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第2回:LED電球は「光がチラつく」ってホント?



新連載「藤山哲人の実践! 家電ラボ」は、暮らしの中で感じたちょっとした疑問を、ライターの藤山哲人氏が追求して答えを出す連載記事です。


ノイズの実験中に、光がチラつくLEDを発見!

 前回お届けした「LED電球のノイズがラジオやテレビに悪影響を与えるってホント?」では、LED電球が出すノイズの原因と対策についてを検証した。

 しかし、その実験中に、偶然、ノイズは発生しないが激しくチラつくLED電球を発見した。

 LED電球の前で手をかざし、素早く動かしたところを写真に撮るとてみると一目瞭然。指の輪郭が何重にも見えてしまっている。こうなっているのは、電球が点滅しているから。蛍光灯でも同じように見えることがあるが、ここまで激しいことはない。

 逆に、それ以外のLED電球では、輪郭が何重に見えることはほとんどない。太陽光の下で運動会の写真を撮って失敗した写真のように、ただ単に指がブレて見えるだけ(最近、デジカメが進化してなかなかブレないけどネ)。

【チラつきがないLED電球】
ほとんどのLED電球は、太陽光と一緒で指がブレて見えるだけ
【チラつくLED電球】
指の輪郭が何重にも見えているのは、電球が点滅しているから。蛍光灯でも同じように見えたりするが、ここまで激しくない

 ムムっ、これはどういうことかと手元のLED電球を調べてみると、中には若干チラつきが確認されたものがあった。このような電球の光の元で勉強したり、新聞を読んでいれば目が疲れやすくなる恐れがある。

 そこで家電ラボセンター長であるオレ様・藤山哲人の出番だ! 今回はこれまであまり語られることのなかったLED電球のチラつきについてを調べてみることにしよう!

Do it oneself!

 分からんことは、自分で作る! 調べる! やってみる! それが「実践! 家電ラボ」のポリシーであるっ!


タミヤの工作シリーズでチラつき確認装置を自作!

 LED電球の光りの広がりや明るさ、そして色については、家電Watchライター仲間の藤原さんが紹介しているので、この原稿ではやらない。とにかく、チラつきの調査に一極集中だ!

 チラつきの測定に使ったのは、笑っちゃうぐらい単純な実験装置だ。タミヤの「楽しい工作シリーズ」のギアボックス(モーターとギアを使ってシャフト[棒]を回す機械)に、赤い線を描いたファンを取り付けただけだ。

タミヤの「楽しい工作シリーズ」のギアボックスに、ジャンク品の羽根を取り付けて、羽根の表面に線を引いただけの装置。っつーか小学校の工作だ(笑) 回転する羽根を撮影し、線がくっきりと見えたら、チラついている証拠だ

 LED電球で回転するファンを照らし、部屋を真っ暗にした状態でカメラで撮影する。このときのシャッタースピードは、1/30秒以下のスローシャッターだ。もし電球が点滅している――チラついているのであれば、赤い線がくっきりと見えているはずだ。一方、チラツキがないのであれば、運動会で失敗しちゃった写真のようにブレて写るだけだ。

 まずは比較前に、従来式の白熱電灯と蛍光灯、そして電球型蛍光灯のチラつきを見ておきたい。電球型蛍光灯は、インバーターの有無でチラツキに差がでてしまっているようだ。


E17の60Wクリプトン球。チラつきはなくノイズもないが、消費電力はLED電球の10倍 インバータを内蔵していない普通の蛍光灯は、チラつきがかなりある。赤い線は4重に写っているのがわかる(昼光色タイプを使用) パナソニックの電球型蛍光灯は、インバータ回路を電球内に内蔵しているため、チラつきがない(昼光色タイプを使用)


 それでは、いよいよLED電球の実験のスタードだ。結論から先に言っちゃうと、どうも(1)激しくチラつくもの、(2)蛍光灯並みにチラつくもの、(3)まったくチラつかないものの3タイプに分かれるみたいだ。

