照明業界の現代的発展において、LED光源とCOB光源は間違いなく最も輝かしい二つの真珠であり、それぞれ独自の技術的優位性を活かして、業界の発展を共に促進しています。本稿では、COB光源とLED光源の違い、長所と短所を深く分析し、現在の照明市場環境における両者のチャンスと課題、そして業界の将来の発展動向への影響を探ります。
パート01
包装プロセス：個別ユニットから統合モジュールへの飛躍
従来のLED光源
従来のLED光源は、LEDチップ、金線、ブラケット、蛍光体、パッケージングコロイドで構成されるシングルチップパッケージングモードを採用しています。チップは導電性接着剤でリフレクタカップブラケットの底に固定され、金線はチップの電極とブラケットピンを接続し、蛍光体はシリカゲルと混合されてチップ表面を覆い、スペクトル変換を実現します。このパッケージング方法は、直接プラグインやパッチタイプなど、さまざまな形式を生み出しますが、本質的には散りばめられた真珠のような独立した発光ユニットを繰り返し組み合わせたものであり、光らせるには注意深く直列に接続する必要があります。ただし、大面積の光源を構築する場合、光学系の複雑さは指数関数的に増加します。これは、各レンガや石を継ぎ合わせたり組み合わせたりするために、多くの人材と材料資源を必要とする壮大な建物を建てるのと同じです。
COB光源
COB光源は、従来のパッケージングパラダイムを打破し、マルチチップ直接溶接技術を採用して、数十から数千のLEDチップを金属ベースのプリント基板またはセラミック基板に直接接合します。チップは高密度配線によって電気的に相互接続され、表面全体が蛍光体を含むシリコン層で覆われ、均一な発光面を形成します。このアーキテクチャは、美しいキャンバスに真珠を象嵌するようなもので、単一のLED間の物理的な隙間をなくし、光学と熱の協調設計を実現します。たとえば、ルミレッズ ルクセオン COBは共晶溶接技術を使用して、直径19mmの円形基板に121個の0.5Wチップを統合し、総電力は60Wです。チップ間隔は0.3mmに圧縮されています。特殊な反射キャビティにより、配光均一性は90％を超えます。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、モジュールとして新しい形式の光源を作成し、照明デザイナーに精巧なプレハブモジュールを提供するのと同じように、ランプ設計に革新的な基盤を提供し、設計と製造の効率を大幅に向上させます。
パート02
光学特性：点光源から面光源への変換
単一LED
単一のLEDは、本質的に約120°の発光角を持つランバート光源ですが、光強度分布は、明るい星のように、中心に向かって急激に減少するコウモリの翼のような曲線を描き、輝きながらもやや散乱しています。照明のニーズを満たすためには、二次光学設計によって配光曲線を作り直す必要があります。レンズシステムはTIRレンズを使用して発光角を30°に圧縮しますが、光効率の損失は15％〜20％です。リフレクタソリューションの放物面反射鏡は中心光強度を高めることができますが、明らかな光点が生成されます。複数のLEDを組み合わせる場合、色収差を避けるために十分な間隔を維持する必要があり、夜空の星で完璧な絵をつなぎ合わせようとするのと同じように、ランプの厚さが増加しますが、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、均一で柔らかい光を持つ、輝く銀河のような面光源の特徴を自然に備えています。複数のチップを密に配置することで暗い部分がなくなり、マイクロレンズアレイ技術により、5mの距離で照明の均一性は85%未満になります。基板表面の粗面化により、配光角度を180°まで拡大し、グレア指数（UGR）を19以下に低減します。同じ光束の場合、COBの光学伸長はLEDアレイより40%低く、照明設計が大幅に簡素化されます。美術館の照明シーンにおいて、ERCOのCOBトラックライトは、自由曲面レンズを介して0.5mの投影距離で50:1の照度比を実現し、製品の均一な照明と重要なポイントの強調という矛盾を完璧に解決しています。
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-固体結晶層-ブラケット-PCB"の4層の熱伝導経路を採用しており、熱抵抗が複雑で曲がりくねった経路のようで、急速な放熱を妨げています。インターフェース熱抵抗の点では、チップとブラケットの間に0.5〜1.0℃/Wの接触熱抵抗があります。材料熱抵抗の点では、フランス-4ボードの熱伝導率はわずか0.3W/m·Kで、放熱のボトルネックになっています。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ジャンクション温度が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、表面実装 LEDの光減衰率は25℃環境の3倍速くなり、寿命はL70標準の60％に短縮され、長時間太陽光にさらされた場合と同様に、LED光源の性能と寿命が大幅に低下します。
