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長寿命LEDをもっと長く使う(1)
LED電球の寿命は、一般的に4万時間といわれています。実際は、だれも4万時間を計測したことがない(1日8時間だと13年以上かかってしまう)ので 設計寿命と言うことになっています。寿命の目安として、初期値の70%以下まで光りの量が落ちた場合となっています。

さて、LED照明の寿命を決める要素としては、『LEDそのもの及びその周辺の材料』と『電源部分』があります。LEDは、直流電流で光りますので、交流の商用電源(日本では100V)から、直流電流に変換するための 電源(LEDドライバー回路と言ったりします、LEDをDriveする訳ですから)が必ず必要になります。


電子部品の寿命
少し話はずれて恐縮ですが、電子部品で『寿命』が規定されている部品は私が知っている限りでは2つしかありません。 一つは、『電池』(携帯電話やパソコンに利用されているリチウムイオン電池もです)と『電解コンデンサ』という 部品です。リチウムイオン電池は、充放電を繰り返す事によって、容量が落ちてくるので、「○○サイクル」という規定が 仕様書に載っています。もちろんそれを実現するための充放電の条件も明確に規定されています。

そしてもう一つが、私たちの電球に関係する電解コンデンサという商品です。 この商品は、容量(電気を蓄える量)を大きくすることが出来て、かつ、安価に生産できるという素晴らしい商品です。しかし、一方では 内部に電解液という液体を使用していますので、その液体が充放電を繰り返す事による化学変化や、ショートしても 少しでも安全な爆発になるように、機構的に安全弁が取り付けられており、その弁から蒸発などにより寿命が規定されています。ひどい場合は「液漏れ」によって、その寿命がすぐ尽きてしまう場合もあります。また、その寿命は使用される環境の温度の影響が非常に大きい為、一般的なコンデンサの製品仕様には、時間と温度の両方が記載され「105℃ 2000時間」などと書かれています。条件が厳しい車用途でも、115℃ 2000時間 くらいだったと記憶しています。 2002年頃にパソコンの台湾製電源が、「液漏れ」を起こし、社会問題化しましたが、 これは、その安全弁の機構の問題が中心だったと思います。そういえば、電池も内部に電解液を利用して、化学反応させているので寿命があるという原理は同じですね。その温度と寿命の関係は、業界的には「アレニウスの法則」といって 10度変化することによって、寿命が倍になるというのが目安になっています。

例で計算してみましょう。一般的な電解コンデンサの仕様である『105℃ 2000時間』  という商品の場合
周囲温度 寿命
105℃ 2000時間  ← 仕様
95℃ 4000時間 ← 105℃の倍
85℃ 8000時間 ← 95℃の倍
75℃ 16000時間
65℃ 32000時間
55℃ 64000時間
という計算になります。 日本のコンデンサーは、品質的にも優れており実力値は仕様よりもかなりあると聞いていますのが仕様書(保証値)上では、このようになります。


まとめ
つまりLED電球を、設計保証値4万時間にしようと思ったら、コンデンサの周囲温度を60℃近辺にする必要があるといえます。 しかし、LEDそのものの発熱は、100度を超えます。冷やしてあげないと、自分の熱で壊れてしまいます。 恐ろしいですね。パソコンのCPUなども同じです。熱暴走とか言われます。自分の熱で壊れるんですから 本当に「暴走」ですね。 ※最近は、CPUの中に温度センサーがついているものもあり、さすがに暴走はしないようですが。。。

なので、世界中のLED照明の設計者、特に放熱を担当する機構設計者はこの温度以下に抑える為に 死に物狂いの努力をしているのです。 品質の悪い照明は、この放熱設計が悪い為に寿命が落ちたり場合によっては1年未満で壊れたりします。 そりゃそうですね、

長くなったので、放熱について及び私どもの商品の特徴についてはちら
>>LEDの品質及び長寿命化2
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