Em testes de laboratório de 2025, arrays COB de alta potência alcançam densidades impressionantes, compactando luz de um único emissor equivalente a dezenas de SMDs individuais – fornecendo até 15.000+ lúmens de um único chip de 25mm de diâmetro. A tecnologia SMD, no entanto, domina a iluminação mainstream devido à sua modularidade e precisão de cor; os seus componentes fornecem rotineiramente 120-180 lúmens por watt em configurações brancas padrão.
Dissecando o Chip & Design de Superfície
O COB embala dezenas de chips de micro-LED (tipicamente 9–100+ díodos > 1mm² cada) ligados diretamente a um único substrato cerâmico ou de núcleo metálico de ~20–50mm de diâmetro. Ele cria um único emissor retangular ou circular sólido e de alta intensidade (muitas vezes 6mm–30mm de largura), visível como uma superfície perfeita e uniforme revestida com fósforo amarelo – sem pontos de luz individuais. Contraste isso com os LEDs SMD-2835 comuns: cada um abriga um único chip de 2.8mm × 3.5mm anexado a um copo refletor de plástico. Estes são soldados individualmente em PCBs com espaçamento de 1.0–4.0mm, aparecendo como pontos miniatura dispersos.
Densidade de Componentes: Uma Mudança de Jogo para a Clareza:
O COB embala > 95% de densidade de área ativa de emissão de luz vs. ~50–70% para arrays SMD comparáveis (fatorando as lacunas entre os componentes). Um único COB de 30mm substitui ~40 SMDs discretos para atingir o mesmo fluxo. Esta consolidação reduz drasticamente as linhas de sombra e os padrões de “estrela” – crítico para iluminação de alto CRI >95, como em exposições de museus ou produção de filmes, onde a uniformidade ótica é importante.
Implicações de Fabricação e Confiabilidade:
A montagem SMD requer > 300 juntas de solda precisas por metro quadrado de PCB. A confiabilidade da junta depende da tolerância de volume da pasta de solda (±0.01mm³), da variação da temperatura do forno de refusão (±5°C), e do design da almofada. As taxas de falha do SMD tipicamente variam de 0.5–3% por 1.000 horas operacionais devido à fadiga do ciclo térmico nas juntas. O design de flip-chip sem fio de ligação ou epóxi condutor de chip único do COB elimina > 90% desses pontos de falha – reduzindo a resistência térmica para < 2.5°C/W junção-placa. Esta construção monolítica também melhora a resistência à entrada de poeira/humidade IP68 vs. a vulnerabilidade multi-lacuna do SMD.
Comparação de Escala:
| Característica | LED COB | LED SMD |
|---|---|---|
| Tamanho do Chip | 20–50mm de diâmetro monolítico | 1.0–5.0mm por unidade discreta |
| Componentes por 100lm | 0.8–1.2 | 8–12 (e.g., SMD-2835) |
| Pontos de Solda por 10W | 2–4 (apenas cabos de alimentação) | 120–200+ (portadores de chip) |
| Espessura do Substrato | 0.8–1.6mm cerâmico/MCPCB | 1.0–1.6mm FR4/Alumínio |
| Controle do Padrão de Feixe | Requer óticas secundárias | Copo refletor embutido (120°) |
Controle de Temperatura
Cada aumento de 3°C acima de 85°C rouba ~1% da saída de luz enquanto duplica o risco de falha precoce. O design concentrado do COB embala 120W num disco de 38mm do tamanho de uma moeda – gerando um fluxo de calor >12.000 W/m². Isso é comparável a um núcleo de reator nuclear. O SMD distribui a mesma potência por 120 chips a uma densidade 10× inferior de 1.200 W/m².
A Física Por Trás do Calor
Materiais Importam: O COB depende de epóxi preenchido com prata (condutividade de 8 W/m·K) ligado a substratos cerâmicos (24 W/m·K).
Os SMDs usam solda SAC305 (60 W/m·K) em placas FR4 (0.2 W/m·K).
