在為新一代個照明設備尋求發揮 LED 在能效、使用壽命和耐用性方面的優勢時，照明設計人員直到最近還面臨著一些關鍵性難題。

其中最難克服的就是，需要計算出在產品中使用多少個分立式 LED 才能達到要求的“流明密度”（每單位面積上的光輸出），然后在不會占用過多燈泡內空間的前提下，設計一塊考慮了該陣列的功率和熱要求的電路板。 然后，工程師需要確保這一組 LED 中的每一個 LED 能發出同顏色的光，令客戶滿意。

現在，我們就有一種更簡單的現成解決方案。 LED 制造商為其高功率器件推出一種全新封裝產品：板上芯片 （COB） LED 陣列。 在供應這些器件前，LED 制造商就已完成了單個 LED 的匹配工作并設計了適合承載這種“光引擎”的基板。 不僅如此，LED 制造商還能通過 COB LED 陣列充分利用諸如“非接觸式熒光粉”等能效增強技術。

本文將回顧市面上的一些 COB LED 陣列，考慮該領域在不久的將來如何發展。

分立式 LED 陣列的缺陷

盡管 LED 性能已顯著提高，但在主流照明應用中單一器件仍無法產生足夠的輸出。 例如，一個 100 W、120 V 白熾燈泡可產生 1，700 lm（能效約為 17 lm/W）。 相比之下，一款常見的 LED，如 OSRAM 的 OSLON SSL 150 器件只產生 136 lm（350 mA、3.1 V、125 lm/W）。 照明設計人員需要一打這樣的 OSRAM 器件才能產生大約與這只燈泡相同的輸出。

這樣就會由于 LED 需要占用空間而帶來問題（通常為幾個平方厘米）。 而且，將 LED 進行分組以形成陣列也會導致照度、光學、制造方面的各種難題。

優化 LED 陣列的光品質絕非易事。 LED 制造商會對 LED 分類，將其歸到具有大致相同的相關色溫 （CCT） 和亮度，但又緊密匹配單個器件的“分檔”中，以致于用戶發現，實現無差異已經變得既成本高昂，又耗費時間。

大型 LED 陣列的另一個問題就是各個器件的老化速度不同。 在一個照明設備中，當許多 LED 的使用壽命還很長時，一些 LED 已經開始變暗，以致客戶只好將該照明設備當垃圾處理掉。 最后，裝配采用許多 LED 的陣列也不容易，將耗費大量人力，推高成本。 （請參閱 TechZone 中的《LED 封裝和能效的發展將提高流明密度》一文。）

消除裝配環節

為解決 LED 陣列設計后還需裝配的問題，LED 制造商現推出采用 COB LED 陣列形式的模塊化解決方案。 這類器件采用陶瓷封裝，集成度高。

制造 COB LED 陣列時，不需要 LED 制造商將單個 LED 逐一放到印刷電路板 （PCB） 上或者找人完成這項工作。 COB 封裝適合人工裝配是這類器件能夠簡化制造工藝的另一個優勢。 COB 可通過環氧樹脂膠粘貼或通過機械方式固定到散熱器上，無需消耗要大量工程資源。 （請參閱 TechZone 中的《為性能提升、成本縮減而考慮封裝》一文。）

Molex 提供的一系列 COB LED 陣列底座 適用于下文介紹的 Bridgelux 和 Cree 產品（圖 1）。

圖 1：Molex 的 COB LED 陣列底座適用于多家重量級 LED 制造商的產品。

COB LED 陣列除了具有裝配優勢外還具有一些光學優勢。 這種器件通常采用涂有熒光粉的圓片形“單發光面”。 傳統的白色 LED 使用藍色 LED，然后利用熒光粉（由摻雜了稀土元素锫的釔鋁石榴石 （YAG） 組成）使藍色 LED 發出的光發生斯托克斯位移 （Stokes-shift）。 LED 和熒光粉置于同一封裝中。

