SMD en COB beschrijven verschillende manieren om LED-dies te verpakken en te rangschikken, maar het zijn geen twee volledige lampspecificaties.
In gangbare verlichtingstoepassingen plaatst een SMD-ontwerp afzonderlijke surface-mount LED-packages op een printplaat. Een COB- of chip-on-board-package integreert veel LED-dies in één package met één gezamenlijk lichtemitterend oppervlak, of LES.
COB kan een compacte lichtbron met hoge lichtstroom ondersteunen. Een verdeeld SMD-array kan emitters over een grotere printplaat verdelen en flexibele lay-outs ondersteunen. Geen van beide is automatisch helderder, koeler, efficiënter, duurzamer of beter. Die uitkomsten hangen af van de exacte LED-componenten, stroom, printplaat, koellichaam, optiek, driver en armatuurconstructie.
SMD is een brede term
SMD betekent surface-mount device. In een verlichtingsassemblage worden verpakte LEDs rechtstreeks op het oppervlak van een PCB gemonteerd, in plaats van via gaten met lange aansluitdraden te worden geplaatst.
De aanduiding identificeert niet één packageformaat of prestatieniveau. Surface-mount LEDs omvatten verschillende platformklassen, zoals mid-power- en high-power-packages, en kunnen verschillen in:
- aantal dies;
- afmetingen van de behuizing;
- fosfor en inkapselingsmateriaal;
- elektrische classificatie;
- thermisch pad;
- lichtverdeling;
- kleuropties;
- bewijs van levensduur en betrouwbaarheid.
Met een “SMD-lamp” wordt doorgaans bedoeld dat het product een of meer oppervlakgemonteerde LED-packages gebruikt. Dit zegt de koper niet welke packages worden gebruikt, hoe zwaar deze worden aangestuurd of hoe de warmte wordt beheerd.
Wat COB betekent
COB staat voor chip on board. DOE beschrijft COB LEDs als packages die veel LED-dies kunnen bevatten, geïntegreerd in één lichtemitterend oppervlak en gevoed via een klein aantal package-elektroden. Lumileds beschrijft een COB op vergelijkbare wijze als één component met veel kale dies die dicht bij elkaar zijn gemonteerd op een substraat onder een gezamenlijke fosforlaag.
De chips worden gemonteerd en onderling verbonden op een thermisch geleidend platform, zoals een printed circuit board met metalen kern of een keramisch substraat in de voorbeelden uit de DOE-studie. Een conversielaag kan de array bedekken om het vereiste spectrum van wit licht te creëren.
Het resultaat is een geconcentreerd lichtgevend oppervlak in plaats van een printplaat die zichtbaar met veel afzonderlijke packages is bezet. Deze architectuur kan een hoge lichtstroomdichtheid in compacte vorm ondersteunen, wat nuttig is wanneer een armatuur één optische bron nodig heeft.
COB is nog steeds een familie, geen enkel product. DOE stelde bij geteste commerciële COBs variatie vast in substraat, interconnectie, aantal dies, LES-grootte en afstembare-witarchitectuur.
Vergelijking van architecturen
| Beslissingsaspect | Gespreide SMD-opstelling | COB-opstelling |
|---|---|---|
| Opstelling van de lichtbronnen | Meerdere afzonderlijke behuizingen op een PCB geplaatst | Veel dies geïntegreerd in één behuizing en LES |
| Vrijheid in de opstelling | Behuizingen kunnen over verschillende printplaatvormen worden verdeeld | LES is geconcentreerd binnen het grondvlak van de COB-behuizing |
| Optische interface | Diffuser, lens of reflector kan op meerdere bronpunten inwerken | Eén reflector of lens kan worden gekoppeld aan een compacte LES |
| Thermische interface | Warmte stroomt vanuit elke behuizing naar de PCB en het koellichaam | Hoge lokale warmtedichtheid moet worden afgevoerd via het COB-substraat en de koelplaat |
| Segmentering | De printplaat kan via de schakeling zones of kanalen ondersteunen | Vaste COB-versies of COB-versies met meerdere kanalen zijn afhankelijk van het behuizingsontwerp |
| Vervangingsniveau | Gewoonlijk de printplaat of module, niet afzonderlijke SMD-behuizingen bij normaal onderhoud in het veld | Meestal de COB-module of de armatuurassemblage |
| Prestatieconclusie | Vereist exacte gegevens over package, printplaat, stroom, optiek en driver | Vereist exacte gegevens over COB, houder, thermische interface, optiek en driver |
De tabel beschrijft ontwerptendensen, geen gegarandeerde voordelen.
Lichtemitterend oppervlak en optische regeling
De fysieke afmeting van de lichtbron is van belang voor het ontwerp van reflector en lens.
