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红外COB技术,赋能高能效工业制造与智能显示

2025-07-05 126

红外COB(Chip on Board)技术是一种将红外发光芯片(例如VCSEL或LED)直接封装在基板上的集成化方案,它融合了高效红外辐射与COB封装的优势。以下从技术原理、核心优势、应用场景以及创新方向这几个方面进行综合分析:

一、技术原理与核心优势

短路径导热设计:红外COB把芯片直接固晶于高导热基板(如ALN陶瓷),其散热路径简化为“芯片→银浆→陶瓷基板→散热器”,热阻大幅降低。相较于传统SMD封装(需经过焊点、PCB等多层传导),热阻减少50%以上,结温显著下降,能有效延缓光衰并延长使用寿命。

液冷强化散热:工业级设备(如红外焊接机)配备冷水机循环系统,借助紫铜散热器快速导出热量,保证在高功率密度下芯片稳定运行。

高能量密度与小发散角:采用VCSEL激光芯片(发散角约20°),光线指向性优于传统LED(30° - 180°),能量集中度提升50%以上,适用于需要精准加热的场景(如光伏电池焊接)。

均匀排布无暗区:芯片尺寸微小(纳米级),通过COB密集排布消除传统灯珠的支架间隙,实现加热面光斑均匀覆盖,防止局部过热。

防撞抗环境应力:环氧树脂全包覆设计使表面光滑坚硬,具备耐磨损、防潮防腐的特性,能适应 - 30℃ - 80℃的极端环境。

降本增效:省去SMD贴片、回流焊等工序,人工与制造成本降低5%;材料用量减少(如无需稀有金属铟),综合成本比传统方案低25% - 32%。

二、应用场景与创新结合

红外焊接设备:用于光伏电池片焊接,具备多通道独立控温功能(功率调节精度0.1%),配合预热 - 焊接双阶段工艺,可避免电池隐裂。例如道正行公司的专利设备,加热效率提升40%,焊接速度提高30%。

安防监控:高对比度(1,000,000:1)的COB显示屏在强光或暗光环境下能清晰呈现车牌、人脸等细节,双电源冗余设计保障24/7运行。

纳米银网 + COB动态像素:易晖光电的MDSN®纳米银网与COB相结合,实现触控屏高导电(方阻≤7Ω)、高透光(89%)的同时,阻隔99%红外线与紫外线,适用于车载显示、智慧黑板等场景。

交互式商业显示:动态像素COB屏支持多点触控与分屏展示,如美妆店铺产品墙,超窄边框增强沉浸感,提升品牌体验。

汽车智能化:例如“膜迪星星空膜”,COB将Mini LED集成于纳米银网膜上,白天透光隔热(红外阻隔91.2%),夜间呈现动态星空效果,1小时即可无损安装。

建筑节能与生物传感:透明导电COB薄膜应用于智能窗(隔紫外/调光)、EMI屏蔽及医疗传感器,推动低碳建筑与健康监测的创新。

三、材料与工艺创新

ALN陶瓷基板:热导率高达170 - 200 W/(m·K),支持VCSEL芯片密集固晶(尺寸≤130mm×50mm),拼接后可实现大面积均匀加热。

纳米银网替代ITO:MDSN®结构以无序银网取代传统ITO,银用量减少30%,成本更低且柔韧性更佳(耐挠曲28万次)。

多通道独立电源:恒流/脉冲驱动支持分区控温,避免光伏焊接中的过焊/虚焊。

实时温度闭环:贴片传感器监测芯片结温,联动冷水机智能调温,误差≤±1℃。

四、挑战与趋势

当前存在局限:出光效率受全内反射影响(较SMD低10% - 15%),需要通过光学透镜进行优化。

未来发展方向:

开发量子点涂层以提升光效;

研发柔性COB基板以适配可穿戴设备;

与Micro LED融合,实现超高清红外成像。

红外COB凭借散热革新与光学升级,正在推动工业制造、智能显示等领域的效能变革,其与纳米材料、动态像素技术的结合,将加速构建“高效能 + 低成本 + 绿色化”的应用生态。


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