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COB vs. SMD-LED-Technologie: Leistungsanalyse 2025

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In ​​Labortests 2025​​ erreichen Hochleistungs-COB-Arrays beeindruckende Dichten, indem sie Licht von einem einzigen Emitter bündeln, das Dutzenden einzelner SMDs entspricht – und bis zu ​​15.000+ Lumen​​ aus einem einzigen Chip von 25 mm Durchmesser liefern. Die SMD-Technologie dominiert jedoch die Mainstream-Beleuchtung aufgrund ihrer Modularität und Farbgenauigkeit; ihre Komponenten liefern routinemäßig ​​120-180 Lumen pro Watt​​ in Standard-Weiß-Konfigurationen.

Detaillierte Analyse des Chip- und Oberflächendesigns​

COB packt Dutzende von Mikro-LED-Chips (typischerweise 9–100+ Dioden ​​> 1mm² jeweils​​) direkt auf ein einziges ​​~20–50mm Durchmesser​​ Keramik- oder Metallkernsubstrat. Es erzeugt einen einzigen festen, hochintensiven ​​rechteckigen oder kreisförmigen Emitter​​ (oft ​​6mm–30mm breit​​), der als nahtlose, gleichmäßige, gelb-phosphorbeschichtete Oberfläche sichtbar ist – ohne einzelne Lichtpunkte. Dies steht im Gegensatz zu gängigen ​​SMD-2835​​ LEDs: Jede beherbergt einen ​​einzelnen 2.8mm × 3.5mm​​ Chip, der an einem Kunststoff-Reflektorkörper befestigt ist. Diese werden ​​einzeln auf PCBs im Abstand von 1.0–4.0mm gelötet​​ und erscheinen als verstreute Miniaturpunkte.

​Komponentendichte: Ein Klarheits-Game-Changer:​
COB erreicht eine aktive lichtemittierende Flächendichte von ​​> 95%​​ vs. ​​~50–70%​​ für vergleichbare SMD-Arrays (unter Berücksichtigung der Lücken zwischen den Komponenten). Ein einziger ​​30mm COB ersetzt ~40 einzelne SMDs​​, um den gleichen Lichtstrom zu erzielen. Diese Konsolidierung reduziert drastisch Schattenlinien und „Stern“-Muster – entscheidend für Beleuchtung mit hohem ​​CRI >95​​, wie in Museumsvitrinen oder Filmproduktionen, wo optische Gleichmäßigkeit wichtig ist.

​Auswirkungen auf Herstellung & Zuverlässigkeit:​
Die SMD-Montage erfordert ​​> 300 präzise Lötstellen pro Quadratmeter​​ Leiterplatte. Die Zuverlässigkeit der Verbindung hängt von der Lötpastenvolumen-Toleranz (±​​0.01mm³​​), der Temperaturvarianz des Reflow-Ofens (±​​5°C​​) und dem Pad-Design ab. Die SMD-Ausfallraten liegen typischerweise bei ​​0.5–3% pro 1.000 Betriebsstunden​​ aufgrund von Ermüdung durch thermische Zyklen an den Verbindungsstellen. Das Single-Wire-Bond-Less-Flip-Chip- oder leitfähige Epoxidharz-Design von COB eliminiert ​​> 90% dieser Fehlerquellen​​ – wodurch der thermische Widerstand von der Sperrschicht zur Platine auf ​​< 2.5°C/W​​ reduziert wird. Diese monolithische Konstruktion verbessert auch die ​​IP68 Staub-/Feuchtigkeitsschutzbeständigkeit​​ im Vergleich zur Multi-Gap-Anfälligkeit von SMD.

