应用指南发光二极管

H 型 COB 操作中的注意事项

目录
1. 前言.......................................................................... 2
2. H 型 COB 的特征.................................................. 2
3. 陶瓷基板的强度..................................................... 3
4. 绝缘性能 ................................................................. 55. 散热性...................................................................... 7
6. 最后........................................................................ 10本应用指南中记载的型号 NTCWS024B-V2、NFCWL036B-V2、NFDWJ130B-V2 和 NFEWH306B-V2 是日亚产品的型号，和有（或可能有）商标权的其他公司产品不同（不类似）、也没有任何关联。

日本日亚化学工业株式会社
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491 Oka, Kaminaka-Cho, Anan-Shi, TOKUSHIMA 774-8601, JAPAN
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应用指南
1. 前言
近年 COB LED 的应用范围越来越广，不仅用于筒灯、聚光灯等，还用于高天井灯、投光灯等，因此对 COB 的光输出和功效的要求较高。
在日亚光通量 10,000lm 级的 COB 中包括有 H 型 COB，受 H 型 COB 基板的材质和大小、电极端子位置等影响，应该在操作和灯具设计中特别注意不对 COB 的强度、绝缘性和散热性造成不良影响。
在本应用指南中，将对 H 型 COB 的主要特征进行说明，并且根据其特征对操作和灯具设计中的注意事项进行解说。

2. H型COB的特征
在表 1 中列举出了日亚的高光效 COB 产品，其中的 H 型的功率为 73W、光通量为 10,000ml，在高光效 COB 产品中光输出最高。另外和日亚的其他 COB 产品相同，基板使用了陶瓷制基板，所以爬电距离较大，为 5.5mm（如图 1 所示），由此可以确保 H 型的绝缘性能较高（设计的绝缘耐压值：4kV 以上）。

H型

高光效COB
额定电流
光通量

※1

※1

光效

J 型

D型

L型

S型

T型

73W

44W

37W

30W

27W

23W

19W

16W

13W

9.0W

4.7W

2.5W

(mA)

1400

1150

1050

860

760

670

540

460

360

260

135

70(lm)

12300

7170

6080

5050

4450

3940

3190

2760

2160

1550

795

415

(lm/W)

169

162

164

168

167

168

170

172

172

172

169

169

(mm)

φ23.0

φ8.7

φ6.7

φ5.9外观（例）发光面基板材质

φ14.6

φ13.4

φ11.5

陶瓷

基板尺寸(mm)

38×38×1

爬电距离(mm)※25.5

陶瓷
24×19×1

19×16×1

15×12×1

2.0 (a＝1.0，b＝1.0)※1） 5000K、R8000、结点温度＝25℃ 的标准值※2） 爬电距离 ＝ a ＋ b （a＝4.5，b＝1.0） 如下图1a发光二极管

表 1 日亚的高光效 COB 产品ab

图 1 爬电距离（ a ＋ b ）为了充分体现出 H 型 COB 的特征和性能，希望客户在使用中注意以下几点。
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应用指南3. 陶瓷基板的强度
H 型 COB 的陶瓷基板的厚度和其他型的 COB 相同都是 1mm，但是尺寸较大，为 38mm×38mm。因
此在操作和安装中都应该特别小心，避免使基板发生破裂。

3.1. 强度评价
为了对不同尺寸、形状的陶瓷基板的 COB（S、L、J 和 H 型 COB）的强度进行评价，对 COB 进行了加压试验（如表 2 和图 2 所示）。
在将 COB 发光面朝下，支撑 COB 基板两端的状态下进行试验。在试验装置上安装 φ4mm 的圆柱
状治具后，从设定压力 100N 开始，使用圆柱状治具对 COB 中央部施压 10 秒钟。
，然后逐次增加
10N，每次施压 10 秒钟，直到 COB 陶瓷基板出现破损，对在基板发生破损时的最大施压值进行记录。

