2011年3月6日日曜日

LEDの基本設計の概念

 現行水銀灯に比べ、エネルギー及びCO2削減が60%低減されることで、コスト削減を売りとしているLEDが、省エネの切り札として地球温暖化対策の一つとして採用されている。
しかし、大型照明器具(現行400W以上)の単光源に必要な、効率放熱設計について述べる。
 LED設計は、①電気回路②放熱対策③光学効率が、基本設計の概念と言われている。ここでは照度効率に必要な②放熱設計の効率放熱設計についてコメントする。

②放熱対策
・熱膨張によるそりとと亀裂
・素子構成部材の劣化
・電気回路の動作不良
等があげられ、下記に原因として考えられる。(http://monoist.atmarkit.co.jp/を参考)

熱膨張によるそりや亀裂
 電子機器は多くの構成部品から構成されており、部品ごとに材質(熱による膨張・収縮の度合い)も異なります。そのため、さまざまな材質が積層されているような板状の部品であれば反ってしまったり、部品同士の接続個所などで膨張による過度な応力が発生してしまい、亀裂が生じる場合がある。

素子を構成している部材の劣化
 電子機器で使用される材料の中には酸化しやすいものがあり、温度が高くなると酸化しやすいため、繰り返し高い温度にさらされるとそれだけ部品の寿命を縮めることになります。また、繰り返し熱負荷が掛かる(膨張・収縮の繰り返し)と材料の強度が低下し、疲労破壊を起こす場合もある。

電子回路の動作不良
 一般に、電子機器で熱源となる半導体素子は温度が上昇すると電気抵抗が小さくなる特性を持っています。そのため、温度上昇→抵抗減少→電流増加→熱増加→温度上昇の負のスパイラルに陥り、焼き切れなどの問題が発生する。