LED照明の特徴

LED照明の基礎知識


LEDはLIGHT EMITTING DIODEの略称で、日本語では発光ダイオードと呼ばれています。長寿命で高輝度を確保出来る光源のため、家電の表示ランプ、信号機、テレビ・携帯電話等の液晶バックライトなどで使用されています。
LED照明は即時点灯性が非常に優れている照明です。
水銀灯は、点灯した瞬間はごく僅かな明るさの点灯状態であり、数分後に100%点灯となります。
また、蛍光灯ではオンオフした瞬間の突入電流によりエミッタが消耗し、寿命が約1時間ずつ短くなってしまう特性がありますが、LEDは点滅に強く、頻繁にオンオフを繰り返しても寿命に影響はありません。

 

LED照明の特徴


寿命が長い
通常のLED照明は寿命が極めて長く、製品にもよりますが20,000〜60,000時間とされています。
白熱電球が3,000時間、蛍光灯が10,000時間、水銀灯が10,000時間となっているため、既存の照明器具より長時間のランプ交換が不要となります。
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LEDの寿命は、ランプが不点灯になった瞬間ではなく、光束が一定値を下回った瞬間(初期光束の70%)を寿命として規定しています。但し、LED照明本体の劣化や、電源ユニットの劣化が進行することになるので、所定の使用時間を超えたLED照明は、交換をする事が望ましいです。
また、LED照明の寿命は放熱に大きく左右されますので、設置場所や使用環境によっては期待寿命を大きく下回ることがあります。照度を高めるにはLED照明の基板に大電流を流し、強く発光させなければならないのですが、この基板への電流は熱になり、上手に熱を逃がす事が出来なければ、これらの電子回路が寿命となってしまう事があります。耐熱温度以上の高温にさらされると、初期の光束低下、LED素子間を接続している配線の断線、LED素子固定用のシリコン剤の剥離など、不良を発生させる原因となります。

 

発光効率が良い
LED照明は発光効率が高く、150lm/Wの高効率器具も開発され、近年では200lm/Wを超える高効率LED素子が開発されています。高効率蛍光灯や、CDMランプ等のHID照明は現在130lm/Wの効率となっていますが、LED照明も追従しており、間もなくこれら既存照明器具の効率を追い越すを言われています。
発光効率が向上する事により、同一照度を確保するための器具台数を削減する事が出来るため、現在ではメリットの小さい「ベース照度確保」「大光束によるライトアップ」と言う用途にも適用出来ると考えられます。

 

点灯の応答性が良い
LED照明は、電圧を印加した瞬間に明るさを得る事が出来る応答性の良さが利点とされています。LED照明は、白熱電球や放電管のように、熱を利用した発光原理ではなく、電子の正孔再結合による発光原理を用いており、熱を光に変換すると言う原理ではありません。よって、発光の応答時間が非常に短く、HID照明では不可能な繰り返しオンオフも可能ですし、停電や瞬時電圧低下などによる立ち消えも発生しません
蛍光灯も、繰り返しオンオフをする事によってエミッタが消耗し、一般に1回のオンオフでは1時間の寿命が低減すると言われますが、LED照明ではその心配がなく、オンオフ回数の多い「トイレ」「廊下」やセンサー制御の場所と言った用途に適しています。

 

発熱が少ない
白熱電球や蛍光灯、HID照明などは、熱を光に変換する原理となっていますので、発光面やその全面が非常に熱くなり、高輝度大光束のHID照明などでは離隔距離1m以上確保しなければならない事もあります。LED照明は、発光面に火傷するような発熱がないため、ランプに触れられる恐れがある場所でも、火傷に対する措置を省略する事が可能になります。
展示商品や外壁のライトアップでは、スポットライトを設置するのが一般的で、高輝度なHID照明ではガラス面が触れない程熱くなりますので、展示商品への熱の影響、子供などが接触して火傷するなど、多くの点に配慮しなければなりませんでしたが、LED照明はこのような大きな発熱がないため、より安全なライトアップ計画を組み立てる事が可能になります。

 

光出力が周辺温度に影響しない
蛍光灯やHID照明は、低温度環境では光束が減少すると言う特徴がありますが、LED照明は周囲温度にほぼ影響せず、室温が変化しても明るさが変動しません。冷凍庫などマイナス温度となると環境で放電管を使用すると、著しく照度が低下し、本来の光束が40〜50%まで低下してしまいますが、LED照明ではマイナス20度などの、C級・F級冷凍庫の環境でも、高い光束を維持する事が出来ます。
但し、低温でも光出力が低下しないと言っても、放熱不良や異常発熱による寿命の低下などが懸念されますので、設置場所と寿命についての配慮が必要が重要になります。

 

LED照明の放熱性能と光束
LEDは熱をあまり出さない光源であり、熱を嫌う照射対象物に対して、有効に光を照射する事が出来ます。ショーケース内や、展示物など光を照射する場合、白熱電球系のランプでは照射対象への熱の影響が心配されますが、LED照明であれば外への放熱が小さいため、照射対象の熱の影響が非常に小さくなります。
しかし、ランプ面から器具外部にはねつをあまり放出しないのですが、LED照明内部では熱が発生しています。LED照明本体は精密機器であるため内部熱に弱く、LEDを高出力にすればするほど、LED照明からの放熱を多くしなければならず、放熱がうまくいかないと寿命が著しく減少します。

 

LED照明の寿命
LED照明の寿命は、LEDモジュールが劣化し、所定の点灯性能を満足しなくなった瞬間を示しています。日本照明器具工業会で定義されていますが、「全光束が点灯初期に計測した値の70%以下に下がるまでの総点灯時間」を推測したものとされています。

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熱によるLEDの寿命低下
LEDは熱に弱いため、高温の場所に取付されると寿命が短くなります。放熱を高めるため、器具の上部にダクトやグラスウールを密接させない事や、発光面を被照射物の間に適正離隔を確保するなど、施工時にも注意が必要です。

 

LED照明の電気代
LED照明は、白熱電球や蛍光灯や水銀灯よりも消費電力を小さく抑える事をメリットとして、普及が急速に進んでいる照明です。
白熱電球60WとLED電球60W形を比較します。60Wの消費電力を持つ白熱電球は、1kWhを24円とした場合、1時間あたり1.44円の電気代が掛かります。毎日5時間点灯した場合、7.2円の電気代になります。1ヶ月では216円、1年では2,628円です。この間、ランプ交換は実施されると考えられます。
対して、60W形のLED電球は6.0W程度の消費電力です。概ね1/10の消費電力になりますので、毎日5時間点灯した場合、0.72円の電気代になります。1ヶ月では21.6円、1年では262.8円です。
LED電球は1個あたり2,000円前後が相場なので、1年もあれば初期費用を償却し、LED電球を導入するために支払った金額については、元を取る事が可能です。
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