「長寿命」をうたうLED電球、LED素子よりも先に回路がダメになるケースも 151
ストーリー by hylom
そろそろノウハウも溜まってきたのでは 部門より
そろそろノウハウも溜まってきたのでは 部門より
あるAnonymous Coward 曰く、
LED照明は蛍光灯よりも長寿命と言われており、近年では普及が進んでいる。「10年持つ」というような話もあるが、製品によってはそれよりも短い期間で壊れることもあるようだ。増えてきましたLEDの不点灯というブログ記事で、不点灯になったLED電球が分解されているのだが、これによるとこのLED電球では電球内に封入されている電解コンデンサが破損していたという。
電解コンデンサは経年劣化が発生するデバイスであり、その寿命は1000～2000時間というのが一般的だ。いわゆる「固体電解コンデンサ」では寿命が5000時間のものもあるが、これはあくまで定格温度（85℃もしくは105℃が一般的）での利用する場合で、温度が10℃上がると寿命が半分になると言われている。ちなみにLED電球によっては「密閉器具対応」や「断熱材施工器具対応」というものがあるが、これはそういった環境は高温になりやすいため、温度対策が取られているという違いがある。そのため、たとえば密閉器具に対応していないLED電球を密閉器具で利用すると寿命が大きく縮む、ということがあるようだ（ITmediaの記事）。
丁度万年目 (スコア:5, おもしろおかしい)
こどもさん「昨日ここで買うた亀が夜に死んでもうたで。亀は一万年生きるってゆうてたやんか。おっちゃんのウソつきー」
おっちゃん「ウソはゆうてへん。昨日が丁度万年目やさかいに」
>「10年持つ」というような話もあるが、製品によってはそれよりも短い期間で壊れることもあるようだ。
こっちは製造年月日が書いてあるわな・・・
それにしても10年も持ってたら手が疲れて先に壊れてしまいますな。
カバーが脱落 (スコア:3)
わが家では、購入後3年で、LEDを覆っているカバーが次々を脱落した。接着剤の劣化とみられる。
http://www.pahoo.org/e-soul/gadget/2010/DL-LA41N.shtm [pahoo.org]
ダイソンJrが既に指摘している (スコア:2, 参考になる)
掃除機のジェームズ・ダイソンの息子のジェイク・ダイソンはLED照明機材を手掛けています。
んで、それに関してのインタビューが昨年に出ています。
LED電球に未来はない～ジェイク ダイソンインタビュー [impress.co.jp]
私はLED電球に未来は無いのにLED照明を手掛けるの？？？と最初思ってしまいましたが、「電球型のLED照明には放熱不足による寿命と能力の問題があって未来が無いので、LEDであることを前提にした適切なLED照明を開発していく」ということだと理解しました。既存の物をそのままで一か所だけ変更したら万事OKなんて銀の弾丸はやっぱり無いんですね。んで、LED前提の照明に利点は多々あってもコストが掛かって一般的な感覚では高価極まりない照明を販売しているのがジェイクで、そんなコスト掛けたくないのでLEDを次から次へと壊しまくっているのが一般のメーカーと利用者という構図みたいですね。
Re:ダイソンJrが既に指摘している (スコア:1)
ていうか、ゼロから新設計した先進的な建物ならLEDに都合のいいつくりにすることも可能でしょうけど、
一般的な住宅では新築といえども現在世の中にある仕様から飛び離れたものは作りづらいですし、
在来機器の置き換え用ならなおさら、古い仕様に合わせた作り（LED的には不合理でも）になってる事が必須ですよね。
まぁ長期的には最適設計に移り変わっていくのでしょうけど。
どの辺が、まずかったのだろうか (スコア:2)
設計、実装、運用、或は個体差等、どの辺りなのだろうか。
Re:どの辺が、まずかったのだろうか (スコア:1)
件の記事に限るなら、筐体の放熱が今ひとつ不十分に見えるんですけど。
