بعد أكثر من عقد من الزمان في مجال تصدير إضاءة الطرق-، أحد الأسئلة التي أسمعها غالبًا من العملاء هو: هل يجب أن نستخدم COB أو SMD لأضواء الشوارع؟ ما هو الفرق في المقاومة الحرارية؟ ماذا يعني ذلك بالنسبة للعمر الافتراضي، وانخفاض قيمة اللومن، وتكاليف الصيانة-على المدى الطويل؟ سأقوم اليوم بتفصيل تقنيات التعبئة والتغليف بناءً على تجربة المشروع الحقيقية.
فهم الهياكل الأساسية للحزمتين
تعبئة SMD (جهاز التثبيت السطحي)- تعني أن خرزات LED المعبأة مسبقًا (عادةً 2835، 3030، 5050، وما إلى ذلك) يتم لحامها بإعادة التدفق-على ركيزة من الألومنيوم أو PCB. تحتوي كل خرزة على إطار رصاص خاص بها، أو سلك ذهبي، أو هيكل شريحة -قلب، ويتم توصيلها باللوحة من خلال وصلات اللحام.
تقوم عبوة COB (رقاقة على اللوحة) بتثبيت شرائح LED العارية المتعددة مباشرة على ركيزة ذات موصلية حرارية عالية-(قلب من السيراميك أو المعدن-)، ثم تغطي المصفوفة بأكملها بالفوسفور والسيليكون لتشكيل مصدر ضوء سطحي واحد. إنه يلغي إطار الرصاص الفردي وطبقة التغليف المنفصلة.
في تطبيقات إضاءة الطرق-، تتراوح قوة وحدات الإنارة عادةً من 50 وات إلى 200 وات ويتم تركيبها على ارتفاع يتراوح بين 6 و12 مترًا. يمكن أن تنجح كلتا الحزمتين، لكنهما تؤكدان على نقاط قوة مختلفة.
ما هو حجم الفرق الفعلي في المقاومة الحرارية؟
تعد المقاومة الحرارية أحد العوامل الأساسية التي تحدد عمر LED. بشكل تقريبي، يؤدي كل ارتفاع بمقدار 10 درجات في درجة حرارة الوصلة إلى مضاعفة معدل انخفاض قيمة اللومن وتقصير عمر الخدمة.
تظهر بيانات الصناعة من المنتجات الحقيقية ما يلي:
تحتوي خرزات SMD النموذجية على وصلة -إلى-مقاومة حرارية للوحة (Rth j-b) في نطاق 8-15 درجة / واط؛ يمكن أن تصل بعض الإصدارات ذات الطاقة الأعلى- إلى حوالي 10 درجات /وات.
عادة ما تتراوح درجة حرارة عبوات COB عالية الجودة بين 2-6 درجة/ث؛ يمكن أن تنخفض درجة حرارة قطع COBs -القلابة المصممة جيدًا- إلى أقل من 2.5 درجة /وات.
بعبارات بسيطة، تبلغ المقاومة الحرارية لـ COB ما يقرب من -نصف إلى ثلث-المقاومة الحرارية لـ SMD. السبب واضح ومباشر: يتم ربط شريحة COB مباشرة بالركيزة، وبالتالي فإن مسار الحرارة هو ببساطة "رقاقة ← قالب -إرفاق المادة اللاصقة ← الركيزة". إنه يتخطى إطار الرصاص ومفاصل اللحام والواجهات المتعددة الموجودة في SMD.
ومع ذلك، هناك نقطة مهمة يتجاهلها الكثير من الناس: انخفاض المقاومة الحرارية لا يعني تلقائيًا أن وحدة الإنارة النهائية تعمل بشكل أكثر برودة. يعمل COB على تركيز الحرارة في منطقة صغيرة، مما يؤدي إلى إنشاء كثافة تدفق حرارة عالية-وفرض متطلبات أكثر صرامة على تصميم المشتت الحراري-. إذا كان مسار المشتت الحراري- مصممًا بشكل سيئ، أو كانت مادة الواجهة الحرارية غير كافية، أو كان الهيكل رقيقًا جدًا، فيمكن أن يعمل حل COB بشكل أكثر سخونة محليًا من تصميم SMD مشابه. يقوم SMD بتوزيع الحرارة عبر عدة نقاط منفصلة، لذا فهو أكثر تسامحًا مع التصميم الحراري الأقل-من-التصميم الحراري المثالي.
لقد شاهدت مشاريع حيث اختار العملاء COB فقط لأرقام مقاومته الحرارية المنخفضة-، ليكتشفوا أن الهيكل يفتقر إلى مساحة سطح كافية. انتهت درجة حرارة الوصلة الفعلية إلى أعلى من درجة حرارة محلول SMD المكافئ، مما أدى إلى انخفاض أسرع في قيمة اللومن وارتفاع معدلات الفشل-وهو عكس ما توقعوه تمامًا.
أداء عالمي حقيقي-في إضاءة الطرق
تضع إضاءة الطريق متطلبات عالية على التوزيع البصري. تحتاج الطرق الرئيسية والطرق الثانوية إلى تجانس جيد وتحكم فعال في الوهج.