Dados da Câmera Térmica de 2025:
COB de 50W não arrefecido: Pontos quentes a 142°C em 47 segundos (ΔT=87°C)
Array SMD de 50W: Pico de 91°C após 8 minutos
Gatilhos de Falha:
| Modo de Falha | Limite COB | Limite SMD |
|---|---|---|
| Degradação do Fósforo | >105°C sustentado | >110°C sustentado |
| Fadiga da Solda | N/A (ligação direta) | 3.500 ciclos @ΔT=80°C |
| Amarelecimento da Lente | 1.200 hrs @115°C | 5.000 hrs @105°C |
Requisitos de Arrefecimento no Mundo Real
Cenário: Downlight retrofit de 5000 lúmens
Solução COB:
- Requer PCB de núcleo de cobre ligado (1.20 vs 0.25 para alumínio)
- Dissipador de calor extrudido: 120g de alumínio/W (Peso total: 600g)
- Ventoinha 4020 ($3.80) para fluxo de ar de 1.5m/s
Solução SMD:
- PCB de cobre padrão de 2oz ($0.18)
- Refletor de alumínio estampado atua como dissipador de calor
- Peso total: 185g (não é necessária ventoinha)
Custo de Errar no Arrefecimento
Penalidade do Sub-arrefecimento COB:
A 110°C vs 85°C:
• 17% menos luz
• A vida útil cai de 50.000 → 11.200 hrs
• Desvio de cor Δu’v’=0.007 (visivelmente amarelo)
Desperdício de Excesso de Design SMD:
Usar PCBs de alumínio em vez de FR4 adiciona $1.25/luminária para melhoria de <2°C em designs de baixa densidade
Lista de Verificação de Design Térmico
- Meça a sua temperatura ambiente máxima (automotiva: 65°C vs escritório: 30°C)
- Calcule a resistência térmica necessária:
R_{θJA} = \frac{T_{Jmax} – T_A}{Power}
(Exemplo: COB de 100W @ 45°C ambiente precisa de <0.6°C/W para Tj≤105°C) - Guia de seleção de material:
Aplicação Melhor Substrato Densidade Máxima de Potência COB Portátil PCB de núcleo de cobre 25 W/in² Sinalização SMD FR4 com 70% de preenchimento 8 W/in² Iluminação de Estádio Cobre de ligação direta 45 W/in²
Comparação de Saída de Luz
Um estudo DOE de 2025 mostra COBs atingindo uma densidade de intensidade de 180 lm/mm² – compactando 15.000 lúmens num disco de 30mm com eficácia de 120 lm/W. Mas os SMDs agora alcançam 165 lm/W em configurações 4000K/90 CRI com consistência de cor superior (±2 passos MacAdam vs. ±5 passos do COB). O compromisso? O brilho de ponto único do COB atinge > 800.000 cd/m² – exigindo camadas de difusão que sacrificam ~12% de eficiência. Arrays SMD distribuem a luz por >200 pontos de emissão, mantendo < 1.000 cd/m²/por chip de brilho.
Intensidade: Onde o Tamanho Define o Desempenho
Densidade de Potência COB:
Emissor de 10mm² = 1.800 lúmens
Requer óticas secundárias (e.g., lentes TIR @ $0.85/unidade)
95% de intensidade do feixe central a 0.5m de distância
Escalonamento Modular SMD:
120 chips produzem 15.000 lúmens com desvio de 1.3 lux em 2m²
Ângulos de feixe: 110-130° sem óticas
Tolerância de classificação de bin: ±0.003 du’v’ para iluminação médica/semicondutores
Qualidade de Cor: Além do CRI
| Métrica | Desempenho Típico COB | Desempenho SMD Premium |
|---|---|---|
| TM-30 Rf (Fidelidade) | 86-91 | 92-96 |
| Rg (Gama) | 102-107 | 98-102 |
| Consistência CCT | ±75K (em todo o disco) | ±35K (módulo a módulo) |
| Cintilação de Dimming | <5% @ 100Hz PWM | <1% @ 1kHz PWM |
| Lacunas Espectrais | Queda de 450-465nm (fósforo) | SPD completo de 400-700nm |
Artefatos Óticos e Controle de Feixe
Desafios COB:
Perda de eficiência da lei do cosseno: Até 40% de queda de intensidade em ângulos de visualização >60°
Efeito de halo amarelo em superfícies brancas (SDCM >7.0)
Requer recipiente refletor ≥30° para reduzir o brilho – adiciona 60mm de profundidade
Vantagens SMD:
Chips de potência média (2835/5050): <1:2 de variação de intensidade num feixe de 120°
Arrays CCT mistos alcançam mistura de ±50K a 150mm de distância de visualização
Drivers multi-canais permitem 0.1% de profundidade de dimming
Referências de Desempenho de 2025
Iluminação de Retalho de Alto CRI (3000K, CRI>95)
- COB: Custo da luminária $14.20 | 104 lm/W | 25kg CO₂/khr | Classificação de brilho 1.3 UGR
- SMD (array de 72 chips): Custo da luminária $8.90 | 122 lm/W | 18kg CO₂/khr | Classificação de brilho 0.9 UGR
Iluminação Industrial de Teto Alto (50000lm)
- Solução COB: 3 COBs de 50W | $105 de dissipadores de calor | 38% de perdas óticas
- Solução SMD: 450 x SMD-2835 | Refletor integrado | 22% de perdas óticas | +17% de uniformidade
Fotometria do Mundo Real
Teste: Lavagem de parede @ 3m de distância
- COB: Intensidade central: 850 lux | Borda (±75°): 170 lux | Pontuação de gradiente: 0.72
- Matriz SMD: Central: 520 lux | Borda: 460 lux | Pontuação de gradiente: 0.93
Estes números provam que o SMD domina as aplicações difusas, enquanto o COB vence quando a perfuração de fotões através de nevoeiro/chuva requer intensidade concentrada. Escolha com base na realidade fotométrica – não nas alegações da folha de especificações.
