LED照明とは
あかりのこれまでとＬＥＤ照明
LEDとは、Light Emitting Diodeの略であり、直訳すると「光を放つダイオード」という意味になることから、発光ダイオードとも呼ばれています。LED(発光ダイオード)は、順方向に電圧を加えた際に発光する半導体素子のことで、1962年に米イリノイ大学のニック･ホロニアック（Nick Holonyak Jr.）氏によって開発されました。通常の照明器具のように電球は必要とせず、半導体自体が発光するのが特徴です。それからおよそ半世紀を経て、LEDにおける研究が進み今日では様々な用途に利用さるようになりました。今後は蛍光灯や電球に置き換わる第４世代のあかりとして発展を期待されています。
LEDが光る原理
LEDの発光体は、P型半導体とN型半導体という二つの半導体を接合したものでできています。
P型半導体は電気のプラスの性質「正孔（ホール）」が多く、N型半導体はマイナスの性質を持つ「電子」が多い構造となっています。右図のように順方向電圧をかけると、その中にはお互いにぶつかり合ってしまう正孔と電子があります。その二つはまるで磁石のＳ極とＮ極のようにお互いに引き寄せあり再結合します。再結合すると、正孔と電子がはじめに持っていたエネルギーより小さいエネルギーへと変わり、あまったエネルギーが光へと変わります。
LEDの種類と構造について
LEDの発光原理に違いはありませんが、形状で分類すると砲弾型LEDと表面実装型LEDと呼ばれる2種類があります。
砲弾型LED
リードフレームと一体化形成したカップ内にＬＥＤチップが実装され、その周りを エポキシ樹脂で砲弾型にモールドしています。φ３ｍｍやφ５ｍｍのサイズが主流です。リードフレームは鉄や銅合金製で銀メッキされています。エポキシ樹脂 はチップを外部から保護するとともに、ＬＥＤチップと空気の中間の屈折率を有することにより、チップからの光を効率よく取り出します。表面実装型LED
セラミックや樹脂などで成型したキャビティの中にLEDチップを実装し、キャビティに蛍光体を分散させたエポキシやシリコーンなどの樹脂を封入します。キャビティ内側の面には反射板の機能があり、多くの光を取り出せる構造です。LEDの特徴
- 40,000時間という超寿命により、維持費用を大幅に削減（白熱電球の20倍、蛍光灯の6倍以上の寿命）
- 消費電力を抑え、省エネを実現（白熱電球の83％、蛍光灯の60％、使用電力を削減）
- 温室効果ガス（CO2）の削減という、世界的な問題に対して効果を発揮する照明技術
- 光 - 半導体素子を応用することによる、環境保全を考えた材質の使用（無水銀・無鉛・無カドミウム）
- 小型で軽量、洗練されたデザイン
- 高性能な点滅機能
- 赤外線、紫外線などの放射がほとんど無い
- 衝撃に強い
- 光 - 半導体素子の特性で、高輝度・高効率化が持続的に進行
- トータルとして、維持補修費が削減される
