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電力

「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
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)。

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  • 丁度万年目 (スコア:5, おもしろおかしい)

    by nemui4 (20313) on 2016年02月23日 15時04分 (#2969303) 日記

    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。

  • 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]

  • by Anonymous Coward on 2016年02月23日 17時00分 (#2969419)

    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]

    今回発表したAriel(アリエル)は、高出力のLEDチップを1つだけ採用し、レンズを多用して9,000lmの明るさを実現するライト。天井を間接的に照射するアップライトと、ダウンライトの2種類をラインナップする。LEDから熱を取り去る独自のヒートパイプテクノロジーを搭載しており、LEDを約50℃前後に保ち、約37年の長寿命を実現した。日本での販売時期、販売価格については未定。
    Ariel(アリエル)
    ダウンライト(左)と、アップライト(右)の2種類をラインナップ
    光源部分。高出力のLEDチップ1つだけを採用している

     独自のヒートパイプテクノロジーとは、一滴の水を入れた直径6mmの銅製のヒートパイプを用いることで、LEDの熱を取り去るというもの。LEDの素子から発生する熱は、ヒートパイプを通り、アルミニウム製のヒートシンクへと移動する。

     一般的なLED照明は接合部温度が約130℃まで上昇し、製品寿命は5万時間程度だが、ヒートパイプテクノロジーにより、LEDの接合部温度を53.4℃と低く抑制し、連続使用時間16万時間を超えても、ライトの色や明るさを長期的に均一に保つことができるという。
    (略)
     蛍光灯の例からいえば、寿命は長い(一般的に6,000~20,000時間と言われている)というが、実際には500~1,000時間程度の寿命しかない。LED電球もそれと同じように実際の寿命より長く、謳っている製品が多い。たくさんのLED電球を壊して、中を見たがどれも同じ問題を抱えていた。つまり、熱を放出できていないということだ。“LED電球は長寿命”という誤った情報を消費者に与えてしまう。私は、LED電球というのは、将来なくなると考えている。

    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。

    • 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。

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  • 設計、実装、運用、或は個体差等、どの辺りなのだろうか。

  • by Anonymous Coward on 2016年02月23日 14時48分 (#2969295)

    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。

    • by cassandro (6035) on 2016年02月23日 15時35分 (#2969328)

      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。

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      • Re:やっぱり (スコア:4, 参考になる)

        by Artane. (1042) on 2016年02月23日 17時26分 (#2969433) ホームページ 日記

        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…

        --
        --暮らしの中に修行あり。
        blogはじめました。 [hatena.ne.jp]
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        • by cassandro (6035) on 2016年02月23日 19時12分 (#2969489)

          > 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。

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    • by Anonymous Coward on 2016年02月23日 20時33分 (#2969543)

      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。

      親コメント
  • by Anonymous Coward on 2016年02月23日 15時33分 (#2969326)

    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。

    静電気による破壊について [akizukidenshi.com]
    LEDの中には逆耐圧だけでなく静電気やサージにより破壊される場合があります。 組成がInGaNのLED(白色、青色、一部の緑色など)はサージや静電気に非常に弱いです。 光の拡散効果を狙って表面を研磨して壊れることもあります。お取り扱いはCMOS-ICと同様ご注意下さい。 ESD対策済みの場合(I-03560など)は問題ありません。

    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。

    • by Anonymous Coward

      >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。

    • by Anonymous Coward

      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。

  • 元記事のコメント欄に次のように書いてあった。知らんかった。

    >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。
  • by Anonymous Coward on 2016年02月23日 14時44分 (#2969290)

    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。

    • by Anonymous Coward

      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。

      • by Anonymous Coward on 2016年02月23日 15時12分 (#2969311)

        > 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。

        親コメント
        • Re: (スコア:0, フレームのもと)

          by Anonymous Coward

          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。

          • by Anonymous Coward

            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?

  • by Anonymous Coward on 2016年02月23日 14時56分 (#2969299)

    >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。

    • by saratoga (23467) on 2016年02月24日 0時08分 (#2969645) 日記

      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。

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      • by twincru (42807) on 2016年02月24日 8時48分 (#2969732) 日記

        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…

        親コメント
    • by Anonymous Coward

      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・・・

      • by Anonymous Coward on 2016年02月23日 15時27分 (#2969321)

        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

        親コメント
        • by Anonymous Coward

          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?

          • by Anonymous Coward on 2016年02月23日 20時31分 (#2969540)
            マジにこうなるんじゃないかと思う。
            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。
            親コメント
          • by Anonymous Coward

            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。

        • by Anonymous Coward

          接触抵抗は思っているよりも大きいよ

      • by Anonymous Coward

        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。

    • by Anonymous Coward

      例えば105℃で2000時間

      105-40=65℃で2000 * 16 時間

    • by Anonymous Coward

      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。

  • by Anonymous Coward on 2016年02月23日 15時06分 (#2969304)

    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。

    • by Anonymous Coward

      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。

  • by Anonymous Coward on 2016年02月23日 15時20分 (#2969315)

    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

  • by Anonymous Coward on 2016年02月23日 15時24分 (#2969316)

    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。

    • 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?

      --
      --暮らしの中に修行あり。
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      親コメント
    • by Anonymous Coward
      まぁ、IT業界では情弱はタヒねですからね。
      分かります。
    • by Anonymous Coward

      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

  • by Anonymous Coward on 2016年02月23日 15時46分 (#2969338)

    大量導入されたLED信号機とか大丈夫なのか?あれ

    • 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。

      親コメント
    • by Anonymous Coward
      信号機利権を温存できて当局としてはむしろそっちのがいいでしょ
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クラックを法規制強化で止められると思ってる奴は頭がおかしい -- あるアレゲ人

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