発光部の下の部分の放熱を甘く見てるようで、フィンを切ってないから放熱面積が小さいという感じがありますね。
後、写真からは確実には言い難いのですが、LED素子を付けてあるアルミ板（？）と筐体本体との熱的な結合を真面目にやれてないような感じもあるし、回路基板の半導体素子の放熱はもっと怪しい。
この読みが間違ってなければ、そりゃ早くに電解コンデンサが潮吹きしますねー(；´Д｀)
Re:どの辺が、まずかったのだろうか (スコア:2)
画像を見た感じでは液漏れが無さそうだから、ハズレを引いたのかなー、と思ってみた。
各部の動作等を確認していないし、口金との接触部付近の粉なんていうのも、白熱電球でも付着するものだし、熱による故障と結論付けるのは、どうかなー、と。
Re:どの辺が、まずかったのだろうか (スコア:2)
(´･ω･｀)しらんがな
#生物の死骸辺りかなー、と
やっぱり (スコア:1)
としか言いようがない。
電子回路(部品)の知識がちょっとある人なら、「10万時間？ 電解コンデンサってそんなに持つの？ それとも電解コンデンサ不使用なの？」と言う疑問は持ったはず。
Re:やっぱり (スコア:2)
２年半で壊れたツインバード製のLED電球は、ケミコンではなく積層セラミックを使ってました。
このインバータはフライバック構成 [tij.co.jp]みたいで、一次側(100V側)に３個、二次側（LED側）に２個、大きめの積層セラミックが使われています。二次側は10uFクラスが２個ですね。
しかし、積層セラミックはケミコンよりも高温時で耐久するとはいえ、10万時間も持ちますかねえ。
Re:やっぱり (スコア:4, 参考になる)
村田製作所が出してるMLCCの寿命推定手法 [murata.com]を見ると、
・温度
・加える電圧
の二つが寿命を決める重要なファクターで、
耐圧に余裕のあるコンデンサで内部の熱がさほど高くない（85度とか）のであれば、数十年の寿命を保てるようですね。
なので、回路設計に余裕がないからそうなったのではないかと…
Re:やっぱり (スコア:1)
> 村田製作所が出してるMLCCの寿命推定手法を見ると、
いやー、これって静的状態でのコンデンサの寿命の推定でしょ。平滑用コンデンサの様に盛大にリップルを食らうコンデンサの寿命は、これでは推定出来ないと思いますよ。静的状態ならリップルによる自己発熱や圧電効果による機械的ストレスや構造欠陥の移動の加速をあまり考えなくても良いのですから。
また村田のページに書いてあるのは、「85℃20V印加で1000時間なら65℃5V印加で41年に相当」であって、村田の積層セラミックが85℃20V印加で1000時間や65℃5V印加で41年の寿命を持つ事を保証しているのではないです。
Re:やっぱり (スコア:1)
> 保証はしてくれませんが、産業用の電子回路で連続動作10年想定の設計は普通ですよ？
産業用の電子回路なら、どんなものでも連続動作10年想定の設計が普通なんです？じゃあ、こんなもので連続動作10年想定の設計をしていただきたいですね。
・入力100VAC、出力12VDC、出力4Wの絶縁型電源
・ディメンジョンは15mm幅、40mm長さ、10mm厚さ
・アンビエントは85℃、フィン無し自然空冷（但し外気導入、対流は無し）
・ロット１万で価格は200円以下
もしこれの連続動作10年想定の設計が出来るのなら、ぐずぐずしていないでLED電球に参入すべきです。上はモロにLED電球の電源部なんですから。
特に産業用機器なら、連続動作10年想定の設計に対して、細かく動作条件を規定するものですが如何？「産業用機器なら連続動作10年想定の設計が普通」なんて無限定には言わないでしょ？
> 元コメントに書かれているように、耐圧に余裕を持たせて設計することがほとんど。
耐圧に余裕を持たせるのは当たり前です。しかし耐圧に余裕を持たせたって、過酷条件で寿命が劇的に延びる訳ではないですね。
