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シャンデリアにLEDを 新素材GaNが支える“コンパクト”の裏側


シャンデリアにLEDを 新素材GaNが支える“コンパクト”の裏側

この記事の要点は…

劇場や映画館でLED電球への置き換えが進まないのはなぜ?

青色LEDで有名な新素材がLED電球の小形化・高性能化につながる!

LED電球でシャンデリアの七色の輝きを作るには?

まずは下の映像をご覧いただきたい。右の電球では光をギリギリまで絞ることができるが、左の電球では絞り切れていない。次に流れる映像も右の電球がきちんと点灯しているのに対し、左の電球はちらつきが目立つ。

【東芝】シャンデリアにLEDを 新素材GaNが支える“コンパクト”の裏側

 

従来のLED電球調光機能に課題があった。
この動画は2018年5月16日に公開されたものです。

左は、我々が日常で使用している従来のLED電球。右は、今回ご紹介する東芝が開発した新しいLED電球だ。

電球の調光性能は私たちの生活にとって非常に大切なもの。例えば劇場や映画館では上映前に作品へ感情移入させるため、周囲の照明を徐々に暗くし、消灯直前には周囲の認識が困難なほど光を絞ってから消灯するフェードアウト手法を用いている。

省エネのため白熱電球からLED電球への置き換えが進む中、なかなか置き換えが進まないのが劇場や映画館、ホテルなどである。その理由は先ほどご覧いただいた通り、従来のLED電球は白熱電球に比べ、調光性能が劣るため。

調光性能の他、色味が劣ることや、LED電球のサイズが大きいために、シャンデリアなどでは既存器具にLED電球をセットできず、器具自体の交換を余儀なくされることが白熱電球からの置き換えを阻んでいる。

なぜLED電球はちらつくの?

「従来のLED電球がちらつくのは、調光器が白熱電球に合わせて設計されているため、白熱電球とは特性の異なるLED電球を装着すると誤動作を引き起こすからです」

東芝ライテック株式会社 技術・品質統括部 大武寛和氏

東芝ライテック株式会社 技術・品質統括部 大武寛和氏

そう語るのは、東芝ライテック株式会社 技術・品質統括部の大武寛和氏だ。調光器とは、電球とは別に家屋に設置された、光の量を調整する機器のこと。大武氏によれば、フェードイン・フェードアウトの問題も調光器との相性に起因するという。

白熱電球は調光器を組み合わせると、「暗黒ではないが十分に暗い」と感じさせる明るさまで調光できる。しかし、LED電球は流れる電流の量に比例して出力制御する。この明るさの領域では電流が微少でコントロールが非常に難しいのだ。

白熱電球に合わせて設計された調光器を組み合わせるとLED電球は誤動作などを引き起こす

それでは、既存の調光器に頼らなければよいという考え方もあるかもしれない。だが、電球を変えるためだけに電気工事を伴う調光機器や配線の交換をしたいと思う人は少ない。となれば、電球自体の調光性能を向上させるために、機能部品を搭載する必要がある

「しかしそれが難しかったのです。電源回路を大形化させ、ひいては電球を大形化することになるからです。調光機能を搭載するために、これ以上、電源回路部分を大きくすることは現実的ではありません」(大武氏)

LED電球では、光源部に比べ電源回路の割合が大きい

LED電球では、光源部に比べ電源回路の割合が大きい

電源回路の小形化――この課題に立ち向かったのが大武氏らの開発チーム。彼らが目を付けたのは、ノーベル賞で知られる青色LEDの材料・窒化ガリウム(Gallium Nitride、GaN)だった。

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