隨著封裝技術(shù)逐漸成熟，封裝領(lǐng)域的技術(shù)個(gè)性步伐也逐步放緩，封裝技術(shù)的核心也逐漸由技術(shù)的突破轉(zhuǎn)移到封裝產(chǎn)品性能的穩(wěn)定與可靠上來(lái)。就目前市場(chǎng)應(yīng)用而言，EMC封裝因成本問(wèn)題還無(wú)法大規(guī)模普及，CSP以及CSC都尚處于概念宣傳推廣階段，市場(chǎng)上的產(chǎn)品仍是SMD和COB的天下。
面對(duì)廠(chǎng)商天花亂墜的宣傳，以及市場(chǎng)上五花八門(mén)的產(chǎn)品，我們應(yīng)當(dāng)如何甄別優(yōu)劣，或者挑選出最適合自己產(chǎn)品應(yīng)用場(chǎng)景的燈珠?本期評(píng)測(cè)分別從眾多SMD和COB中挑選了十款產(chǎn)品，從測(cè)試角度來(lái)為大家一個(gè)挑選燈珠的參考。
本期評(píng)測(cè)樣品由阿拉丁商城提供，由佛山市香港科技大學(xué) LED-FPD 工程技術(shù)研究開(kāi)發(fā)中心對(duì)樣品的參數(shù)與性能進(jìn)行檢測(cè)，希望能為行業(yè)從業(yè)者提供部分參考。 評(píng)測(cè)內(nèi)容主要分為兩大部分：一是SMD 樣品性能評(píng)測(cè);二是 COB 樣品性能評(píng)測(cè)。
樣品信息
目前市面上的 2835 封裝的 LED 來(lái)源很多，那么，我們應(yīng)該怎樣去挑選 最適合我們的封裝規(guī)格呢?本期測(cè)評(píng)選取了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)常見(jiàn)的6款 2835 SMD 產(chǎn)品進(jìn)行對(duì)比評(píng)測(cè)，樣品來(lái)源信息如表 1，樣品外觀(guān)如圖 1 所示
表 1 6款 SMD 樣品信息
長(zhǎng)浩
中之
聚科
木林森
鴻利
兩岸
圖 1 6 款 SMD 樣品外觀(guān)圖
沒(méi)錯(cuò)!6 款 SMD 樣品外觀(guān)只有微小差別，那么它們的性能又有怎樣的差 異呢?首先，我們來(lái)看看它們的基本光色電性能。
第一部分——SMD 樣品性能評(píng)測(cè)
1.1 基本光色電性能
利用遠(yuǎn)方光譜分析系統(tǒng) HAAS-2000(結(jié)合 0.5m 積分球)，如圖2所示， 隨機(jī)抽取 10 顆樣品對(duì)各款產(chǎn)品進(jìn)行了光色電參數(shù)基本性能測(cè)試，其測(cè)試結(jié)果如表 2。
圖 2 遠(yuǎn)方光譜分析系統(tǒng) HAAS-2000
表 2 6 款 SMD 產(chǎn)品基本光色電性能測(cè)試結(jié)果
注：以上測(cè)試電流參考規(guī)格書(shū)。
6 款樣品的相關(guān)色溫較為接近，最高色溫與最低色溫不超過(guò) 150 K。其中，中之是唯一一款三芯片產(chǎn)品，功率約為聚科的 2 倍，約是其它款產(chǎn)品的6 倍，那么，它的綜合性能是否優(yōu)于其它款產(chǎn)品呢?在這里，我們先賣(mài)個(gè)關(guān) 子，后文會(huì)進(jìn)一步分析。作為中等功率的聚科，表面上看來(lái)，光效相對(duì)較差， 但如果也使用低電流驅(qū)動(dòng)，理論上來(lái)說(shuō)，光效應(yīng)也趕得上其它幾款。對(duì)于中 之、聚科，可適用于中功率場(chǎng)合;對(duì)于另外 4 款產(chǎn)品，適用于小功率場(chǎng)合，而在其它參數(shù)同等條件下，鴻利的光效要優(yōu)于其它 3 款。但是它們其它方面 的性能又是如何呢?請(qǐng)看下文。