68uF50WVの積層セラミックをアンビエント85℃、湿度85%、静的な20V印可で加速試験をした結果、故障率50%での平均寿命は大体800時間くらいでした。周波数100kHz、リップル0.5A(p-p)だと500時間くらいですね。どこのメーカが良い悪いは言いませんが、寿命10年/10万時間なんてとんでもないのが実情なんです。
> 加速試験が信頼できないと言う主張なのかもしれませんが、それだとPCもスマホも車も、およそすべての製品が信頼できないことになりますね。
加速試験に意味があるとすれば、それは適切な条件が設定されている場合です。静的な電圧印可とリップルのある場合とで有意に寿命が違うのなら、静的な電圧印可の加速試験はリップルのある場合にはあまり意味が無いと言っているのですよ。
それを無視して「加速試験が信頼できないと言う主張なのかもしれませんが」とか「それだとPCもスマホも車も、およそすべての製品が信頼できないことになりますね」などの結論に飛びついてはいけません。
Re:やっぱり (スコア:1)
これ激しく同意。
LED電球みたいにわざわざ高温になる部分に無理に小型化した電源回路を詰め込むとか、設計としてあまりに美しくない。
愛着があるから使い続けたいけど、電球しか取り付けられない、という照明器具以外には、LED電球は使うべきではないと思う。
むしろ照明器具ごとLED内臓のものに交換しろといいたい。
コンデンサなんか使ってない自動車用ランプでも (スコア:1)
安いやつは安定化回路を入れておらず単に抵抗で電流制限しているだけなので、スパイクノイズでLED素子そのものが逝っちゃうことが多いですね。
年末に買ったスクーターのナンバー灯をLED化していますが、実働100時間経たずしてすでに半分ぐらい死亡しています。
Re: (スコア:0)
>安いやつは安定化回路を入れておらず単に抵抗で電流制限しているだけなので、スパイクノイズでLED素子そのものが逝っちゃうことが多いですね。
え？うちのは4年前から抵抗しか入ってない安物で1万km以上走行していますが大丈夫ですよ。
それって、ただ明るく見せるために定格値いっぱいの電流を流している安物ではないですかね。
基本的に定格値上限を流すには放熱器が必須ですから。
Re: (スコア:0)
昔あった100Vをそのままぶっこむ奴なんて、直列の内の一つが死ねば全滅パターンだったしね。
知らんかった。 今の電子設計事情て どうなってるの (スコア:1)
>特に、アイリスオーヤマは、自社設計（ここが大きなポイント）＆自社工場。
>工場は中国の大連にありますが、日本人社員が現地社員を指導し、日本品質で製造しているそうです。
一方で東芝の検査部門は LED OEM 電球の部品発熱測定さえ行っていないと。OEM 製品採用時の回路チェックさえしていないと。
私は逆だと思ってた。でも頷ける兆候もある。
2ch の記事だが、http://uni.2ch.net/test/read.cgi/denki/1343665973/ で「Maxwell 方程式丸暗記君」とされている者が出てくる前後を読むと、日本の回路設計者全体の恐ろしいほどの低レベル化が垣間見える。Maxwell 方程式を理解していない回路設計者が多数派にも見えてしまう。
原発さえ作っている東芝の回路設計者が、電解コンデンサのディレーティング評価さえできない程に劣化しているとは思いたくない。でも上の 2ch の記事を読んだ後では、それもありえるとも思える。
今の日本電子業界の設計事情に詳しい方、どうなっているのか本当の所を教えてください。お願いします。
電球型蛍光灯の回路はどうなの (スコア:0)
回路があるのは同じで、発光部が変わったのが大きいのではないの。
もちろん回路は違うものだろうけど、同じように高温になり、同じようにコンデンサーを使ってると思うのだが。
蛍光灯の時代は大丈夫だったのに、LEDになってから回路設計技術が劣化したのか。
Re: (スコア:0)
電球型蛍光灯だと10W～12Wと言うのが多い。それだけ高温になるはず。
LED電球は10Wを超えるのは少ない。6～8W程度。
記事で言ってるのは、少し前のが壊れてるんだろうけど、記事の写真のは東芝ので、それほど古くない。
