LED照明は、現在最も人気のある照明技術です。ほとんどの人は、LED 器具が提供する多くの利点、特に従来の照明器具よりもエネルギー効率が高く、長持ちするという事実に精通しています。ただし、ほとんどの人は、LED 照明の背後にある基礎技術についてあまり知識がありません。この投稿では、LED 照明がどのように機能し、それらがもたらすすべての利点を理解するために、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? どのように機能しますか?
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、光子 (光エネルギー) の形でエネルギーが放出されます。
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 ライト デバイスと呼ばれます。他の固体ライトには、同じく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 (色温度) に応じてさまざまなカテゴリに分類されます。これらの色温度の分類には次のものがあります。
ウォームホワイト – 2,700 ～ 3,000 ケルビン
ニュートラル ホワイト – 3,000 ～ 4,000 ケルビン
ピュア ホワイト – 4,000 ～ 5,000 ケルビン
Day White – 5,000 ～ 6,000 ケルビン
クールホワイト – 7,000 ～ 7,500 ケルビン
暖白色では、LED によって生成される色は、白熱灯の色相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、光は見た目が白くなり、自然光 (太陽からの昼間の光) に似た昼白色になります。色温度が上昇し続けると、光線は青みがかった色相を持ち始めます。
ただし、発光ダイオードについて注意すべきことの 1 つは、発光ダイオードが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 照明器具に見られる白色は、これらの 3 つの原色を混合することによって得られます。基本的に、LED の色混合には、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、混色によって、可視光スペクトルに見られる 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、ほとんどの人は LED がエネルギー効率に優れていることを知っています。しかし、多くの人は、エネルギー効率がどのように実現するかを理解していません。
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。その上、LED は赤外放射 (不可視光) を放出しません。これは、各照明器具のダイオードの色波長を混合して白色波長のみを実現することによって管理されます。
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%) と赤外線放射 (約 85%) によって無駄に消費されます。そのため、従来の照明技術では、十分な明るさを得るために多くの電力が必要でしたが、LED は同等またはそれ以上の明るさを得るために必要なエネルギーが大幅に少なくて済みます。
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方なら、ワット数はご存知でしょう。長い間、ワット数は照明器具によって生成された光を測定する方法として受け入れられていました。しかし、LED 器具の登場以来、これは変わりました。LED によって生成される光は、光束で測定されます。これは、光源から全方向に放射されるエネルギーの量として定義されます。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、電力出力の代わりに発光出力を使用して明るさを決定する方が理にかなっています。さらに、LED 照明器具が異なれば、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、発光出力が大きく異なる場合があります。
第 5 章: LED と熱
LED 器具に関する一般的な誤解は、触れると冷たいため、熱を発生しないというものです。しかし、これは正しくありません。すでに述べたように、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照明器具が触るとひんやりするのは、熱エネルギーに変換されるエネルギーのわずかな部分があまり多くないからです。その上、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、発光ダイオードと 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
エネルギー効率に加えて、LED 照明器具はそのエネルギー効率でも有名です。一部の LED 照明器具は 50,000 時間から 70,000 時間持続することがあります。これは、一部の白熱灯や蛍光灯照明器具と比較して約 5 倍 (またはそれ以上) 長くなります。では、LED ライトが他のタイプのライトよりも長持ちする理由は何ですか?
その理由の 1 つは、LED がソリッド ステート ライトであるのに対し、白熱灯や蛍光灯は電気フィラメント、プラズマ、またはガスを使用して光を放出するという事実に関係しています。電気フィラメントは、熱劣化により短時間で簡単に燃え尽きますが、プラズマまたは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。したがって、これらの照明器具は耐久性がなく、十分に長く使用できたとしても、LED に比べて寿命が大幅に短くなります。
LED と寿命について注意すべきことの 1 つは、(ダイオードが過熱しない限り) 蛍光灯や白熱電球のように燃え尽きないことです。代わりに、LED 器具の光束は時間の経過とともに徐々に低下し、元の光出力の 70% に達します。
この時点 (L70 と呼ばれる) で、人間の目には光度の低下が顕著になり、劣化率が増加し、LED 器具の継続的な使用が現実的ではなくなります。したがって、フィクスチャはこの時点で寿命に達したと見なされます。
投稿時間: 2021 年 5 月 27 日