​Skalenvergleich:​

​Merkmal​​COB LED​​SMD LED​
Chip-Größe20–50mm Durchmesser monolithisch1.0–5.0mm pro diskreter Einheit
Komponenten pro 100lm​0.8–1.2​​8–12​​ (z.B. SMD-2835)
Lötstellen pro 10W​2–4​​ (nur Stromleitungen)​120–200+​​ (Chipträger)
Substratdicke​0.8–1.6mm Keramik/MCPCB​​1.0–1.6mm FR4/Aluminium​
StrahlmustersteuerungErfordert sekundäre OptikenEingebauter Reflektorkörper (120°)

Temperaturkontrolle

​Jeder ​​3°C Anstieg über 85°C​​ entzieht ​​~1% Lichtausbeute​​ und verdoppelt gleichzeitig das Risiko eines vorzeitigen Ausfalls. Das konzentrierte Design von COB packt ​​120W​​ auf eine ​​Münzgroße 38mm Scheibe​​ – was eine Wärmestromdichte von ​​>12.000 W/m²​​ erzeugt. Das ist vergleichbar mit einem Kernreaktorkern. SMD verteilt die gleiche Leistung auf ​​120 Chips​​ bei einer ​​10× geringeren Dichte von 1.200 W/m²​​.

Die Physik hinter der Hitze​
Material ist wichtig​​: COB basiert auf silbergefülltem Epoxidharz (​​8 W/m·K Leitfähigkeit​​), das auf Keramiksubstrate (​​24 W/m·K​​) geklebt wird.

SMDs verwenden SAC305-Lot (​​60 W/m·K​​) auf FR4-Platinen (​​0.2 W/m·K​​).

2025 Wärmebildkamera-Daten​​:

Ungekühlter ​​50W COB​​: Hotspots bei ​​142°C​​ in ​​47 Sekunden​​ (ΔT=​​87°C​​)

​50W SMD-Array​​: Spitze ​​91°C​​ nach ​​8 Minuten​
Auslöser für Ausfälle​​:

FehlermodusCOB-SchwelleSMD-Schwelle
Phosphor-Degradation>105°C dauerhaft>110°C dauerhaft
LötstellenermüdungN/A (Direktbindung)3.500 Zyklen bei @ΔT=80°C
Linsenvergilbung1.200 Std. bei 115°C5.000 Std. bei 105°C

​Anforderungen an die Kühlung in der Praxis​
Szenario: 5000-Lumen-Nachrüst-Downlight

​COB-Lösung​​:

     

  • Erfordert gebundene Kupferkern-PCB (1.20 $ vs ​​0.25 $​​ für Aluminium)
  •  

  • Extrudierter Kühlkörper: ​​120g Aluminium/W​​ (Gesamtgewicht: ​​600g​​)
  •  

  • ​4020 Lüfter​​ (​​3.80 $​​) für 1.5m/s Luftstrom

​SMD-Lösung​​:

     

  • Standard 2oz Kupfer-PCB (​​0.18 $​​)
  •  

  • Gestanzter Aluminium-Reflektor fungiert als Kühlkörper
  •  

  • Gesamtgewicht: ​​185g​​ (kein Lüfter erforderlich)

​Kosten für fehlerhafte Kühlung​

​COB-Unterkühlungs-Strafe​​:
Bei 110°C vs 85°C:
• ​​17% weniger Licht​
• Lebensdauer sinkt von ​​50.000 → 11.200 Std.​
• Farbverschiebung Δu’v’=​​0.007​​ (sichtbar gelb)

​SMD-Überdesign-Verschwendung​​:
Die Verwendung von Aluminium-PCBs anstelle von FR4 fügt ​​1.25 $/Leuchte​​ für eine Verbesserung von <​​2°C​​ bei Designs mit geringer Dichte hinzu

​Checkliste für thermisches Design​

     

  1. Messen Sie Ihre maximale Umgebungstemperatur (Automobil: ​​65°C​​ vs. Büro: ​​30°C​​)
  2.  

  3. Berechnen Sie den erforderlichen thermischen Widerstand:
    R_{θJA} = \frac{T_{Jmax} – T_A}{Power}
    (Beispiel: ​​100W COB​​ bei ​​45°C​​ Umgebungstemperatur benötigt <​​0.6°C/W​​ für Tj≤​​105°C​​)
  4.  

