さまざまな照明器具に使用されている「LED」。省エネ効果が高く、寿命も長いことから、近年需要が急速に高まりつつあります。
LEDを使用した照明には電球や投光器などさまざまなものがありますが、これらを効果的に使用するためには、LEDについての知識を深めておくことが大切です。
 
本記事では、LEDの基礎知識やLED照明の特徴、白熱電球・蛍光灯との違いについて解説します。
LEDについて知りたい方や、知識を深めたい方には役に立つ内容となっていますので、ぜひ参考にしてください。
 

LEDとは何？

 
LEDとは「Light Emitting Diode」の略称で、日本語で「発光ダイオード」と呼ばれる光源の1つです。光る半導体（LED素子）と電極が樹脂に覆われた形状をしており、電気を流すことで発光します。
LEDは使用する半導体の材料や組み合わせによって、光の色が異なり、以下のような種類が存在しています。
 

• 赤色
• 黄色
• 桃色
• 青色
• 緑色
• 白色　など

現在では電球や投光器を始めとする照明器具のほか、ディスプレイや電光掲示板などにも使用されており、日常生活を送るうえでは欠かせないアイテムの1つとなっています。
 

発光の仕組み

LED素子はホールの多いP型半導体と、電子の多いN型半導体が接合した構造をしています。このP型半導体とN型半導体の接合部については、PN接合部と呼ばれることが一般的です。
LEDに対して順方向に電圧を加えると、このLED素子のPN接合部に電子とホールが移動し、再結合して双方が消滅します。この際、互いのエネルギーが高い状態から低い状態に遷移するため、この差に相当するエネルギーが光として放出されます。
つまり、ホールと電子の衝突がLEDの基本的な発光原理になっているわけです。
 

LEDの種類

LEDは主に以下の2種類のタイプに分かれます。
 

• 砲弾型LED
• チップ型LED

砲弾型（リードフレーム型）LEDは、リードフレーム（電極）とLED素子が一体化したタイプの製品です。周囲がエポキシ樹脂で砲弾型に成型されており、この樹脂がレンズとしての機能を果たすため、高い指向性を有しています。
 
一方、チップ型LED（表面実装型（SMD））はエポキシやシリコーンなどの樹脂で成型された製品です。LED素子の周囲がエポキシやシリコーンなどの樹脂で封入されており、内側の面が反射板としての機能を果たすため、光量が大きい傾向にあります。
 

白色LEDの発光方式

LEDを白色に発光させるには、いくつかのLED素子や蛍光体の組み合わせが必要です。これにはいくつかのパターンが存在しますが、代表的なものとしては以下の3種類が挙げられます。
 

1. 青色LED＋黄色蛍光体
2. 赤色LED＋緑色LED＋青色LED
3. 紫外LED＋赤色蛍光体＋緑色蛍光体＋青色蛍光体

1番目の組み合わせは、青色LEDとその補色関係に当たる黄色蛍光体で白色を作り出すパターンです。発光効率が高く、普及率の高い方法ですが、少し青みがかって見えるのが欠点となります。
2番目の組み合わせは、光の三原色である赤・緑・青で白色を作り出すパターンです。フルカラーを発光できるのが特徴で、主にディスプレイやLEDスクリーンなどに使用されています。
3番目の組み合わせは、紫外LEDで赤・緑・青の蛍光体を励起して白色を作り出すパターンです。綺麗な白色光を得られますが、他の方法に比べて発光が弱く、発光効率の低さが課題となります。
 

LED照明の特徴

 
LEDを光源に使用した照明を「LED照明」といい、以下のような特徴があります。
 

• 省エネ効果が高い
• 寿命が長い
• 紫外線・赤外線の放出が少ない

LED照明の3つの特徴を具体的に紹介するので、ぜひ参考にしてください。
 

省エネ効果が高い

LED照明は電気エネルギーを直接光エネルギーに変換できるため、エネルギーロスが生じにくいのが特徴です。電球で比較した場合、LEDの消費電力は白熱電球の約1/6程度といわれています。
他の照明に比べて発光効率が高く、消費電力も少なく済むため、高い省エネ効果に期待できるでしょう。
 