Een compacte COB LES kan goed werken met één reflector of lens wanneer een gecontroleerde bundel vereist is. De relatie tussen LES-diameter, optische geometrie en armatuuropening beïnvloedt bundelhoek, lichtsterkte in de bundelas, uniformiteit van het lichtveld en verblinding.
Een verdeeld SMD-bord kan rechtstreeks een breed lichtgevend oppervlak creëren of een diffusor, lichtgeleider of array van kleine optieken voeden. Dit komt vaak voor in panelen, strips, printplaten en armaturen waarin de bron bewust over het product is verdeeld.
Concludeer niet dat COB altijd een smalle bundel produceert of SMD altijd diffuus licht produceert. Een COB kan achter een brede diffusor zitten en SMD-packages kunnen elk smalle optieken gebruiken. Raadpleeg de volledige fotometrie van het armatuur.
Warmte: concentratie versus verdeling
Alle LED-producten hebben een thermisch pad nodig. De elektrische invoer die niet in licht wordt omgezet, wordt warmte die vanaf de junctie via packagematerialen, printplaat, interface en koellichaam naar de omgeving moet worden afgevoerd.
Een COB kan aanzienlijk vermogen in een compact gebied concentreren, waardoor de thermische interface en het koellichaam cruciaal zijn. DOE merkt op dat COB-componenten thermisch geleidende printplaten of keramische substraten gebruiken om warmte te beheersen.
Een verdeeld SMD-ontwerp verdeelt packages over een grotere PCB, maar dit maakt het product niet automatisch koel. De junctietemperatuur hangt nog steeds af van de thermische weerstand van het package, de printplaatconstructie, koperlay-out, stroom, onderlinge afstand, interfacemateriaal, koellichaam en omgevingscondities.
Vergelijk gemeten of gemodelleerde thermische prestaties voor het daadwerkelijke armatuur. Het packagetype alleen is geen temperatuurmeting.
Efficiëntie en helderheid
Helderheid wordt niet bepaald door de letters SMD of COB. Vergelijk gegevens van complete producten:
- lumen van de armatuur;
- ingangsvermogen in watt;
- lichtefficiëntie;
- lichtverdeling;
- aanstuurstroom;
- bedrijfstemperatuur;
- optische verliezen;
- driververliezen.
Een COB met hoge lichtstroom kan veel licht produceren vanuit een kleine LES. Een printplaat met veel SMD-packages kan eveneens een hoge lichtopbrengst leveren. Het bruikbare resultaat hangt af van hoeveel licht het armatuur in de vereiste richtingen afgeeft.
Vergelijk niet de laboratoriumefficiëntie van een LED-package met de systeemefficiëntie van een voltooide lamp. Zij vertegenwoordigen verschillende afbakeningen.
Kleur en instelbaarheid
Beide architecturen kunnen verschillende CCT-, CRI- en spectrale ontwerpen ondersteunen. Het COB-onderzoek van DOE omvatte componenten met vaste CCT en instelbaar wit met meerdere primaire kleuren. Verdeelde SMD-printplaten kunnen eveneens packages met verschillende spectra op afzonderlijke kanalen gebruiken.
Afstembare werking vereist meer dan meerdere kleuren. De driver, kanaalregeling, thermische balans, optiek en kalibratie beïnvloeden allemaal het geleverde resultaat. Vraag om kleurgegevens van het volledige systeem over het gehele werkingsbereik.
Kleurconsistentie vereist ook een productieplan. Binning van behuizingen, fosfor, aandrijfstroom en bedrijfstemperatuur kunnen variatie beïnvloeden. De termen SMD en COB bepalen geen kleurtolerantie.
Betrouwbaarheid is systeemspecifiek
DOE heeft verschillende degradatiemechanismen onderzocht bij LED-packageplatforms. Het COB-onderzoek van DOE benadrukt thermische omstandigheden, interconnecties, substraatconstructie, siliconenoppervlak en vocht als factoren die bij geteste componenten nader moeten worden bekeken.
Dat ondersteunt geen universele rangorde voor levensduur. De betrouwbaarheid van complete armaturen omvat ook:
- drivercomponenten;
- soldeerverbindingen en connectoren;
- PCB en thermische interface;
- optiek en afdichtingen;
- omgevingstemperatuur;
- schakeling en besturing;
- productieproces;
- componentwijzigingen.
Vergelijk definities van nominale levensduur, testbewijs, garantie en wijzigingsbeheerrecords voor het exacte product.
Service- en vervangingsstrategie
Noch SMD noch COB impliceert normaal gesproken dat een servicetechnicus afzonderlijke LED-dies vervangt. Onderhoud vindt doorgaans plaats op het niveau van module, printplaat, driver of compleet armatuur.