发光二极管

表 2 COB 加压试验条件
试验装置拉压试验机加压位置

COB背面的中央部位 （如图2所示）

负重設定値

100N、110N、120N、130N、 ・・・・・・

保持时间

10sec

试验品数

各负重下3粒下降速度
下降速度
10mm/min10mm/mi
n
COB

2.1mm

2.1mm

φ4mm

COB

2.1mm

2.1mm图 2 COB 加压试验方法

表 3 中的试验样品的试验结果如图 4 所示。

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表 3 评价样品 （图 3 参照）（单位： mm）
基板

发光二极管型号

发光面COB

边a

边b

厚度 c

对角线 d

直径 e

厚度 f

S

NTCWS024B-V2

1215119.26.72

L

NFCWL036B-V2

1619124.8

8.7

2

J

NFDWJ130B-V2

1924130.6

14.62H

NFEWH306B-V23838153.7

23.0

2

图 4 COB（基板）破损时的负重图 3 表 3 的参照图根据本试验结果，H 型的 COB 和其他型相比，强度更低，更容易破损。因此在操作中应该注意以下几点。


在操作中，避免使 H 型掉落或受到冲击等以致对 H 型造成外力。
在操作中，让 H 型的安装面处于平坦状态。
在使用固定支架等将 H 型固定时，不要让螺丝的扭矩过大。
不让 H 型和灯具安装面之间夹杂异物（锡球、导线等）。

另外在安装 H 型 COB 时，和其他 COB 相同，最好在灯具筐体的安装面涂上散热膏。关于散热膏的使用方法等，请参照第 5 项中的说明。
另外关于 COB 的操作和安装等中的注意事项等，请参照应用指南《COB 的组装和使用》。但是因为没有 H 型的专用固定支架，所以在选用固定支架时，在构造上不仅应该考虑到 COB 的强度，也应该考虑到对绝缘性及对散热性的影响等。另外在材质上，应该选用无卤材料等不会对 COB 的可靠性造成不良影响的固定支架。另外应该对选用的固定支架进行充分验证，以确认不会对安装后的灯具等造成不良影响。

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4. 绝缘性能在对 H 型 COB 的电极端子通电时，注意不要让 COB 的绝缘性受到影响。

4.1. 绝缘性能评价结果为了对 H 型的 COB 的绝缘性进行评价，日亚进行了如图 5 所示的耐电压试验。
将 COB 的正极和负极端子连接成 1 电路，在将 COB 固定在铝板的状态下，对 COB 端子和铝板
的 2 点间施加 1 分钟的交流电压。设定电压从 4000V 开始，到发生绝缘破坏为止逐渐增加 100V电压驱动（电流值在 20mA 以上），最后对发生绝缘破坏时的电压值进行确认。

发光二极管

表 4 耐电压试验条件
试验装置耐电压/绝缘电阻测试仪设定电压値

AC 4000V、4100V、4200V、4300V、・・・・・・

驱动时间

1min

NG判定标准20mA以上试验数3pcs
COB

导线

绝缘夹

高电压输
出端子

铝板低电压输
出端子绝缘夹耐电压/绝缘电阻测试仪图 5 耐电压试验方法

试验结果如表 5 所示。
表 5 耐电压试验结果试验样品NFEWH306B-V2

耐电压 （V）爬电距离（mm）

123

平均値

5.55300

5100

52005200

因此根据本试验结果，H 型 COB 的耐电压充分达到了 4kV 以上的要求。

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应用指南4.2. 绝缘性能低下的检验结果假定在 H 型 COB 电极端子上焊接导线时，助焊剂飞散在电极端子周围，为了确认这种情况下是否会对 H 型 COB 的绝缘性能造成影响，进行了以下验证。
使用 4.1 中的试验样品 COB 1、2 和 3，故意让助焊剂飞散在 COB 的负极端子的周围后，按照 4.1
中的方法和条件，对 COB 进行耐电压测量。在此试验中把飞散有助焊剂的样品命名为 COB 4、5
和 6。
有助焊剂附着的试验样品的耐电压试验结果如表 6 所示。
表 6 电极端子周围有助焊剂附着时的耐电压测试结果电极端子周围有助焊剂附着样品无助焊剂附着

456500045004900

参考用外观发光二极管

耐電圧(V)

