原則的には、LED電球が理想的です。LEDの効率は従来のフィラメント光源に比べて大幅に優れており、原材料のコストは下がり続けています。しかし、設計者はこの技術を実際に実装する際に多くの課題に直面します。
電球から発生する熱
従来のフィラメント光源の欠点の1つは、放出される熱です。標準的な100Wの電球は、10Wの光しか放出せず、残りの90Wは熱として失われます。ただし、フィラメントは光を放出するために加熱する必要があるため、発生した熱は実際には光の効率を高めます。天井埋め込み照明に使用されるものなど、多くの従来の照明器具は、電球を断熱し、できるだけ多くの熱を光源に保つように設計されています。
LED熱管理
LED も同じように動作します。ほとんどの半導体は熱が増加すると性能が低下するため、器具の改造はタングステン電球をLEDを使用した電球に交換するほど簡単ではないことがよくあります。ほとんどの照明では、LEDが切れないように熱を天井に放出するための追加の 熱管理 が必要です。LEDは寿命が非常に長いことで知られていますが（60,000時間以上が標準）、ストレスのかかる熱条件にさらされると、その時間のほんの一部しか持続しません。LEDははるかに効率的ですが、それでも約30%の電力が熱として放出されます。業界の経験則では、1ワットの電力を放散するのに4平方インチの ヒートシンク が必要です。したがって、 13W LED光源 を100Wタングステン光源 (どちらも10Wの光を発します) に置き換えるには、約12平方インチの熱を自由空気中に放出する必要があります。器具が周囲の材料で断熱されている場合は、さらに多く必要になります。
LEDフィラメント電球とは何ですか?
フィラメント電球は、実際には元の光源である火の高級バージョンにすぎません。米国では、壁から出てくる電源が120VACであるため、この電球で動作するように最適化されています。これらの電球は熱くなることで光を発し、ほぼすべての電源で実現できます。LEDははるかに特殊です。
標準照明LED
標準的な照明用LEDは定電流デバイスであり、点灯するには約3ボルトのDCが必要で、約350 mAで動作することが望まれます。この電流は、壁から120VACを受け取ることができる ドライバー によって確立および調整される必要があります。120VACから12VDCに変換するには、大型のインダクタとコンデンサが必要になる傾向があり、定電流出力を作成するには特殊な回路も必要です。その結果、少数の安価なLEDがドライバーの不協和音に接続された単純なPCBが、古典的なA9電球のような標準的な電球のフォームファクターに詰め込まれる傾向があります。
このドライバは、論理的に ヒートシンク に使用されるスペースを消費し、代わりに余分な熱を発生させ、LEDの寿命を短くする可能性があります。コストは多くの顧客にとって参入障壁となるため、これらのドライバは効率よりもコストを重視し、電球の全体的な品質を低下させる傾向があります。
LEDの色品質
フィラメント電球は、太陽のように燃えているため、すべての波長の光を発します。LEDはダイオードから発せられるエネルギーに依存しているため、材料ごとに1つの波長しか生成できません。私たちが白色光として見ているものを再現できる波長は1つもありません。そのため、これらのダイは通常、スペクトルの青色領域の波長を発し、それが蛍光体変換層によって白色光に変換されます。これは、単に照明が必要な状況ではうまく機能しますが、従来の電球によってレンダリングされる暖かさと色の深みを再現することはできません。
特に赤色は、ほとんどのLEDが発する冷たい光に弱いため、肌の色や食べ物が色あせて魅力が失われます。LED電球メーカーは、効率を犠牲にしてより暖かい光を発するLEDを使用したり、デザインに少量の赤色LEDを混ぜたりすることで、この欠点に対処しています。
LEDは新しい照明デザインやカスタム照明デザインには最適な選択肢ですが、レトロフィット用途で使用するには難しい技術です。フィラメント電球をLEDに交換する場合は、課題を念頭に置き、LED電球は価格に見合った性能を備えていることを認識してください。電球を断熱天井容器に入れる場合は、将来的に切れた電球を交換しなくて済むように、効率の高い高価な電球を購入する価値があるかもしれません。