 なお、試したLED電球は、初回と同じ。リストは実験の写真の後に掲載している。また、日本電球工業会に所属していないメーカーも中には含まれている。


E26口金タイプ LED電球

パナソニック「LDA6L-E17」
チラつき:なし
シャープ「DL-LA42」
チラつき:わずかにあり
基本的にはないが、わずかに明暗を繰り返している。蛍光灯に比べるとほぼ誤差レベルだ
山善「GBL-A60L」
チラつき:なし
オリオン「LEC-M600D」
チラつき:わずかにあり
激しいチラつきはないが、赤い線に濃淡があることから、僅かに明暗を繰り返すしている様子。ただし、蛍光灯以下
東芝「LDA6L」
チラつき:なし
アイリスオーヤマ「7.0W 電球色263」
チラつき:なし

E17口金タイプ LED電球

オーム電機「LDA4L-H-E17」
チラつき:あり
蛍光灯より激しい点滅で読書用には不向き
パナソニック「LDA6L-E17」
チラつき:なし
オリオン「LEB-Q400D」
チラつき:なし
東芝「LDA5L-E17」
チラつき:なし
シャープ「DL-JA42L」
チラつき:わずかにあり
激しいチラつきではないが、赤い線に濃淡があることから僅かに明暗を繰り返すしている様子

 今回の実験結果を、サイズ別にまとめると次のようになる。

【E26口金タイプ】

メーカー 型番 定格
寿命
消費
電力
参考価格
チラつき
パナソニック LDA7L-A1 40,000時間 6W 1,760円 なし
シャープ DL-LA42 40,000時間 8W 1,638円 わずかにあり
山善 GBL-A60L 40,000時間 7W 2,180円 なし
オリオン LEC-M600D 40,000時間 6W
わずかにあり
東芝 LDA6L 40,000時間 7W 1,480円 なし
アイリスオーヤマ 普通7.0W 電球色263 40,000時間 8W 1,480円 なし
※6月30日時点で、販売しているショップが少ないため、価格は省略いたします


【E17口金タイプ】
メーカー 型番 定格
寿命
消費
電力
参考価格 チラつき
オーム電機 LDA4L-H-E17 35,000時間 4W 1,400円 激しいチラつき
パナソニック LDA6L-E17 40,000時間 6W 2,350円 なし
オリオン LEB-Q400D 30,000時間 5W 1,980円 なし
東芝 LDA5L-E17 40,000時間 6W 2,772円 なし
シャープ DL-JA42L 40,000時間 5W 2,436円 わずかにあり

 ということで、ほとんどがチラつきが「なし」あるいは「わずかにあり」という結果になった。まったくチラつきがなかったLED電球は、長時間の読書や作業でも目が疲れることはないだろう。「わずかにあり」としたLED電球も、感じ方は人それぞれなので、「別に今までチラツキなんか気にしたことがない」という方は、どれを選んでも差し支えないと言えるだろう。


チラつく、チラつかないの秘密は、LEDの内部構造にあり

 しかし、なんでチラつくLED電球とチラつかないものがあるのだろうか? 最も分かりやすいのは、ノイズの回でも紹介したが、内部構造を見てもらうことだ。

東芝のLEDの内部構造。写真は発光部分となるLED部分 制御回路
こちらはチラつきが発生したLED電球の内部。発光部分のLEDと抵抗と呼ばれる部品 内部構造

 内部の回路を見れば一目瞭然、チラつかないLED電球は、制御回路が複雑。その分、コストが高い。逆に言えば、チラつきがあるLED電球は、安く作れる一方で、その分、制御回路がしっかししていない、っていうか回路がナイ! からチラついてしまうのだ。

 実はLEDを点灯させるには、家庭のコンセントに届いている「交流」の電気だとあまりうまくいかない。交流というのは、周期的にプラスとマイナスが入れ替わっている電気のことで、西日本では1秒間に60回プラスとマイナスが入れ替わり、東日本では1秒間に50回入れ替わっている。

 LEDを点灯するのに向いているのは、乾電池やACアダプタから出力される「直流」の電気だ。プラスとマイナスが入れ替わることなく、常に電池のプラス極から電気が出て、マイナス側に流れていく。これが、LEDを点灯させるための重要なポイント。LEDの正式名称は「Light Emitting Diode」――日本語で言えば「発光ダイオード」は、基本的には電気を1方向にしか流さない電子部品なのだ。

