Cosa sono i COB o COB LED usati nelle grow light?

Cosa sono i COB o COB LED usati nelle grow light?

I COB sono la prima piccola rivoluzione delle LED GROW LIGHT. Con i COB si è definitivamente delineato il sorpasso della tecnologia LED rispetto a quella HPS in termini sia produttivi che qualitativi: uno spettro migliore, una maggiore efficienza ed una sostanziale maggiore semplicità di gestione dell’impianto. Sono questi i tre vantaggi cardine della tecnologia LED che si consolideranno definitivamente nel futuro successivo, quando nasceranno le Quantum Board.

Ma vediamo adesso quando sono nati e quali caratteristiche portavano i COB

Hai perso la puntata precedente? Clicca qui per scoprire cosa sono i Power LED o LED Blurple.

Cosa è un LED COB? Scopriamolo.

Chiariamo subito un fatto: COB è solo un acronimo e sta per Chip On Board. Questo acronimo non si utilizza solamente per i LED, ma per tutti quei chip che vengono realizzati a contatto diretto con il PCB… ovvero il circuito stampato. Che significa tutto questo?

Nella puntata precedente abbiamo scoperto cosa significa SMD, cioè “Surface Mounted Device” oppure in italiano “Dispositivo a montaggio superficiale”.

SMD e COB sono acronomi che indicano solamente la modalità di assemblaggio prevista per il package del dispositivo elettronico in questione, come segue:

  • I dispositivi elettronici si definiscono SMD quando si saldano superficialmente al circuito stampato.
  • I dispositivi elettronici si definiscono COB quando sono integrati (cioè “realizzati integralmente” sopra) al circuito stampato.

Vediamo questa immagine, tanto per chiarirsi le idee.

Confront SMD COB
Package SMD e COB a confronto: non possiamo conoscere nulla delle prestazioni a partire da queste sigle

Abbiamo scelto di mostrare l’immagine in comparazione con dei normali dispositivi elettronici, perché alla fine di questo si tratta: i LED altro non sono che dispositivi elettronici.

Nella prima immagine vediamo un chip COB di fianco ad un led COB. Il principio è lo stesso, chip di quel tipo li potremmo avere visti se da bambini ci piaceva smontare giocattoli o piccolo dispositivi come calcolatrici. Sotto la plastica nera, troveremo dei chip (o die). Per un led COB, invece della plastica nera abbiamo un fosforo giallo, che funge sia da protezione che da “prisma” per virare l’energia luminosa verso la temperatura colore desiderata.

Nel caso di elementi SMD, come nella seconda immagine, avremmo invece dei punti di saldatura superficiali al PCB. Questo avviene per tutti i componenti SMD, siano essi chip, led, resistenze, condensatori eccetera. Nei COB, invece, questa saldatura manca perché in genere si procede per assemblaggio meccanico o semi-meccanico, mediante qualche tipo di connettore, come clip o altri metodi di fissaggio a pressione, o ancora tramite connettori a pettine.

Sono meglio i LED COB o i LED SMD?

Chiarito che COB ed SMD sono semplicemente delle sigle che identificano la tipologia del package dei led seguiamo col dire che non è possibile affermare con certezza se un LED COB sia meglio di un LED SMD, e viceversa.

Per esempio, i Power LED che si utilizzavano agli albori delle Led Grow Light erano comunque LED SMD. Così come lo sono i moderni Samsung LM301H, utilizzati dalle migliori Quantum Board, come la nostra Quantum Zero, che sono migliori di qualsiasi COB.

Non ha quindi nessun senso dire “Dovresti passare ai COB” oppure “Vedrei bene due COB in mezzo a quei led piccolini”, senza sapere quali modelli stiamo comparando.

LED COB: come sono nati?

Nella pratica, un LED COB è una griglia che contiene da poche decine a qualche centinaio di chip, tutti molto vicini fra loro. Questo ha permesso di realizzare più facilmente chip efficienti, perché il difetto dei Power LED era proprio quello di dover essere attraversati da molta corrente.

Rivediamo la caratteristica di base di qualsiasi diodo, ovvero:

  • Se prendiamo un LED ideale, sarà sempre più efficiente se pilotato a bassa corrente (= pochi Ampere)

Sulla base di questo principio, già nei Power LED si iniziò ad usare la tecnologia multichip, soprattutto su modelli da 3 o 5W, così da incrementarne l’efficienza complessiva: invece di pilotare un singolo die a, per esempio, 500mA (milliampere), se ne pilotavano due in parallelo, cioè erogando 250mA ciascuno.

COB: il led multi-chip per eccellenza

I COB non fanno altro che portare all’estremo questo principio: integrano in poco spazio 36, 72 o anche fino a 196 singoli die, così da creare un dispositivo luminoso singolo molto potente, che occupa pochissimo spazio rispetto agli stessi chip/die impacchettati in versione SMD.