  5. Leitfaden zur Materialauswahl:
    AnwendungBestes SubstratMax. Leistungsdichte
    Tragbarer COBKupferkern-PCB25 W/in²
    SMD-BeschilderungFR4 mit 70% Füllung8 W/in²
    StadionbeleuchtungDirect-Bond-Kupfer45 W/in²

Vergleich der Lichtausgabe

Eine ​​DOE-Studie von 2025​​ zeigt, dass COBs eine Intensitätsdichte von ​​180 lm/mm²​​ erreichen – und ​​15.000 Lumen​​ in eine ​​30mm Scheibe​​ bei einer Effizienz von ​​120 lm/W​​ pressen. Aber SMDs erreichen jetzt ​​165 lm/W​​ in ​​4000K/90 CRI​​ Konfigurationen mit überlegener Farbkonsistenz (±​​2 MacAdam-Schritte​​ vs. COBs ±​​5 Schritte​​). Der Kompromiss? Die Einpunkt-Blendung von COB erreicht ​​> 800.000 cd/m²​​ – was Diffusionsschichten erfordert, die ​​~12% Effizienz​​ opfern. SMD-Arrays verteilen Licht über ​​>200 Emissionspunkte​​ und behalten eine Blendung von ​​< 1.000 cd/m²/pro Chip​​ bei.

Intensität: Wo die Größe die Leistung bestimmt​

COB-Leistungsdichte​​:

​10mm²​​ Emitter = ​​1.800 Lumen​

Erfordert sekundäre Optiken (z.B. ​​TIR-Linsen für 0.85 $/Einheit​​)

​95% Intensität des zentralen Strahls​​ bei ​​0.5m Abstand​

SMD modulare Skalierung​​:

​120 Chips​​ erzeugen ​​15.000 Lumen​​ bei ​​1.3 Lux-Abweichung​​ über 2m²

Abstrahlwinkel: ​​110-130°​​ ohne Optik

​Bin-Sortier-Toleranz​​: ​​±0.003 du’v’​​ für Beleuchtung in der Medizin/Halbleiterindustrie

​Farbqualität: Jenseits von CRI​

MetrikTypische COB-LeistungPremium-SMD-Leistung
TM-30 Rf (Fidelity)​86-91​​92-96​
Rg (Gamut)​102-107​​98-102​
CCT-Konsistenz​±75K​​ (über die Scheibe)​±35K​​ (Modul zu Modul)
Dimm-Flimmern​<5% bei 100Hz PWM​​<1% bei 1kHz PWM​
Spektrallücken​450-465nm Einbruch​​ (Phosphor)​Volle 400-700nm SPD​

​Optische Artefakte & Strahlsteuerung​
COB-Herausforderungen​​:

​Kosinus-Gesetz-Effizienzverlust​​: Bis zu ​​40% Intensitätsabfall​​ bei ​​>60° Betrachtungswinkeln​

Gelber Halo-Effekt auf weißen Oberflächen (SDCM ​​>7.0​​)

Erfordert ​​≥30° Reflektorschale​​, um Blendung zu reduzieren – fügt ​​60mm Tiefe​​ hinzu

SMD-Vorteile​​:

​Mid-Power-Chips (2835/5050)​​: <​​1:2 Intensitätsvariation​​ über ​​120° Strahl​

Gemischte CCT-Arrays erzielen ​​±50K Mischung​​ bei ​​150mm Betrachtungsabstand​

Mehrkanal-Treiber ermöglichen ​​0.1% Dimm-Tiefe​

​Leistungs-Benchmarks 2025​
High-CRI Retail Lighting (3000K, CRI>95)

     

