2025년 실험실 테스트에서 고출력 COB 어레이는 인상적인 밀도를 달성하여 수십 개의 개별 SMD에 해당하는 단일 이미터의 빛을 압축하여 단일 칩에서 최대 15,000+ 루멘을 제공합니다(25mm). 그러나 SMD 기술은 모듈성 및 색상 정밀도로 인해 주류 조명을 지배하고 있으며, 그 구성 요소는 표준 백색 구성에서 일상적으로 와트당 120-180 루멘을 제공합니다.
칩 및 표면 디자인 분석
COB는 수십 개의 마이크로 LED 칩(일반적으로 개당 > 1mm²인 9–100개 이상의 다이오드)을 단일 ~20–50mm 직경의 세라믹 또는 금속 코어 기판에 직접 접착합니다. 이는 개별 광점 없이 하나의 단단하고 고강도인 직사각형 또는 원형 이미터(종종 6mm–30mm 너비)를 생성하며, 이 이미터는 이음매 없고 균일한 노란색 형광체 코팅 표면으로 볼 수 있습니다. 일반적인 SMD-2835 LED와 대조적으로, 각각은 플라스틱 반사 컵에 부착된 단일 2.8mm × 3.5mm 칩을 수용합니다. 이들은 1.0–4.0mm 간격으로 PCB에 개별적으로 납땜되어 흩어진 미니어처 점으로 나타납니다.
구성 요소 밀도: 명확성을 위한 판도 변화:
COB는 유사한 SMD 어레이에 비해 > 95%의 활성 발광 영역 밀도를 압축합니다(구성 요소 간의 간격 고려). 단일 30mm COB는 동일한 광속을 달성하기 위해 ~40개의 개별 SMD를 대체합니다. 이러한 통합은 그림자 선과 “별” 패턴을 크게 줄여줍니다. 이는 광학적 균일성이 중요한 박물관 디스플레이 또는 영화 제작과 같은 고-CRI >95 조명에 매우 중요합니다.
제조 및 신뢰성 의미:
SMD 실장은 PCB의 평방 미터당 300개 이상의 정밀 납땜 조인트를 필요로 합니다. 조인트 신뢰성은 솔더 페이스트 부피 공차(±0.01mm³), 리플로우 오븐 온도 변화(±5°C) 및 패드 디자인에 따라 달라집니다. SMD 고장률은 일반적으로 조인트의 열 순환 피로로 인해 작동 1,000시간당 0.5–3% 범위입니다. COB의 단일 와이어 본딩이 없는 플립칩 또는 전도성 에폭시 디자인은 이러한 고장 지점의 > 90%를 제거하여 접합부-기판의 열 저항을 < 2.5°C/W로 줄입니다. 이 단일 구조는 또한 SMD의 다중 간격 취약성에 비해 IP68 먼지/습기 침투 저항을 개선합니다.
규모 비교:
| 특징 | COB LED | SMD LED |
|---|---|---|
| 칩 크기 | 20–50mm 직경 모놀리식 | 개별 단위당 1.0–5.0mm |
| 100lm당 구성 요소 | 0.8–1.2 | 8–12 (예: SMD-2835) |
| 10W당 납땜 지점 | 2–4 (전원 리드만 해당) | 120–200+ (칩 캐리어) |
| 기판 두께 | 0.8–1.6mm 세라믹/MCPCB | 1.0–1.6mm FR4/알루미늄 |
| 빔 패턴 제어 | 보조 광학 필요 | 내장 반사 컵 (120°) |
온도 제어
85°C를 3°C 초과할 때마다 ~1%의 광 출력이 손실되는 동시에 조기 고장 위험이 두 배가 됩니다. COB의 집중된 디자인은 동전 크기의 38mm 디스크에 120W를 압축하여 >12,000 W/m²의 열 플럭스를 생성합니다. 이는 원자로 코어와 비슷합니다. SMD는 동일한 전력을 10배 낮은 1,200 W/m² 밀도로 120개의 칩에 분산시킵니다.
열 이면의 물리학
재료 문제: COB는 세라믹 기판(24 W/m·K)에 접착된 은 충전 에폭시(8 W/m·K 전도도)에 의존합니다.
SMD는 FR4 보드(0.2 W/m·K)에 SAC305 솔더(60 W/m·K)를 사용합니다.