然而多家研究機構宣稱，所謂的非接觸式熒光粉器件可提升 LED 能效，延長其使用壽命（熒光粉被置于距藍色 LED 有一些距離的圓片中。在 COB LED 陣列的情況下，作為其單發光面）。 （請參閱 TechZone 中的《非接觸式熒光粉可替代白色 LED》一文。）

商用 COB LED 陣列

幾家主要 LED 制造商已推出商用 COB LED 陣列系列。 Cree 最近發布了一款命名為 XLamp CXA 解決方案的 COB LED 照明陣列。 該公司宣稱，相比以前的陣列，這一突破性技術能使聚光燈的系統亮度翻倍。 據該公司介紹，CXA1520 LED 是該系列的首款發行產品，照明制造商利用該器件可制造亮度。媲美 39 W 陶瓷金屬鹵化物器件的產品，而功耗還不到后者的一半。

CXA1520 LED 陣列在 33 W（85°C）時可輸出 3，478 流明。 該產品的 CCT 值在 2，700 至 5，000 K 之間，顯色指數 （CRI） 為 70、80 或 95。

CXA 陣列的發光面均勻，可用于實現定向和非定向照明應用和燈具的設計（圖 2）。 該產品采用兩步、四步分檔顏色一致性，采用 19 mm 光源。

圖 2：Cree 的 CXA 陣列的發光表面均勻。

Seoul Semiconductor 也不甘落后，推出了 ZC 系列產品。 據該公司介紹，ZC 系列屬于 COB 器件且 LED 不需要進行表面貼裝，因此為制造商省去了芯片連接工序，降低了單位成本。

Seoul Semiconductor 稱，使用“高反射率鋁基板”可增大亮度，延長 LED 使用壽命。 ZC 系列提供 6、10、16 W 版本，據該公司介紹，這些版本可用來依次替代 40、60 W 白熾燈泡和 100 W 筒燈。

ZC 系列的 CCT 為 2，700 - 5，600 K，最小 CRI 為 70 或 80，可輸出 2，400 流明（正向電流為 480 mA 時）。 與 Cree 產品類似，Seoul Semiconductor 也為其 ZC 系列的 LED 陣列采用了直徑為 19 mm 的均勻發光面。

Bridgelux 用其 ES 矩形陣列 系列（圖 3）完善了該產品領域。 該公司稱，這些緊湊型高光通量密度光源的光照均勻，不象基于分立式 LED 的解決方案那樣會產生模糊或者重影。 最新一代 Luxeon COB LED 陣列可輸出 700 - 3，000 流明，典型能效為 90 - 130 lm/W。 這些器件的 CCT 為 2，700 - 5，700 K，CRI 為 70、80 或者 90。

圖 3：Bridgelux ES 矩形陣列系列提供 19 mm 版本。

該公司稱，這些器件采用直徑為 19 mm 是單發光面，減少了系統復雜性，可實現小型化高性價比燈和燈具的設計。 這些器件減小了熱阻，因此可使用較小的散熱器，或者通過使用較大散熱器提升照明系統可靠性。

COB 產品的成長

采用分立式 LED 時需為之設計電路板并進行裝配，相比之下，COB LED 陣列的成本優勢極大地吸引了照明燈具制造商。 正是這些優勢推動著該領域迅猛發展。

根據市場與研究 （Research & Markets） 分析公司提供的數據，COB LED 市場預計在 2013 到 2018 年間會以 40.71% 的年復合增長率 （CAGR） 增長。 該公司稱，除了其它多種優勢外，不斷下降的 LED 的價格也是這一市場增長的主要因素之一。 這種不斷增長的需求主要來自主流照明應用。

雖然這一預測數字有些過于樂觀，但 COB LED 領域在未來幾年中很有可能出現大幅增長。 希望在不久的將來看到更多的 lED 制造商發布產品。