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2021.07.12

# 製品# その他

LEDとは?| 発光ダイオードの特徴を解説 します

まず初めに LEDとは、 Light Emitting Diodeを略したもので、発光ダイオードとも呼ばれています。
あかりの歴史は、第一世代が炎、第二世代が白熱灯、第三世代が蛍光灯及び放電灯です。
そしてLED(半導体光源)は、「第四世代のあかり」と呼ばれております。
照明の主流光源は、白熱ランプ、蛍光ランプ、そしてLEDとおよそ半世紀ごとに出現しており、
人々の生活に大きな影響を及ぼしてきました。
1900年代には、オイルやガス、ろうそくなどの燃焼光源から白熱ランプに変わったことで、
火災のリスクが著しく減りました。電力の供給も進み、安定した光を長時間連続して使うことが出来るようになり、
人々の生活する時間と空間が拡大した時期と言えます。1950年代には、白熱ランプから蛍光ランプへと替わることで、
建築物に大きな変化が起こります。
白熱ランプが主体ではあった為、日中の自然採光を有効に取り入れる構造として、天井を高くし、
その高い位置に窓を設け、奥行きを浅くした重厚な建築物が主流でした。蛍光ランプの出現により、
天井高さを低くし奥行きの深い建築物が建てられるようになりました。大型の高層建築が一般化し、
都市部には高効率なオフィス空間が数多く作り出されました。
そして、現在、LEDの普及が、家庭、オフィスを始め、病院、店舗、工場、交通、農業など
あらゆるフィールドで急速に進んでいます。

白熱電球や蛍光灯とは発光原理そのものが異なる

LEDは白熱電球や蛍光灯とは発光原理そのものが異なります。
異なる半導体材料を接合させて、両端に電圧を掛けるとその接合面から光を放出します。
この特性を応用したものがLEDです。このようにLED は与えられた電気エネルギーを直接
光エネルギーに変換する為、大変効率が良く、省エネ効果の高い光であると言えます。
LEDは接合させる半導体材料の組み合わせによって、様々な色の光を出すことが出来ます。
1993年に青色LEDが発明され、光の3原色である赤、緑、青のLEDが揃ったことで、
これら3色をまとめて白色LEDが実現しました。
青色LEDは日本の大学や企業の特許であること、ノーベル物理学賞を日本人3名が受賞したことは周知の通りです。
さらに1996年、青色LEDと黄色蛍光体を組み合わせた白色LEDが発表されました。
白色LEDの誕生によりLEDの用途が広がり、発光効率の向上によって「あかり」として実用化されるようになりました。
LED1個の大きさはとても小さく、さらに点光源のため、用途に合わせ様々な形状への加工が可能で
デザインの自由度が高いというメリットがあります。

LEDの特徴

LEDの特徴は、省エネの他にも、
長寿命、小型軽量、低発熱量、応答速度が速い、スムーズな点灯、紫外線を出さない、水銀を含まない、
耐衝撃性に優れるなどが挙げられます。
これらのメリットを生かして電球、交通信号灯、ディスプレイ、家庭用照明、施設照明、道路灯、
スポーツ照明、自動車用各種ライト、電車やバス等公共交通機関の各種照明、
液晶のバックライト(TV、PC、スマホなど)、集魚灯、植物育成用照明、殺菌装置、などが作られております。
特に、LED照明の光には、日焼け等の要因となる紫外線がほとんど含まれていない為、
美術品・工芸品などに照射しても退色や劣化がしにくいので、長期間の保存をしながら展示する場所の照明に最適です。
また、同様に昆虫が引き寄せられる紫外線を含んでいない為、屋外でLED照明を使用しても虫が集まりにくく、
虫の死骸で器具が汚れることも少なくなります。

応答速度の速さ

更にLEDは応答速度が速い為、通電すると瞬時に点灯します。ガソリンスタンドや工場、
倉庫や体育館の水銀灯をLEDに交換すると、点灯・消灯がスムーズなので安全で快適に使用出来ます。
また、休憩時間などに小まめな消灯を心掛ければ、更なる省エネにもつながります。
LEDの応対速度の速さは点灯・点滅に強いだけではありません。既に調光や調色機能のある照明器具も商品化されています。
舞台やビル、橋梁などライトアップ等の演出用にはフルカラーの調光・調色器具も広く活用されています。
また、LEDの応答速度が速いことを利用しているのが可視光通信です。
LEDの可視光線帯域の発光周波数を可変して通信信号を同時に送る無線通信技術です。
可視光通信は、生体に影響がなく安全で、なおかつ電磁波などによる他の機器への悪影響もありません。

長寿命

通常、白熱電球の寿命は1,000から2,000時間、蛍光灯の寿命は6,000から12,000時間程度と言われています。
これに対してLEDの寿命は4万から6万時間と、はるかに長いのが特徴です。4万時間としても、1日10時間の使用で、
10年以上もつ計算となります。
この為、交換する頻度が少なくて済み、交換に手間がかかる高所の照明には最適です。
白熱電球は寿命になると突然切れますが、LEDは寿命になっても、照度が落ちてくるだけで、
断線などの故障のとき以外には突然切れることはありません。
(社)日本照明工業会では、照明用白色LEDの寿命は、「初期全光束の70%になるまでの総点灯時間」と規定されており、
通常カタログ記載の寿命はこれに基づいた推計値となっています。

寒さに大変強い

LEDは熱には決して強くありませんが、寒さには大変強いという特性があります。
蛍光灯は、氷点下で点灯しなくなることがありますが、LEDは氷点下20度でも発光効率が低下せず、
冷凍倉庫内の照明や寒冷地の街灯としても安心して設置出来ます。

LED照明への期待

LED照明は、現状では白熱電球や蛍光灯より重くなりがちです。これは放熱性を考慮した器具の重さによるものですが、LED自体は点光源なので発光部は小さく出来ます。その為、デザインの自由度が高く、構造や材料の工夫次第では、白熱電球や蛍光灯よりも小型・軽量化されることが期待されており、既に従来の照明器具と同等か、又は更に軽量のLED照明が発売されています。

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