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LEDの発熱原理と省エネの関係について
2023/10/16 17:17
- LEDは発熱するため、放熱対策が重要である。放熱対策をしないとLED素子はダメージを受け、寿命が短くなる。
- LEDは従来のシステムに比べて電気を光に変換する効率が高いため、消費電力が少ない。しかし、発熱量が多いという点においては従来型のライトと同様であり、電気が熱に変換されるロスは大きい。
- LEDの省エネ性は、高い光効率による消費電力の削減に加え、放熱対策をしっかり行うことで長寿命を実現することによるものである。
LEDの発熱原理
2009/12/17 14:07
非常に基本的な質問で恐縮です。根本的に理解が間違って今いたら、どなた様か正していただけると有り難いのですが、LEDは特に素子裏面が発熱するためにその放熱対策が良く議論されていますよね？（放熱対策をしっかりとしないと、LED素子がダメージを受け、本来の利点である長寿命も短くなってしまう。）長寿命に加えて、もう一つのLEDの利点である省エネを考えたところ、ここで疑問なのは、下記点です。
そもそもLEDは蛍光灯、白熱灯等の従来のシステムと比較すると電気を光に変換する効率が非常に高い→従い消費電力が少ない。。このように漠然と理解していたのですが。LEDも従来型のライトと同様に発熱量が多いという事であれば、電気が熱に変換されてしまうロスは同様に大きい→では、何故省エネ？
電気のご専門の方々には何を言っているんだという質問でしたら申し訳ないのですが、色々検索しても中々自分に理解できる説明が得られず、質問させて頂いた次第です。どうぞ宜しくお願い申し上げます。
回答 （8件中 6～8件目)
LEDの防湿(絶縁)、放熱材料を販売している者です。
業界の状況をお伝えします。面積当たりのLED素子数を増やすと、発熱量は増加する状況にあります。まばらに素子をつけるとほとんど問題ない事もあります。これらＬＥＤの課題を防ぐために、防湿を抑えるため素子の上部よりコーティングするシリコーン樹脂、放熱を行う為シリコーンシートで空気の層を遮断し、放熱体への伝熱を上げています。
ＬＥＤ関係のＨＰから発光原理は、ｐｎ結合（半導体材料）に電子の流れ（電流）を作り、電子が消滅する時に光のエネルギーに変わるというエネルギーの動きが光になっている。ある意味、量子力学の高エネルギーが低エネルギーに変わる時、光変換が行われる事のようです。現存する汎用商品としてＬＥＤは高効率とのことです。
さらに、高効率の発光は「ほたる」のシステム（酵素による発光）といわれています。
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毎度ＪＯです。
ＬＥＤは白熱電球と比較して高効率で長寿命です、これは間違い有りません
発光効率は蛍光灯と同等ですが、蛍光電球より断然長寿命です、
発熱の問題は、簡単な計算で理解出来ます
仮にＬＥＤが白熱電球の５倍の発光効率が有ったとすると、
同じ明るさを得る為にＬＥＤは白熱電球の1/5の電力消費で済みます
100Wの白熱電球と同等の発光を得る為には、20WのＬＥＤで済む訳です
しかし半導体であるＬＥＤは高温に出来ない為、この発熱を大気中に放出しなければなりません
白熱電球の場合は、中心温度は数百度でも問題有りませんが、
ＬＥＤの場合は６０℃とかの温度に抑える必要が有ります
ＬＥＤを高温に晒すと寿命が短くなり発光効率も低下します
従ってＬＥＤ発光と言うと、放熱との戦いとも言えます
放熱設計の分野で熱抵抗等を考慮し、20Wの発熱を大気中に放熱させて、
中心温度を60度にキープする為には巨大なヒートシンクが必要になります
お礼
2009/12/21 18:26
ご丁寧に御回答頂き有難うございました。アドバイス頂いた点をもとに、もうすこし深く勉強してみたいと思います。
>LEDも従来型のライトと同様に発熱量が多いという事
まず、ここで誤解しています、同様ではありません。
発生する熱量もＬＥＤは自己熱で壊れるといっても
白熱球と同じ熱量が出るわけではありません。
それぞれの素子において
入力電力に対する光への変換効率が違う事も理解してください。
電球とＬＥＤでは５倍ほど変換効率が違います。
お礼
2009/12/21 18:23
ご丁寧にご回答頂き有難うございました。アドバイス頂いた点をもとに、もうすこし深く勉強してみたいと思います。
補足
2009/12/21 18:29
ご丁寧に回答頂戴し有難うございます。放熱対策に加えて、防湿対策が必要となる訳なんですね。防湿は、やはり未対策だと寿命に関わってくるのでしょうか？