Millionen Produkte von mehr als 750 Markenherstellern über seine Digi-Key-Website an.