COB LEDモジュール（10W～200W、高演色、商業用・植物育成用OEM）

CRI、R9、そして分光品質：データシートが教えてくれないこと

演色評価数Raは、8つの試験色サンプル（R1～R8）にわたる色忠実度の加重平均である。問題は、R9（飽和赤）がRaの計算から完全に除外されていることだ。COB LEDモジュールは、データシート上でRa≧90を報告しながら、R9が20未満であれば飽和赤の再現性が著しく低い場合がある。

これは実務上、小売店のディスプレイ照明、ホスピタリティ、美術館の展示ケース、植物育成用途において重要である。Ra 90だがR9が15の器具の下では、赤い製品は茶色っぽく見え、調理済みの肉は灰色に見え、育成ライトにおける赤色スペクトルの光合成効率が損なわれる。これらの用途では、Ra≧90かつR9≧50が実用的な最小閾値である。高級美術館やギャラリー用途では、Ra≧95かつR9≧70を指定すること。

中国のCOB工場に要求すべき事項：

購入予定の特定のビンおよびCCTに関するIES LM-79試験レポートを要求すること。一般的なデータシートの数値ではない。LM-79は、校正済み積分球を備えた認定試験所によって測定された、モジュール全体の測光試験である。レポートには分光分布（SPD）グラフが含まれる——この曲線の形状は、単一のRa数値よりも色品質について多くを語る。狭いスパイク状のSPD（効率のみに最適化された蛍光体変換青色ダイLEDの典型）は、赤色チャネルの低下を示し、それが直接的に低いR9に反映される。

TM-30-20はRaよりも完全な指標である。 TM-30は2つの数値を報告する：Rf（忠実度指数。意図はRaと同等だが、8色ではなく99色の試験色サンプルで計算される）とRg（ガマット指数。100=中立、>100=彩度過剰、<100=彩度不足）。Rf 88、Rg 98のCOBは忠実かつ中立的に色を再現する。Rf 88、Rg 105のCOBは忠実に色を再現するがわずかに彩度過剰となる——小売用途では好まれる場合もある。一部の中国メーカーは現在、高演色CRIデータシートにTM-30データを掲載している。記載がない場合は要求すること。工場がTM-30データを提供できない場合、それは測定能力に関するシグナルである。

中国のCOBデータシートによくあるパターン： Raは目立つように記載されるが、R9は不在。LM-79レポートは要求時のみ入手可能で、場合によっては認定された第三者機関ではなく国内工場の自社保有積分球のみのデータである。当社の調達代行サービスでは、高演色CRI用途にモジュールを推奨する前に、認定LM-79データ（CNASまたはNVLAP認定機関）を必須としている。

熱管理とヒートシンク設計

COBモジュールは高光束密度の光源である。150 lm/Wの発光効率を持つ100W COBは、入力電力のうち33Wを熱に変換する——そのすべてが直径約38～43mmのセラミックまたはアルミニウム基板を通じて伝導される。この熱を接合部から取り出すことが主要な工学的課題である。

COBモジュールの**熱抵抗θjc（接合部-ケース間）**は、通常0.5°C/W（アルミナ基板上の大フットプリント・高ダイ数モジュール）から2.0°C/W（小フットプリント・単一ダイ集中型）の範囲である。データシート上のθjc値は、完全に平坦で熱伝導性の高い接触面を前提としている。実世界のヒートシンク接触が完全であることは決してない。

接合部温度の計算：

Tj = Tc + (Pth × θjc)

ここでTcは測定されたケース（基板背面）温度、Pthは熱放散（ワット）、θjcは接合部-ケース間熱抵抗である。150 lm/W効率（Pth ≒ 17W）、θjc = 1.2°C/W、Tc = 60°Cで動作する50W COBの場合：