コンセントに来ている電圧を、オシロスコープという装置で見ているところ。横軸の中央が0Vで、そこから上がプラス、下がマイナスとなっている。つまりコンセントの電気は、周期的にプラスとマイナスが入れ替わる「交流」の電気ということだ 一方で、乾電池やACアダプタの電圧は一直線。プラスの電極からは常にプラスの電気が、常にマイナスに向かって流れる。これが「直流」だ。

 ここで、実験をしてみよう。乾電池で発光ダイオードを点灯させているところで、電池のプラス極とマイナス極を入れ替える。すると、電線が切れているわけでも、電池がないわけでもないのに、点灯しない。でも、再びプラスとマイナスをつなぎ変えると、点灯する。

 つまりLEDというのは、LEDのプラス端子に電池のプラスと、マイナス端子に電池のマイナスをつながないと点灯しない性質があるのだ。

発光ダイオードを使った実験。発光ダイオードのプラスとマイナスを逆にして、それ以外は正しく接続すると、全部つながっているのに、LEDは点灯してくれない 電池のプラスとマイナスをつなぎかえすと、点灯する
こちらは、発光しない「ダイオード」という部品。黒い帯が付いている方向にしか電気を流さないという面白い性質がある。LEDはこの部品を発展させて、電気を流すと発光する鉱物を入れている ダイオードの帯のある方向をだどっていくと、電池のマイナスにつながっているので、点灯する これが電池のプラスにつながっている場合、電気が流れず、豆電球は点灯しない

 LED電球だって同じことが言える。基本的には、プラスとマイナスが正しい時には点灯し、入れ替わっている間は消えてしまうことになる。原理的には、西日本では1秒間に60回点灯と消灯を繰り返し、東日本では50回点灯と消灯を繰り返してしまっているのだ。

 でも、先程の実験で見せたとおり、そんなにチラついているLED電球はない。じゃあ、チラつかないLED電球はどうなっているのだろう? それは、交流を直流に変換する回路を使っているのだ。

 この変換回路にはいくつかの段階がある。以下に、順を追って紹介しよう。

1)スイッチング電源部
交流の100Vを、交流の数十Vに下げる

2)整流回路
ダイオードを使って交流のマイナス側の山をプラス側に折り返す

3)平滑回路
コンデンサ(電気を一瞬だけ貯められる充電式電池のような部品)を使って、電圧の“山”の高さを一定にして直線化する

整流回路では、マイナスとして出ていた電気をプラスに折り返す コンデンサという装置で、電圧を一定化する。電圧の“谷”となっている部分では、コンデンサに溜めた電気を放出して波を平らにする

 LED電球を太陽光のようにチラつきのない光にするには、必然的に内部の部品も多くなる。結果として値段も高くなるし、中にはノイズを発しちゃうモノだってある。でも、そのおかげてチラつきが抑えられている、ということもいえちゃうのだ。

 実験では、オーム電機のLDA4L-H-E17ほどではないが、蛍光灯のようにチラつくものもあった。これらのLED電球は、もしかしたら2か3の回路を省略しているかもしれない。その理由については、コストを安くするため、あるいは小さな電球内部に回路を押し込めなかったため、もしくは密閉式の照明として使えるように熱に弱い部品を使えなかった(これについては後述する)ということが考えられる。

整流回路を省略すると、電圧(山の高さ)が不安定になり、明暗を繰り返す電球になる。

 2か3の回路を省略したLED電球は、LEDにかかる電圧が直流ほど一定にならず、微妙な波線を描くため、点滅まではいかないものの、明暗を繰り返すことが多くなる。そのため、以下の写真のように電球の輪郭がうっすら見えて、その間がブレて見えるのだ。

 ちなみに蛍光灯は、交流を蛍光管に流しているものの、蛍光管が残光を残す――電気が消えても一瞬だけ光り続けるため、LEDほどチラつかない。なぜなら、蛍光管自体が、平滑回路を備えているかのように光るからだ。


密閉式の照明機器に使えないLED電球の秘密

 というわけでLED電球は、内部に搭載された内部機器によって、チラツキを抑えられているわけだが、逆に内部機器がたくさんあるせいで、密閉型の照明器具に使えない、という一面もある。

