LED電球の知られざる真実

今回は今注目のLED電球について知られざる一面について考えてみたい。


ずばり、LED電球は買いか？・・・結論から言うとNOである。
技術的にはまだ未完成であるというのが当ブログの結論である。


LED技術の最新の技術動向をバイアスなしに調べる方法があれば、そこにLEDの課題が見えてくるはずだ。
世の中の記事というものは多かれ少なかれバイアスが入っている。メーカー発表の資料は本当の問題を決して語りはしないし、何らかのメディアもスポンサーの関係を無視した記事を書きにくいからだ。


しかし、最新の技術動向は企業によって厳重に機密保持されているかといえば、むしろ逆で、積極的に公開されている。それは、特許という制度があるためである。
通常の研究開発はこのような順番で進められる。

1. 研究開発（アイディア）
2. 特許出願
3. 商品開発
4. 論文発表
5. 商品化

つまりアイディアが出た時点で我先にと特許出願をしてしまう。さもなければ競争相手が同じアイディアを出願してしまうかもしれないからである。
そして、出願から1年半後に公開される（日本の場合）。
よって、最先端の研究成果のわずか1年半後には世界中の人に向けて公開される。よほど単純な技術でない限り、この時点（1年半後）ではまだ商品化されていない。
つまり、私たちは誰でも、これから商品化されるかもしれない最新の研究成果を見ることが出来る。


話は戻るがLED電球についてこのような特許が出願されている。
この特許は LED電球について非常にわかりやすく説明してくれている。

特開2007-5549
【技術分野】
【０００１】
本発明は、白色発光ＬＥＤランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、白色を発光させられる白色発光ＬＥＤランプには主に三種類ある。一つ目は、青色ＬＥＤを、青色励起で黄色光を発光する黄色発光蛍光体を含む透明樹脂で覆ったもの（特許文献１参照）、又は、青色ＬＥＤを、青色励起で緑色光を発光する緑色発光蛍光体と青色励起で赤色光を発光する赤色発光蛍光体を含む透明樹脂で覆ったランプパッケージであり、青色ＬＥＤからの青色光とこれにより励起した黄色発光蛍光体からの黄色光とを混合、あるいは青色ＬＥＤからの青色光とこれにより励起した、緑色発光蛍光体からの緑色光および赤色発光蛍光体からの赤色光とを混合することにより、白色光とするものがある。
【０００３】
二つ目は、紫外線ＬＥＤを、紫外線励起で青色光を発光する青色発光蛍光体と紫外線励起で緑色光を発光する緑色発光蛍光体と紫外線励起で赤色光を発光する赤色発光蛍光体とを含む透明樹脂で覆ったランプパッケージであり、青色ＬＥＤからの紫外線で励起した、青色発光蛍光体からの青色光、緑色発光蛍光体からの緑色光および赤色発光蛍光体からの赤色光を混合することにより、白色光を得るものである（特許文献２参照）。
【０００４】
三つ目は、パッケージ内に青、赤、緑それぞれに対応する３つのＬＥＤチップを搭載して樹脂封止したランプであり、各色のＬＥＤを同時発光させ、混色し白色とするものがある（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−５５７７２号公報（図８）
【特許文献２】特開２００１−１１１１１４号公報

簡単にまとめると
白色を発光させられる白色発光ＬＥＤランプには主に三種類ある。

1. 青色LED＋蛍光体
2. 紫外LED＋蛍光体
3. 3色LED

そして、課題としてはこのように書いてある。

【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述した３タイプの白色発光ＬＥＤランプのうち、赤色発光蛍光体を使用するものに関しては、現在、赤色を発光する蛍光体で青色や紫外線を赤色に変換する変換効率の高いものが実用化されていない為、照明として使用した場合、赤色の色再現が不十分である。また、青色ＬＥＤの発光と黄色発光蛍光体の発光とによって白色を作り出しているものでも、赤色成分がほとんど含まれていないため、照明に適用する場合に赤色の再現が非常に低い。
【０００６】
さらに、青、赤、緑の３色のＬＥＤチップを使用する場合は、各色のＬＥＤが優れた単色性ピークを有するために、色むらが生じやすいという問題があるとともに、３つのＬＥＤそれぞれに電源回路が必要になるのでコストが高くなるといった問題もある。

つまり、照明用として使うには色の再現性が低いと言うことである。現在は1の青色＋蛍光体のLEDが主流である。この方式は赤の再現性が低い。赤色の再現性と言うのは人間にとって非常に重要であると考える。女性が口紅を塗るのは赤色の印象が特に際立っているからだと考えられる。よって、照明という用途を考えたとき、非常に重要なポイントをクリアしていないというのが当ブログの結論である。


ちなみに上記の特許は2005年出願であるからすでに技術が進歩して解決した可能性がある。
そこで違う特許を調べてみた。

特開2010-092993 

光源としてＬＥＤを用いた照明装置においては、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び赤色ＬＥＤの３種類の異なる発光色のＬＥＤを用い、これらのＬＥＤ夫々の発光強度を制御することにより、電球色～昼光色の範囲に亘って照明光の色温度を自在に変化させることが可能となる。図１１は、照明光の色温度が５０００Ｋになるように青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び赤色ＬＥＤを点灯したときの分光分布を示す図である。なお、図１１の横軸は波長（ｎｍ）を、縦軸は相対強度を夫々示している。図１１に示すように、これら３種類のＬＥＤからの光の重ね合せにより得られる照明光には、５８０ｎｍ近傍の波長領域のスペクトルが殆ど存在しない。これは、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び赤色ＬＥＤが、優れた単色性を有している、即ち発光スペクトルの半値幅が白熱電球又は蛍光灯と比較して狭いためである。この結果、黄色～橙色の物を正しい色で見ることができず、演色性が良くないという問題がある。なお、演色性は、色の見え方に及ぼす光源の性質であり、演色性が良いほど、物の色が自然な感じに見えることになる。

従来の技術例のスペクトル分布

本来は連続したなだらかなカーブになるのが理想である。

これでは物の色が正確に見えるとは思えない。

この発明の実施例によるスペクトル分布

上の例よりかなりよくなっているが、

非常にピーキーな山が残っている。

つまり、2010年に公開されたこの特許でも、演色性・・・色の見え方の問題は解決されていないようである。しかもこの特許の方式は3色混合法式である。これは先述の特許ではコストが高くなると書いてある。お金をかけてこの現状でLED電球にどのようなメリットを見いだせるのであろうか？・・・電球型蛍光灯に対して明らかに勝っているのは、

• 寿命
• レスポンス

くらいと思われる。トイレ用？私なら白熱電球を使う。