寿命について考える。
今回はLEDの寿命について考える。
といってもLEDそのものの寿命ではなく、最近話に出ることが多くなってきた電源部の寿命について。
一般的なスイッチング電源の寿命を左右する要因として電界コンデンサやフォトカプラの経年変化による寿命が考えられる。特に電界コンデンサの寿命はリップル電流による自己温度上昇と周囲温度に大きく影響をうける。
そこで一般的に言われるLEDの寿命40000時間に対して、電源部分の寿命がどのくらいもつのか？
そんな疑問が起きるのではないだろうか。これに対して検証したいと思う。
当社LED蛍光灯に採用する電源部の電界コンデンサは「Ruibycon社製 CFXシリーズ」である。
同社スペックシートによる設定寿命は「105℃ 5000時間」。数万時間のLEDから比べるとなんだか寿命が短く大丈夫？と思われる方もいるかもしれないがご安心なく。
「アレニウスの法則」は化学反応速度の温度依存性を予測する場合に用いられる数式。
部品の経年劣化の原因が温度である場合、部品の寿命（T)は『アレニウスの式:T＝A・exp(Ea/kT)』（A,Ea:故障モードごとの固有定数、T：絶対温度、k：ボルツマン定数）で近似できるというものである。
式の詳細を知りたい方はウィキペディア
この考え方を元にもう少し現実的に想定値を予測してみよう。
そこで用いられる数式が以下の式になる。
Lx＝Lo x 10x To-Tx/20
(Lx:実際の使用（温度Txにおける推定寿命）
(Lo:最高使用温度における保証時間）
(To:最高使用温度）
(Tx:実際の使用温度（周辺温度）
アレニウスに比べ非常に簡単な形式までシェイプアップされたことがわかる。
実際に上にあげたルビコン社の電界コンデンサを当てはめてみよう。
Lxこの電界コンデンサの寿命をもとめるには
(Lo:105℃の条件では5000時間という数値はスペックシートから読み取れる）
(To:最高使用温度→電源内蔵、電源外ずけ等の条件、また、自然冷却、去勢冷却等の冷却条件によっても変化すると考えられるが、ここでは多少高めの70℃で計算してみる）
(Tx:周辺温度≒LED管温度と推定し、約45℃に設定してみよう）
計算の結果、Lx＝62500。つまりこの使用方法における電界コンデンサの寿命は62500時間であることが推定される。
ちょっとややこしいという方にはもっと単純なものを。
『10℃2倍則』→ここにわかりやすく出てます。
読んで字のごとく「10℃温度が下がれば寿命は2倍になります。」逆にいえば「10℃温度が上がれば寿命は半分になります」ということだ。これを読んだだけで、いかにコンデンサにとって熱が重要かがわかる。コンデンサを必要とする電化製品はすべてこうした条件がなりたつのである。
よって、当社使用のコンデンサは105℃5000時間。95℃で10000,85℃で20000、75℃で40000時間。
ここのあたりでLEDにおいついてくるわけだ。（LEDは熱に弱く、仮に75℃の環境下であれば40000ｈももたないだろう）
このように、話題になる電源部分におけるコンデンサ。
販売されている多くのLED製品がこうした細かな部材にまでこだわっているとは言えない。
日本製においても中身は外国の低品質な部材を使用している場合は少なくはない。しかし、日本製というだけで安心して選択してしまうユーザーが多いのも事実だ。
我々の製品は中国製であることをデメリットとは考えておらず、むしろ高品質で低価格な製品を普及させるための当然の選択だと考えている。この特徴に、日本人流のサービスを合わせることによって信頼できるブランドが成り立つ。
世界のどこの商品であっても「RUIFA」の名前が付いていれば安心だ。こういうブランドを目指している。
といってもLEDそのものの寿命ではなく、最近話に出ることが多くなってきた電源部の寿命について。
一般的なスイッチング電源の寿命を左右する要因として電界コンデンサやフォトカプラの経年変化による寿命が考えられる。特に電界コンデンサの寿命はリップル電流による自己温度上昇と周囲温度に大きく影響をうける。
そこで一般的に言われるLEDの寿命40000時間に対して、電源部分の寿命がどのくらいもつのか？
そんな疑問が起きるのではないだろうか。これに対して検証したいと思う。
当社LED蛍光灯に採用する電源部の電界コンデンサは「Ruibycon社製 CFXシリーズ」である。
同社スペックシートによる設定寿命は「105℃ 5000時間」。数万時間のLEDから比べるとなんだか寿命が短く大丈夫？と思われる方もいるかもしれないがご安心なく。
「アレニウスの法則」は化学反応速度の温度依存性を予測する場合に用いられる数式。
