1日12時間、37年以上の高寿命LED照明

寿命40000~50000時間のLEDデバイスが一般的だが、x3の160000時間以上、つまり1日12時間使っても37年以上の長寿命LED照明が発売された。英国)Jake Dyson Productsのシーシス・タスク/トールで、9万4500円/13万6500円。掃除機のダイソン創業者、ジェームズ ダイソン氏のご子息、ジェイク ダイソン氏の会社からである。

LED照明ヘッド
LED照明ヘッド

ヒートパイプを使ってLEDの寿命を短くする熱対策を実施。価格もさることながら、他製品に無い着想が優れている。しかも、より優れたLEDができれば、単体で交換できる工夫もある。長いライフサイクルが要求される照明機器に、LEDを用いる時の留意点が施された注目に値する商品です。

東芝、光が広がるLED電球発売

東芝ライテックから「光が広がるLED電球」が7月26日から発売されます。特徴は、

消費電力から、明るさの製品ラインナップへ変更:従来は消費電力で分けて製品化したものを、白熱電球の40/50/60ワット相当の明るさ(全光束)で分けて販売。

消費電力から明るさラインナップへ
消費電力から明るさラインナップへ

LED光を広げる工夫:直下が明るかったLED光を、白熱電球や電球形蛍光ランプのように、広範囲(約260度)にまで広げる工夫をカバーに施し、防湿、防湿防雨へ対応、浴室などでも使える。

東芝新LED電球の特徴
東芝新LED電球の特徴

低消費電力が売りのLED電球の認知度が上がったため、低電力よりも、従来電球との互換性、置換えに製品化と販売方法が変わってきたようです。

LED照明の開発動向

2013年3月5日~8日のライティング・フェア2013の記事から、LED照明開発動向を探る。

LED照明の開発が、蛍光灯や白熱電球に対抗する「明るさ」追究から、LEDの特性を活かした「光り方」へも広がりつつあるという記事内容がうなずける。以下、記事内容の抜粋。

  • LEDの点光源から面光源への克服方法に、導光板使用(パナソニック)。
  • LED光の彩度を高め日本人の肌を美しく見せる「美光色」(パナソニック)。
  • 調光率と色温度をセットで調光する「シンクロ調光」(パナソニック)。
  • 新たな放熱技術採用の発熱電球80W相当のLED電球(東芝)。
  • 画像認識と人感センサの応用で、検出範囲を広げたオフィス調光(東芝)。
  • 単一LEDでハロゲンランプ代替が可能なGaN基板採用のLED電球(ウシオ電機)。
  • LED輝度と色味のバラツキを抑えたダウンライト(コイズミ照明)。
  • LED灯光器で低ワット、小型タイプの新製品(岩崎電気)。
  • ガソリンスタンドや物流倉庫の天井灯LED照明の品ぞろえ増加。

これらは、住宅用、商業用とインフラ用の開発動向である。デクスサイドLED照明も同様の傾向と推測する。

LED照明とマイコン

LED照明とマイコンの関係を示した良い資料を見つけました。LED照明にマイコンを使うメリットを挙げ、制御に適したマイコンとして、Texas Instruments32ビットマイコン「C2000 PiccoloF2082x/3x/6x)」を挙げています。その要点を以下に示します。

LED照明のマイコン制御構成(記事より抜粋)
LED照明のマイコン制御構成(記事より抜粋)

LEDLED照明の応用分野と特徴

応用分野 内容 特徴
住宅用 電球の置換スポット照明

小型屋外照明

使用LED数:小コスト要求:強

高度制御:不要

商業用 LED蛍光灯 LED電球

スポット照明

使用LED数:小コスト要求:強

省電力要求:強

高度制御:リモート接続など(ハイエンド品)

