專欄作者：李炳乾

五邑大學應用物理與材料學院教授

中山市光圣半導體科技有限公司創始人、董事長

在LED封裝領域，COB是Chip on Board的縮寫，是一種將LED芯片直接貼在基板上的集成面光源技術。采用COB技術的LED光源，芯片直接散熱到基板，承受熱功率密度高；芯片密集排列，光功率密度高；單一發光體尺寸小，非常適合于對光源尺寸有嚴格要求的商業照明領域。相比于單個芯片封裝LED器件，COB封裝多芯片、多焊點、高功率密度也導致了封裝工藝難度出現了指數級的增加。可以說COB光源一方面是商業照明應用的翹楚，另一方面也是LED封裝領域王冠上的明珠。

光源的主要功能就是照明，對于LED要在照明的前提下加個限制——節能，因此COB光源發展的第一個階段也是在追求光效，由于COB光源使用的金屬基線路板或者陶瓷基板反射率不如鍍銀支架，較低的反射率疊加多芯片之間光的互相吸收，COB光源發光效率要低于SMD器件30%以上，后來鏡面鋁基板的導入解決了反射率問題，但是多芯片的互相吸收仍然使得COB光源光效低于分立器件。隨著芯片外量子效率和熒光粉光轉換效率提高，COB光源的發光效率達到產業接受的“甜蜜點”——100lm/W，這個甜蜜點的到來比分立器件組裝的光源晚了2-3年。

在追求光效的時代，白光LED主要是由藍光芯片+YAG黃粉的光譜組成，顯色指數一般在70左右，色溫也以5000-6000K為主。隨著芯片和熒光粉技術的發展，LED光效有了大于甜蜜點的“余量”，這個余量為提高COB光源光質提供了可能。通過添加紅粉、青綠粉、短波黃粉，甚至于采用多波長藍光芯片，COB光源的顯色指數由70增加到80、85、90、95、98甚至于現在顯色指數100的COB光源也不是什么困難。在這個過程中，也產生了0（低）藍光的護眼光源、 豬肉燈、蔬菜燈、珠寶燈等等很多滿足特殊需要的“特殊色點”光源。

圖1 一種高光效、高顯指COB光源的實物圖

不同的場景下，改變光源的色溫可以帶來更好的照明體驗。在空間沒有限制的時候，實現變色溫是件很容易的事情，只要將高低色溫的器件混合封裝、分別驅動就可以了。COB光源的色溫改變也是這樣的思路，將COB光源中的芯片分成兩組，分別涂覆不同種類和濃度的混合熒光粉，使兩組芯片產生不同色溫的白光。改變兩組芯片的電流大小，可以讓光源發出不同色溫的白光。COB光源尺寸小，發光之后看不出兩種不同色溫的發光點，而是一個均勻的發光面，這是COB光源的優點，但是尺寸小，也給調色COB光源的制作造成了不小的困惑。經過多年的摸索，針對不同的芯片結構，人們發明并改進了印刷、噴涂、熒光片等幾種技術，實現了COB光源中不同種類熒光粉的定域、定量涂覆。

對調色COB光源中兩種色溫熒光膠的種類和配比進行優化，可以在整個變色范圍均達到高顯指和高光效。圖2是光圣半導體提供的現在的一款變色COB光源高色溫和低色溫的光譜曲線，這款光源的熒光粉進行了優化，在3000-6000K變色的過程中，任何一個色溫下，顯色指數都可以達到95以上，其中人們非常關心的R9指數也都大于80。

圖2 一款可調色溫COB光源高、低色溫光譜曲線

色溫可調拓展了COB光源的應用領域，但是得到的顏色在色域圖中只能出現在高、低色溫色坐標點連線上。在商業照明領域，采用不同色坐標的照明光源，可以更加突出不同顏色的商品視覺效果，滿足人們的審美需求，從這個角度講，僅有色溫調節還是不夠的，在這種情況下，具有色域調節能力的COB光源就應運而生了。

圖3是光圣半導體研發的一款色域可調COB光源，在這款光源中，除了有高、低色溫的白光（圖中中心區域），還在周邊集成封裝了紅、綠、藍三種單色光LED芯片，COB光源具有了5種可以單獨調節亮度的發光單元：暖白、冷白、紅、綠、藍。改變這五組發光單元的驅動電流或者占空比，可以實現COB光源的全色域調節。