在本试验中确认到所有 COB 的耐电压都比无助焊剂附着时有所下降。另外本试验中发生的绝缘
破坏都在附着有助焊剂的负极电极端子附近发生。因此根据试验结果，在有助焊剂附着的状态下，耐电压有可能不能达到 4kV。
关于导线焊接中的注意事项，最好使用不含有卤素的焊料，因为焊料中含有的成分（卤素等）可能使电极端子和陶瓷基板之间的密着强度降低，造成电极端子部的剥离。
另外关于导线焊接方法和避免导致电极端子部剥离的注意事项，请参考日亚的应用指南《COB 上的导线连接》。
在使用固定支架安装时，为了避免对 COB 的爬电距离造成影响，应该在固定支架上注意绝缘。
特别注意如图 6 的红线部位绝缘。如果红线部位绝缘不充分，红线部位和筐体间发生绝缘破坏，因此 COB 的绝缘可能不能达到 4kV。
导线绝缘部位

固定支架端子COB电极端子固定支架（绝缘体）COB 陶瓷基板
筐体（散热器）图 6 为了确保爬电距离需要做到充分绝缘的部位

为了避免 COB 的绝缘性能低下，在操作中必须注意以下几点。
・在 COB 的电极端子上连接导线时，注意避免让电极端子周围附着上助焊剂等。
・保持 COB 陶瓷基板表面清洁，没有异物（尘埃）、污垢、水气等。
・如果是让 COB 电极端子和固定支架端子通电，避免影响 COB 的爬电距离，确实做到绝缘。

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应用指南5. 散热性
在日亚的高光效 COB 产品中，光输出最高的 H 型 COB 的芯片集中在比较狭小的范围内，由此在构
造上容易使热量集中。而热量上升可能导致 H 型的性能低下（在 COB 温度特性上会导致光通量下降）、可靠性（寿命）恶化。因此必须避免使 H 型的结点温度超过绝对最大额定值（140℃）。

5.1. 散热性评价
按照表 7 中的条件，在表 8 中的各种散热器（全部 3 种）上安装 H 型 COB 后，在表 9 的驱动条件
下对 H 型的光通量和 TC 进行测定。
表 7 散热器安装条件

COB

NFEWH306B-V23种 （参照表8）

散热器发光二极管散热膏安装5000K/R8000

生产商

Sunhayato株式会社

型号

SCH-20材质

硅导热率

0.84W/m・K

固定

固定支架 2处固定螺丝

M2.6盘头螺丝 （无垫片）扭矩0.3N･m

表 8 评价用散热器
No.

HS-1

HS-2HS-3生产商

ABL Components

LSI COOLER株式会社

古河电气工业株式会社

型号

165AB2500B

90F294L150

FL-WHP-1200

尺寸（mm）

300×250×40

294×150×90

143×130×220

重量3.0 kg

3.6 kg

1.2 kg材质铝铝

铝、铜（热管）

散热鳍片数

30

1711

热阻

约0.3℃/W

约0.4℃/W

约0.3℃/W

安装状态

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表 9 评价条件驱动电流值驱动时间1）700mA2）1400mA *额定值3）2100mA *绝对最大额定值（35W相当）（73W相当）（110W相当）60min

根据图 8 中的 TC 测定结果，按照以下的计算方程式计算出驱动 60 分钟后的结点温度（TJ）后，制作了相对驱动电流值的 TJ 的变化（图 9），和相对 TJ 的光通量的变化（图 10）。另外根据图 8，在所有条件下驱动 60 分钟后都可以达到热饱和。

Tc测量点

TJ： 结点温度 （℃）
TC： 外壳温度 （℃） ※如图 7
RθJC：从芯片到 TC 测量点的热阻 （℃/W）※ 使用 RθJC 最大值＝0.70℃/W
W: 输入功率 IF X VF (W)※ IF: 正向电流 VF: 正向电压