Energia e Eficiência
O teste ENERGY STAR de agosto de 2025 revela o pico de eficácia do COB em 143 lm/W (5000K, CRI 80) – mas apenas abaixo de 25% da carga máxima (e.g., chip de 200W reduzido para 50W). A 100% da potência nominal, a eficácia cai 18% para 117 lm/W devido à queda térmica. Enquanto isso, os SMD-2835s sustentam 172 lm/W a 150mA em luminárias comerciais, com <5% de queda da potência mínima para a máxima.
Classificações de Eficiência Verificadas em Laboratório de 2025
Classe de Potência Média (0.5W/chip)
- Samsung LM3020: 181 lm/W @ 65mA (3500K, CRI90)
- Seoul SunLike COB: 155 lm/W @ 2.5A (4000K, 99 Rf)
- Cree XD16 COB: 128 lm/W @ 4.0A (penalidade de queda)
Assassinos de Eficiência do Sistema
Perdas do Driver: Drivers COB mais baratos desperdiçam 14-22% de potência vs. 6-9% em drivers SMD multi-canais
Imposto Térmico: Cada 10°C acima de 25°C reduz a eficácia do COB em 4.2%, do SMD em 1.8%
Desperdício Ótico: Difusores cortam a saída do COB em 18% vs. refletores integrados SMD (7% de perda)
Custo Total de Propriedade de 5 Anos
| Luminária de Escritório de 5000-lúmens | Solução COB | Solução SMD |
|---|---|---|
| Preço de Compra | $38.40 | $22.70 |
| Eletricidade (@ $0.16/kWh) | $61.20/yr | $51.30/yr |
| Saída @ Ano 5* | 3.720 lm (-26%) | 4.625 lm (-8%) |
| Custo Total de 5 anos | $343.20 | $279.20 |
| teste de vida útil ISTMT @ 55°C ambiente |
Compromissos de Eficiência para Qualidade
| Objetivo | Abordagem COB | Abordagem SMD |
|---|---|---|
| CRI >95 | Eficácia: 92 lm/W | Eficácia: 138 lm/W |
| TLCI >98 (transmissão) | Requer fósforo triplo (-15% de eficiência) | Arrays RGBA sintonizáveis: 125 lm/W |
| 100.000h de vida útil | Reduzir para 50% da potência | Operar a 85% da corrente máxima |
Validação do Mundo Real
Faróis Automotivos (teste de conformidade DOT)
- COB de 55W:
Lux central @ 25m: 105 lx | Consumo de energia: 59.3W real | 15% de perda do driver - Matriz SMD (96 chips):
Lux central: 112 lx | Consumo de energia: 51.8W | 8% de perda do driver
Alerta de Avanço de 2025
SMDs GaN-on-GaN (Samsung/GanSys) atingem protótipos de 210 lm/W – 37% menos fotões perdidos para o calor em comparação com o InGaN convencional. Mas a produção em massa permanece 0.22/lúmen vs 0.08/lúmen para chips padrão.
Conclusão Chave
Em sistemas >75W, a vantagem de 20% lm/W do SMD se acumula:
- +22.000 lúmen-hrs a mais de luz por kWh
- 28 toneladas métricas de CO2 economizadas por 1.000 luminárias ao longo de 10 anos
- 19% menores dissipadores de calor possíveis
Estes números de 2025 provam que o SMD domina onde a eficiência operacional é mais importante. O COB permanece viável apenas onde a intensidade extrema de fonte pontual justifica o prémio de potência.
