看板、ディスプレイパネル、スマートランプなど、あらゆるLED電子システムは、LEDチップという重要な部品に依存しています。これらの微小な半導体は電流を可視光に変換し、LED製品の明るさ、効率、信頼性を決定します。.
LEDチップ技術の主流は、COB（Chip on Board）とSMD（Surface Mounted Device）の2つです。これらの技術の構造、性能、そして違いを理解することで、精密照明から高解像度ディスプレイまで、LEDエレクトロニクスアプリケーションに最適な技術を選択することができます。.
LED 電子システムにおける LED チップとは何ですか?
あらゆるLED電子回路の心臓部はLEDチップです。LEDチップは、電界発光によって光を生み出す半導体光源です。チップの効率は、電気エネルギーが熱ではなく光に変換される量を決定し、消費電力と寿命に影響を与えます。.
LEDチップは、窒化ガリウム（GaN）やアルミニウムガリウムインジウムリン（AGaInP）などの化合物半導体で作られています。チップに電圧が流れると、電子がpn接合で正孔と再結合し、光子が放出されます。発光波長によってLEDの色が決まります。また、蛍光体コーティングによって一般照明用の白色光が生成されます。.
SMD LED チップ: 電子機器の LED に使用される多用途で堅牢なコンポーネント。.
SMD（表面実装デバイス）LEDチップは、プリント基板（PCB）に直接実装されます。柔軟性、コンパクトな設計、そして発光効率の高さから、LED照明や電光看板で最も広く使用されているデバイスの一つです。.
最も一般的なタイプには SMD 2835、3528、5050、5630 があり、数字はミリメートル単位のチップ サイズに対応します。.
技術的特徴:
- 発光効率：160～220 lm/W
- ビーム角度: 120°～160°
- ケース: 金線ボンディングを施したエポキシ樹脂。
- 電力: 0.2～1.0 W（標準）
利点:
- 軽量で自動組立にも対応。
- カラフルな LED 電子ディスプレイ用の簡単な RGB 構成。
- 広範囲の照明範囲
デメリット:
- 高密度レイアウトではジャンクション温度が高くなります。
- 均一な光曲率を得るには拡散器が必要です。
用途:
- LEDストリップとチューブ
- ピクセルベースのLEDスクリーンとスコアボード
- 屋内環境および商業照明用の LED 電子看板。
COB LEDチップ：LED用コンパクトパウダー
COB（Chips on Board）技術は、複数のLEDチップを単一の基板上に集積し、高密度の発光面を形成します。この構造は放熱性を向上させ、光損失を低減し、より均一な照明を実現するため、高出力LED電子照明器具に最適です。.
技術的特徴:
- 発光効率：120～180 lm/W
- 均一な光の放射、最小限の陰影。
- 低熱抵抗（RØ < 2° C/W（標準））
- 高電流動作に適しています。
利点:
- 優れた熱伝導性で長寿命。
- コンパクトな照明器具でありながら高いルーメン密度を実現。
- グレアが軽減され、光学制御が向上しました。
デメリット:
- 限定的なRGBカスタマイズ
- 正確な熱管理とドライバー制御が必要です。
用途:
- 街路照明とトンネル照明
- 反射板とスポットライト
- 産業グレードの電子 LED モジュール。.
COB vs SMD: LED電子システムの技術比較
| パラメータ | SMD LEDチップ | COB LEDチップ |
| 構造 | PCB上の個別LED | 基板上の複数のチップ |
| 発光 | モダンでハイグレード | 非常に高く均一 |
| 熱伝導率 | 平均 | 素晴らしい |
| ビーム角度 | ワイド（最大160°） | 焦点（60°～120°） |
| RGB互換性 | はい | 限定 |
| メンテナンス | 簡単に交換できるダイオード | モジュールの交換が必要です。 |
| 電力密度 | 適度 | 高い |
| 費用便益比 | マイナー | 少し高いですが、耐久性があります。 |
| 典型的な用途 | ディスプレイストリップ、装飾照明 | 投光器、高所産業用照明 |
電子統合と回路設計
現代のLED電子システムでは、LEDチップはドライバ、抵抗器、熱管理部品と統合されています。設計上の重要な考慮事項は次のとおりです。
- 定電流ドライバ: チップの過負荷を防ぐために安定した電流を維持します。.