古くても2年くらい前のように見える。やはり10Wないはず。
熱的にはLED電球の方が回路設計は楽なはず。なんか変な気がする。
Re:電球型蛍光灯の回路はどうなの (スコア:3, 参考になる)
> 熱的にはLED電球の方が回路設計は楽なはず。なんか変な気がする。
逆。
電球型蛍光灯の場合、蛍光管とインバータの距離があるので熱の回りはそれほど考えなくても良い。対し、電球型LEDではインバータが収められているハウジングがLEDの放熱器となっているのでインバータも高温雰囲気となる。なので、インバータの熱設計的には電球型蛍光灯よりも電球型LEDの方が難しい。
Re: (スコア:0, フレームのもと)
電球型蛍光灯でも、回路の入ってる部分は熱々で触れないほどになるじゃん。
Re: (スコア:0)
インバータからの放熱で放熱器が熱くなるのと、放熱器自体が他の熱源の放熱で高温になっていてインバータが放熱しにくいのと、どっちがインバータの熱設計が難しくなると思う？
そんな短いの? (スコア:0)
>電解コンデンサは経年劣化が発生するデバイスであり、その寿命は1000～2000時間というのが一般的だ。
定格で3ヶ月もない寿命じゃどうにもならん気がするけど。
Re:そんな短いの? (スコア:1)
まず「寿命」の定義を疑いましょう。フィラメント電球みたいなものでさえ、一般的に考えられている「寿命」が断線までなのに対して、メーカのいう「寿命」は光束が初期状態に比べてXX％に減少するまで、だったりします。
電解コンデンサの寿命が1000～2000時間という場合、連続運転すれば3か月以内にパンクするのか? ということを考えるとちょっと違うものであることに気づくはず。
しかし、この話、LEDじゃなくてもインバータ全般に言えることなんだけどなぁ。。。蛍光灯だって、DCモータ扇風機だって。
まぁ、粗悪なLED電球にご注意ください、というところなんだろうか。
Re:そんな短いの? (スコア:1)
蛍光灯ですら器具本体は10年以上平気で使ってる建物も結構ありますよね。
LEDも10年経ってみなければ分からないんでしょう。
パナソニック [panasonic.biz]や東芝ライテック [tlt.co.jp]のページでも40,000時間はLED素子の寿命であり照明器具の寿命は別ですと書いてたり…
#裏にでも小さく書いてありさえすれば景表法に引っかからないのだから仕方が無い…
Re: (スコア:0)
1,000～2,000じゃ蛍光灯の6,000～12,000時間より短いじゃん
3倍高くて3倍早く壊れるってナニソレ
電気代少々安くなったって全然取り戻せないくらいだし
取り替えストレスも3倍になるんじゃマジ意味ない
#こないだ丸型蛍光灯をLEDに替えちゃったばかりなんだけど・・・
Re:そんな短いの? (スコア:1)
コンデンサだけソケットにして取り換えればいいんじゃね
Re: (スコア:0)
現在の電球型LEDを、発光部分と電源部分に分割して、発光部分と電源部分間の間のコネクターを規格化する。
既存の豆電球用のソケット規格流用で良いのでは？
Re:そんな短いの? (スコア:1)
今までの白熱電球が、たまたまAC100Vと電球との間に特別な回路を必要としなかっただけであり、蛍光灯は（いわゆる電球型はおいといて）安定器と蛍光管とがあり、その間には規格がる。それと同様な概念で、LED電球用電源と電球が規格化されればいい。
>既存の豆電球用のソケット規格流用で良いのでは？
いやいや、今のLED電球が既存規格を流用しているから厄介なのであり、新しくすべき。電源以外にオプションで照度や色温度とかコントロールできる信号がやりとりできてもいいかと思う。そのくらい革新をしないとだめだろう。
Re: (スコア:0)
そんな設計が出来るなら、コンデンサをもっと離して実装しているわな。
Re: (スコア:0)
接触抵抗は思っているよりも大きいよ
Re: (スコア:0)
よっぽどの粗悪品でもないかぎり、さすがに電球用コンデンサは1000時間なんぞよりもっと寿命の長いものを使ってるはず。
