技術コラム/技術情報

そもそも変換効率とは

変換効率とは入力した電気エネルギーが、可視光に変換される割合をいいます。
その変換効率は、ランプによって異なり白熱電球5.1%、蛍光灯16％、白色LED30％となります。この比較から白色LEDは、他のランプより電気エネルギーを効率よく光に変換する発光源であることがわかります。
また白色LEDは理論値で変換効率を40％まで上げられるため、今後の開発でさらに変換効率が、向上すると考えられます。

LEDと変換効率

では、『なぜLEDは他の物よりも効率が良いのか？』その理由は、各ランプの発光原理の違いにあります。
たとえば、白熱電球の場合、その発光源として使用するフィラメント（主にタングステン）と呼ばれる細い金属に電流を流し加熱することで光をつくります。そのため電気エネルギーは、そのほとんどが光ではなく熱に変換されてしまうので変換効率が下がってしまいます。
これ対してLEDは、Ｐ型半導体とＮ型半導体を接合してつくられる『pn接合』に電圧を印加し電流を流すことで発光します。
その発光原理は、LEDの電極間に電圧を印加するとP型半導体とN型半導体の接合部で正孔と電子が結合します。その結合した際に正孔と電子は、もともともっていたエネルギーより小さくなるため余分なエネルギーが光として放出されます。

このように白熱電球は、光を得るために電気エネルギーを一度、熱エネルギーに変換するので、どうしても変換損失が発生してしまいます。これに対して、LEDは、電気エネルギーを直接光に変換する仕組みを利用しているため変換効率が良いことになります。

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