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LEDとは?発光の仕組みと特徴、LEDビジョンについて解説

LEDとは?発光の仕組みと特徴、LEDビジョンについて解説

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LEDとは、発光ダイオードとも呼ばれ、電気を通すことで光を放つ構造をもち、電球や蛍光灯の代わりとして利用することのできる素材です。

LEDは、白熱電球や蛍光灯のように光を放つことを目的として利用されるものですが、その光を放つメカニズムに大きな違いが存在します。

近年では、自動車やバイク、自転車などのライトにも積極的に採用されたり、信号機での利用も増えてきました。

LEDについて、またそれを利用したデジタルサイネージ(電子看板)であるLEDビジョンについて特徴を解説します。

LEDとは?

LEDとはLight Emitting Diodeという英語の頭文字をとったもので、日本語で言うところの発光ダイオードに相当します。

LEDには、後述する白熱電球や蛍光灯のような発光原理とは異なり、電流の中から電子の持つエネルギーを効率的に取り出すことに成功しています。

そのため、電力消費量に対して発熱が少なく、明るい光を取り出すことができます。

白熱電球や蛍光灯との比較

白熱電球や蛍光灯は、長時間点灯していると非常に熱くなります。

白熱電球の場合、フィラメントと呼ばれる導線中を電子が通るときに原子同士がぶつかり合い、光と熱を同時に発生させています。

そのため、光を放つだけでなく同時に高温になってしまい、電力効率としては優れていません。

蛍光灯の場合、管の中に水銀ガスを閉じ込めており、電子が水銀ガスとぶつかることで発熱、発光します。

このとき、白熱電球よりは効率的なエネルギーの受け渡しが行われる性質があるため、白熱電球と比較して低発熱という特徴を持ち比較的電力効率も優れています。

LEDの構造、優位性とは?

白熱電球や蛍光灯では、表現できる色の種類は限られていましたが、LEDでは様々な色を表現することが可能になっています。

これは、LEDを作成する際に、化合させる元素の組み合わせを変化させ、放出する光の波長を変化させることに成功しているためです。

目的の色を表現できるように構成されたLEDは樹脂で周囲を包みこみ、配線を接続することで光るようになります。

これは非常に小さな部品となっており、実際には数十から数千個のLEDを組み合わせて利用することが一般的です。

町中で映像を流している巨大なビジョンもLEDを大量に搭載したパネルで構成されています。

LEDの種類:DIP(砲弾型)とSMD(表面実装型)

LEDの種類は大きく分けてDIP(砲弾型)とSMD(表面実装型)の二種類があります。

DIPタイプは、赤緑青の単色のLEDが隣り合って配置されている構造となっていて、3色1セットが一つの単位として1ドットを構成しています。

DIPタイプは高輝度かつメンテナンス性に優れている特徴を持ち、長期利用に向いています。

一方でSMDタイプは一個のLEDですべての色を表現することが可能なタイプのLEDを使用しているため、個々のLEDが1ドットを構成できます。

小型化したことにより、より密度の高いパネルの作成が可能となり、近距離からの画質や発色の向上や視野角の拡大が進んでいます。

こうした単色だけでなくフルカラーの表現が可能なLEDも普及が進んでいます。

LED照明の特徴

LED照明のメリットは、大きく分けて3つのポイントに分けられます。

  • 寿命の長さ

LED照明は、蛍光灯や白熱電球と比較して寿命が長く、消費電力が低いため環境にも優しいという特徴を持ちます。

消費電力は白熱電球と比較して1/6程度、蛍光灯と比較すると1/2程度とかなりの優位性があります。現在ではあまり見かけなくなった一般的な白熱電球との比較では、約40倍の長寿命を達成しています。

蛍光灯や、蛍光ランプといった電灯と比較しても約4倍の寿命があります。LED照明はこれら3種類の中で最も長持ちする照明器具であるといえます。

点灯時間の長い場所での利用の場合などでは、特にこの消費電力の差がランニングコストに大きく影響します。

  • 高熱にならない・環境を選ばない・周辺環境や商品を劣化させない

消費電力が低いため、同時に発熱量が低いという特徴ももちます。そのため、高熱となっては困るような環境にも導入が可能です。また低温下でも瞬時に最大光量を発揮できます。

また、LEDの放出する光には赤外線や紫外線がほとんど含まれていません。これは特に屋内での利用において大きなメリットになります。

商品のパッケージの色あせを抑制したり、博物館や美術館での所蔵品の劣化を最小限に抑えるうえで役に立ちます。

  • 環境負荷が小さい

その他にも、蛍光灯と異なり水銀を利用していないため環境への負荷も少ないという特徴を持ちます。

デジタルサイネージ(電子看板)にも最適なLED:LEDビジョン

デジタルサイネージ(電子看板)のうち、LEDにより映像を再生するものがLEDビジョンです。その特徴や、液晶パネルとの使い分けについて整理します。

LEDビジョンの特徴

デジタルサイネージとは電子ディスプレイを使っている情報媒体・広告媒体のことです。

現在は液晶ディスプレイやLEDを用いた映像表示装置に情報を掲載することが増えています。

このとき使用される機器がデジタルサイネージです。また、映し出すコンテンツを自由に変更できるという特徴をもちます。

コンテンツのデータを差し替えるだけで、時間ごとや日ごとに自在に情報を更新することができます。

LEDビジョンは多くのパネルを組み合わせて一つのパネルとして利用しているため、複雑な形状の場所など、液晶パネルで対応できないような場所への設置にも対応できます。

また、屋外利用時に飛来物などで一部分に欠損が生じても部分的な交換を行うだけで元通りに利用することが可能になるため、長期的な利用に向いています。

LEDビジョンはメンテナンス性が高く、長期に渡って利用してこそ価値がある製品です。

LEDビジョンと液晶パネルの使い分け

LEDビジョンと液晶ディスプレイは、どちらも画像や映像を表示するものとして使われるものですが、構造上に大きな違いがあります。

液晶モニタはパネルのバックライトを利用して映像を映し出しています。

バックライトから出た光が、色や映像を表現するフィルターを後方から光らせて表示しています。間接的な発光となるため最大輝度は300~500カンデラ程度にとどまります。

液晶ディスプレイの技術は、LEDビジョンよりも高解像度の映像を表現できます。至近距離からの鑑賞を想定した表示や、スマートフォンやVR分野で主に利用されています。

一方で、LEDビジョンはLEDが一つ一つそれぞれの色を発光し、映像を表現しているので最大輝度は6000~6500カンデラにも達し、直射日光にも負けることなく鮮明に表現が可能です。

LEDビジョンは、その明るさと効率の高さ、屋外使用でも安心の耐久性を持ちます。

LEDビジョンの耐久性は約5万時間と、液晶ディスプレイの寿命が3万時間程度と言われており、この点ではLEDビジョンに優位性があると言えるでしょう。

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