يبقى SMD هو الخيار السائد لمعظم المشاريع، وذلك لأسباب عملية:
تعمل مصابيح LED المنفصلة المتعددة جنبًا إلى جنب مع العدسات الثانوية على تسهيل تحقيق توزيعات إضاءة الطريق القياسية (النوع II، النوع III، وما إلى ذلك) نسبيًا.
إذا تعطلت حبة واحدة، فمن الممكن إجراء الإصلاح المحلي أو الاستبدال على مستوى اللوحة-، مما يجعل تكاليف الصيانة قابلة للإدارة.
سلسلة التوريد ناضجة، والتسعير مستقر نسبيًا، ومخاطر تسليم الحجم أقل.
تظهر COB في كثير من الأحيان في مواقف محددة:-إضاءة الصاري العالية، أو التطبيقات التي تحتاج إلى كثافة شعاع مركزي قوية-للمسافات الأطول، أو-المشاريع البلدية العالية الجودة التي تعطي الأولوية للتوهج المنخفض وتوحيد الألوان بشكل ممتاز. توفر خاصية مصدر السطح- تناسقًا جيدًا للألوان وتحكمًا سهلاً نسبيًا في الوهج، ولكن البصريات الثانوية عادة ما تكون أكثر تعقيدًا وتميل تكلفة العدسة إلى الارتفاع.
من منظور الموثوقية-على المدى الطويل، يمكن لـ COB المُدار-الحرارة بشكل صحيح أن يبقي درجة حرارة الوصلة منخفضة وبالتالي يبطئ استهلاك اللومن، مما يوفر عمرًا أطول نظريًا. ومع ذلك، تعمل مصابيح الشوارع في الهواء الطلق طوال العام-خلال درجات الحرارة المرتفعة والرطوبة والتدوير الحراري. في بعض الحالات، يُظهر الهيكل الموزع لـ SMD مقاومة أفضل للصدمات الحرارية والاهتزازات.
كيفية الاختيار دون ندم
لا توجد حزمة "أفضل" مطلقة-فقط الحزمة التي تتطابق بشكل أفضل مع المشروع المحدد.
بالنسبة للطرق الحضرية التقليدية أو المجمعات الصناعية أو عقود التوريد ذات الحجم الكبير-فعادةً ما يكون حل SMD الناضج هو نقطة البداية الأكثر أمانًا. التصميم البصري مرن، والصيانة أبسط، والتحكم في التكلفة الإجمالية أسهل. ركز على الموصلية الجيدة للركيزة-والتصميم المناسب لحوض الحرارة-والتيار المعقول للمحرك. على الرغم من أن المقاومة الحرارية للحزمة أعلى، إلا أن التصميم الحراري لمستوى النظام الصلب -لا يزال بإمكانه الحفاظ على درجة حرارة الوصلة ضمن الحدود الآمنة.
إذا كان المشروع يتطلب متطلبات صارمة فيما يتعلق بجودة الإضاءة، أو ارتفاعات التركيب الأعلى، أو كثافة المركز القوية، أو إذا طلب العميل على وجه التحديد مصدر سطحي منخفض الوهج-، فإن COB يستحق التقييم الجاد. فقط تأكد من تقييم النظام الحراري بأكمله معًا-وليس فقط رقم المقاومة الحرارية للرقاقة-. اطلب من المورد الحصول على تقارير محاكاة حرارية كاملة وبيانات درجة حرارة الوصلات المقاسة-. وهذا أكثر موثوقية بكثير من مقارنة أرقام الحزم المعزولة.
في أعمال التصدير اليومية، أذكّر العملاء باستمرار: لا تركزوا فقط على الكلمات الأربع "المقاومة الحرارية المنخفضة". المقاومة الحرارية للحزمة هي قيمة الشريحة-إلى-اللوحة؛ إن المقاومة الحرارية للنظام من LED إلى الهواء المحيط هي التي تحدد درجة حرارة الوصلة فعليًا. غالبًا ما يكون لمساحة سطح المشتت الحراري- وجودة مادة الواجهة الحرارية وتصميم الغلاف ودرجة الحرارة المحيطة تأثير مشترك أكبر من الفرق بين نوعي التغليف أنفسهم.
خاتمة
بعد سنوات من العمل في مشاريع إضاءة الطرق-، رأيت عددًا كبيرًا جدًا من الحالات التي أدى فيها اختيار التغليف الخاطئ إلى مضاعفة تكاليف الصيانة على المدى الطويل-. يتمتع كل من COB وSMD بمزايا واضحة. والمفتاح هو مطابقة التكنولوجيا لظروف التشغيل الفعلية وأولويات العميل فيما يتعلق بالتكلفة والصيانة والأداء البصري.
إذا كنت تقوم حاليًا باختيار المنتجات أو مقارنة الحلول، فلا تتردد في إرسال الطاقة المستهدفة وارتفاع التركيب والإضاءة المطلوبة ونطاق الميزانية إليّ. استنادًا إلى خبرة المشروع السابقة، يمكنني المساعدة في تحليل الحزمة الأكثر ملاءمة ومشاركة بيانات المقاومة الحرارية-المقاسة واقتراحات التوزيع البصري. الحل الصحيح للمشروع هو دائمًا الحل الذي يوفر المتاعب والمال على المدى الطويل.