エンタテイメント用 ディスプレイ間接照明 使用LED数:大コスト要求:中

省電力要求:中

高度制御:アナログ的なフル調光、演色表現、リモート接続(DALI

インフラ用 街路照明オフィス/工場照明 使用LED数:大(高輝度タイプ)コスト要求:中

省電力要求:強

高度制御:アナログ的なフル調光、演色表現、リモート接続

LED照明の制御方法とマイコン制御のメリット

方法 特徴
LED駆動IC 低コスト、低消費電力、ソフト不要だが、制御柔軟性は低い。照明機種毎に駆動ICが必要。
マイコン制御 制御柔軟性を活かし、ソフト書換えにより複数照明に対して1種で対応可能。

マイコン制御分野と対象

分野 内容 制御対象
電力変換 LEDに適切な電圧/電流を供給し、電力効率を高める。 PFC(力率改善回路)、DC-DC変換回路
制御 LED出力の光品質を高める。 LED光出力、LED温度、LED周囲温度
通信 リモート接続し、照明システムレベルで最適化する。 LED照明、自己診断機能

マイコン通信手段

手段 特徴
電力線通信(PLC-Lite) 交流電源線の利用なので新規敷設不要PLC-Liteなら住宅LED電球と壁面スイッチ接続にも適す。
無線/有線通信(I2C/SPI モジュール構成で顧客要求に最適な技術選択可能。

LED照明に適すマイコン機能のまとめ

機能 内容
PWM生成回路 電力変換を高性能/高効率で処理するための高分解能かつ多数のPWM
AD変換回路 動作条件や周囲環境変化に素早く対応できる高速なAD
過電圧/過電流保護回路 システム損傷を防ぐための回路。
通信インタフェース I2CSPIUARTDALICANなどの照明アプリに適した通信回路。

照明システムは、高電圧側と低電圧側を分離した回路となるので、それぞれにPiccoloマイコンを搭載した2個システム構成例を示した。

酸化ガリウムを使った白色LDEが2015年製品化

ムラタ製作所と光波から、酸化ガリウム(β型Ga2O3)基板を使った白色LEDが発表されました。白色方式は、一般的な青色LEDと蛍光体の組合せですが、酸化ガリウム基板の高い導電性と低い熱抵抗により、大電流駆動ができるため、より明るい白色LEDになるそうです。

白色LEDの光出力を上げるには、LEDの発熱対策を考慮しつつ駆動電流を上げるのが効果的です。酸化ガリウム基板の特徴を活かして、0.3㎜角で400mA駆動、2mm角で6A駆動が可能だそうです。2014年内試作、2015年製品化の予定です。

白色LEDの本命、クルムス蛍光体の白色LED

201210月発表の新しい白色LEDは、従来白色LEDの課題を一気に解決する可能性があります。

  新白色LED 従来白色LED
蛍光体 クルムス:Cl_MS YAG、窒化物
LEDの構造  出典:小糸製作所 面光源:810mm

Cl_MS蛍光体白色LED構造
Cl_MS蛍光体白色LED構造
点光源:23mm 

 

従来白色LED構造
従来白色LED構造

 

LEDのまぶしさ すくない あり
LEDの照射範囲 広い 狭い(指向性あり)
照明装置での拡散板 不要 必要
LEDばらつき 少ない(色ランク不要) あり(色ランク分別で対応)
コスト 従来白色LEDと同等の見込み 量産効果で下がってきた

 

特徴は、点光源でないこと。蛍光体は、Cl_MS:クルムスと呼ばれる、ありふれた元素を主成分とした新しい結晶構造を持つ物質。従来白色と同じ発光量で、1個あたりのLEDが大きいので、まぶしさが低く、照射範囲が広くなり、結果、拡散板も不要になる。また、LEDを照明装置に実装する時に問題となる、LEDの発光バラツキが少ないので、色ランクでLEDを分別する必要もなくなる。蛍光体は、ありふれた元素でも、紫色チップが現状ではコスト高、しかし、量産効果で青色チップと同等になるらしい。

