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조명 설계에서 비용 및 에너지를 절감할 수 있는 칩 온 보드(CoB)

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글/Gina Roos, Electronic Products

COB LED

LED 시장의 상대적으로 새로운 기술인 칩 온보드(COB) LED는 표준 옵션에 비해 많은 이점을 제공한다. COB LED는 단일 모듈을 형성하기 위해 제조업체에서 기판에 직접 결합한 여러 개의 LED 칩(일반적으로 9개 이상)이다. COB에 사용되는 개별 LED는 칩이며 전통적으로 패키징되지 않으므로 칩이 차지하는 공간을 줄이고 LED 칩의 가능성을 극대화할 수 있도록 칩을 실장할 수 있다. COB LED 패키지에 전원을 공급하면 여러 SMD LED를 서로 가깝게 실장할 때처럼 여러 개별 조명이 아닌 하나의 조명 패널처럼 보인다.

COB LED의 장점

여러 칩이 패키징된 COB LED의 발광 영역에서는 동일한 영역에서 표준 LED가 차지하는 것보다 몇 배 더 많은 광원을 포함할 수 있어 제곱 인치당 밝기가 크게 향상된다.
COB LED는 접점이 단 두 개인 단일 회로를 사용하여 내장된 여러 다이오드 칩에 전원을 공급할 수 있다. 따라서 적절한 작동을 위해 필요한 LED 칩당 부품 수를 줄일 수 있다. 또한 부품 수를 줄이고 기존 LED 칩 구조 패키징을 제거하여 각 LED 칩에서 발생하는 열을 줄일 수 있다. 또한 COB LED의 세라믹/알루미늄 기판은 외장형 열싱크에 결합될 경우 고효율 열전사 매체 역할을 하여 조립품의 전체 작동 온도를 낮춘다. COB를 열싱크에 실장할 경우 생성되는 열을 분산하여 사용할 COB의 잠재력을 극대화할 수 있는 열싱크를 선택하도록 유의해야 한다. 즉, 장기적으로는 열을 적절하게 소산하면 효율성이 향상되고 고장률이 감소된다.
고장률을 줄이는 COB LED의 다른 특징은 각 LED 칩을 기판에 직접 실장하므로 점납땜하지 않아도 된다는 것이다. 용접 지점의 수를 줄여서 고장률을 줄일 수 있다. 또한 COB LED를 사용할 때 렌즈와 다른 기존 LED 패키징 부품이 더 이상 필요하지 않으므로 조명 손실이 크게 감소되고 시야각이 향상된다.

COB LED의 단점

COB LED는 현재 제한된 색상(파란색, 녹색, 분홍색, 빨간색, 차가운 흰색, 중성적 흰색, 따뜻한 흰색)으로만 제공된다는 단점이 있다.

COB LED 조명의 응용 분야

COB LED를 다양하게 응용할 수 있다. 이러한 장치를 높은 출력의 일반 조명에도 사용할 수 있지만, COB LED는 하이베이 조명, 가로등, 고출력 추적 조명, 다운라이트 등과 같은 응용 분야에서 금속 할로겐화물 램프용 무접점 조명(SSL)을 대체하는 데 기본적으로 사용해야 한다.
그림 2는 COB LED 전원을 켜는 데 필요한 기본 사항을 보여 준다. 이 그림에서는 Excelsys Technologies의 LXC42-1050SW 구동기를 사용하여 Citizen CLU721 계열 COB LED에 1.05A의 정전류를 제공한다.

비용절감

LED는 향상된 에너지 효율, 연장된 수명 및 소형화된 크기를 비롯하여, 여러 가지 방법으로 기존 광원과 경쟁한다. 그러나, 여러 조명 설계자를 괴롭혀온 한가지 문제점은 비용이며, 비용은 LED 제조업체가 계속적으로 규모의 경제를 향상시키는 데 혁신을 일으키는 주요 이유이기도 하다. 비용 절감을 위해 설계된 최신 패키징 솔루션 중 하나는 LED 칩이 PCB(주로 기판)에 매입되거나 연결되는 것이 아니라 직접 실장되는 반도체 칩 형태로 제공되는 COB(칩 온 보드) 광원 모듈이다. 이 패키징 유형은 또한 설계 유연성 향상, 배광 개선 및 제조 공정 간소화 등 여러 관련된 이점을 제공한다.
이외에도 설계자가 다음 설계를 위해 COB LED를 심각하게 고려하는 여러 이유가 있다. Research and Markets가 제공한 최신 보고서에서 분석가는 광대역 광 방출기(고속도로 및 가로등에 사용 가능)인 COB LED가 색상 혼합 향상, 광효과 향상 및 낮은 열 저항 요구 사항의 세 가지 주요 이점을 제공한다고 밝혔다. 또한 Research and Markets의 분석가에 따르면 이러한 COB LED는 향상된 전력 밀도, 보다 효율적인 방열을 제공하고 기판 공간에서 차지하는 부분이 더 작기 때문에 다양한 일반 조명 응용 제품에 적합하다고 설명했다.
이제 Bridgelux의 Vero™, Sharp의 Zenigata 및 Cree의 CXA 제품을 살펴보겠다. 이를 통해 이러한 제품이 에너지 및 비용을 절약하면서 조명 설계를 간소화하는 방법을 확인할 수 있다...(중략)