白熱電球が廃止される中、LED照明は世界をどう変えるか

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白熱電球の後継者はまだ始まったばかりです。

1世紀以上にわたって君臨してきたが、かつては強力だった白熱電球は、今月初めにソケットの王座を手放すことを余儀なくされた。

このクーデターは16年以上かけて行われ、8月1日に発生し、バイデン政権は2007年エネルギー独立・安全保障法に基づいて長らく遅れていた規則をついに施行した。 この規則は、トーマス・エジソンの時代から地球の大部分を照らしてきた古典的な熱気球の形をした白熱電球のほとんど（すべてではない）タイプの販売を事実上禁止するものである。

新しい君主は発光ダイオード、つまり LED であり、永続的に君臨する態勢が整っています。 過去 10 年にわたり、科学者、エンジニア、設計者、政策立案者は LED を支配するよう育て、白熱灯ができるすべてのことを、ほんの一部のエネルギーで行えるよう説得してきました。 LED 電球は白熱電球と同じ量の光を提供しながら、消費電力を 90% 削減し、寿命は 25 倍です。 2014 年のノーベル物理学賞は、青色 LED を発明した科学者に贈られました。

「これはまさに照明技術におけるエジソンレベルの革命です」とソリッド・ステート・ライティング・サービスの社長で米国エネルギー省の照明研究プログラムの顧問であるモーガン・パティソン氏は述べた。

LED テクノロジーは、以前の製品を模倣するだけでなく、まったく新しい一連の機能をもたらし、私たちと光との関係全体を再考させる可能性があります。 LED は本質的に調光可能です。 表面に直接組み込むことができ、壁や天井を光源に変えることができます。 消費電力もさらに低下する可能性があります。

しかし、LED の最も重要な特性の 1 つは、光と色の両方の調整可能性です。 全面照明ではなく、光の影と範囲を最適化することで、安全性、生産性、快適性、健康を向上させることができます。 私たちは可能性を掴み始めたばかりです。

「LED 照明は、一般的な照明の使い方に関する私たちの理解を上回っています」とパティソン氏は言います。 「単に場所に光を照射するのではなく、より正確に光を届けることができます。」

この照明制御の強化が、最終的には LED の最大の実用的な影響となる可能性があります。 それらは、より低いエネルギーコストでより高品質でより多くの光を提供するだけでなく、私たちの明るすぎる世界に失われた薄明かりや暗闇を取り戻すのにも役立ちます。

電球を交換するのはなぜそんなに大変だったのでしょうか? 白熱灯には、シンプルで安価であるという大きな利点がいくつかありました。 真空電球のフィラメントに電流を流し、フィラメントを加熱して発光させます。

1962 年に Nick Holonyak Jr. によって発明された LED はもう少し複雑です。 半導体ダイオードに電流が流れると点灯します。 ダイオードは本質的に逆止弁、または電流の一方向レーンです。 発光ダイオードは、電子が流れると光を発する特殊な半導体材料を使用します。

これらの特殊な材料により初期の LED のコストが上昇し、白熱灯に比べて性能が制限されました。 また、LED はそれ自体では白色光を生成しません。 白色 LED には、いくつかの異なる LED 色をブレンドするか、ある波長の光を吸収して別の波長で発光する蛍光体と呼ばれる材料が必要です。 LED には多くの場合、壁のコンセントからの高電圧交流を、より低い、より使用可能な電圧の直流に変換するデバイスであるドライバーが必要です。

ただし、LED は熱をあまり発生させずに光を生成するため、白熱灯に比べて本質的な利点があります。 白熱電球で使用される電力のうち、光に変換されるのはわずか約 10 パーセントです。 残りは熱として無駄になります。

何十年にもわたって、エンジニアは 2 つのランプ間のコストと性能の差を少しでも解消し、従来の照明の代わりに LED が使用される場所であればどこでも、LED がエネルギー消費を削減してきました。 2005 年には、商業ビルは電力の約 40% を照明に費やしていました。 「現在は6～8パーセントの間で落ち込んでいます」とAugmented Illumination社の社長でIllumination Engineering SocietyのコンサルタントでもあるMark Lien氏は言う。