LED照明 : LEDの基礎知識

LEDとは、「発光ダイオード」と呼ばれる半導体のことで、" Light Emitting Diode "の頭文字をとったものです。 1993年に窒化ガリウムをベースにした高輝度青色LEDが実用化されたことにより、白色LEDが実現し、第4の照明用光源として注目されています。

LEDとは

LEDとは「発光ダイオード」と呼ばれる半導体のことで、"Light Emitting Diode"の頭文字をとったものです。

LEDはこれまでの白熱ランプや蛍光ランプ・HIDランプと異なり、半導体結晶のなかで電気エネルギーが直接光に変化するしくみを応用した光源です。すでに1907年にはこうした現象は発見されていましたが、白色光を得るために必要だった明るい青色LEDが1993年に開発されてから、新しい照明用光源として注目されるようになりました。

近年はその改良もめざましく、蛍光ランプ並の発光効率をもつ白色LEDが登場してきました。

LEDの種類と構造

LEDそのものの発光原理は基本的に同じですが、形状で分類すると次のようなものがあります。

 

砲弾型LED

リードフレームと一体化形成したカップ内にLEDチップを実装し、カップ内に蛍光体を分散させた樹脂を封入して、その周りを砲弾型にエポキシ樹脂でモールドした構造です。

表面実装型(SMD)

セラミックや樹脂などで成型したキャビティの中にLEDチップを実装し、キャビティに蛍光体を分散させたエポキシやシリコーンなどの樹脂を封入します。キャビティ内側の面には反射板の機能があり、多くの光を取り出せる構造です。

チップオンボード(COB)

多数のLEDチップを基板に直接実装した構造です。

 

LEDの歴史

LEDは1907年に固体物質に電気を流すことで発光する現象が報告されてから、表示用途で実用化されてきましたが、1993年に青色LEDが開発されて光の3原色である赤、緑、青のLED光源が揃いました。

1996年には青色LEDと黄色蛍光体による白色LEDが発表され、その後多くの改良が加えられ、現在では省エネ用照明光源として期待されています。

LEDの特長

LEDにはこれまでの光源にはない、様々な特長があります。LEDは長寿命が大きな特長です。

また、LED素子は小さく光の制御が容易で、器具も小形化でき、従来にないデザインの器具設計ができます。LEDの光には可視光以外の放射がほとんどありませんので、熱に弱い被照射物などへの照明や、紫外線放射による色あせなどが心配なデリケートな被照射物への照明に適しています。既存光源はガラス管を用いているため振動や衝撃に弱いですが、LEDはガラス管を使用していないので、割れた場合のリスク低減などの特長があります。LEDは器具の小形化・長寿命など廃棄物の削減が可能で環境に有害な物質を含まないなど、環境保全に配慮したあかりです。

LED器具の効率

照明器具の経済性を考えるとき、光源だけの効率ではなく照明器具の電気的効率や光学的効率などを総合的に考える必要が必要があります。

LED照明器具の固有エネルギー消費効率は照明器具から取り出される光束を消費電力で割った値です。

従来光源を使った器具光束(照明器具から取り出される光束)を消費電力で割った値をLED照明器具の固有エネルギー消費効率といいます。

従来光源を使った照明器具の場合を含め各種の製品を比較するときは、電気的、光学的効率などを含めて正しく比較することが大切です。この用語はJIL5006で用語として定義されています。

LED器具の発熱

LEDの発する放射自体にはほとんど熱線が含まれていませんが、LED自身、照明器具、または電源ユニットからは発熱しています。これを効率よく放熱することはLEDの寿命に大きく影響します。そのために取り付けの際に、密閉した空間や断熱処理された箇所、熱源のそばや器具同士を近接して設置する場合など制約が生じることがありますので、事前に商品仕様書(図面)などでご確認ください。