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株式会社マイクラフト
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LEDは、発熱しないって本当?

LEDは熱くなる?

LEDは、白熱電球のようにフィラメントを熱して発光させるような仕組みではなく、電気を直接光に変えるため、 一般的に熱くならないというイメージがあります。それは本当でしょうか?

LEDへ投入される電気エネルギーのうち、およそ20〜30%前後が可視光(我々の目に見える光)に変換されるといわれています。 それでは残り約70%の、光に変換されなかったエネルギーはどうなるのかといえば、実は損失としてすべて熱に変わってしまいます。 つまり、LEDも、たくさん電流を流すと強く発熱します。

※なお、白熱電球の場合はおよそ10%程度、蛍光灯は20%程度が光に変換されるといわれています。 LEDの光には、赤外線がほとんど含まれず、熱く感じるようなことはありませんが、LED照明などの応用製品では、 大量のLEDに大出力を投入して一斉点灯させるため、内部のLED発光部や、電源基板部は強く発熱します。

LEDは熱に弱い?

発光部のLED素子(半導体)は、蛍光体が入った樹脂で覆われて、一つのパッケージとして作られています。
※LED照明器具の内部に取り付けられている、薄く四角い形状の黄色っぽいものがLEDパッケージです。
LEDパッケージについて詳しくはこちら

このLEDパッケージを構成している材料である、LED素子・蛍光体・封止樹脂などの材料は、 高温に晒されると加速的に劣化を早め、明るさが落ちてしまいます。
そのため、実用に耐えうる80℃〜100℃など、素子の温度上昇の上限も定められています。

また、回路部の電子部品にはコンデンサーなどの熱に弱い部品も使われていますので、 しっかりした放熱処理がなされないと、本来長く持つはずのLEDの寿命を著しく縮めてしまう原因になります。

照明用LED製品は熱との戦い

発光する半導体であるLED素子は、約0.3mm角程度と非常に小さく、個々の放つ光の強さには限界があるため、 照明器具のように部屋全体を明るくできるほどの大きな光量を得るためには、大量のLED素子を集積して一斉点灯する構造に作る必要があります。

LED照明器具内部には、このLEDパッケージ(チップLED)がたくさん敷き詰められています。 そして、大きな電力を投入してこれらを明るく光らせますので、LEDが一斉に発熱します。
※チップLEDが数十個並べられているもののほか、パワーLED(内部に複数LED素子内包)が数個並んでいるもの、そして最近ではCOB(チップオンボード)と呼ばれる、 1パッケージ内に大量のLED素子を含んでいるものを使った製品もあります。 LEDは、その特性上、熱放射(赤外線)で外部に熱を放出することがほとんどなく、空気の対流による熱の拡散も期待できないため、 ヒートシンク(放熱器)への熱伝導による放熱に懸かっています。
LED照明器具の場合、しっかりとした放熱処理がなされなければ、LEDにとってたいへん過酷な環境となります。

つまり、メーカーとしては大出力で明るさを追求する照明用LED製品の開発において、この放熱設計が大きなカギを握っているわけです。

LEDパッケージ自体の品質は勿論、この熱対策の良し悪しが製品自体の寿命や品質を決定付けますので、メーカーは常にこの熱と闘ってきました。

LED照明器具の普及当初は、こうした熱対策が不十分であったり、電源回路が海外で安く作ったずさんなものを使っていたり、 LEDチップ自体の品質が、海外製の安価だが粗悪なのものを使用していたなどの原因で、不点灯や短寿命の半ば不良品のようなものも出回っていた時期がありました。

現在では、品質も格段に向上し、短期的に不具合を起こす製品は激減しています。

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LED製品は熱くならないように設計される

白熱電球は、電気エネルギーを熱に変えて発光させる原理のため、必然的に熱くなります。
一方、LEDの発光原理は電気エネルギーを直接光に変換する、つまり、光を発生させるのに熱を必要としません。

しかし、光として放出されないエネルギー損失分は、すべて熱となります。
そして、LED自体が熱に弱いため、自身の熱により、故障や劣化の原因となってしまいますので、 製品自体が、必然的に熱を蓄積しないように設計されます。

つまり、LED製品が従来製品に比べて熱くならないのは、LEDが発熱しないというより、熱くならないように設計されるため、 ということが言えるかもしれません。

マイクラフトのLEDは熱くならない?

以上までのお話は、LEDに大電力を投入する必要があるLED照明製品に関することなので、発熱が大きな課題になりますが、 マイクラフトの「コネクタ付LEDランプ」に関しては、結論から言えば、熱くなりません

LEDは、大きな電流を流すと発熱しますが、模型・クラフト工作への電飾用途として開発されていますので、 大電流を流すような設計にはなっていません。
木やプラスチック製の模型、紙などのクラフト作品にも、直接LEDを取り付けて使えます。

「作品を紫外線や熱で劣化させる心配が少ない」「電飾を長い年月、電球交換もなしで楽しめる」というLED本来の大きなメリットを十分活かせるよう設計されています。

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