In un momento storico in cui non esistevano ancora mid-power LED abbastanza efficienti in grado di garantire anche una convenienza economica nella produzione, l’opzione migliore a tanti produttori sembrò quella di integrare quanti più chip possibile in un unico package. L’esigenza “tipica”, inoltre, è quella di avere sorgenti luminose di dimensioni limitate, puntiformi, per essere integrate in fanali delle auto, illuminazione stradale, museale eccetera.

L’obiettivo commerciale quindi non erano certamente le Led Grow Light, anzi. Come è sempre avvenuto, è stato un caso che questi LED prendessero piede nelle comunità grower di tutto il mondo, iniziando piano piano a sostituire le HPS, ormai ritenute da tutti difficili da gestire.

I produttori più famosi

I led di maggiore successo in questo settore sono stati ovviamente i CREE CXB3590, oltre che per l’eccezionale efficienza, anche per via di uno spettro particolarmente interessante: nello spettrogramma c’è infatti un leggero picco intorno ai 700nm, nelle frequenze del cosidetto far red, che manca nei COB di molti altri produttori.

Cree cxb3590 spettro
Spettro dei CREE CXB3590: in evidenza, il picco d’energia sui 700nm circa

Altri produttori degni di nota sono stati Luminus (con i CXM) e Citizen, con i famosi CLU048: nel complesso tutti chip di primo pregio, con i Citizen che sono stati particolarmente interessanti perché a parità di output, permettevano di realizzare setup interessanti a patto di pilotarli molto al di sotto della corrente nominale così da guadagnare efficienza.

Per esempio, si potevano prendere 10 Citizen CLU048-1212 e pilotarli a 0.6A/34V (quindi con un consumo totale di circa 10 x 0.6 x 34 = 204W) per ottenere risultati simili a 4 CREE CXB3590 pilotati per ottenere 200W… questo quando i prezzi del prodotto finito, potevano giustificare questa scelta.

La cosa interessante è che alcuni di questi produttori offrono adesso linee dedicate all’orticoltura, in particolare Samsung e Luminus, quando in realtà le linee di provenienza dei chip utilizzati in quest’ambito, non erano mai state pensate per questo utilizzo!

Chip on Board: pro e contro, oggi

I COB sono stati molto popolari in America fino ad una decina d’anni fa, poi il pubblico si è via via interessato ad altre soluzioni più adatte, guidato dall’evoluzione della tecnologia. In Italia ancora vengono visti come un’alternativa valida alle bar o alle board da molti: come abbiamo visto, dipende da cosa si sta comparando, ed è probabile che un CREE CXB3590 abbia ancora molto da dire nei confronti di una board realizzata con chip economici.

I COB, in generale, possono trovare spazio di applicazione ancora oggi, tuttavia soffrono di alcune problematiche strutturali che dipendono proprio dall’altissimo livello di integrazione.

In particolare:

  • Copertura disomogenea: essendo una sorgente puntiforme, il COB concentra l’energia luminosa in un fascio unico che distribuisce poco ai lati, risultando una sorgente poco omogenea quando le distanze sono ridotte.
  • Light burn: sempre per via della sua concentrazione, un COB – anche scarso – rischia di bruciare facilmente la pianta se posizionato troppo vicino. Questo non li rende utilizzabili in tutte quelle situazioni dove la distanza fra pianta e luce deve essere particolarmente ridotta (p.es. scaffali in vertical farming)
  • Durata utile: i COB possono soffrire di problemi di surriscaldamento interno. Vista la vicinanza dei vari die, la temperatura interna del COB sarà piuttosto alta ed è difficile raffreddarli correttamente. Per questo molte led grow light che integrano COB hanno raffreddamento attivo. Questo significa una vita utile inferiore rispetto ai led SMD e, più in generale, un decadimento dell’output luminoso nel corso degli anni più repentino*
    *Sempre più lento di una HPS, ovvio: si va nell’ordine degli anni, non dei cicli.

Possono essere invece una buona soluzione, se gestiti correttamente, quando è necessaria una grande distanza fra pianta e sorgente luminosa, perché la loro natura puntiforme permette di concentrare facilmente il fascio luminoso tramite una singola lente. Sarà utile in questo caso assicurarsi del BIN di provenienza dei chip che si utilizzano, tarare correttamente la tensione e la corrente operativa, insomma valutare bene tutte le variabili in gioco!

Speriamo con questo articolo di aver fatto chiarezza sui LED COB. Se ti sei perso le prime puntate, leggi dall’inizio la nostra guida su quantum board, cob e altre led grow light.

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