LED

LEDの種類と特長(初心者向け)基本的にわかりやすく説明

LEDの種類と特長(初心者向け)基本的にわかりやすく説明

様々な灯り、最近では、省エネで消費電力も少ない話題の「LED」

信号機や自転車のライト、看板、PC、スマホに携帯電話、多様に採用されているLEDですが、そのLEDには、各種類があり、照明機器等の使用用途に適した物で構成されています。

本記事では、LED部品の種類やその特長を、簡単にわかりやすく説明します。

大分類

まず、2分類に分け意識します。

  • LED部品
    光源部品として存在する、LED単体部
    (例 : LEDチップ、モジュール

本記事では、この単体部品を以降、「LED」と称します。

  • LED機器
    部品として供給されたLEDで構成する、照明器具等
    (例 : LED懐中電灯,LED電球、LED式蛍光灯など

 

観察

最近では100円ショップでも入手できるようになったLED器具を例に、実際によく見てみましょう。

 

 
  • 点灯時の光源直視は、光線で目に影響を及ぼす危険性も伴いますので、必ず消灯(電源切)後、観察ください。
  • 分解等、おすすめいたしません。
    分解等によって生じた損害等(事故、故障、破損、ケガ、損害および二次的保障等)の一切の責任を負いかねますのでご了承ください。(※注 実験・分解・改造等電源、電圧、電流、極性、使用方法を一度でも間違えると壊れたり、ケガ・やけど・重大事故等が起こりうる場合があります。)

 

実装方式

LEDも電子部品と同様に、実装する方法は、基板にはんだ付けがする方法が一般的です。
その方式として、「スルーホール実装」と「表面実装」があります。

  • スルーホール実装式
    リード端子(足)を基板の穴に通しはんだ付け実装
  • 表面実装式
    基板の表面に素子(チップの端子部)を直接はんだ付け

 

形状

 

砲弾型

歴史が長く現在でも大量に生産され、代表的なLEDです。
アノード(プラス)部が足長、カソード(マイナス)部は足短で構成されています。

樹脂の形状によって、砲弾型、角型、円筒型、Flux(フラックス)型の種類に分類されます。

 

「FLux型」

正方形の形状に4本の端子(足)で、基板への安定性が向上し、光量増加に伴う放熱性にも優位なLED。

  • 特長
    開発・製造の歴史が長く、パッケージにエポキシ樹脂を使用し、安価で安定供給されています。
  • メリット
    ・小型でコンパクトな形状
    ・安価、汎用的な実装に有利
  • デメリット
    ・スルーホール式に伴う、足部のみ放熱の為、放熱性能が低く、高い電流を流すことができない。
    ・光の指向性が前方に高く、光が広がらない為、広範囲の照射は不向き。

「用途」

  • インジケータ、イルミネーションに多数利用、最近では、車両用ウィンカーやバックライトなど
  • 組合せ(RGBパッケージ)などの構成により、看板、案内表示器、大型ビジョンまで幅広く利用されている。

 

表面実装型(SMD Surface Mount Device)

直接プリント基板の表面に実装する方法。
スルーホール実装(基板の穴を通し固定)に比べて、スペースを取らない。
薄いチップ型のLEDで、砲弾型LEDよりも広い角度を照らすことができます。

現在では、照明に使われているLEDでは一番主流となっています。

 

  • 特長
    照明部形状に合わせ、基板表面に実装することが可能、成型実装することにより、デザイン性の豊かな光源を持つことができる。砲弾型とほぼ同じ発光性能があり、汎用性、自由度を持っています。
 

 

  • メリット
    ・小型で、大量生産に適している。
    ・平面から曲面まで、汎用的に実装できる。
  • デメリット
    1つ当たりの光源が小さいため、高輝度で広範囲を必要とする場合は、
    沢山のSMDチップが必要となる。複数のチップで同範囲面を使用する場合、その発色(色合い誤差)を製造ロット等の品質などから考慮し選定する必要がある。

「用途」

  • 汎用ライト、テープLED、LED式電灯(蛍光灯)
    PC、スマホ、家電製品、各電気機器などの光源に数多く利用されている。

 

チップオンボード型(COB:Chip On Board)

複数のLEDチップを1つのパッケージに密集させた構造のマルチチップ方式。
現在では、LED開発の歴史が最も浅いタイプです。

  • 特長
    放熱性の高い基板(アルミベース編成)に複数のチップを配置し搭載する構造。
    高輝度時の発熱量を軽減することができ、さらに広範囲な発光部を持つことができます。
    チップごとのはんだ付けが不要、また放熱性が優位な構造で、故障率の軽減が図れます。

 

 
  • メリット
    ・構造上放熱性く、高密度で高発光。・規格部品外に、発光面を物に合わせた形状でも構成できる。
    ・チップごとのはんだ付けが不要な構造で、故障率の軽減が図れます。
  • デメリット・チップ、給電端子(COBは上面)の構造上、製造にコストが高く高価。
    ・現状では発光色が少ない。

「用途」

  • 高輝度照明、LED投光器、LED作業灯

 

まとめ

  • 用途に応じた様々なLEDの形があり、その種別で様々な特長が異なる。
  • これからのLED

構成する主要部材のコストまた、より高輝度・高密度での放熱性能を有するパッケージやヒートシンク性能、その中で省エネ性・安全性を向上させたLEDの新たな総合技術等、今後も期待されています。