LED照明とは

LEDの発光原理や構造、構成部材について、また実際にハロゲンタイプのLED照明を分解してのLED照明の仕組みや、LEDの歴史について図解を交えて解説します。

LEDの原理・構造・構成
LED照明の内部構造
LED照明の歴史
関連リンク

LEDの原理・構造・構成

LED照明は、LED単体を並べて製造した光の集合体です。LED単体における発光原理や形状について図解で解説します。

LEDの発光原理

LEDは発光のための物質と入出力のための電極を透明な樹脂で覆った光源であり、発光部には半導体（電気を通す導体と通さない絶縁体の間に位置するもの）が使われており、電気の(＋)が動くp型半導体と(－)が動くn型半導体を合わせて通電することで(＋)と(－)が衝突し接合面が発光します。

LEDの外形形状

LEDには、大きく分類して砲弾型や表面実装型があります。

表面実装型LED

表面実装型は、エポキシやシリコーンなどの樹脂を封入しています。内側の面は反射板としてテーパー状になっています。その他、エポキシやシリコーン樹脂、ガラスなどで形成したレンズを取り付けて指向性を高めたもの、底面にヒートシンクを取り付けて放熱性を高めた大電流タイプもあります。

砲弾型LED

砲弾型は、リードフレームとLEDチップが一体化されており、周囲をエポキシ樹脂で固めています。光を効率よく取り出すために空気とLEDチップ間に屈折率を有しています。

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LED照明の内部構造

LED照明の内部構造はどのようになっているのでしょうか？
実際にハロゲンタイプの照明を分解してみた内容を解説します。

LED照明は、複数の表面実装型LEDが基板上に配置されて構成されています。しかし複雑なパーツ構成ということではなく、これらを取り巻くボディ、光誘導部のシンプルな構成で組み立てられています。

LED単体の背面には並列回路とともにアルミ板が付いており、発光時に発生する背面の熱に対しては放熱グリスを経由してボディ一体型の放熱板で放熱します。

LED照明のパーツ構成

レンズ(光誘導部)	樹脂でできた半球レンズが数十個付いています。
表面実装型LED	LEDを知るでも解説している発光体が数十個付いています。
基板	LED単体を並列で繋いでいます。
ボディ(兼ヒートシンク)	鋳物のボディは放熱板としても機能します。

LED照明の主要パーツはガラスの構成品がないため外部からの衝撃に強く、消えにくいことがわかります。

また、LEDの発光光源そのものは赤外線の放出も少ないため、照射面の温度上昇が少なく、室内冷房における冷却効率も上がることから照明そのもののエネルギー消費を抑えるだけでなく冷房費用のコスト節減にも繋がります。

実際にLED照明を点灯して手を近づけてみたところ、白熱電球では熱さを感じたのですが、LED照明はやんわりと暖かい程度でした。

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LEDの歴史

LEDの歴史は固体物質に電圧を掛けた時にさまざまな色に発光することがわかった1907年以来、通電することで発光する新たな機構として研究されてきました。
LEDが年々進化を遂げる中、明かりの世界でも、ろうそくから始まり白熱灯(電球)、放電灯(蛍光灯)という歴史を経たのち、新たな第4世代の明かりとしてLED照明が注目を集めています。

LED単体の歴史

1907年	固体物質に電圧を掛けた時にさまざまな色に発光することがわかる。
1962年	赤色LEDが登場。
1972年	黄色LEDが登場。
1985年	桃色LEDが登場。
1993年	青色LEDが登場。
1995年	緑色LEDが登場。
1997年	白色LED(蛍光体による)が登場。

LED製品化の歴史

1993年頃	自動車のテールランプ・ブレーキランプ、インジケータ、LEDディスプレイ、信号機。
1999年頃～2005年頃	特殊照明器具、カラー携帯電話機用バックライト、カメラ付き携帯電話用フラッシュ、一般照明器具。
2005年以降	家庭・工事用照明、医療用照明、自動車のヘッドライト、液晶用バックライト。