Apparecchi LED di potenza: tecnologia COB e SMD a confronto

di Stefano Feliciani

    Dall’avvento del primo diodo blu ad oggi sono trascorsi ormai 24 anni. Tuttavia la graduale immissione in commercio di apparecchi e lampade LED dotate dei requisiti di affidabilità e qualità ha dovuto attendere i primi anni del 2000, per affermarsi in modo pieno solo a partire dal 2008-2010. In questi ultimi dieci anni si è potuto quindi effettivamente e concretamente constatare la validità di alcuni postulati teorici ipotizzati in laboratorio e al computer. Come per tutte le tecnologie veramente innovative, alcuni di questi postulati sono stati confermati, altri sono stati messi in discussione dalla esperienza pratica che ha suggerito alcuni accorgimenti.

    La tecnologia LED di tipo Chip On Board (COB)

    LED Chip On Board

    Una innovazione molto importante nello sviluppo della tecnologia LED applicata all’illuminazione la si deve all’introduzione, nel 2001, della tecnologia denominata Chip On Board (per saperne di più sulla tecnologia Chip On Board ti invitiamo a scaricare il nostro nuovo e-book). Questa tecnologia ha reso possibile lo sviluppo di diodi ad elevata potenza caratterizzati da una ridotta superficie di emissione luminosa. I principali vantaggi di questa innovazione sono molteplici:

    • si è potuto miniaturizzare le dimensioni di apparecchi e lampade, consentendo alle nascenti lampadine a LED di poter sostituire direttamente le lampadine tradizionali;
    • grazie alla tecnologia COB si è potuto inoltre realizzare un controllo sempre più preciso della distribuzione luminosa, grazie alla maggiore concentrazione del flusso luminoso;
    • nell’ambito dei moduli LED, inoltre, la tecnologia COB consente di installare in modo più ravvicinato le singole piastre.

    Il problema della gestione termica negli apparecchi di potenza

    I vantaggi brevemente elencati sono stati ampiamente confermati dall’applicazione dei diodi Chip On Board in apparecchi e lampade per l’illuminazione generale. Allo stesso tempo, tuttavia, la pratica applicazione della tecnologia COB in apparecchi di potenza (oltre 50W) ne ha messo in luce un primo effettivo limite applicativo. Lo sviluppo della tecnologia COB ha portato molti produttori ad impiegarla, in un primo tempo, nella produzione di proiettori e fari per illuminazione di aree esterne. Questi prodotti si caratterizzano per la presenza di una o più piastre su cui vengono fissati direttamente i diodi Chip On Board, negli anni divenuti sempre più potenti, efficienti ed economici. Soluzioni di questo tipo, tuttavia, consentono una miniaturizzazione solo apparente del dispositivo di dissipazione del calore. La possibilità di installare più diodi Chip On Board in modo ravvicinato deve essere infatti proporzionale alla potenza dei vari diodi, pena la perdita di capacità dissipante dell’apparecchio con conseguente prematura degradazione delle performance luminose dei chip COB.

    La tecnologia LED di tipo Surface Mounted Device (SMD)

    LED Surfce Mounted Device SMD

    Gestione termica più efficiente ed equilibrata

    Dopo una prima applicazione estensiva della tecnologia Chip On Board anche in apparecchi dalle potenze superiori a 50-70W, alcuni produttori hanno in seguito preferito privilegiare la produzione di apparecchi di potenza mediante l’impiego dei diodi Surface Mounted Device (per saperne di più sulla tecnologia SMD ti invitiamo a scaricare il nostro nuovo e-book). Questi diodi, unitariamente poco potenti e ancora più piccoli dei diodi COB, si sono rivelati più affidabili nelle applicazioni che richiedono elevate potenze. Ciò in quanto la potenza complessiva viene “frazionata” in una pluralità di diodi LED Surface Mounted Device con potenze generalmente di poco superiori ad 1,5W. In questo modo è possibile distribuire in modo più equilibrato il calore emesso dai diodi SMD, evitando di concentrarlo in 2 o più diodi COB (generalmente da 40 o 50W ciascuno). In questo modo è possibile assicurare una migliore stabilità nel tempo dei diodi e delle performance luminose degli apparecchi.