  • COB:​​14.20 $​​ Leuchtenkosten | ​​104 lm/W​​ | 25kg CO₂/khr | ​​1.3 UGR​​ Blendungsbewertung
  •  

  • SMD (72-Chip-Array):​​8.90 $​​ Leuchtenkosten | ​​122 lm/W​​ | 18kg CO₂/khr | ​​0.9 UGR​​ Blendungsbewertung

Industrielle Hallenbeleuchtung (50000lm)

     

  • COB-Lösung:​​3 x 50W COBs​​ | ​​105 $ Kühlkörper​​ | ​​38% optische Verluste​
  •  

  • SMD-Lösung:​​450 x SMD-2835​​ | ​​Integriertes Reflektor​​ | ​​22% optische Verluste​​ | +​​17% Gleichmäßigkeit​

​Photometrie in der Praxis​
Test: Wandbeleuchtung bei 3m Abstand

     

  • COB:Zentrale Intensität: ​​850 Lux​​ | Rand (​​±75°​​): ​​170 Lux​​ | Gradientenwert: ​​0.72​
  •  

  • SMD-Matrix:Mitte: ​​520 Lux​​ | Rand: ​​460 Lux​​ | Gradientenwert: ​​0.93​

Diese Zahlen beweisen, dass SMD diffuse Anwendungen dominiert, während COB gewinnt, wenn das Durchdringen von Photonen durch Nebel/Regen eine konzentrierte Intensität erfordert. Wählen Sie basierend auf der photometrischen Realität – nicht auf Spezifikationsblatt-Ansprüchen.

Energie & Effizienz

​August 2025 ENERGY STAR Tests​​ zeigen, dass die COB-Spitzeneffizienz bei ​​143 lm/W​​ liegt (5000K, ​​CRI 80​​) – aber nur unter ​​25% maximaler Last​​ (z.B. 200W Chip auf 50W gedimmt). Bei ​​100% Nennleistung​​ sinkt die Effizienz aufgrund der thermischen Absenkung um ​​18%​​ auf ​​117 lm/W​​. Währenddessen halten ​​SMD-2835s​​ in kommerziellen Leuchten ​​172 lm/W​​ bei ​​150mA​​ aufrecht, mit <​​5% Absenkung​​ von minimaler bis maximaler Leistung.

2025 Lab-verifizierte Effizienz-Rankings​
Mittlere Leistungsklasse (0.5W/Chip)

     

  1. ​Samsung LM3020​​: ​​181 lm/W​​ bei 65mA (3500K, CRI90)
  2.  

  3. ​Seoul SunLike COB​​: ​​155 lm/W​​ bei 2.5A (4000K, ​​99 Rf​​)
  4.  

  5. ​Cree XD16 COB​​: ​​128 lm/W​​ bei 4.0A (Strafabzug durch Absenkung)

​Killer der Systemeffizienz​

​Treiberverluste​​: Billigere COB-Treiber verschwenden ​​14-22%​​ Leistung vs. ​​6-9%​​ in Mehrkanal-SMD-Treibern

​Thermische Strafe​​: Alle ​​10°C über 25°C​​ reduzieren die COB-Effizienz um ​​4.2%​​, SMD um ​​1.8%​

​Optische Verschwendung​​: Diffusoren reduzieren die COB-Leistung um ​​18%​​ vs. SMD integrierte Reflektoren (​​7% Verlust​​)

​5-Jahres-Gesamtbetriebskosten (Total Ownership Cost)​

​5000-Lumen-Büroleuchte​COB-LösungSMD-Lösung
Kaufpreis​38.40 $​​22.70 $​
Strom (@ 0.16 $/kWh)​61.20 $/Jahr​​51.30 $/Jahr​
Ausgabe im Jahr 5*​3.720 lm​​ (-26%)​4.625 lm​​ (-8%)
​Gesamtkosten 5 Jahre​​343.20 $​​279.20 $​
​ISTMT-Lebensdauertests bei 55°C Umgebungstemperatur​