- プリント回路基板（PCB）： 金属コアを備えた回路基板により、COB LED の放熱性が向上します。.
- ヒートシンクと加熱パッド: 高出力のセットアップに必須。.
- 光学レンズ: ビームの形状と明るさの均一性を制御します。.
LD回路の電気的および熱的バランスは、チップの性能に直接影響します。例えば、SMDモジュールを60℃で動作させると、同じチップを25℃で動作させた場合と比較して発光量が減少します。.
材料と製造
LEDチップの効率は、エピタキシャル成長技術と封止技術の改良に左右されます。一般的な材料には以下のものがあります。
- 基板： サファイアまたは炭化ケイ素（SiC）
- エピタキシー法: 有機金属化学気相成長法（MOCVD）
- カプセル化: 環境保護のためのシリコンまたはエポキシ。.
- 蛍光体コーティング一般照明用途向けに青色光を白色光に変換します。.
Cree、Nichia、Osram、Epistar などの主要な電子 LED メーカーは、ワットあたりのルーメン出力の向上と熱安定性の向上を実現するために、チップ構造の改良を続けています。.
LED ディスプレイや電子パネルに使用します。.
LED電子パネルでは、数千個のSMDまたはCOBチップがRGBピクセルを形成します。各ピクセルは、赤、緑、青の3つのサブチップで構成されており、これらのサブチップが光を混合して数百万色を生成します。.
- SMDスクリーン: より細かいピクセル間隔 (最低 P 0.9) と広い視野角を提供します。.
- COB スクリーン: ほこり、湿気、衝撃に対する保護が優れているため、屋外での使用やレンタルに適しています。.
大手メーカーは現在、ワイヤ接続をなくして耐久性と電流分散を向上させるマイクロチップ COB LED を開発しており、コントロール ルームや放送スタジオで使用されるマイクロステップ LED ビデオ ウォールに最適です。.
LED チップと電子 LED の開発における将来の動向。
半導体プロセスの進歩により、エネルギー効率が向上し、小型化が抑えられた新世代のLED電子チップが誕生しています。主なトレンドは以下のとおりです。
- マイクロLEDとミニLED： ファインピッチディスプレイに優れた解像度を提供する小型ダイオード。.
- 量子ドット変換層LED スクリーン上の色再現性を向上させます。.
- GaN-on-GaN基板: 現在の管理と効率性が向上します。.
- LEDのインテリジェントな電子統合LED と IoT 制御を組み合わせて、適応性の高い照明システムを実現します。.
LED チップと電子 LED の開発における将来の動向。
半導体プロセスの進歩により、エネルギー効率が向上し、小型化が抑えられた新世代のLED電子チップが誕生しています。主なトレンドは以下のとおりです。
- マイクロLEDとミニLED： ファインピッチディスプレイに優れた解像度を提供する小型ダイオード。.
- 量子ドット変換層LED スクリーン上の色再現性を向上させます。.
- GaN-on-GaN基板: 現在の管理と効率性が向上します。.
- LEDのインテリジェントな電子統合LED と IoT 制御を組み合わせて、適応性の高い照明システムを実現します。.
LED エレクトロニクス プロジェクトに適した LED チップを選択する方法。
LED の電子用途で COB と SMD のどちらを選択するかは、次の点を考慮してください。
- 明るさの要件: 高輝度の COB、柔軟で色彩豊かなデザインを実現する SMD。.
- 温度条件: COB は強化された熱管理により高温をサポートします。.
- 画面解像度: SMD は、細かく間隔を空けたピクセルと動的なカラー制御に適しています。.
- 環境： COB は屋外設置や高湿度の環境において優れた保護を提供します。.