2025년 열화상 카메라 데이터:
냉각되지 않은 50W COB: 47초 안에 142°C에서 핫스팟 (ΔT=87°C)
50W SMD 어레이: 8분 후 최고 91°C
고장 유발 요인:
| 고장 모드 | COB 임계값 | SMD 임계값 |
|---|---|---|
| 형광체 분해 | >105°C 지속 | >110°C 지속 |
| 솔더 피로 | 해당 없음 (직접 접합) | 3,500 주기 @ΔT=80°C |
| 렌즈 황변 | 1,200시간 @115°C | 5,000시간 @105°C |
실제 냉각 요구 사항
시나리오: 5000루멘 개조 다운라이트
COB 솔루션:
- 접착된 구리 코어 PCB 필요 (알루미늄의 경우 0.25 대 1.20)
- 압출 히트싱크: 120g 알루미늄/W (총 중량: 600g)
- 1.5m/s 공기 흐름을 위한 4020 팬 ($3.80)
SMD 솔루션:
- 표준 2oz 구리 PCB ($0.18)
- 스탬프 알루미늄 반사판이 히트싱크 역할
- 총 중량: 185g (팬 불필요)
잘못된 냉각 비용
COB 저냉각 벌칙:
85°C 대 110°C에서:
- 17% 적은 빛
- 수명이 50,000 → 11,200 시간으로 감소
- 색상 이동 Δu’v’=0.007 (눈에 띄게 노란색)
SMD 과도한 설계 낭비:
FR4 대신 알루미늄 PCB를 사용하면 저밀도 디자인에서 <2°C 개선을 위해 고정 장치당 $1.25가 추가됩니다.
열 설계 체크리스트
- 최대 주변 온도 측정 (자동차: 65°C 대 사무실: 30°C)
- 필요한 열 저항 계산:
$$R_{\theta JA} = \frac{T_{Jmax} – T_A}{Power}$$
(예: Tj≤105°C를 위해 주변 온도 45°C에서 100W COB는 <0.6°C/W 필요) - 재료 선택 가이드:
응용 분야 최고 기판 최대 전력 밀도 휴대용 COB 구리 코어 PCB 25 W/in² SMD 간판 70% 채우기를 가진 FR4 8 W/in² 경기장 조명 직접 접합 구리 45 W/in²
광 출력 비교
2025년 DOE 연구에 따르면 COB는 180 lm/mm² 강도 밀도에 도달하여 120 lm/W 효율로 30mm 디스크에 15,000 루멘을 압축합니다. 그러나 SMD는 이제 우수한 색상 일관성(COB의 ±5 단계 대 ±2 MacAdam 단계)으로 4000K/90 CRI 구성에서 165 lm/W를 달성합니다. 절충점은 무엇입니까? COB의 단일 지점 눈부심은 > 800,000 cd/m²에 도달하여 ~12% 효율을 희생하는 확산 층이 필요합니다. SMD 어레이는 >200개의 방출 지점에 빛을 분산시켜 < 1,000 cd/m²/칩당 눈부심을 유지합니다.
강도: 크기가 성능을 정의하는 곳
COB 전력 밀도:
10mm² 이미터 = 1,800 루멘
보조 광학 필요 (예: $0.85/단위 TIR 렌즈)
0.5m 거리에서 95% 중심 빔 강도
SMD 모듈식 스케일링:
120개 칩은 2m²에 걸쳐 1.3 럭스 편차로 15,000 루멘을 생성합니다.
빔 각도: 광학 없이 110-130°
빈 분류 공차: 의료/반도체 조명용 ±0.003 du’v’
색상 품질: CRI 이상
| 메트릭 | COB 일반 성능 | 프리미엄 SMD 성능 |
|---|---|---|
| TM-30 Rf (충실도) | 86-91 | 92-96 |
| Rg (색역) | 102-107 | 98-102 |
| CCT 일관성 | ±75K (디스크 전체) | ±35K (모듈 간) |
| 디밍 플리커 | <5% @ 100Hz PWM | <1% @ 1kHz PWM |
| 스펙트럼 간격 | 450-465nm 딥 (형광체) | 전체 400-700nm SPD |
광학 아티팩트 및 빔 제어
COB 과제:
코사인 법칙 효율 손실: >60° 시야각에서 최대 40% 강도 감소
흰색 표면의 노란색 후광 효과 (SDCM >7.0)
눈부심을 줄이기 위해 ≥30° 반사판 필요 – 60mm 깊이 추가
SMD 장점:
중간 전력 칩 (2835/5050): 120° 빔에 걸쳐 <1:2 강도 변화
혼합 CCT 어레이는 150mm 시청 거리에서 ±50K 혼합을 달성합니다.
다중 채널 드라이버는 0.1% 디밍 깊이를 가능하게 합니다.