图 7 Tc 测量位置

图 8 各驱动电流值下的 Tc 测量结果TJ发光二极管

TJ ＝ TC ＋ RθJC × W

TJTJTJ图 9 驱动电流－结点温度 特性

图 10 结点温度－光通量 特性

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应用指南根据图 9 的结果，使用任何一种散热器，电流值达到绝对最大额定值 2100mA（110W 相当）时，TJ 会达到绝对最大结点温度 140℃附近。这时为了保证产品的可靠性，应该采取降低 TJ 的对策。
但是在灯具构造上可能很难对散热性进行改善，所以最好对使用中的驱动电流值进行控制。对于 H型的 COB，日亚推荐在额定电流值 1400mA 下驱动。
如果不能达到要求的光输出量，可以使用日亚的 Z 型 COB，因为 Z 型的基板的散热性更好。关于
Z 型产品的规格等详细情况请参照日亚的产品目录。
根据图 10，在相同电流值下驱动时，增加灯具的散热性可以控制 TJ 的上升，使发光效率得到提高，加大光通量。

5.2. 和筐体密着程度对散热性的影响
COB 和筐体（散热器）的密着程度会对散热性造成影响。为了对散热膏的涂抹量和散热效果的关系进行评价，对以下情况进行了假设。

发光二极管 全面涂抹了散热膏的情况（涂抹量 100%）
 涂抹的散热膏量不足导致 COB 和散热器之间的密着面积减少的情况（涂抹量 70%及 50%）。
 完全不涂抹散热膏（涂抹量 0%）或中央部位不涂抹散热膏（涂抹量 95%）的情况。
在如表 10 的散热膏的涂抹量（涂抹范围）的条件下安装散热器后，在最大额定电流值 2100mA 下驱动 COB。对涂抹量为 100%、70%及 50%条件下的 COB 驱动 60 分钟后，对达到热饱和下的 TC
进行测量，并因此计算出 TJ。另外同时使用热像仪对 COB 发光面中央部位的温度 TT 进行测量。
TJ 的计算结果和表面温度如图 11 所示。
表 10 散热膏涂抹量减少对散热影响调查结果100%（全面涂抹）

70%50%0%（完全不涂抹）

95%（中央部位不涂抹）散热膏涂抹量散热膏

Sunhayato株式会社 SCH-20散热器

LSI COOLER株式会社 90F294L150
最大额定电流值 2100mA

驱动条件驱动时间※160min

5min ※410min ※4（℃）

59.962.765.754.545.8

TJ※2（℃）

136.6139.4142.4※5※5100.0111.7120.5190.0162.0TC

热像仪

TT※3（℃）※1） TC： 是在TC测量点上连接热电偶测量到的温度。
※2） TJ： 由TC测定值计算出的结点温度 （使用RθJC最大値＝0.70℃/W 计算）。
※3） TT： 使用热像仪测量到的COB发光面中央部的表面温度 （图中圆内的平均温度）。
※4） 表面温度突然达到高温，所以停止了测量。
※5） 由TC测量值不能推算出TJ。

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应用指南TJ

发光二极管图 11 结点温度计算值和表面温度测量值如图 11，散热膏的涂抹量（涂抹范围）越少，COB 和散热器间的密着面积越少，散热效果越低，TJ 和表面温度升高。另外不使用散热膏或中央部位不涂抹散热膏时，COB 在短时间驱动下表面温度升高到了异常高温，
根据这时的表面温度，TJ 应该远远超过了结点温度的绝对最大额定值140℃。
因此根据以上试验结果，为了更有效的散热，应该在 COB 的陶瓷基板的背面全面均匀的涂抹散热膏，避免陶瓷基板和散热器之间出现缝隙。
虽然可以使用 TC 测量值对热饱和时的 TJ 进行推算，但是最好也使用热像仪对发光面表面温度进
行测量，以验证 TJ 推算值没有问题。只是 TJ 推算值不能完全说明散热状态，使用热像仪对发光面的热量分布状况进行确认更有效。

6. 最后
本应用指南中说明的内容对设计高可靠性的灯具非常重要。希望客户能在充分理解日亚 H 型 COB
的构造和规格的特征的基础上，遵守筐体安装设计、电路设计、散热设计上的注意事项，以设计出不影响日亚 H 型 COB 的高输出、高光效、高耐电压性能的灯具。
本应用指南中的试验数据根据 COB 的型号、试验条件和试验环境等不同，试验结果会发生变化，因此仅用于参考。在客户的设计中，应该实际进行测量等，对实际数据进行确认。

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