部品の経年劣化の原因が温度である場合、部品の寿命（T)は『アレニウスの式:T＝A・exp(Ea/kT)』（A,Ea:故障モードごとの固有定数、T：絶対温度、k：ボルツマン定数）で近似できるというものである。
式の詳細を知りたい方はウィキペディア
この考え方を元にもう少し現実的に想定値を予測してみよう。
そこで用いられる数式が以下の式になる。
Lx＝Lo x 10x To-Tx/20
(Lx:実際の使用（温度Txにおける推定寿命）
(Lo:最高使用温度における保証時間）
(To:最高使用温度）
(Tx:実際の使用温度（周辺温度）
アレニウスに比べ非常に簡単な形式までシェイプアップされたことがわかる。
実際に上にあげたルビコン社の電界コンデンサを当てはめてみよう。
Lxこの電界コンデンサの寿命をもとめるには
(Lo:105℃の条件では5000時間という数値はスペックシートから読み取れる）
(To:最高使用温度→電源内蔵、電源外ずけ等の条件、また、自然冷却、去勢冷却等の冷却条件によっても変化すると考えられるが、ここでは多少高めの70℃で計算してみる）
(Tx:周辺温度≒LED管温度と推定し、約45℃に設定してみよう）
計算の結果、Lx＝62500。つまりこの使用方法における電界コンデンサの寿命は62500時間であることが推定される。
ちょっとややこしいという方にはもっと単純なものを。
『10℃2倍則』→ここにわかりやすく出てます。
読んで字のごとく「10℃温度が下がれば寿命は2倍になります。」逆にいえば「10℃温度が上がれば寿命は半分になります」ということだ。これを読んだだけで、いかにコンデンサにとって熱が重要かがわかる。コンデンサを必要とする電化製品はすべてこうした条件がなりたつのである。
よって、当社使用のコンデンサは105℃5000時間。95℃で10000,85℃で20000、75℃で40000時間。
ここのあたりでLEDにおいついてくるわけだ。（LEDは熱に弱く、仮に75℃の環境下であれば40000ｈももたないだろう）
このように、話題になる電源部分におけるコンデンサ。
販売されている多くのLED製品がこうした細かな部材にまでこだわっているとは言えない。
日本製においても中身は外国の低品質な部材を使用している場合は少なくはない。しかし、日本製というだけで安心して選択してしまうユーザーが多いのも事実だ。
我々の製品は中国製であることをデメリットとは考えておらず、むしろ高品質で低価格な製品を普及させるための当然の選択だと考えている。この特徴に、日本人流のサービスを合わせることによって信頼できるブランドが成り立つ。
世界のどこの商品であっても「RUIFA」の名前が付いていれば安心だ。こういうブランドを目指している。
北海道こそLEDを。
冬の寒さが厳しい北海道。
外は零下になり寒い日が続く。昔はよく「しばれるしばれる」と言ったが最近この言葉を耳にすることが減った。冬らしい冬の寒さをあまり実感しにくくなってきたのかもしれない。少し残念だ。
LEDの使用環境温度は一般的に－30℃くらいから上は＋50℃くらいのものが多いが、はたして北海道の冬とLEDは相性がいいのかを考えてみたい。
外廊下タイプのマンションやアパートの供用部はもちろん外の状態だ。立体駐車場や駐輪場も外の環境といえる。中には倉庫などにおいてもマイナス気温の環境になることは間違いない。
現在、こうした場所において多く使われている直管型蛍光灯。
蛍光灯は内部に密閉されている水銀ガスが放電のエネルギーによって紫外発光し、その紫外線によって蛍光灯内に吹き付けされた蛍光体が可視光線を発生させるという仕組みだ。
しかし、環境温度が低温になると水銀が蒸発しにくくなり、紫外発光が減ることによって可視光も減る。
つまり明るさや発光効率が著しく低下する。
LEDの最大の敵は熱であることからもわかるように、LEDは低温に強いという特徴を持っています。
LEDは高 温になると発光効率が低下してしまいますが、低温環境下では効率が向上します。
効率的な熱放出が効率的な発光につながるわけです。
雪国こそLED導入をお勧めします。
照明の発光効率について
照明の選定を行う上で「明るさ」がとても重要なポイントとなる。
この明るさをシュミレーションする場合、その発光効率を頭にいれておく必要がある。
シュミレーションを行う上でこうしたマッチングの知識はLEDを販売するおのおのが最低限
の知識として頭に入れておかなければならないものである。
LEDの発光効率はlm/W[Wあたりのルーメン数]で表示される。
1Wでどのくらいのルーメンを出せるかという数値がこれだ。
現在、LEDのルーメン数も100lm/Wをこえるものがどんどん出てきた。
日亜化学工業からリリースされた「雷神」においては、（150lm/W @20mA）を実現している。
