Birden fazla LED yongasının, alüminyum veya seramik malzemeden yapılan PCB (baskı devre kartı) üzerinde birleştirilip, homojen bir ışık yaymasını sağlamak amacıyla fosforlu silikon ile kaplanmasıyla oluşturulan paketleme teknolojisine COB (Chip on Board) LED denir.
Birden fazla LED yongasının, alüminyum veya seramik malzemeden yapılan PCB (baskı devre kartı) üzerinde birleştirilip, homojen bir ışık yaymasını sağlamak amacıyla fosforlu silikon ile kaplanmasıyla oluşturulan paketleme teknolojisine COB (Chip on Board) LED denir.
Şekil-1 COB LED iç yapısı [1]
Şekil-1’de gösterilen COB LED paketinin iç yapısına göre COB LED, LED yongaları, yongalar arası iletkenlerle bağlantı ve MCPCB’den (Metal Çekirdekili Baskı Devre-Metal Core Printed Circuit Board) oluşmaktadır.
COB LED paketinin lehim yüzeyi anot-katot konnektörleri, LED yongaları ve üzerinde yer alan silikon kaplaması ile paket sıcaklığının ölçülmesi için gerekli (Paket Sıcaklığı-Case Temperature) ölçüm noktasından oluşmaktadır.
LED yongaları arasındaki iletkenler kullanılarak yapılan bağlantı ve tasarımının mikroskobik görüntüsü Şekil-2’de verilmiştir.
Şekil-2 COB LED yongaları arasındaki bağlantı [2]
COB LED çalışırken LED yongaları yüksek sıcaklıklara ulaşır. Eğer bu LED paketi uygun soğutucularla soğutulamazsa yongaların ömrü azalır ve aydınlatma verimi düşer.
COB LED paketi ile soğutucu plaka arasına termal iletkenliği yüksek bir termal macun sürülerek doğrudan soğutucu montajı yapılabilir.
COB LED’lerde, PCB ve bu PCB’ye montajı yapılan pasif soğutucular genellikle termal iletkenliği iyi ve maliyeti diğer malzemelere göre nispeten ucuz olan alüminyum kullanılmaktadır.
Paket sıcaklığı, her bir LED yongasının sahip olduğu ‘yi (Jonksiyon Sıcaklığı) ve buna bağlı olarak LED’in sürüş gerilimini ve akımını etkiler. Dolayısıyla ışığın parlaklığı azalır.
Sabit akımlı LED sürücü ile beslenen COB LED’in değeri arttıkça sürüş gerilimi düşer.
Sabit gerilimli LED sürücü ile beslendiğinde ise sürüş akımı zamanla artar.
Sabit gerilimli sürücü kullanıldığında ek olarak akım sınırlayıcı dirençlerde kullanılır. Her iki durumda da değerinin artışına bağlı olarak COB LED’in aydınlatma verimi olumsuz etkilenir.
Şekil-3 COB LED devre şematiği
Şekil-3’te COB LED içerisinde yer alan LED’lerin birbirlerine olan elektriksel bağlantıları görülmektedir. COB LED çalışma mantığı olarak tek bir LED’in uygun akım ve gerilim değerinde sürülmesinden farksızdır.
COB LED sürüş gerilimleri genellikle birbirine seri LED’lerin varlığından dolayı yüksektir. Anot-Katot uçlarına uygulanan DC gerilim ile diyotlar ışık saçarlar.
Eğer paralel gruplardan birindeki LED yongasında açık devre meydana gelirse o LED sırası sönecek ve sabit akımlı LED sürücü kullanılmışsa paralel gruplar üzerinde akım artışı meydana gelir.
Arızalanan LED harici diğer LED’lerin çalışması devre üzerinde farklı bağlantı yöntemiyle veya ek komponentler kullanılarak gerçekleştirilebilir.
COB LED’i oluşturan LED yongaları ve bağlantılar açıkta olduğundan dolayı kolaylıkla zarar görebilir. Bu yüzden silikon bölge veya PCB doğrudan çıplak elle tutulmamalı, cımbız gibi sivri uçlu metal malzemelerle üzerine temas edilmemeli, paket düşürülmemeli ve üst üste stoklanmamalıdır.
LED yongalarını kaplayan silikonun gaz geçirgenliği olduğundan dolayı bazı uçucu kimyasallar renk bozulmasına, silikon yüzeyinde çatlama ve yıpranmaya neden olabilir.
COB LED’ler şu anki teknoloji ile mavi, yeşil, pembe, kırmızı, soğuk beyaz, doğal beyaz ve sıcak beyaz ışık renkleriyle sınırlıdır.
Referanslar
[1] Shang-Ping Ying, Wei-Bo Shen. Thermal Analysis of High-Power Multichip COB Light-Emitting Diodes With Different Chip Sizes, Transactions On Electron Devices, Vol. 62, No. 3, 2015 IEEE
[2] Mingyu Hu, Yiping Wu. Full-color LED display research based on chip on board(COB) package, 978-1-4799-4707-2/14, 2014 IEEE.