2025년 성능 벤치마크
고-CRI 소매 조명 (3000K, CRI>95)
- COB:$14.20 고정 장치 비용 | 104 lm/W | 25kg CO₂/khr | 1.3 UGR 눈부심 등급
- SMD (72-칩 어레이):$8.90 고정 장치 비용 | 122 lm/W | 18kg CO₂/khr | 0.9 UGR 눈부심 등급
산업용 하이 베이 (50000lm)
- COB 솔루션:3 x 50W COB | $105 히트싱크 | 38% 광학 손실
- SMD 솔루션:450 x SMD-2835 | 통합 반사판 | 22% 광학 손실 | +17% 균일성
실제 조도 측정
테스트: 3m 거리에서 벽 조명
- COB:중심 강도: 850 럭스 | 가장자리 (±75°): 170 럭스 | 기울기 점수: 0.72
- SMD 매트릭스:중심: 520 럭스 | 가장자리: 460 럭스 | 기울기 점수: 0.93
이 수치는 SMD가 확산 응용 분야를 지배하는 반면, COB는 안개/비 속에서 광자를 밀어넣는 데 집중된 강도가 필요한 곳에서 승리함을 증명합니다. 사양 시트 주장이 아닌 조도 현실을 기반으로 선택하십시오.
에너지 및 효율성
2025년 8월 ENERGY STAR 테스트에 따르면 COB는 143 lm/W(5000K, CRI 80)에서 최고 효율을 보이지만, 25% 최대 부하 미만에서만 가능합니다(예: 200W 칩을 50W로 디밍). 100% 정격 전력에서 효율은 열 저하로 인해 18% 감소하여 117 lm/W로 떨어집니다. 한편, SMD-2835는 상업용 고정 장치에서 150mA에서 172 lm/W를 유지하며, 최소 전력에서 최대 전력까지 <5% 저하가 있습니다.
2025년 실험실 검증 효율 등급
중간 전력 등급 (0.5W/칩)
- Samsung LM3020: 65mA에서 181 lm/W (3500K, CRI90)
- Seoul SunLike COB: 2.5A에서 155 lm/W (4000K, 99 Rf)
- Cree XD16 COB: 4.0A에서 128 lm/W (저하 벌칙)
시스템 효율성 저해 요인
드라이버 손실: 더 저렴한 COB 드라이버는 다중 채널 SMD 드라이버의 6-9%에 비해 14-22% 전력 낭비
열 비용: 25°C를 10°C 초과할 때마다 COB 효율은 4.2%, SMD는 1.8% 감소
광학 낭비: 확산기는 COB 출력을 18% 감소시키는 반면, SMD 통합 반사판은 7% 손실
5년 총 소유 비용
| 5000루멘 사무실 고정 장치 | COB 솔루션 | SMD 솔루션 |
|---|---|---|
| 구매 가격 | $38.40 | $22.70 |
| 전기 (@ $0.16/kWh) | $61.20/yr | $51.30/yr |
| 5년차 출력* | 3,720 lm (-26%) | 4,625 lm (-8%) |
| 총 5년 비용 | $343.20 | $279.20 |
| ISTMT 수명 테스트 @ 55°C 주변 온도 |
품질을 위한 효율성 절충
| 목표 | COB 접근 방식 | SMD 접근 방식 |
|---|---|---|
| CRI >95 | 효율: 92 lm/W | 효율: 138 lm/W |
| TLCI >98 (방송) | 삼중 형광체 필요 (-15% 효율) | 조정 가능한 RGBA 어레이: 125 lm/W |
| 100,000시간 수명 | 50% 전력으로 성능 저하 | 85% 최대 전류로 실행 |
실제 검증
자동차 헤드라이트 (DOT 규정 준수 테스트)
- 55W COB:
25m에서 중심 럭스: 105 lx | 전력 소모: 59.3W 실제 | 15% 드라이버 손실 - SMD 매트릭스 (96개 칩):
중심 럭스: 112 lx | 전력 소모: 51.8W | 8% 드라이버 손실
2025년 획기적인 발전 경고
GaN-on-GaN SMD (Samsung/GanSys)는 210 lm/W 프로토타입에 도달했습니다. 이는 기존 InGaN에 비해 열로 손실되는 광자가 37% 적습니다. 그러나 대량 생산은 표준 칩의 0.08/루멘에 비해 0.22/루멘으로 남아 있습니다.