 LED電球のパッケージには、よく「密閉した状態で使わないでください」と注意書きされていたりする。LED電球は一般の白熱電球に比べれば熱を出さないが、長時間使っていると、カバーの金属部分が熱くなってくる。これはLEDから出る熱を金属製のカバーに伝え、そこから空気中に熱を放出するためだ。

 つまりお風呂の電灯や外灯のように、密閉されたケースの中に電球を入れたまま長時間使っていると、ケース内の温度が上がって電球の熱が放出できずに、電球がどんどん熱くなってしまう、という恐れがある。

 何が問題かというと、LED電球の中には、熱に弱い部品が1つ入っている。それが、電気を安定して流すための装置「電解コンデンサ」だ。

黒い円筒状の部品が、電解コンデンサと呼ばれる部品。電気を安定して流すためのものだが、耐熱温度が設定されている部品だ

 左の写真中央の円筒形の部品が、電解コンデンサだ。これには耐熱温度が定められている。写真では字が逆さまになって読みにくいが「PET」という文字の下に「105℃」という表示が見えるだろう。これがこの電球で使われている電解コンデンサの耐熱温度だ。

 しかしこの耐熱温度は、105℃までなら何℃でもOKというわけでなく、高い温度の中で使っていると劣化を早めてしまうという性質がある。また電解コンデンサによっては、耐熱温度が85℃という場合もある。これが「密閉した状態で使わないでください」という注意書きの秘密だ。

 ただ電球によっては、あまり発熱しないLEDを使っていたり、放熱フィン(電球の周りつけているギザギザ)を増やすなどして、密閉した状態で使えるものもある。つまりLED電球の開発では、あらかじめ使われる場所を想定して設計しているので、注意書きに利用温度範囲などが明記されている場合は、必ずそれに従うようにしたい。それさえ守っていれば、メーカーの示す寿命いっぱいまで明るく光り続けてくれることだろう。


今回試したLED電球は、この場所に使うべし

 今回はLED電球のチラつきについて検証してきたが、前回のノイズも合わせると、どのLED電球が一番いいのか? が気になるところだ。ノイズが出ずにチラつかない電球がベストではあるが、先ほど紹介したように、LED電球は設計段階で使われる場所が想定されている。そこで、チラツキとノイズという側面から見ると、どの場所にどのLED電球がベストか? をTPOごとにまとめてみよう。なお、今回テストしていないLED電球については紹介しない。

【読書灯・作業灯】

 求められるのはチラつきの少なさ。それを考慮すると、E17タイプでは、パナソニックの「LDA6L-E17」、東芝の「LDA5L-E17」のどちらか。E26タイプなら、パナソニックの「LDA7L-A1」、東芝「LDA6L」、山善「GBL-A60L」の3つが候補だ。

読書灯・作業灯にはチラツキの少ないLED電球がオススメだ

【居間・ダイニングキッチンの照明】

 比較的長い時間明かりを灯し、使う電球も多く、ラジオなども使う場所では、チラつき以上にノイズも小さいほうがいいだろう。E17タイプであれば、パナソニック「LDA6L-E17」、東芝「LDA5L-E17」、オリオン「LEB-Q400D」がお勧めだ。

 ただしオリオンは、比較的暗めで、寿命もほかと比べると1万時間短い。それを考慮すると、パナ・東芝の2製品の方が良い選択かもしれない。

 E26タイプのおすすめは、パナソニック「LDA7L-A1」、シャープ「DL-LA42」の2点だ。いずれもノイズがかなり小さいので、居間にオーディオなどがあったとしても、受信障害となることはないはずだ。

居間・ダイニングキッチンでは、ノイズもチラツキも少ないLED電球が良い

【トイレ・洗面所・脱衣所】

 これら水回り空間は、利用時間も短く、ノイズやチラつき、寿命もそこまで問題にならないので、単純に価格で選んでもいい。E17タイプなら、1,000円台で手に入るオリオン「LEB-Q400D」、オーム電機「LDA4L-H-E17」で問題ないだろう。