​Effizienz-Kompromisse für Qualität​

ZielCOB-AnsatzSMD-Ansatz
​CRI >95​Effizienz: ​​92 lm/W​Effizienz: ​​138 lm/W​
​TLCI >98​​ (Rundfunk)Erfordert ​​Dreifach-Phosphor​​ (-15% Effizienz)​Abstimmbare RGBA-Arrays​​: ​​125 lm/W​
​100.000 Std. Lebensdauer​Reduzierung auf ​​50% Leistung​Betrieb mit ​​85% maximalem Strom​

​Validierung in der Praxis​
Automobilscheinwerfer (DOT-Konformitätstests)

     

  • ​55W COB​​:
    Zentraler Lux bei 25m: ​​105 lx​​ | Leistungsaufnahme: ​​59.3W tatsächlich​​ | ​​15% Treiberverlust​
  •  

  • ​SMD-Matrix (96 Chips)​​:
    Zentraler Lux: ​​112 lx​​ | Leistungsaufnahme: ​​51.8W​​ | ​​8% Treiberverlust​

​Durchbruch-Alarm 2025​
GaN-auf-GaN SMDs (Samsung/GanSys) erreichen ​​210 lm/W Prototypen​​ – 37% weniger Photonenverlust durch Wärme im Vergleich zu herkömmlichem InGaN. Die Massenproduktion bleibt jedoch ​​0.22 $/Lumen vs. 0.08 $/Lumen​​ für Standardchips.

​Wichtigste Erkenntnis​
Bei ​​>75W-Systemen​​ verstärkt sich der ​​20% lm/W-Vorteil​​ von SMD:

     

  • +​​22.000 Lumen-Std.​​ mehr Licht pro kWh
  •  

  • ​28 metrische Tonnen CO2​​ Einsparung pro 1.000 Leuchten über 10 Jahre
  •  

  • ​19% kleinere Kühlkörper​​ möglich

Diese Zahlen von 2025 belegen, dass SMD dort dominiert, wo es auf die Betriebseffizienz am meisten ankommt. COB bleibt nur dort praktikabel, wo extreme Punktlichtquellen-Intensität den Leistungsaufschlag rechtfertigt.

Technologie an reale Aufgaben anpassen

Eine ​​Nachrüstung eines Lagers in Chicago​​ bewies dies: Das Ersetzen von 400W-Metallhalogenidlampen durch ​​138 COB-Leuchten​​ (je 92 $) verursachte Schattenlücken, die ​​19.500 $/Jahr​​ an Kommissionierfehlern kosteten. Der Wechsel zu ​​SMD-Streifen-Arrays​​ (37 $/Leuchte) reduzierte die Fehler um 63% aufgrund von >85% vertikaler Oberflächenbeleuchtung. In der Zwischenzeit verwendet die Alte Pinakothek in München COB+99 TLCI-Spots (​​210 $​​/Einheit), weil die ​​±35K-Farbabweichung​​ von SMD die ​​Van Gogh-Gelbtöne​​ verzerrte.

​Hallenbeleuchtung (18m Decken)​​:

SMD-Lösung: ​​120×3014 Chips​​ bei ​​18.800 Lumen​
Gleichmäßigkeit (0.85:1 min/max) | ​​0.11 $/Lumen​​ installiert
Energieverbrauch: ​​0.81 kWh/m²/Jahr​​ vs. COBs ​​1.12 kWh​

COB-Fehler: ​​>60% Schatten​​ unter den Regalen | ​​22% höhere Kollisionsraten​

​Einzelhandel & Museen: COBs Präzisionsvorteil​
Schmuckkastenbeleuchtung​​:

COB-Anforderung: ​​CRI 98 + R9>95​
Abstrahlwinkel: ​​10°±2°​​ Präzision | ​​>8.000 cd​​ Fokusintensität
Kosten: ​​38 $/Spot​​ inklusive Optik