寿命が長い

寿命が極めて長い点もLED照明の特徴の一つです。製品ごとに多少の差はあるものの平均寿命は「約4万時間」といわれており、1日10時間点灯しても約10年間は継続して使用できます。
そのため、基本的に一度設置すれば、長期間電球を交換する必要がありません。
 
そのほか、LED照明は他の照明に比べて衝撃に強く、破損リスクが少ない点も寿命が長い1つの要因といえるでしょう。
 

紫外線・赤外線の放出が少ない

LEDは発光成分のほとんどが可視光で構成されており、紫外線や赤外線の量は極めて少ない傾向があります。
そのため、赤外線の放射熱で機器が劣化したり、紫外線で衣服が変色したりするといった心配はほとんどありません。
特に、家庭用などで使われる一般的な製品であれば、ほとんど紫外線を照射しないので、安心して使用できます。
 

LEDと白熱電球・蛍光灯の違い

 
LEDと白熱電球・蛍光灯の違いを解説します。 なお、照明にはLEDのほかに白熱電球や蛍光灯などもありますが、現在の主流はLEDになりつつあるのが現状です。
なぜなら、LEDは白熱電球や蛍光灯などに比べて性能面で優れているからです。
 
それぞれの特徴や違いを解説するので、照明を選ぶ際の参考にしてください。
 

白熱電球

白熱電球はフィラメントを光源とした照明です。電気を流すと電気抵抗でフィラメントが発熱する仕組みになっており、高温になったフィラメントが白熱化することで発光します。
白熱電球の光は熱を介したものなので、温かみを感じやすいのが特徴です。
しかし、熱を介することでエネルギーロスが生じやすいため、LEDに比べて発光効率は低下します。
また、LEDの寿命が約4万時間である一方、白熱電球の寿命は1,000〜2,000時間なので、短期間での交換が必要な点もデメリットです。
 

蛍光灯

蛍光灯は放電現象を利用した照明です。電気を流すと封入された水銀ガスに電子が放出される構造になっており、そこで生じる紫外線が内部の蛍光体を励起することで発光します。
蛍光灯は比較的安価なので、気軽に購入しやすい点が魅力です。
しかし、発熱量と消費電力が大きいため、LEDに比べて省エネ効果が低いというデメリットがあります。
また、蛍光体は寿命が6,000〜16,000時間であり、白熱電球よりも長持ちしやすいのですが、LEDに比べると寿命が短いのも欠点のひとつです。
 

労働衛生基準の照度について

 
照度とは、単位面積当たりに入射する光の量を示したものです。光を照射した面の明るさを表したもので、単位にはルクス（lx）が用いられます。
労働衛生基準ではすべての労働者が適切な視環境で働けるよう、照度の測定義務と基準が設けられています。
 
そして、令和4年12月1日より、事務所において労働者が常時就業する室における作業面の照度基準が、従来の3区分から2区分に変更されました。
 
引用元：職場における労働衛生基準が変わりました（厚生労働省・都道府県労働局・労働基準監督署）
 
労働者の眼精疲労・視力低下を防ぐためにも、事業所では適切な明るさのLED投光器を設置するなどして、照度の基準を守ることが大切です。
 

LEDに関する基礎知識をチェック

 
照明器具の主流になりつつある「LED」。高い省エネ効果を実現できるほか、寿命が長く、紫外線・赤外線の放出が少ないなど、白熱電球や蛍光灯よりも性能の高い光源としてさまざまシーンで活用されています。
最近は事務所での使用も増加傾向にあるので、労働衛生基準における照度の基準を満たすためにも、LED照明への切り替えを検討してみてはいかがでしょうか。
 
なお、株式会社大同機械では、電球から投光器、スタンドライトに至るまで、さまざまなタイプのLED照明器具を取り揃えています。
シリンダーライトやテープライトなどの取り扱いもあり、幅広い用途での使用が可能です。
 
詳細をご覧になりたい方は「株式会社大同機械」までお気軽にお問い合わせください。