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、熱管理の質的飛躍を実現しています。まるで光源のために広くて平坦な高速道路を舗装するかのように、熱を素早く伝導・放散できます。基板の革新面では、アルミ基板の熱伝導率は2.0W/m·Kに達し、窒化アルミニウムセラミック基板は180W/m·Kに達します。放熱設計の面では、チップアレイの下に放熱層を配置し、温度差を±2℃以内に制御します。同時に、液体冷却に対応しており、基板が液体冷却プレートに接触した後の放熱能力は100W/cm²に達します。自動車のヘッドライトの用途では、オスラムの COB 光源は熱電分離設計を採用し、接合部温度を 85℃ 未満に安定させ、原子力委員会-Q102 の自動車グレードの信頼性要件を満たし、50,000 時間を超える寿命を備えているため、自動車が高速で走行しているときと同じように、運転者に安定した信頼性の高い照明を提供して運転の安全性を確保できます。
パート04
光効率とエネルギー効率：理論限界から工学最適化へのブレークスルー
従来のLED光源
LEDの光効率向上はハイツの法則に従い、材料システムと構造革新を通じて継続的に突破口を開いている。エピタキシャル最適化では、インジウム窒化ガリウム / GaN多重量子井戸構造により内部量子効率が90％に達し、PSSパターンなどのパターン化基板により光抽出効率が85％に向上。蛍光体の革新では、CASN赤色粉末とLuAG黄緑色粉末の組み合わせにより、演色評価数Ra>95を実現。Cree社のKHシリーズLEDの光効率は303lm/Wだが、実験室データをエンジニアリングアプリケーションに変換するには、パッケージング損失や駆動効率などの実際的な課題が依然として存在する。これは、理想的な状態では驚異的な成果を生み出すことができる才能あるアスリートが、実際の競技場ではさまざまな要因の影響を受けるのと同様である。
COB光源
COBは、光結合と熱管理の相乗効果により、光効率のエンジニアリングにおいて飛躍的な進歩を遂げています。チップ間隔が0.5mm未満の場合は、光結合損失が5%未満、接合部温度が10℃低下するごとに光減衰率が50%減少します。統合ドライバ設計により、交流-DCドライバを基板に直接統合でき、システム効率は90%に達します。農業用照明アプリケーションにおいて、サムスン LM301B COBは、スペクトル最適化と熱管理により、3.1μmol/JのPPF/W（光合成光量子効率）を達成し、従来のHPSランプと比較して40%の省エネを実現します。熟練した職人のように、慎重な調整と最適化を経ることで、光源は実際のアプリケーションで最大の効率を発揮することができます。
パート05
応用シナリオ：差別化されたポジショニングから統合イノベーションの拡大まで
従来のLED光源
LEDはその柔軟性を活かし、特定の市場を占有しています。表示ディスプレイ分野では、0402/0603パッケージのLEDが民生用電子機器のインジケータライト市場を席巻しています。特殊照明分野では、紫外線 LEDが硬化・医療分野で独占的な地位を築いています。ダイナミックディスプレイ分野では、ミニLEDバックライトが10000:1のコントラスト比を達成し、液晶ディスプレイを凌駕しています。例えば、スマートウェアラブル分野では、Epistarの0201赤色LEDはわずか0.25mm²のサイズでありながら100mcdの光強度を提供し、心拍数モニタリングセンサーのニーズを満たしています。
COB光源
COBは照明工学のパラダイムを再定義しています。商業照明分野では、あるブランドのCOBダウンライトがシステム光効率120lm/Wを達成し、従来のソリューションと比較して60%の省エネを実現しています。屋外照明分野では、国内のほとんどのCOB街路灯ブランドが、インテリジェントな調光機能によりオンデマンド照明と光害抑制を実現しています。新興の応用分野では、UVC COB光源が水処理分野で99.9%の殺菌率を達成し、応答時間は1秒未満です。植物工場分野では、COBフルスペクトル光源のスペクトル配合を最適化することで、レタスのビタミンC含有量を30%増加させ、生育周期を20%短縮することができます。
パート06
