はじめに
世界的なエネルギー効率基準の向上に伴い、LED照明市場は2028年に$1,272億ドルを超えると予想されている。
従来の照明に比べ、70%はエネルギー消費量が少なく、寿命が5倍長いという利点があるため、LEDシステムは商業・工業分野で第一の選択肢となっている。しかし、異なるタイプのLEDシステムの性能は大きく異なり、改修技術の選択は照明効率とユーザー体験に直接影響する。本稿では、エッジライト型LEDシステムと直下型LEDシステムの核心的な違いを深く分析し、8つの主要な改修技術を体系的に解体し、権威あるデータと事例を組み合わせて、実務者に実現可能なアップグレード戦略を提供する。
エッジライトとダイレクトライト：基礎技術と適用シナリオの違い
- 光路設計の比較
エッジライト方式は、導光板の端にあるLED光源を頼りに、全反射（TIR）の原理で均一な光拡散を実現する（図1）。一方、ダイレクトライト方式は、LEDアレイを通して光を直接下方に投射し、光損失を30%以上削減する。
ケース:サムスンの超薄型テレビは、厚さ5mmを実現するためにエッジライト方式を採用し、体育館の高天井照明は光量を確保するために直下型が一般的である。
- 空間適応性の分析
エッジライト方式は厚さを3mm以下に圧縮できるため、超薄型ディスプレイや建築装飾照明に適している。直下型照明方式は放熱スペースが10～20cm必要で、倉庫や工場などの高照度要求シーンに適している（図2）。
- エネルギー効率とコストのバランス
直下型の初期発光効率は120lm/Wに達するが、より多くのLEDユニットが必要となる。エッジライト型は導光板を通して光源を再利用するため、材料コストを40%削減できる。
レンズ技術：ビーム制御のための精密なメス
- 凸レンズの焦点変換
- サイドライト: 非球面レンズは、92%への周辺光結合効率を高め、導光板の内部散乱を低減することができます。
- 直射日光:マイクロプリズムアレイレンズにより、ビーム角が120°から15°に絞られ、手術室無影灯などの高精度なシーンに適している。
- 凹レンズ拡散液： アクリル凹レンズを使用したダイレクトダウンシステムは、グレア指数UGRを25から16に低減し、EU EN 12464-1規格に適合している（図3）。
リフレクターカップ：低コストの指向性最適化ソリューション
- サイドライトのエッジ反射強化
パラボラ型リフレクターカップは、導光板端面のホットスポットを減らしながら、LED高角度光の利用率を65%から88%に高めることができる（実験データは表1参照）。
- 直下型2次配光設計
ハニカム構造のリフレクターカップにより、光の均一性（UI）は業界基準の0.7を上回る0.85に達し、コストはTIRレンズのわずか1/3である。
TIR光学素子：光効率移行のコア技術
- サイドライト迷光回復システム カスタマイズされたTIRレンズは、逃げる光を80%取り込むことができる。量子ドットフィルムと組み合わせることで、NTSCの色域カバー率は110%に向上する。
- ダイレクトダウン平行光変換 多焦点TIRモジュールは5°±1°のビーム制御精度を達成し、自動車のマトリックスヘッドライトに応用されている（図4）。
リフレクター：効率と美学の二重のゲーム
- ミラー/拡散反射鏡の性能比較
- ミラーアルミ反射板は、サイドライトシステムの光出力効率を93lm/Wに達するが、0.5mmの超薄型導光板と合わせる必要がある。
- セラミックコーティングされた拡散リフレクターは、ダイレクトダウンシステムで演色評価数Ra>95を達成し、アートギャラリーの照明に適しています。
- セミミラー反射の革新的ソリューション ナノインプリントグラデーション反射フィルムは、小売店照明において30%の商品コントラストを向上させる。
ディフューザー: 均一性とエネルギー効率のバランス演技
- 微細構造拡散フィルム技術 プリズムPET拡散フィルムは、85%の透過率を維持しながら、サイドライトシステムの均一性を90%に到達させる（図5）。
- ダイレクトダウン・ミキシング距離の最適化 ディフューザーがLEDからの距離の1.5倍以上の場合、粒度の99%を除去することができ、これは以下の用途に適している。 フレキシブル照明 会議室にて。
インテリジェント制御システム：エネルギー効率管理の今後の方向性
- DALIプロトコルのダイナミック調光
マイクロ波レーダーと組み合わせた直下型照明システムは、オンデマンド照明を実現し、45%の総合エネルギーを節約できる(IEEE Internet of Things Journal、2023年).
- スペクトラム調整技術
エッジライト・システムは、RGBW LEDとブルートゥース・メッシュ・ネットワーキングを搭載し、2700K～6500Kの連続色温度調節が可能。
熱管理：長期安定性の礎石
- 相変化材料の放熱技術
グラフェンベースのヒートシンクは、直下型照明システムのジャンクション温度を18℃低下させ、寿命を80,000時間に延長した（図6）。
- 導光板熱膨張補正
エッジライトシステムはハニカムPMMA構造を採用し、-30℃～85℃の過酷な環境に耐える。
結論
LED照明システムのアップグレードは、「シーン適応→光学設計→エネルギー効率検証」という技術経路をたどる必要がある（図7）。実験データによると、レンズ＋TIR＋インテリジェント制御変換ソリューションの総合的な応用により、商業空間照明のエネルギー消費を62%削減でき、投資回収サイクルを1.8年に短縮できる。ミニ/マイクロLED技術の成熟に伴い、LEDシステムは今後、モジュール化とインテリジェント化の方向に進化していくだろう。IEC 62722-2のような規格の更新に注意を払いながら、技術革新とコンプライアンスの最適なバランスを見つける必要がある。