導入：近代および現代の発展において点灯照明業界において、LEDとCOB光源は間違いなく最も輝かしい二つの真珠です。それぞれの独自の技術的優位性を活かし、共に業界の発展を促進しています。この記事では、COB光源とLEDの違い、長所、短所を深く掘り下げ、今日の照明市場環境における機会と課題、そして将来の業界発展の動向への影響を探ります。
パート01
P包装Tテクノロジー： T個別ユニットから統合モジュールへ飛躍
従来のLED光源
伝統的LEDライト光源はシングルチップパッケージング方式を採用しており、LEDチップ、金線、ブラケット、蛍光粉末、パッケージングコロイドで構成されています。チップは導電性接着剤で反射カップホルダーの底部に固定され、金線はチップの電極とホルダーピンを接続します。蛍光粉末はシリコンに混合され、チップの表面を覆い、スペクトル変換を行います。
この実装方法は、直接挿入や表面実装など多様な形態を生み出してきましたが、本質的には独立した発光ユニットを幾重にも組み合わせるものであり、散りばめられた真珠のように、光を放つためには注意深く直列に接続する必要があります。しかし、大規模な光源を構築する場合、光学系の複雑さは指数関数的に増大します。これは、レンガや石を一つ一つ組み立て、組み合わせるために多くの人材と資材を必要とする壮大な建築物の建設に似ています。
COB光源
COBライトソースは、従来のパッケージングパラダイムを打ち破り、マルチチップダイレクトボンディング技術を使用して、数十から数千のLEDチップを金属ベースのプリント回路基板またはセラミック基板に直接接着します。チップは高密度配線によって電気的に相互接続され、蛍光粉末を含むシリコンゲル層全体を覆うことで均一な発光面が形成されます。このアーキテクチャは、美しいキャンバスに真珠を埋め込むようなもので、個々のLED間の物理的な隙間をなくし、光学と熱力学の共同設計を実現します。
例えば、Lumileds LUXION COBは、共晶はんだ付け技術を用いて、直径19mmの円形基板上に121個の0.5Wチップを集積し、総出力は60Wです。チップ間隔は0.3mmに圧縮され、特殊な反射キャビティの助けを借りて、配光均一性は90%を超えています。この統合パッケージは、製造プロセスを簡素化するだけでなく、「モジュールとしての光源」という新しい形態を生み出し、革新的な基盤を提供します。点灯デザインは、照明デザイナー向けにあらかじめ作成された精巧なモジュールを提供するのと同じように、設計と生産の効率を大幅に向上させます。
パート02
光学特性:からの変換点光源光源から表面光源へ
単一LED
単一のLEDは本質的にランバート光源であり、約120°の角度で光を放射しますが、光度分布は中心部で急激に減少するコウモリの翼のような曲線を示し、明るいながらもやや散乱して無秩序に輝きます。点灯要件を満たすには、二次光学設計を通じて配光曲線を再形成する必要があります。
レンズシステムにTIRレンズを使用すると、放射角を30°まで圧縮できますが、光効率の損失は15%～20%に達する可能性があります。リフレクタ方式の放物面反射鏡は中心光強度を高めますが、目立つ光点が発生します。複数のLEDを組み合わせる場合、色差を避けるために十分な間隔を維持する必要があり、ランプの厚さが増加する可能性があります。これは、夜空の星で完璧な絵を描こうとしているようなものですが、欠陥や影を避けるのは常に困難です。
統合アーキテクチャ COB
COBの統合アーキテクチャは、表面の特性を自然に備えています。ライト光源は、均一で柔らかい光を持つ輝く銀河のようです。マルチチップの高密度配置により暗い領域がなくなり、マイクロレンズアレイ技術と組み合わせることで、5mの距離で85％を超える照明均一性を実現できます。基板表面を粗くすることで、放射角度を180°まで拡張でき、グレアインデックス（UGR）を19以下に下げることができます。同じ光束の下で、COBの光学膨張はLEDアレイと比較して40％削減され、配光設計が大幅に簡素化されます。博物館で点灯シーン、ERCOのCOBトラックライト自由曲面レンズにより、投影距離0.5メートルで50:1の照明比を実現し、均一な照明と重要なポイントの強調との間の矛盾を完璧に解決します。
パート03
熱管理ソリューション:局所的な熱放散からシステムレベルの熱伝導までの革新
従来のLED光源
従来のLEDは、「チップ・ソリッド層・サポートPCB」という4層の熱伝導経路を採用しており、複雑な熱抵抗構成で曲がりくねった経路を辿るため、急速な放熱を妨げています。インターフェース熱抵抗の観点から見ると、チップとブラケット間の接触熱抵抗は0.5～1.0℃/Wです。材料熱抵抗の観点から見ると、FR-4基板の熱伝導率はわずか0.3W/m・Kで、放熱のボトルネックとなっています。これらの累積効果により、複数のLEDを組み合わせると、局所的なホットスポットによって接合部温度が20～30℃上昇する可能性があります。
実験データによると、周囲温度が50℃に達すると、SMD LEDの光減衰率は25℃環境の3倍になり、寿命はL70規格の60%に短縮されます。これは、灼熱の太陽に長時間さらされた場合と同様に、SMD LEDの性能と寿命が著しく低下することを意味します。LEDライト発生源は大幅に削減されます。
COB光源
COBは「チップ基板ヒートシンク」の3層伝導アーキテクチャを採用し、広くて平らな高速道路を敷設するかのように、熱管理品質の飛躍的な向上を実現しました。ライト熱源を素早く伝導・放散します。基板の革新としては、アルミニウム基板の熱伝導率は2.0W/m・K、窒化アルミニウムセラミック基板の熱伝導率は180W/m・Kに達します。均一な熱設計としては、チップアレイの下に均一な熱層を設け、温度差を±2℃以内に抑えます。また、液冷にも対応しており、基板が液冷プレートに接触した場合の放熱能力は最大100W/cm²に達します。
自動車のヘッドライト用途において、オスラムCOB光源は熱電分離設計を採用し、接合部温度を85℃以下に安定させ、AEC-Q102車載規格の信頼性要件を満たし、50000時間以上の寿命を誇ります。高速走行時でも、安定した光量を維持できます。信頼できる照明ドライバーにとって、運転の安全性を確保します。
Lightingchina.comより引用
投稿日時: 2025年4月30日