Vraag naar:
- Is de LED-module vervangbaar?
- Is de driver afzonderlijk onderhoudbaar?
- Zijn connectoren gestandaardiseerd of bedrijfseigen?
- Blijven vervangende modules beschikbaar?
- Hoe worden fotometrische overeenstemming en kleurafstemming beheerst?
- Heeft het openen van het armatuur invloed op de afdichting of certificering?
Een verdeelde printplaat kan specifiek voor de armatuur worden ontworpen. Een COB kan ook een specifieke houder, optiek en thermische interface vereisen. Leid de onderhoudbaarheid niet af uit de architectuur.
Gebruikelijke ontwerprichtingen
Een gedistribueerde SMD-aanpak kan geschikt zijn voor producten die een groot lichtgevend oppervlak, een lineaire vorm, veel zones of een nauwe koppeling met een diffuser vereisen. LED-panelen zijn een categorie waarin de relatie tussen een brede bron en diffuser van belang kan zijn, mits de architectuur van het geselecteerde model dit bevestigt.
Een COB-aanpak kan geschikt zijn voor compacte, gerichte armaturen waarbij één LES samenwerkt met een reflector of lens. Kopers kunnen inspecteren LED-downlights en LED-spots als toepassingscategorieën, en controleer vervolgens de exacte lichtbron, optiek en het thermische ontwerp voor het geselecteerde model.
Dit zijn ontwerptendensen. Fabrikanten kunnen via verschillende architecturen vergelijkbare toepassingsresultaten bereiken.
Een checklist voor inkopers
Vraag bij het vergelijken van producten die als SMD of COB worden omschreven om:
- exacte identificatie van LED-package of -module;
- chip- en kanaalarchitectuur op het toegestane openbaarmakingsniveau;
- LES- of printplaatafmetingen;
- aanstuurstroom en vermogen;
- constructie van PCB of substraat;
- thermische testomstandigheden;
- lumen, wattage en fotometrie van de complete armatuur;
- kleur- en binninggegevens;
- compatibiliteit van driver en regeling;
- bewijs voor levensduur, garantie en wijzigingsbeheer;
- servicestrategie voor module en driver.
Voor een gesprek over productontwikkeling, neem contact op met New Lights met de beoogde lichtbundel, lichtopbrengst, vormfactor, thermische grenzen, regelmethode en serviceverwachtingen. Elke New Lights-specifieke architectuur moet worden bevestigd aan de hand van het geselecteerde productpakket.
Veelgestelde vragen
Is COB helderder dan SMD?
Niet altijd. COB kan een hoge lichtstroomdichtheid leveren vanuit een compacte LES, terwijl een SMD-printplaat veel behuizingen kan combineren. Vergelijk lumen en fotometrie van het complete product.
Wordt COB warmer?
COB kan warmte in een klein gebied concentreren, maar de werkelijke temperaturen zijn afhankelijk van vermogen, substraat, interface, koellichaam en omgevingscondities. SMD-producten vereisen eveneens een thermisch ontwerp.
Is SMD efficiënter dan COB?
Er is geen antwoord op basis van de behuizingsnaam. Vergelijk de efficiëntie van het apparaat en de complete armatuur onder gedefinieerde omstandigheden.
Welke is beter voor spots?
Een compacte COB LES kan effectief worden gekoppeld aan een reflector of lens, maar SMD-packages met afzonderlijke optieken kunnen ook gecontroleerde lichtbundels creëren. Beoordeel de beoogde lichtbundel en productgegevens.
Welke is beter voor panelen of strips?
Verdeelde SMD-configuraties zijn vaak geschikt voor brede of lineaire lichtbronoppervlakken. De uiteindelijke beslissing blijft afhankelijk van uniformiteit, thermisch ontwerp, optiek en systeemvereisten.
Kan een SMD- of COB-LED worden vervangen?
Vervanging in het veld vindt doorgaans plaats op module-, printplaat-, driver- of armatuurniveau. Controleer het serviceontwerp van het product in plaats van dit af te leiden uit het pakkettype.
Welke gaat langer mee?
Geen van beide architecturen heeft een universeel voordeel. Gebruik bewijs op modelniveau voor levensduur, thermiek, driver en wijzigingsbeheer.
Redactionele bronnen
- U.S. Department of Energy, “Onderzoek naar de langetermijnverouderingskenmerken van Chip-On-Board LEDs: eerste referentiewaarden”: https://www.energy.gov/sites/default/files/2021-10/ssl-rti-cob-benchmark-sept2021.pdf
- Lumileds, “Inzicht in CoB LEDs”: https://lumileds.com/technology/led-technology/understanding-cob-leds/
- Bridgelux, “Inleiding tot LEDs”: https://www.bridgelux.com/introduction-leds