    Faro LED Proiettore SMD Cielo domagic
    Proiettore LED (SMD) mod. CIELO – disponibile su DOMAGIC dal 18 settembre 2017

    Superficie di emissione e controllo della distribuzione luminosa

    La miniaturizzazione offerta dai diodi COB singolarmente considerati, inoltre, viene annullata dalla necessità di installare i vari diodi COB di potenza ad una distanza minima, idonea ad evitare tra diodo e diodo una somma di calore che potrebbe arrivare ad innalzare la temperatura di giunzione dei diodi COB stessi, pregiudicandone il funzionamento. Si comprende così che, anche ricorrendo alla tecnologia COB per la realizzazione di proiettori ed apparecchi industriali, non è possibile ridurre drasticamente la superficie di emissione degli apparecchi medesimi senza inficiarne gravemente la stabilità e l’affidabilità. La corsa alla realizzazione di chip LED di tipo SMD sempre più efficienti e perciò in grado di raggiungere rapporti lumen/Watt davvero straordinari (anche oltre 150 lm/W) ha consentito invece di sviluppare apparecchi dalle dimensioni sempre più ridotte e dall’assorbimento energetico sempre inferiore in rapporto ai lumen prodotti.

    La tecnologia SMD non è meno performante rispetto alla tecnologia COB anche sotto il profilo della distribuzione luminosa. Le migliori soluzioni LED, infatti, prevedono l’impiego di elementi ottici in cui ciascun diodo SMD viene “incapsulato”. In tal modo è possibile giungere a risultati di assoluta eccellenza e precisione anche con riferimento alla distribuzione e alla qualità luminosa.

    In sintesi…

    Ciò che va ribadito, a scanso di equivoci, è l’assoluta validità e centralità della tecnologia LED di tipo Chip On Board nello sviluppo delle soluzioni di illuminazione a LED. A fronte dell’esperienza maturata, ritengo che la scelta della tipologia di diodi non possa essere casuale o equivalente, ma vada contemperata con la tipologia di corpo illuminante e con i reali vantaggi conseguibili.

    …quando va preferita la tecnologia COB?

    La tecnologia COB è eccellente (ed insostituibile) con riferimento a prodotti quali lampade ed apparecchi a LED che necessitano (e consentono) di un livello elevato di miniaturizzazione. È il caso, solo per citarne alcuni, del mondo degli spot LED (tipo GU10, MR16, MR11, AR111, PAR etc) e dei fari e faretti da incasso. In questi casi mi riferisco a prodotti di qualità che montano un solo diodo COB, al massimo da 50W, con dissipatori in alluminio dedicati alla migliore dissipazione del calore e quindi alla massimizzazione nel tempo della durata delle performance di prodotto. Grazie all’avvento della tecnologia Chip On Board, infatti, è stato possibile realizzare corpi illuminanti adatti al cosiddetto retrofit, potendo sostituire direttamente le lampadine tradizionali.

    …quando va invece preferita la tecnologia SMD?

    La tecnologia SMD è invece da preferire quando ci si orienta su apparecchi di illuminazione industriali e per grandi aree. In questi casi la tecnologia Surface Mounted Device risulta più congrua in quanto consente una migliore gestione termica (a tutto vantaggio dell’affidabilità e della qualità luminosa). Ciò risulta ancora più vero in quanto la tecnologia SMD, da un lato, non comporta un aumento della superficie di emissione rispetto all’uso della tecnologia COB (la quale ultima, come detto, necessita di separare i diodi in modo adeguato per evitare un eccessivo innalzamento della temperatura di giunzione dei diodi con inevitabile aumento della superficie di emissione); dall’altro lato, grazie allo sviluppo di diodi Surface Mounted Device sempre più efficienti, neppure risulta essere meno performante della tecnologia Chip On Board. Per prodotti come fari da esterno, lampade ed apparecchi industriali ed in generale per tutte gli apparecchi per illuminazione di grandi aree è da preferire senz’altro la tecnologia SMD.
    Questo è quanto anche da noi seguito con lo sviluppo della nuova gamma di prodotti da esterno che verrà proposta nelle prossime settimane e su cui vi terremo certamente informati.

    Apparecchi LED di potenza: tecnologia COB e SMD a confronto ultima modifica: 2017-08-30T10:38:16+00:00 da Stefano Feliciani

Lascia un Commento

Devi essere loggato per poter commentare.