機会と課題：市場の波の浮き沈み
機会
消費の高度化と品質向上：生活水準の向上に伴い、照明品質に対する人々の要求は高まっています。COBは優れた発光性能と均一な配光特性により、高級住宅照明や商業照明の幅広い市場を開拓しました。一方、LEDは豊富な色彩と柔軟な調光・色調整機能を備え、スマート照明や雰囲気作り照明市場で高い評価を得ています。これは、消費の高度化という潮流の中で、パーソナライズされたインテリジェントな照明製品を求める消費者のニーズに応えています。
省エネ・環境保護政策の推進：世界は省エネと環境保護を重視しており、各国政府は照明産業が高効率・省エネの方向へ発展するよう奨励する政策を導入しています。省エネ照明の代表格であるLEDは、消費電力が少なく寿命が長く、政策支援の下で多くの市場応用機会を獲得しています。屋内外の照明、道路照明、産業照明などの分野で広く使用されています。COBにもメリットがあり、照明の質を向上させると同時に、一定の省エネ効果も得られます。光の利用度が高い専門照明現場では、光学設計とエネルギー変換によって省エネ効果を高めることができます。
技術革新と産業の高度化：照明業界における技術革新の波は継続しており、COBとLEDの発展に新たな推進力を与えています。COBの研究開発担当者は、放熱性能、光効率、信頼性の向上、生産コストの削減、そして適用範囲の拡大を目指し、パッケージ材料とプロセスの研究開発に取り組んでいます。LEDチップ技術の飛躍的進歩、パッケージ形状の革新、そしてインテリジェント制御技術の統合により、COBの性能と機能が大幅に向上しています。
課題
熾烈な市場競争：COBとLEDは、多くのメーカーとの熾烈な競争に直面しています。LED市場は、技術が成熟し、参入障壁が低く、製品の均質化が著しく、価格競争が激しく、企業の利益率が圧迫されています。ハイエンド市場ではCOBが優位性を持つものの、企業数の増加に伴い競争も激化しており、差別化された競争優位性を築くことが企業にとって課題となっています。
技術の急速な進歩：照明業界では技術革新が急速に進んでおり、COBおよびLED企業は技術開発のペースに遅れずについていき、市場の変化と消費者の需要に適応する必要があります。COB企業は、チップ、パッケージングプロセス、放熱技術の進歩に注意を払い、製品開発の方向性を調整する必要があります。一方、LED企業は、従来の技術革新と新しい照明技術の台頭という二重のプレッシャーに直面しています。
不完全な標準と仕様: COB と 導かれた の業界標準と仕様は不完全であり、製品の品質、性能テスト、安全認証などにグレーゾーンがあるため、製品の品質にばらつきがあり、消費者が品質を判断することが難しく、企業のブランド構築と市場プロモーションに困難をもたらし、企業の運営リスクとコストが増加します。
パート07
業界の発展動向：統合、ハイエンド化、多様化の未来の道
融合発展の潮流：COBとLEDは、今後、融合発展を遂げると期待されています。例えば、照明製品においては、COBを主光源として均一で高輝度な基本照明を提供し、LEDの色調整機能やインテリジェント制御機能と組み合わせることで、多様で個性的な照明効果を実現し、双方の長所を最大限に発揮し、消費者の包括的かつ詳細なニーズに応えます。
ハイエンドとインテリジェントの両立：生活の質と照明体験へのニーズが高まるにつれ、COBとLEDはハイエンドとインテリジェントの方向へと発展しています。企業は研究開発とイノベーションへの投資を増やし、製品の性能、品質、デザインを向上させ、ハイエンドなブランドイメージを構築します。照明製品はIoT、ビッグデータ、人工知能などの技術と融合し、自動制御、シーン切り替え、エネルギー消費監視などの機能を実現します。消費者は、スマートフォンのアプリやスマート音声アシスタントを介して照明機器を遠隔操作し、省エネ管理を実現できます。
多様な用途拡大：COBとLEDの応用分野は拡大と多様化を続けています。従来の屋内・屋外照明、道路照明などの市場に加え、農業照明、医療照明、船舶照明といった新興分野でも重要な役割を果たすでしょう。例えば、農業照明におけるLEDは特定の波長の光を発し、植物の光合成を促進します。また、医療照明におけるCOBの高い演色性と均一な光は、医師の診断・治療を支援し、患者の医療環境を改善します。
照明業界の広大な星空の中で、COB光源とLED光源は、それぞれが独自の強みを発揮し、革新を融合させながら、人類の持続可能な発展の明るい道を共に照らし続け、輝き続けます。まるで二人の探検家が肩を並べて歩み、テクノロジーの海で絶えず新たな岸辺を開拓し、人々の生活とあらゆる分野の発展に、より多くの驚きと光をもたらしています。