LED 照明は現在最も人気のある照明技術です。 LED 器具がもたらす数多くの利点、特に従来の照明器具よりもエネルギー効率が高く、寿命が長いという事実は、ほとんどの人がよく知っています。しかし、ほとんどの人は LED 照明の背後にある基盤技術についてあまり知識がありません。この記事では、LED 照明がどのように機能するのか、また LED 照明の利点がどこで得られるのかを理解するために、基礎となる LED 照明技術を見ていきます。
第 1 章: LED とは何ですか?またその仕組みは?
LED 照明技術を理解するための最初のステップは、LED とは何かを理解することです。 LEDは発光ダイオードの略です。これらのダイオードは本質的に半導体であるため、電流を流すことができます。発光ダイオードに電流が流れると、その結果、光子の形でエネルギーが放出されます (光エネルギー)。
LED 器具は半導体ダイオードを使用して光を生成するため、ソリッドステート照明デバイスと呼ばれます。他の固体照明には、やはり半導体ダイオードを使用する有機発光ダイオードおよびポリマー発光ダイオードが含まれる。
第 2 章: LED ライトの色と色温度
ほとんどの LED 器具は白色の光を生成します。白色光は、各器具の暖かさまたは冷たさ（したがって色温度）に応じてさまざまなカテゴリに分類されます。これらの色温度分類には次のものが含まれます。
ウォームホワイト – 2,700 ～ 3,000 ケルビン
昼白色 – 3,000 ～ 4,000 ケルビン
ピュアホワイト – 4,000 ～ 5,000 ケルビン
昼白色 – 5,000 ～ 6,000 ケルビン
クールホワイト – 7,000 ～ 7,500 ケルビン
温白色では、LED によって生成される色は白熱灯の色に似た黄色の色合いを持っています。色温度が上昇するにつれて、光の見た目はより白くなり、最終的には自然光（太陽からの昼間の光）に似た昼白色に達します。色温度が上昇し続けると、光線は青みがかった色合いを持ち始めます。
ただし、発光ダイオードについて注意すべき点は、白色光を生成しないことです。ダイオードには、赤、緑、青の 3 原色があります。ほとんどの LED 器具で見られる白色は、これらの 3 原色を混合することによって生成されます。基本的に、LED での色の混合には、2 つ以上のダイオードの異なる光波長を組み合わせることが含まれます。したがって、色の混合によって、可視光スペクトルに含まれる 7 つの色 (虹色) のいずれかを実現することができ、それらをすべて組み合わせると白色が生成されます。
第 3 章: LED とエネルギー効率
LED 照明技術の重要な側面の 1 つは、エネルギー効率です。すでに述べたように、LED がエネルギー効率に優れていることはほとんどの人が知っています。しかし、エネルギー効率がどのようにして得られるのかを理解していない人も少なくありません。
LED が他の照明技術よりもエネルギー効率が高いのは、LED が入力電力のほぼすべて (95%) を光エネルギーに変換するという事実です。さらに、LED は赤外線 (不可視光) を放射しません。これは、白色波長のみを実現するために各照明器具のダイオードの色の波長を混合することで管理されます。
一方、一般的な白熱灯は消費電力のごく一部 (約 5%) のみを光に変換し、残りは熱 (約 14%) と赤外線 (約 85%) によって浪費されます。したがって、従来の照明技術では、十分な明るさを生み出すために大量の電力が必要ですが、LED は同等以上の明るさを生み出すのに必要なエネルギーが大幅に少なくなります。
第4章 LED器具の光束
過去に白熱電球や蛍光灯を購入したことがある場合は、ワット数についてよく知っているでしょう。長い間、器具が発する光を測定する方法としてワット数が受け入れられていました。しかし、LED 器具が登場してからは状況が変わりました。 LED によって生成される光は、光源によって全方向に放出されるエネルギー量として定義される光束で測定されます。光束の測定単位はルーメンです。
明るさの尺度をワット数から明るさに変更する理由は、LED が低電力デバイスであるという事実によるものです。したがって、電力出力ではなく光出力を使用して明るさを決定する方が合理的です。さらに、LED 器具が異なれば発光効率 (電流を光出力に変換する能力) も異なります。したがって、同じ量の電力を消費する器具でも、光出力が大きく異なる場合があります。
第 5 章: LED と熱
LED 器具についてよくある誤解は、LED 器具は触れても冷たいため、熱を発生しないということです。しかし、これは真実ではありません。すでに上で述べたように、発光ダイオードに供給される電力のごく一部が熱エネルギーに変換されます。
LED 器具を触ると冷たいのは、熱エネルギーに変換されるエネルギーの一部がそれほど多くないためです。さらに、LED 器具にはヒートシンクが付属しており、この熱を放散して、発光ダイオードや LED 器具の電気回路の過熱を防ぎます。
第 6 章: LED 器具の寿命
LED照明器具はエネルギー効率が良いだけでなく、そのエネルギー効率の高さでも有名です。一部の LED 器具は 50,000 ～ 70,000 時間持続でき、これは一部の白熱灯や蛍光灯器具と比較して約 5 倍 (またはそれ以上) 長くなります。では、なぜ LED ライトが他のタイプのライトよりも長持ちするのでしょうか?
その理由の 1 つは、白熱灯や蛍光灯が発光するためにフィラメント、プラズマ、またはガスを使用するのに対し、LED は固体照明であるという事実に関係しています。電気フィラメントは熱劣化により短期間で簡単に切れてしまいますが、プラズマやガスを収容するガラスケースは衝撃、振動、または落下による損傷を非常に受けやすくなっています。このため、これらの照明器具は耐久性が低く、十分に長持ちしたとしても、LED に比べて寿命が大幅に短くなります。
LED とその寿命に関して注意すべき点は、LED が蛍光灯や白熱電球のように切れないことです (ダイオードが過熱しない限り)。その代わり、LED 器具の光束は時間の経過とともに徐々に劣化し、最終的には元の光出力の 70% に達します。
この時点 (L70 と呼ばれます) では、人間の目には輝度の低下が顕著になり、劣化速度が増大し、LED 器具の継続使用が現実的ではなくなります。したがって、この時点で設備は寿命に達したと考えられます。
投稿時間: 2021 年 5 月 27 日