Tj = 60 + (17 × 1.2) = 60 + 20.4 = 80.4°C

これは最大Tj 125°Cの範囲内に十分収まっている。しかし、ヒートシンク接触が不良で同じ電力においてTcが90°Cに達した場合、Tjは110.4°Cに達する——依然として仕様範囲内だが、L70寿命が著しく短縮される。60°Cを超えるTjの10°C上昇ごとに、光束維持寿命は約半減する。

ヒートシンク接触面の要件：

• 直接金属間接触（TIMなし）：ヒートシンク接触面平坦度 ≦25µm Ra（粗さ平均）。ほとんどの機械加工アルミニウムヒートシンクは0.8～3.2µm Raを達成——十分である。二次加工なしのダイカストヒートシンクは通常6～12µm Ra——境界線上。
• サーマルインターフェースパッドまたはグリース使用時：接触面平坦度 ≦50µm Ra。相変化パッド（例：Bergquist GP3000）は中程度の表面凹凸に追従し、現場交換可能モジュールに適している——汚れがなく、塗布厚が一定。サーマルグリースはわずかに低いバルク抵抗を提供するが、塗布量の制御が必要であり、定期的なランプ交換が必要なシステムでは問題となる。再グリースには清掃と再塗布が必要なためである。

効率は温度により低下する。 標準的なCOB光束出力は、定格試験点（通常ケース25°C）を超える接合部温度上昇に対して0.2～0.4%/°C低下する。Tc = 25°Cで15,000 lmと定格されたモジュールは、Tc = 70°Cでは約13,500～14,250 lmを出力する——5～10%の低下である。この要素を器具の測光計算に織り込むこと。効率低下データは、正規化されたlm/W対Tc曲線としてモジュールデータシートに記載されているべきである。記載がない場合は要求すること。工場の試験ラボは測定済みである。

当社の品質検査サービスには、出荷前QCにおけるCOBヒートシンクアセンブリの熱画像撮影が含まれており、接触品質の確認およびTIM塗布不良を示すコールドスポットの検出を行う。

LM-80試験とTM-21光束維持率予測

LM-80は、LED光源の光束維持率を測定するためのIESNA標準試験方法である。最低6,000時間にわたる間隔で、3つのケース温度（55°C、75°C、85°C Ts）における光束出力の測定を要求する。結果は、各温度における経時的な光束維持率のデータセットとなる。

TM-21は、LM-80データから外挿してL70（初期光束の70%までの時間）、L80、またはL90寿命を推定する予測手法である。重要な制約：TM-21は、延長試験なしの場合、LM-80試験期間の最大6倍までしか外挿を許容しない。 つまり、工場のLM-80試験が6,000時間で実施された場合、TM-21は36,000時間までしか予測できない——多くの中国製COBデータシートに記載されている「50,000時間 L70」ではない。

「L70 > 50,000時間」が実際に意味すること：

国産中国COBモジュールにおける「L70 > 50,000時間」というデータシート上の主張は、通常以下のいずれかを意味する：

1. LM-80試験が85°C Tsで≧8,334時間実施され、曲線の傾きがTM-21による≧50,000時間の予測を許容する場合。これは正当である。ブリッジラックスやシチズンなどの主要サプライヤーは10,000時間以上のLM-80データセットを維持している。
2. LM-80データが関連する（しかし同一ではない）ダイパッケージで取得され、再試験なしに当該COBモデルに拡張された場合。これは軽微なパッケージバリエーションでは一般的である。
3. 数値がマーケティング上の数字であり、背後にLM-80データが存在しない場合。これは小規模国内サプライヤーのサブ$1 COBモジュールで一般的である。

発注前に検証する方法：

特定の製品コードに関するLM-80試験レポートを要求すること——一般的な「COB LEDモジュール」レポートではない。確認項目：(a) 試験所の認定（米国市場向けはNVLAPまたはA2LA、EU市場向けはCNASまたはDAkkS——中国国内のCMA認定は一部用途で許容されるが、DLCまたはENERGY STAR認定器具には不可）；(b) 試験が実施されたTs温度；(c) 試験時間（時間単位）；(d) TM-21予測が実施されたかどうか、およびどの温度において当該用途に適用されるか。

