1. 核心设计目标与挑战

工业照明COB夹具的核心使命是：在模拟严苛工况的条件下，验证COB模块的极限性能、长期稳定性和可靠性。

• 高效与强固的散热：工业COB功率非常高（常见50W-500W），热量集中，结温（Tj）控制是寿命的关键。夹具必须能瞬间带走巨大热量，且自身结构强固，耐热疲劳。

• 大电流与高可靠性电连接：需要承载数安培到数十安培的电流，连接点必须可靠，低电阻，避免烧毁。

• 机械坚固性与耐久性：夹具需要承受生产线上的频繁操作、冷热冲击（Thermal Cycling），设计必须简单、坚固、耐用。

• 操作便捷与安全：工业环境讲究效率，夹具需要便于快速安装和拆卸，同时必须有防烫、防触电等安全设计。

• 适应性：可能需要兼容一定尺寸范围的COB产品。

2. 关键设计要素与技术方案

2.1 热管理：散热能力

• 强力主动水冷（Mandatory）：

  • ：C11000紫铜。导热性（~400 W/m·K）无与伦比，是处理极端热流密度的选择。

  • 经济选择：6061铝合金。导热性（~180 W/m·K）足够应对大多数场景，且更轻、成本更低。

  • 夹具核心必须是一个大体积的铜或铝合金水冷块。内部设计高紊流度的冷却流道，以化热交换效率。

  • 材料选择：

  • 接口：使用工业级快换水管接头（如G3/8"或G1/2"），防止冷却液泄漏，便于连接外部冷水机（Chiller）。

• 高性能导热界面：

  • 与COB接触的表面需精密铣削或磨削，平面度<0.05mm。

  • 使用导热硅脂或液态金属（对于功率密度）。虽然硅脂需要每次涂抹，但其超低的热阻对于保证测试准确性至关重要。对于重复性测试，相变材料（PCM） 是很好的平衡选择。

• 温度监控：

  • 集成PT100温度传感器，紧贴COB安装面下方，用于实时监控和反馈控制冷水机，防止COB过热烧毁。

2.2 机械压紧：简单、可靠、有力

• 重型中央压紧机构：

  • 采用大尺寸蝶形弹簧 + 不锈钢压板的组合。通过一个手拧螺杆或快压杠杆提供巨大的、恒定的下压力。

  • 优势：结构简单、可靠、耐用，无需气源或电源，维护成本极低。

  • 压板与COB的接触点使用PEEK或陶瓷垫片绝缘和防刮伤。

• 四角辅助定位：

  • 夹具底座设有可调节的定位挡销，用于快速粗定位COB基板，确保其处于压板正下方。

2.3 高可靠性电连接

• 大电流接线柱（方案）：

  • 这是工业环境中最可靠、最经济的方案。使用纯铜或黄铜镀镍的带翼接线柱。

  • 通过扭力螺丝刀按规定扭矩锁紧，将硅胶绝缘的高温电缆直接压接在接线柱上。

  • 优点：接触面积大，电阻极低，可承受非常大电流，无磨损件，寿命极长。

• 大功率弹簧探针（Pogo Pin）：

  • 适用于自动化程度更高的生产线。必须选择专门用于高电流的探针（如每个可承10A以上），镀金处理。

  • 优点是可快速连接，缺点是长期使用后可能有磨损，需要定期更换。

2.4 材料选择：耐高温与长寿命

• 主体：6061-T6铝合金（硬质阳极氧化） 或 C11000紫铜（镀镍防氧化）。

• 压板/绝缘部件：使用PEEK（聚醚醚酮），它具有极佳的高温稳定性、机械强度和绝缘性。

• 密封材料：冷却系统的密封圈必须使用氟橡胶（FKM/Viton），长期耐受>150°C的高温。

• 手柄/旋钮：使用电木（Bakelite） 或尼龙等隔热材料，防止操作人员烫伤。

2.5 安全设计

• 隔热罩：在高温区域加装聚酰亚胺（Kapton）薄膜或不锈钢隔热罩，防止热量辐射到操作员。

• 接地：夹具必须有明确的接地端口。

• 防呆设计：通过不对称的定位销设计，确保COB只能以正确的方向放入。

3. 典型应用场景工作流程（以老化测试为例）

1. 准备：在冷却块洁净的接触面上均匀涂抹一层高性能导热硅脂。

2. 放置：将COB模块放在夹具的定位挡销内，粗略对齐。

3. 连接：将引线接入大电流接线柱，用扭力螺丝刀锁紧。

4. 压紧：放下压板，用快压杠杆或手拧螺杆施加足够的压紧力。

5. 测试：

   • 启动冷水机，设定所需温度（如25°C或更高温测试）。

   • 通入额定电流（或加速老化的1.2倍电流），持续点亮数小时至数百小时。

   • 监测COB的电压、光输出衰减等参数。

6. 拆卸：测试完成后，断开电源和水路，松开压紧机构，取下COB。

4. 总结：工业照明夹具的设计哲学

工业照明COB夹具的设计不追求的精巧，而是追求在极端条件下的可靠、坚固耐用和易于维护。

其设计精髓在于：

• 散热是核心：用最直接、大的主动水冷方案镇压高热。

• 连接要可靠：宁愿牺牲一些自动化，也要保证电连接的大电流能力和长期稳定性。

• 结构要简单：越简单的机械结构，故障点越少，在生产环境中越可靠。

• 安全是底线：必须保护设备和操作人员的安全。

因此，这类夹具通常由精通热设计和重型工装的团队设计制造，其价值在于能为工业照明产品提供可信赖的质量验证，确保其在实际应用中能长时间稳定工作。