 E26タイプだと、 東芝「LDA6L」、パナソニック「LDA7L-A1」、オリオン「LEC-M600D」が良い。いずれも1000円台で買えるものだ。ただしトイレでゆっくり読書したいという場合は、先に挙げた【読書灯・作業灯】でおすすめを購入するといい。

長時間滞在しないトイレや洗面所、脱衣所なら、安い製品で問題ないだろう

【オーディオルーム・オーディオの上に置く照明】

オーディオ機器に近づけて使用するなど、極力ノイズを省きたい場合には、オーム電機「LDA4L-H-E17」だ

 この場合はノイズの少なさ重視なので、ノイズがまったく出ないE17サイズのオーム電機「LDA4L-H-E17」以外に選択肢はない。とはいえE17サイズに限定されてしまうし、近所には売っていないという場合もあるので、ノイズの少なさから言えば【居間・ダイニングキッチンの照明】でおすすめしたもので代用してもいい。




【おまけ】最も効果的な夏の節電対策としてのLED電球

 さて、ここまで2回に渡ってLED電球について紹介してきたが、最後にLED電球を交換すべき場所の優先度を紹介しよう。「これからLED電球を購入し夏の節電対策に役立てたい」という受講生も多いだろう。しかし「節電対策」という問題として捉えるよりは、「電気代ってこんなに安くなるんだ!」とアクティブに考える面白くなるはずだ。

 かく言う家電ラボセンター長である俺も、こまめにパソコンの電源を切っただけで、電気代が月2,000円下がってビックリ。面白がってLED電球化したり、待機電力をカットしたらさらにマイナス2,000円になって、もう面白くて止められない。どうやら省エネは一度味をしめると常習性を秘めている(ただしセンター長宅は、自宅にコンピュータネットワーク&システムを置いていることから50A契約としているため、一般家庭ではそこまで安くならないかも?)。

 そこで「LED電球は高いからどこからLED化するべきか?」を悩んでいる受講生に、電気代に速攻で跳ね返るLED電球化のポイントをアドバイスしておこう。

【第1段階:リビング・キッチン・ダイニング】

 白熱電球をLED電球に替えて、もっとも顕著に電気代が安くなるのは、長い間点灯しているところ。つまりリビングやキッチン、ダイニングというわけだ。

 たとえば居間シーリングライトが60Wの白熱電球4灯を使っている場合は、18〜24時まで(6時間)使っているとすると、月あたりの電気代は約860円。それをLEDに変えると110円となる計算だ。1カ月で750円違うので、請求書の千円の位が変わってくるはずだ。

【第2段階:外灯・玄関灯】

 家族の帰宅が遅い家庭では、外灯や玄関灯もかなり長く点灯しっぱなしだろう。60Wが2灯とすれば、LEDに替えれば月300円以上電気代が安くなる計算だ。

LED電球を交換する場合には、使用時間の長いリビング周りから始めると良い その次は、玄関灯など長時間点灯しているものの交換がオススメ

【第3段階:風呂・トイレや廊下・階段灯
 基本的には、前述の第1、第2段階で十分だろうが、生活スタイルによっては、風呂やトイレ(特に読書する人)、廊下のダウンライトや階段灯を変えても良いだろう。これらは、電気代節約という観点からは優先順位は低くなるが、長寿命化による交換の手間が省けることの方が大きなメリットになる。

風呂やトイレは、生活スタイルに合わせて交換を検討するのが良い 廊下や階段灯は、寿命の短いE17のクリプトン球を使っているようであれば、風呂やトイレよりも優先してLED電球化したい

 なお、すでに「白熱電球を電球型蛍光灯にしている」という人も多いハズだろう。電球型蛍光灯の消費電力はLED電球とそこまで差はないので、電球型蛍光灯の寿命をまっとうしてからLED化しても良いだろう。

※屋外や密閉型器具で使用する場合は、対応したLED電球が必要になります


 本日の講義はこれで終了。次回は、センター長が中毒になってしまった「面白いぐらい電気代が安くなるテクニック」をお届けする予定だ。受講生諸君からの質問や検証して欲しいことも、ジャンジャン募集中しています!





2011年6月30日 00:00