1.2 光參數(shù)的溫度變化特性
大家都知道，LED 是對(duì)溫度非常敏感的器件，隨著溫度的升高，光效 會(huì)降低，相關(guān)色溫會(huì)飄移，這對(duì) LED 器件的可靠性至關(guān)重要。此次測(cè)評(píng) 6 款 SMD 樣品光通量及相關(guān)色溫隨溫度變化情況如圖 3 與圖 4 所示。
圖 3 6 款 SMD 產(chǎn)品光通量的溫度變化特性
圖 4 6 款 SMD 產(chǎn)品相關(guān)色溫的溫度變化特性
從溫度變化特性看來(lái)，以 25℃為基準(zhǔn)點(diǎn)，隨著溫度升高，6 款樣品光通量隨著溫度升高，下降速率較為接近，85℃時(shí)最大光通量衰減可達(dá) 15%。顏 色方面，中之、聚科兩者的相關(guān)色溫偏差相對(duì)較大。
1.3 高溫高濕老化
老化條件為 168h @85℃&85%RH，老化過(guò)程中樣品以規(guī)格書(shū)提供的正 向電流進(jìn)行點(diǎn)亮，分別在 0h、168h 進(jìn)行光色電性能測(cè)試，其測(cè)試結(jié)果如圖 5 與圖 6 所示。
圖 5 6 款 SMD 產(chǎn)品 168 小時(shí)高溫高濕老化試驗(yàn)后光通量維持率
圖 6 6 款 SMD 產(chǎn)品 168 小時(shí)高溫高濕老化試驗(yàn)后色坐標(biāo)偏移
從以上測(cè)試結(jié)果看來(lái)，聚科的可靠性性能明顯劣于其它幾款產(chǎn)品，其中長(zhǎng)浩光通量維持率最高，鴻利基本無(wú)顏色漂移。
第二部分——COB 樣品性能評(píng)測(cè)
COB(Chip on Board)具體是將 LED 裸芯片固晶在 PCB 上進(jìn)行引線(xiàn)鍵 合實(shí)現(xiàn)其電氣連接，然后直接用膠封裝。COB 作為目前主流的封裝方式之一，適用的場(chǎng)合多不勝數(shù)。本期測(cè)評(píng)選取了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)常見(jiàn)的 4 款 COB 進(jìn)行對(duì)比評(píng)測(cè)，樣品來(lái)源信息如表 3 所示。
表 3 4 款 COB 產(chǎn)品來(lái)源信息
旭宇
硅能
斯邁得
中昊
圖 7 4 款 COB 樣品外觀(guān)圖
此次測(cè)評(píng)選取的 4 款 COB 外觀(guān)尺寸一致，那么規(guī)格是否也相當(dāng)呢?
2.1 基本光色電性能
利用遠(yuǎn)方光電測(cè)試系統(tǒng)(結(jié)合 2m 積分球)，隨機(jī)抽取3顆樣品對(duì)各款產(chǎn)品進(jìn)行了光色電參數(shù)基本性能測(cè)試，其測(cè)試結(jié)果如表 4。
表 4 4 款 COB 產(chǎn)品基本光色電參數(shù)
由表 4 可見(jiàn)，4 款 COB 在約同等功率條件下，色溫較為接近，光效、 顯色指數(shù)等參數(shù)也不分伯仲。那么，它們是否還存在其它性能上的差異呢?下文，我們將進(jìn)一步分析。
2.2 光參數(shù)的溫度變化特性
港科大佛山中心在近場(chǎng)測(cè)角光度儀 SIG400 的測(cè)試基座上自主搭建了一個(gè)控溫平臺(tái)，再結(jié)合 SIG400 配備的光譜儀可對(duì)任意光源模組(發(fā)光面直徑小于 4cm)進(jìn)行不同溫度下的發(fā)光強(qiáng)度及顏色信息進(jìn)行測(cè)試。利用此方法，可分析 COB 發(fā)光強(qiáng)度、相關(guān)色溫等光參數(shù)的溫度變化特性，其結(jié)果如圖 8 及圖 9 所示。