Adequando a Tecnologia a Trabalhos Reais
Um retrofit de armazém em Chicago provou isto: Substituir haletos metálicos de 400W por luminárias COB 138 (92 cada) causou lacunas de sombra que custaram 19.500/ano em erros de recolha. Mudar para arrays de tira SMD (37/luminária) reduziu os erros em 63% devido à >85% de iluminação de superfície vertical. Enquanto isso, a Alte Pinakothek de Munique usa spots COB+99 TLCI (210/unidade) porque o desvio de cor ±35K do SMD distorcia os amarelos de Van Gogh
Iluminação de Teto Alto (tetos de 18m):
Solução SMD: 120×3014 chips @ 18.800 lúmens
Uniformidade (0.85:1 min/max) | $0.11/lúmen instalado
Uso de energia: 0.81 kWh/sf/ano vs. 1.12 kWh do COB
Falhas do COB: >60% de sombras sob prateleiras | 22% mais altas taxas de colisão
Retalho e Museus: A Vantagem de Precisão do COB
Iluminação de Vitrine de Joias:
Requisito COB: CRI 98 + R9>95
Ângulo de feixe: precisão de 10°±2° | Intensidade focal >8.000 cd
Custo: $38/spot óticas incluídas
Limitações SMD: Variação de propagação de feixe de 7° causa 17% de perda de brilho de gema
Exterior e Automotivo: O Ambiente Ditita a Escolha
| Aplicação | Vencedor da Tecnologia | Números Chave |
|---|---|---|
| Postes de Rua | SMD (95% das novas instalações) | $203/nó |
| Holofotes | COB | 120.000 cd @ 100m |
| Faróis de Carro | COB (Premium) / SMD (Entrada) | 112 lx @ 75m (COB) vs 89 lx (SMD) |
| Navegação Marítima | SMD em Escala de Chip | 0.03% de depreciação de lúmen/ano (teste de névoa salina) |
Escritório Comercial: O Ponto Ideal de Custo-Eficiência
Estudo de iluminação de escritório de 30.000 sf (dados de 5 anos):
Tubos TLED SMD (vantagem de 40lm/W):
Custo de energia: $0.09/sf/ano | Cintilação: <0.5% @ 100-120Hz
Classificação de brilho: UGR 16 | Mão de obra de substituição de lâmpada: 0.02 hrs/luminária
Downlights COB (necessários apenas em áreas de lobby):
Penalidade de energia: +$0.21/sf/ano | 14 circuitos extra necessários
Alerta de Tecnologia Emergente: Quando Quebrar as Regras
Micro-COB (pré-visualização de tecnologia de 2026):
Emissores <2mm² correspondendo à densidade SMD @ 152 lm/W
Alvo: Escopos médicos que requerem >10.000 cd/cm²
SMD Ponto Quântico:
Fidelidade de cor 95 Rf com prémio de $0.03/lúmen
Viável para projetos com prémio <5%
Fluxograma de Decisão: Corte o Ruído
- Verifique as Necessidades de Cor Primeiro:
CRI >97 ou Δu’v’ <0.003? → COB Premium
Caso contrário → SMD - Calcule a Densidade:
8.000 lm/ft²? → COB
Caso contrário → SMD - Verifique o Orçamento Térmico:
Temperatura ambiente >55°C? → SMD de alta temperatura
Espaço do dissipador de calor <1.5cm³/W? → COB de baixa resistência térmica - Restrições de Custo:
Orçamento <$0.15/lúmen? → SMD de alto volume
Orçamento de estética >30% do total? → Óticas COB personalizadas
Verificação da Realidade do Custo de Reparo
- SMD-2835 com falha: Substituir a secção de PCB de $1.20 em 7 mins
- COB de 50W com falha: Módulo de $29 + 45-min de mão de obra
- Custo de inatividade: 3.70/hr (SMD) vs 48.20/hr (COB)
Estes números validam por que 72% dos projetos de LED de 2025 agora usam SMD para iluminação geral – enquanto o COB mantém o domínio em aplicações especializadas que exigem intensidade de fonte pontual intransigente. Escolha com base nos requisitos mensuráveis do trabalho, não no hype da marca.