まさに、現状白色LEDの課題を解決する、照明向けの本命LEDが登場したようです。使ってみたい。

LED照明と有機EL照明

LED照明と有機EL照明の特徴をまとめました。

  LED照明 有機EL照明
発光素子 半導体 有機物
素子の発光効率 高い 現状は低い。論理値限界はLEDと同程度。
光り方(輝度) 点光源。まぶしさ有り。 面光源。まぶしさ無し。
消費電力 低い 低い
コスト 量産効果で低下傾向 現状は高い。塗布できる発光材料なので設置コストは低い可能性大。
放熱対策 点光源のため、必須。 面光源、低消費電力のため不要の可能性大。
照明機器の応用 拡散板などの直視防止が必要、結果として機器発光効率を下げる。 発光パネルをそのまま機器に使えるので、素子の発光効率を下げずに済む。
演色性 高くなってきた 低い

 

スポット照明はLED、全体照明は有機ELなどに住み分けが進みのでしょうか? LED照明の点光源対策をせずに済むのは、魅力です。LEDの場合、せっかく高くなってきた発光効率を、まぶしさ防止のため、機器実装時に拡散板などで下げるので、悩みのタネです。

白色LEDの青色成分の影響

LEDは、白熱電球に比べ高効率で、蛍光灯よりも長寿命なので、街灯や信号機がLEDへ移行しつつあります。また、PCディスプレイや携帯画面も、LEDが多くなり、周りにLEDが一気に増えました。

これらLED、特に白色LEDの発する光は、従来に比べ、青色の成分が多く含まれています。LED街灯の夜空は、昔に比べて青みがかった色となるとの報告もあります。青は、心を落ち着かせ、犯罪防止にも役立つかもしれませんが、生物の体内時計を狂わせるなど、いろいろな分野に影響を及ぼす可能性も指摘されています。

効率や生産コストの研究が盛んな白色LEDですが、合わせて色の研究も進むことを期待しています。私は、PC専用のJ!NZ PCメガネを使って、LEDディスプレイの青色対策をしています。使い始めて間が無いので、効果のほどは判りませんが、精神的には安心です。

 

J!NZ PC
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8/189/13まで、J!NZ PC4週間使って満足しなければ、購入全額返金キャンペーンを行っていますので、気になる方は試してはいかがでしょうか?

消費電力とルーメンのバランス

6月13日、政府は、家電メーカや量販店へ、発熱電球の製造・販売の自粛を要請しました。目的は、節電。この白熱電球の代替のLED電球の一部は、相当するワット表示の1/3の明るさしか無いなど、暗いとの指摘が多く、問題視されています。

消費者庁は、LED電球購入時は、これまで慣れ親しんだ消費電力のワット数ではなく、ルーメンを参考にするように指導しています。このルーメンとは、照明装置が持つ光の量のことです。

LED自体の発光は、白熱電球と異なり方向性があります。製品によっては、LED照明直下は明るいが、周囲に光が回らないため、暗いと感じるものもあります。対策に、LEDの配置を変える、拡散板を使うなどの方法があり、メーカの工夫ポイントです。しかし、ルーメンを上げるには、装置内のLED数を増やすか、個々のLEDを明るくする必要があり、結果として消費電力も上がるので、両者のバランスが大切です。

個人的には、以前のブログでも書きましたように、1部屋に1台のLED照明装置で全てまかなう様式から、欧米のように複数の装置を使う様式へ変われば、バランスが取れた適材適所のLED照明を開発できるのでうれしいです。HappyTechのメインターゲットも、ここですので…。

さくら色照明は、癒しや睡眠に効果あり

「防犯効果には、白色よりも青色の照明が効果あり」とは、以前のブログでも紹介しましたし、よく言われます。これと同じような例を、シャープのホームページで見つけました。

さくら色のLED照明は、癒しや安眠に効果がある」そうです。発光色を変えられるLED照明の特徴を効果的に使った例です。