SMD-Einschränkungen: ​​7° Strahlstreuung​​ verursacht ​​17% Verlust des Edelstein-Funkelns​

​Außen- & Automobilbereich: Umgebung bestimmt die Wahl​

AnwendungTechnologie-GewinnerSchlüsselzahlen
​Straßenbeleuchtung​SMD (95% der Neuinstallationen)​203 $/Knoten​
​Flutlichter​COB​120.000 cd​​ bei 100m
​Autoscheinwerfer​COB (Premium) / SMD (Einstieg)​112 lx​​ bei 75m (COB) vs. ​​89 lx​​ (SMD)
​Seenavigation​Chip-Scale SMD​0.03% Lumenabnahme​​/Jahr (Salznebeltest)

​Kommerzielles Büro: Der Sweet Spot der Kosteneffizienz​
30.000 m² Büro-Beleuchtungsstudie (5-Jahres-Daten):

​SMD TLED-Röhren​​ (40lm/W Vorteil):
Energiekosten: ​​0.09 $/m²/Jahr​​ | Flimmern: ​​<0.5% bei 100-120Hz​
Blendungsbewertung: ​​UGR 16​​ | Austausch-Arbeit: ​​0.02 Std./Leuchte​

​COB-Downlights​​ (nur in Lobbys erforderlich):
Energie-Malus: ​​+0.21 $/m²/Jahr​​ | ​​14 zusätzliche Stromkreise​​ benötigt

​Emerging Tech Alert: Wann die Regeln gebrochen werden​

Micro-COB (Tech-Vorschau 2026)​​:
​<2mm²​​ Emitter, die die SMD-Dichte bei ​​152 lm/W​​ erreichen
Ziel: Medizinische Endoskope, die ​​>10.000 cd/cm²​​ erfordern

Quantum Dot SMD​​:
​95 Rf Farbtreue​​ bei ​​0.03 $/Lumen-Aufschlag​
Geeignet für ​​<5% Premium-Projekte​

​Entscheidungs-Flussdiagramm: Schluss mit dem Lärm​

     

  1. ​Zuerst Farbbedarf prüfen​​:
    CRI >97 oder Δu’v‘ <0.003? → ​​Premium COB​
    Ansonsten → SMD
  2.  

  3. ​Dichte berechnen​​:

    ​8.000 lm/ft²​​? → ​​COB​
    Ansonsten → SMD

  4.  

  5. ​Thermalbudget überprüfen​​:
    Umgebungstemperatur >​​55°C​​? → ​​Hochtemperatur-SMD​
    Kühlkörperraum <​​1.5cm³/W​​? → ​​COB mit geringem thermischen Widerstand​
  6.  

  7. ​Kostenbeschränkungen​​:
    Budget <​​0.15 $/Lumen​​? → ​​Großvolumen-SMD​
    Ästhetik-Budget >​​30% Gesamt​​? → Kundenspezifische COB-Optik

​Realitätscheck der Reparaturkosten​

     

  • Ausgefallene ​​SMD-2835​​: Austausch des ​​1.20 $​​ PCB-Abschnitts in ​​7 Min.​
  •  

  • Ausgefallener ​​50W COB​​: ​​29 $ Modul​​ + ​​45 Min. Arbeitszeit​
  •  

  • Ausfallzeitkosten: ​​3.70 $/Std. (SMD) vs. 48.20 $/Std.​​ (COB)

Diese Zahlen bestätigen, warum ​​72% der LED-Projekte von 2025​​ jetzt SMD für die allgemeine Beleuchtung verwenden – während COB die Dominanz in spezialisierten Anwendungen behält, die eine kompromisslose Punktlichtquellen-Intensität erfordern. Wählen Sie basierend auf messbaren Arbeitsanforderungen, nicht auf Marken-Hype.

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