圖 8 4 款 COB 發(fā)光強(qiáng)度的溫度變化特性
圖 9 4 款 COB 相關(guān)色溫的溫度變化特性
2.3 高溫高濕老化
老化條件為 168h @85℃&85%RH，老化過(guò)程中樣品以規(guī)格書(shū)提供的正 向電流進(jìn)行點(diǎn)亮，分別在 0h、168h 進(jìn)行光色電性能測(cè)試，其光通量維持率 如圖 10 與圖 11 所示。
圖 10 4 款 COB 產(chǎn)品高溫高濕老化試驗(yàn)后光通量維持率
圖 11 4 款 COB 產(chǎn)品高溫高濕老化試驗(yàn)后色坐標(biāo)偏移
從以上測(cè)試結(jié)果看來(lái)，中昊的可靠性性能優(yōu)于其它幾款產(chǎn)品，光通量維持率最高，硅能基本無(wú)顏色漂移。
2.4 顏色空間均勻性
圖 12 所示的設(shè)備是光源近場(chǎng)測(cè)角光度儀 SIG400，一般用于光源的近場(chǎng) 光學(xué)分布測(cè)試，可生成面光源發(fā)光模型，用于二次光學(xué)的仿真設(shè)計(jì)。除此之 外，該設(shè)備配有的 ProSource 軟件可分析光源表面任意點(diǎn)在空間的光學(xué)分布。佛山市香港科技大學(xué) LED-FPD 工程技術(shù)研究開(kāi)發(fā)中心，除了可為客戶(hù)提供光源的近場(chǎng)光學(xué)分布測(cè)試，還可以利用 SIG400 及配有的 ProSource 軟件對(duì) 產(chǎn)品進(jìn)行更為深入的分析。
圖 12 光源近場(chǎng)測(cè)角光度儀 SIG400
COB 的出現(xiàn)可以說(shuō)為的就是解決客戶(hù)對(duì)大功率 LED 的需求，那么除了 功率大、封裝密度高，顏色的空間分布越來(lái)越受到業(yè)界的關(guān)注，尤其是商照 產(chǎn)品。利用 SIG400 近場(chǎng)測(cè)試可獲得光源表面每個(gè)點(diǎn)在空間任意方向上的顏 色分布，圖 12 所示為 4 款 COB 產(chǎn)品測(cè)量得到的顏色列表圖。
斯邁得
旭宇
中昊
硅能
圖 12 4 款 COB 產(chǎn)品顏色列表圖
從顏色列表圖可看出，4 款 COB 樣品總體相關(guān)色溫較為接近，其中，硅能的樣品色坐標(biāo)點(diǎn)較為集中，空間均勻性最佳，中昊的樣品主要分散在兩 個(gè)區(qū)域，可看出樣品在某些角度空間分布顏色偏黃。
利用 Prosource 軟件，我們還可以看到樣品表面任意點(diǎn)的相關(guān)色溫在空 間上的分布，圖 13~圖 16 是 4 款 COB 樣品的色溫空間分布情況。其中，縱 坐標(biāo)“影像面積(%)”指占空間分布比例。
圖 13 斯邁得 COB 樣品色溫空間分布
圖 14 硅能 COB 樣品色溫空間分布
圖 15 旭宇 COB 樣品色溫空間分布
圖 16 中昊 COB 樣品色溫空間分布
從色溫空間分布來(lái)看，雖然 4 款 COB 樣品總體相關(guān)色溫較為接近，但是各款色溫分布集中的區(qū)域有所不一。結(jié)合文章第二部分 COB 的基本光色電參數(shù)，我們可以發(fā)現(xiàn)，積分球測(cè)出來(lái)的是樣品的“平均色溫”，雖然 4 款 COB 樣品的相關(guān)色溫較為接近，但是在整個(gè)空間的分布卻是各顯神通，因此，測(cè)試光源的近場(chǎng)光源模型有利于更準(zhǔn)確、更有效地進(jìn)行二次光學(xué)設(shè)計(jì)。
特別鳴謝
佛山市香港科技大學(xué) LED-FPD 工程技術(shù)研究開(kāi)發(fā)中心
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