핵심 요약
>75W 시스템에서 SMD의 20% lm/W 이점은 복합적입니다:
- kWh당 22,000 루멘-시간 더 많은 빛
- 10년 동안 고정 장치 1,000개당 28 미터톤 CO2 절약
- 19% 더 작은 히트싱크 가능
이 2025년 수치는 운영 효율성이 가장 중요한 곳에서 SMD가 지배적임을 증명합니다. COB는 극도의 점광원 강도가 전력 프리미엄을 정당화하는 특수 응용 분야에서만 실행 가능합니다.
기술을 실제 작업과 일치시키기
시카고 창고 개조에서 이것이 입증되었습니다. 400W 메탈 할라이드를 138-COB 고정 장치(각 92개)로 교체하면 그림자 간격이 발생하여 피킹 오류로 연간 19,500의 비용이 발생했습니다. SMD 스트립 어레이(고정 장치당 37개)로 전환하면 >85% 수직 표면 조명으로 인해 오류가 63% 감소했습니다. 한편, 뮌헨의 Alte Pinakothek는 SMD의 ±35K 색상 편차가 반 고흐 노란색을 왜곡했기 때문에 COB+99 TLCI 스폿(단위당 210)을 사용합니다.
하이 베이 조명 (18m 천장):
SMD 솔루션: 120×3014 칩 @ 18,800 루멘
균일성 (0.85:1 최소/최대) | 설치 비용 $0.11/루멘
에너지 사용량: COB의 1.12 kWh에 비해 0.81 kWh/sf/년
COB 실패: 랙 아래 >60% 그림자 | 22% 더 높은 충돌률
소매 및 박물관: COB의 정밀도 이점
보석 케이스 조명:
COB 요구 사항: CRI 98 + R9>95
빔 각도: 10°±2° 정밀도 | 초점 강도 >8,000 cd
비용: 광학 포함 $38/스폿
SMD 한계: 7° 빔 확산 변화로 인해 17% 보석 반짝임 손실
실외 및 자동차: 환경에 따라 선택이 결정됨
| 응용 분야 | 기술 승자 | 주요 수치 |
|---|---|---|
| 가로등 | SMD (새 설치의 95%) | $203/노드 |
| 투광 조명 | COB | 100m에서 120,000 cd |
| 자동차 헤드라이트 | COB (프리미엄) / SMD (엔트리) | 75m에서 112 lx (COB) 대 89 lx (SMD) |
| 해상 항해 | 칩 스케일 SMD | 연간 0.03% 루멘 감가상각 (염무 테스트) |
상업용 사무실: 비용 효율성 최적 지점
30,000 sf 사무실 조명 연구 (5년 데이터):
SMD TLED 튜브 (40lm/W 이점):
에너지 비용: $0.09/sf/년 | 플리커: <0.5% @ 100-120Hz
눈부심 등급: UGR 16 | 램프 교체 인건비: 0.02 hrs/고정 장치
COB 다운라이트 (로비 영역에서만 필요):
에너지 페널티: +$0.21/sf/년 | 14개 추가 회로 필요
신기술 경고: 규칙을 위반해야 할 때
마이크로-COB (2026년 기술 미리보기):
<2mm² 이미터가 152 lm/W에서 SMD 밀도 일치
대상: >10,000 cd/cm²가 필요한 의료 내시경
퀀텀 닷 SMD:
$0.03/루멘 프리미엄에서 95 Rf 색상 충실도
<5% 프리미엄 프로젝트에 적합
의사 결정 순서도: 소음을 줄이기
- 먼저 색상 요구 사항 확인:
CRI >97 또는 Δu’v’ <0.003? → 프리미엄 COB
그렇지 않으면 → SMD - 밀도 계산:
8,000 lm/ft²?
그렇지 않으면 → SMD - 열 예산 확인:
주변 온도 >55°C? → 고온 SMD
히트싱크 공간 <1.5cm³/W? → 낮은 열 저항 COB - 비용 제약:
예산 <$0.15/루멘? → 고용량 SMD
미학 예산 >총 30%? → 맞춤형 COB 광학
수리 비용 현실 점검
- 고장난 SMD-2835: 7분 안에 $1.20 PCB 섹션 교체
- 고장난 50W COB: $29 모듈 + 45분 인건비
- 가동 중단 시간 비용: 3.70/hr (SMD) 대 48.20/hr (COB)
이 수치는 2025년 LED 프로젝트의 72%가 일반 조명에 SMD를 사용하는 이유를 입증하며, COB는 타협 없는 점광원 강도를 요구하는 특수 응용 분야에서 지배력을 유지합니다. 브랜드 과대 광고가 아닌 측정 가능한 작업 요구 사항을 기반으로 선택하십시오.