器具が75°C Tsで動作する場合、85°CでのLM-80データは保守的である——実際の動作温度でのL70はより長くなる。器具が90°C Tsで動作する場合（例：高温気候における密閉型IP65ダウンライト）、85°CのLM-80データは劣化を過小評価する。実際の動作温度に基づいて設計すること。

中国COBサプライヤー概観と受入QC

中国国内または近隣で製造される国際的ベンチマーク：

• シチズン（日本）： 最も広く指定される高演色COBのリファレンス。シチズンCLUシリーズ（CLU028、CLU048）は中国の代理店を通じて入手可能。Ra 90およびRa 95バリエーション、R9データ付き。全3温度での完全なLM-80データセット。
• ブリッジラックス（米国、中国製造）： ブリッジラックスBXRCおよびVeroシリーズ。競争力のある効率、完全なLM-80カバレッジ、高演色CRIラインにおける詳細なTM-30データ。価格はシチズンと国内系の中間。
• クリー（米国）： OEM器具ビルダー向けCOBとしては入手性が低い。クリーは自社の器具チャネルを通じて販売する傾向がある。性能ベンチマークとして有用。

中国国内COBメーカー：

• 三安光電（San’an Optoelectronics）： 中国最大のLEDエピタキシー製造業者。他多くの国内COBメーカーにウェハを供給。三安ブランドCOBは効率（Ra 80で140～160 lm/W）と価格において競争力がある。
• 国星光電（Nationstar）： 広東省拠点。商業照明用COBに強み。Ra 90ラインは価格帯に対して高い評価を得ている。
• 瑞豊光電（Refond）： 国星と直接競合。同等の品質グレード。
• 深圳MKセミコンダクター / 深圳COB専門中小企業： 数十社の小規模アセンブラが三安または輸入ウェハからダイを調達しCOBをパッケージしている。品質のばらつきが大きい——受入QCは必須。

ビン公差とマッチング：

COBモジュールは試験後にビニングされる。標準光束ビン公差は定格光束出力の±7.5%である。CCTビニングはANSI C78.377の7ステップMacAdam楕円に従う——7ステップ楕円内では、訓練された目には制御された条件下で色ずれが視認可能である。3ステップ楕円（より厳格なビニング）はプレミアム価格で提供される。

複数COB使用器具（例：4-COBダウンライト、12-COB育成ライトバー）の場合、同一製造ロットからのマッチドビンを要求すること。異なるロットからの混合ビンは、器具アレイ全体にわたって視認可能な色のばらつきを生じさせる可能性がある——フィールド返品における一般的なクレームである。発注書に明記すること：同一光束ビン（例：「ビンH5」）、同一CCTビン（例：「ANSI 5-step 3000K」）、同一製造バッチ。

COBモジュールの受入QCプロトコル：

1. 定格電流における順方向電圧。 定格駆動電流（例：36V COBの場合1,050mA）で定電流源を用いてVfを測定する。データシートのVf ±0.5V公差と比較すること。Vfが仕様を大幅に下回る場合は過駆動またはダイ品質の問題を示す。Vfが仕様を上回る場合は抵抗問題を示す。
2. 光束出力スポットチェック。 積分球を用いて各出荷ロットの5～10%をサンプリングする。データシートのビン値と比較する。平均出力がビン下限値を下回る場合はロットを不合格とする。
3. CCT検証。 校正済み分光計（セキオニックC-800または同等のラボ用機器）でCCTを測定する。指定されたANSI楕円外のモジュールをフラグする。
4. 外観検査。 ダイ接着不良（蛍光体を通して視認できる気泡、部分剥離）、光学面の汚染、はんだパッド周辺のパッケージクラックを確認する。

商業用器具認定については、当社の品質検査サービスが、全量受け入れ前に製造サンプルの第三者ラボ測光試験（LM-79）を手配することができる。