つまり1Wで150lmが可能になるわけだ。（ちなみに@20mAという表示は20mAの時にという
一定の条件値を示す。つまりこれ以上のアンペアをかければもっと明るく光る。その反面
耐久性を著しく損なう等の問題がある。低いスペックのLEDもこのように高いアンペアをかける
ことで明るいものを作れるがどのくらいその製品がまともに使用できるかは謎であり、外国製品
に限らずこのような粗悪品が多いのも事実である。）
展示会などへ行くとこの「雷神」の使用を予定した日本製なども出品されているようだ。
「1Wで150Lmの雷神を使用していますので20Wで2700LMでます」と。
LEDの発光効率をそのまま製品の発光効率にしてしまうことにこれからの課題が見えます。
（発光効率の記載に対して一定の条件下での基準がないため、即間違いではないので、やはり明るい製品と
いうことをアピールしたいという心意気ではあります。また、逆に専門知識のないユーザーは条件や内容は別として示された数値だけで判断する場合が多いのでバカ正直に表示してしまうと、自社の製品よりも暗い製品の数値以下の数値を提示することになってしまうのです）
100lm/Wを超える発光効率をもつLEDを使用した照明器具においては、電源性能における効率の低下、
チップの温度上昇による効率の低下など様々な要因による発光効率の低下が発生する。
この発光効率の低下は約50%と言われる。この計算による比較としてLEDの発光効率を50とした場合、
白熱球は12、蛍光灯は55といったところか。ちなみに蛍光灯の発光効率は100lm/Wといわれている。
つまりLEDの発光効率についてLEDは白熱電球の3倍以上の効率があり、蛍光灯照明と同等まで進歩してきていると言える。
発光効率が同等となり、寿命で勝るLEDは非常に優れた光源といえるのではないか。
普及における最大の問題は「価格」であることは間違いなさそうだ。
ありとあらゆる方法を模索し、コストを下げることによってLEDを普及させることが当社の
役割である。
この明るさをシュミレーションする場合、その発光効率を頭にいれておく必要がある。
シュミレーションを行う上でこうしたマッチングの知識はLEDを販売するおのおのが最低限
の知識として頭に入れておかなければならないものである。
LEDの発光効率はlm/W[Wあたりのルーメン数]で表示される。
1Wでどのくらいのルーメンを出せるかという数値がこれだ。
現在、LEDのルーメン数も100lm/Wをこえるものがどんどん出てきた。
日亜化学工業からリリースされた「雷神」においては、（150lm/W @20mA）を実現している。
つまり1Wで150lmが可能になるわけだ。（ちなみに@20mAという表示は20mAの時にという
一定の条件値を示す。つまりこれ以上のアンペアをかければもっと明るく光る。その反面
耐久性を著しく損なう等の問題がある。低いスペックのLEDもこのように高いアンペアをかける
ことで明るいものを作れるがどのくらいその製品がまともに使用できるかは謎であり、外国製品
に限らずこのような粗悪品が多いのも事実である。）
展示会などへ行くとこの「雷神」の使用を予定した日本製なども出品されているようだ。
「1Wで150Lmの雷神を使用していますので20Wで2700LMでます」と。
LEDの発光効率をそのまま製品の発光効率にしてしまうことにこれからの課題が見えます。
（発光効率の記載に対して一定の条件下での基準がないため、即間違いではないので、やはり明るい製品と
いうことをアピールしたいという心意気ではあります。また、逆に専門知識のないユーザーは条件や内容は別として示された数値だけで判断する場合が多いのでバカ正直に表示してしまうと、自社の製品よりも暗い製品の数値以下の数値を提示することになってしまうのです）
100lm/Wを超える発光効率をもつLEDを使用した照明器具においては、電源性能における効率の低下、
チップの温度上昇による効率の低下など様々な要因による発光効率の低下が発生する。
この発光効率の低下は約50%と言われる。この計算による比較としてLEDの発光効率を50とした場合、
白熱球は12、蛍光灯は55といったところか。ちなみに蛍光灯の発光効率は100lm/Wといわれている。
つまりLEDの発光効率についてLEDは白熱電球の3倍以上の効率があり、蛍光灯照明と同等まで進歩してきていると言える。
発光効率が同等となり、寿命で勝るLEDは非常に優れた光源といえるのではないか。
普及における最大の問題は「価格」であることは間違いなさそうだ。
ありとあらゆる方法を模索し、コストを下げることによってLEDを普及させることが当社の
役割である。