ＬＥＤと電球、なにが違うの？（初心者向け）基本的にわかりやすく説明

生活に密接な関係を持つ照明機器、その省エネの意識の向上から、より注目度の高いＬＥＤ。従来からある電球との違いを簡単に説明いたします。

照明の歴史

夜、停電・・・　　私たちは、真っ先に「あかり」を求めますよね

真っ暗の中……やっと見つけた照明機器

が・・・しかし・・・、電池が空・・・

そんな時、今となっては懐かしい「ロウソク」を探索

そうです、人間は百年以上も前から、物を燃やすことで「あかり」を得ていました。

現代では、電球と半導体技術を利用し、より効率的な光源を元に、様々な方式の照明が存在します。

電球

白熱電球

※1　電気（電子）の　摩擦（電気抵抗）による　熱（発光）が基本となります。

これは、電気（電子）が、フィラメントの抵抗（狭くて邪魔）な空間を通る時（小さな隙間を縫うように窮屈に流れます）
それが摩擦（原子の振動）と言う形で発熱（燃焼）し、熱放射現象で発光します。

電球のフィラメントに使われている物質は、熱の割合が多くなると発光は期待できますが、短期間で燃え尽きてします。
従ってその材質を、現代では、タングステンを２重化し、不燃性ガス（ハロゲン等）を充填して、焼き切れることを抑止することで、電球としての寿命をのばしてます。

蛍光灯

※２　白熱電球の電子が流れる時の抵抗で、原子の振動による熱エネルギーまでは、同じですが、その後放出された電子が、蛍光管の中に入っていいる水銀ガスと衝突します。

水銀ガスに電子がぶつかると（原子が振動すると同時に）紫外線が発生します。その紫外線が、ガラス管に塗られた蛍光塗料に反射することで、蛍光塗料が発光します。

つまり、電子と水銀ガスの衝突で得られる紫外線、その紫外線と蛍光塗料の反射で、目的となる（色）を発色させます。

「電球」は、電気エネルギーから熱へ、その熱のエネルギーから光源を得る方法を利用、
つまり、熱としてのエネルギー損失が大きくその光変換効率性は低くなってしまいます。しかし、シンプルな構造で製造コストが低く、現代でも照明機器の光源として多数存在しています。

ＬＥＤ

電子の運動（衝突）から熱エネルギー変換を得て光を得る、電球方式とは全く異なります。
半導体を制御する方法で、発光される光源を利用します。

本サイト、他記事も参照ください。

ＬＥＤとは？（初心者向け）基本的に、わかりやすく説明

電子の衝突ではなく、半導体の制御による、電子と正孔の結合に伴う発光です。

LEDの消費電力が低く発熱量が小さいのは、熱放射を利用して光を得る方法ではなく、直接光エネルギーに変えている為、エネルギーのロスが少ないためです。

LEDは従来までの照明と全く異なる仕組みで光っています。

高寿命と言われるＬＥＤですが、本来半導体は熱に弱いものですし、当然寿命はあります。
高輝度に対する放熱処置、構成される樹脂や電源回路などが熱により劣化して寿命を縮めます。(定格寿命約40,000時間）

まとめ

【電球】

熱放射、放電発光を用いた光

• メリット
  ・　構造がシンプルで安価
  ・　熱と光の両方が必要な、保温装置、温室などでは重宝
• デメリット
  ・　構造上、ガラス、フィラメントに伴い、振動に弱い
  ・　寿命は白熱灯1,000時間程度、蛍光灯13,000時間程度
  ・　消費電力が大きい

【ＬＥＤ】

半導体技術を用いた光

• メリット
  ・衝撃などに強く壊れにくい
  ・寿命は40,000時間程度
  ・消費電力が大変少ない
• デメリット
  ・購入コストが高い
  ・熱に弱い

今後は、より半導体技術の向上、省エネ・規制及び環境問題等、様々な観点から「電球」から「ＬＥＤ」へと変わっていくことが想定されます。

ぽちお

シニアエンジニア

ものづくりが大好です。