あと、まだ寿命の来ていない蛍光灯を捨ててまでLEDを入れろとは誰も言っていない。
Re:そんな短いの? (スコア:1)
ニチコンの低インピーダンス・125℃品 [nichicon.co.jp]の耐圧160V以上のものや35V以下の耐圧で小型のもので既に2,000時間ですからね。
車載用で超高温向けの150℃品でも、小型で1000時間、標準的な大きさで2000時間は保障 [nichicon.co.jp]してる。
勿論、これは定格の温度（125℃とか150℃とか)での話ですから、温度が低くなれば、2^((To-T)/10)とかの式(Toは定格温度)(割り算の分母が10ではなく5のメーカもある）による倍数で、どんどん寿命が伸びますから。
# 商用交流から電気をもらって電球を動かすインバータを受けるとなると100〜200Vの耐圧は必要かも。
安かろう悪かろうのメーカを使ったとか、部品選定を間違えたまま量産に入ったとかでなければ、この電球に使われてるコンデンサが「ハズレ」だったのでしょう。
Re:そんな短いの? (スコア:1)
105℃品ではなく125℃品というのが味噌です。
しかも、耐圧高め(100Vとか200V辺り)のものを想定しています。
ここら辺だと、四五年前までは1000時間でも文句言えなかったと思います。
# 贅沢言えば5,000時間だろうけど、この辺りは105℃品が限界かも。
Re: (スコア:0)
例えば105℃で2000時間
105-40=65℃で2000 * 16 時間
Re: (スコア:0)
定格温度から10℃下がるごとに寿命は2倍程度になるらしい。
おう、壊れたぜ (スコア:0)
OSRAMだ、てめ～、2個も逝きやがった。
IKEAの激安品よりもたないってのはどういうこった。
まさか1年くらいでダメになるなんて思ってなかったから、レシートもパッケージも保管していなかった。
Re: (スコア:0)
東芝、5年、まだOK
シャープ、4年、まだOK
三菱、半年、まだOK
パナ、3か月、まだOK
さてどうなるか。
Re:おう、壊れたぜ (スコア:3, おもしろおかしい)
会社の方の寿命が先にゲホゲホ
駄目な製品のメーカー (スコア:0)
これの評価やボヤキのまとめページ有ったら有用かも
ちなみにリンク先の「増えてきましたLEDの不点灯」に載っている画像は
手元にある東芝ライテック製［ＬＤＡ７Ｎ]と同じに見える
ときたま ジーと音がしているから此方も間もなく壊れるのかも
どこで使ったの？という問題 (スコア:0)
どこで使ったの？という問題があって
口金の方に液漏れと書いてあるということは
足元から上に向けて点灯する照明に使ったの？
それってかなり特殊な用途な割には、汎用電球のように見えて
いわゆる閉鎖されたランプの中で、閉鎖非対応のLEDを使えば寿命は著しく小さくなりますよと。
あとはお風呂場での利用とか。
通常の利用で破損したのか、特殊用途で破損したのかなどの情報がなく
メーカー不問と言いながら、基盤にメーカー名がある写真を偶然を装ってアップロードされている記事に対して
あれこれ、コメントするのはいかがなんですかね。
Re:どこで使ったの？という問題 (スコア:1)
と言うか、電解コンデンサのパッケージを見ると、あんましいいメーカじゃない感じがするんですけど。
流石に85℃の一般品ではなく最低でも105℃、この手のものだと115℃以上は指定しないとアレだとは思いますが、インバータ（ですよね、右側のチップは）の平滑用に使われてるものいてはグレードが良くないような。
日本国内のメーカのESRが低くて長寿命の物を、多少値が張っても使うのが定石だと思うのですが、どうも国内メーカのESRの低くない125℃品か、中国・台湾あたりの二流メーカ品のパッケージ臭いんですけど…したがって、インバータの発生するリプル電流を吸収するときに電解コンが発熱しすぎて寿命を縮めたのでしょう。
# 固体電解コンだと耐圧の関係で使われてないと思われ。
## と言うか、普通は恒温槽で長時間稼働させて温度測ってヤバければ
## 部品調達を変更するのですが、それができてない？
Re: (スコア:0)
分かります。
Re: (スコア:0)
この東芝の「ＬＤＡ６，７」シリーズは密閉型対応タイプですよ
取り付け方向もカタログ上規定は見当たらないし
「低格寿命は設計寿命であり、寿命を保証するものではありません」
「密閉型器具の種類によっては、明るさが低下したり、寿命が短くなる場合があります」
など通信業界でいうベストエフォート的な表記で良いとする業界なのですから
消費者的な立場で言えばこの手の批評は歓迎すべきです
やっぱり技術がこなれて来てないと駄目 (スコア:0)
大量導入されたLED信号機とか大丈夫なのか？あれ
Re:やっぱり技術がこなれて来てないと駄目 (スコア:3, 参考になる)
照明用の(輝度が必要な)発光機器と、情報表示用の(輝度が要らない)発光機器を一緒にしたらダメですよ。
以下、数値は大ざっぱに書きますが、LED電球などに使われている「パワーLED」は、1素子で5Wぐらいの電力消費があります(3.5V×1.5Aぐらい)。
LEDは効率良いと言いますが、それは白熱電球(2%程度)と比べての話で、LEDでも発光効率は10%程度。5WのLEDなら、1W分は光になりますが、残りの4Wは熱になります。
つまり、照明用LEDはほんの数ミリ角の素子が発する数ワットの熱を廃熱する必要があり、しかも、LED電球の場合、そういう発熱源のすぐそばに制御回路も配置する必要があるため、熱対策が重要になるわけです。
一方、信号機についてですが、ああいった情報表示用のLEDは3.5V×20mA=0.07W程度。それを200個ぐらい並べることで、15Wぐらいの消費電力を持つ発光体に仕立て上げてるわけです。
全体消費電力で見れば一般的なLED電球2個分ではありますが、個々の素子の消費電力が少ないですし、体積的にも余裕がありますので制御回路に熱の影響が出ることを気にする必要はほとんどありません。
さらに、制御回路の作り方の問題になりますが、「1個のパワーLEDを光らせる」場合は、そのLEDに見合った「低電圧で大電流」を供給する電源回路を組む必要があります。
ところが、200個のLED素子を点灯させるのであれば、「3.5VのLEDを30個直列に繋げば、105V 20mAで点灯させられる」×6セット、といった形でLEDを直列にすれば制御回路を非常にシンプルにできます。
ていうか、LED信号機の制御回路は「100Vの商用電源を整流するだけ」って言ってもいい程度の単純なもので、そもそも平滑用のコンデンサがないのでその寿命が問題になることもありません。まあ、そのせいでちらつきがひどくて問題がおきたりする [srad.jp]わけですが…
ま、そんなこんなで、LED照明とLED信号機は全然特性の違う機器ですので、その心配は杞憂としかいいようがありません。
Re:やっぱり技術がこなれて来てないと駄目 (スコア:1)
LEDシーリングはそうしてますよ。例えば、こちらの製品は、LED数160個 [impress.co.jp]。
調色機能があって暖色寒色それぞれ80個ずつですけど、それで60Wぐらいですから、1LEDあたり0.7W程度。
直列数に関しては情報がありませんが、複数のLEDを点灯させる場合は、電圧が許すかぎりできるだけ直列数を増やすのが常識。
100V駆動で25LED直列ぐらいはできそうですが、キリよく20直列×4セットぐらいかな。
ちゃんとしたLEDの制御回路は、いわゆる「スイッチング電源」を「定電流源」化しますが、できるだけ高電圧小電流の方が効率がよくなります。
(つまり、LED照明の中でも、特にLED電球は「小さいパッケージ」に「少数のパワーLED素子」という厳しい構造になっているので、その無理がたたって寿命問題が出ているってことで。今回のストーリーの問題をLED照明の一般論にしてしまうのは暴論でしょう。)
Re:やっぱり技術がこなれて来てないと駄目 (スコア:1)
Re: (スコア:0)