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LED照明ハンドブック(改訂版)

LED照明ハンドブック(改訂版)

  • 著者LED照明推進協議会
  • 定価4,104円 (本体3,800円+税)
  • 判型A5
  • 248頁
  • ISBN978-4-274-50322-1
  • 発売日2011/04/22
  • 発行元オーム社

話題沸騰! 「LED照明」の最前線がわかる

エネルギー効率が高く、高輝度、長寿命など、優れた性質をもつLEDは、単なる表示機器としての利用から家庭用、商業施設用主照明などの新しい応用にも急速に拡がり、その重要性をさらに高めている。本書は、わが国が先導的役割を果たし、国家プロジェクトとして開発が推進されているLED照明技術に関し、最新技術動向、応用事例、標準化等々をやさしく紹介する。
カラー口絵(室生寺国宝「釈迦如来坐像」、吉野ヶ里歴史公園、日本科学未来館、特急ロマンスカー等々、各種商業施設、オフィス・公共施設、屋外照明等におけるLED照明の最新事例を紹介)
はじめに
改訂版発行にあたって
第1章 基 礎 編
1.1 LEDの歴史
1.1.1 ヒ素(As)系の化合物半導体LED~GaAs系赤外LED、AlGaAs系赤色LED
 1.1.2 ヒ素(As)、リン(P)系の化合物半導体LED~GaAsP系赤色LED
 1.1.3 リン(P)系の化合物半導体LED~GaP系緑色LED、赤色LED
 1.1.4 リン(P)系の4元混晶化合物半導体LED~AlGaInP黄緑色~赤色LED
 1.1.5 窒素(N)系の化合物半導体LED~GaN系青色LED、緑色LED
 1.1.6 窒素(N)系の化合物半導体LED~GaN系白色LED
1.2 LEDの発光原理(半導体発光原理と性質)
 1.2.1 LED(発光ダイオード)とは
 1.2.2 発光ダイオードと電球では何が違うか?
 1.2.3 発光原理
 1.2.4 発光波長の分布
1.3 白色化の原理
 1.3.1 光における白色とは?
 1.3.2 白色LEDを実現する方法
 (1) 青色LED+蛍光体による白色LED
 (2) 近紫外LED+蛍光体による白色LED
 (3) 赤・緑・青色LEDによる白色LED
1.4 LED光源の特徴
 1.4.1 既存光源との比較
 (1)LED光源の特徴
 (2)LED光源の課題
 1.4.2 光学特性
 (1)色温度
 (2)演色性
 (3)発光スペクトル
 (4)指向性
 (5)電流―光出力特性
 (6)温度―光出力特性
 1.4.3 電気特性
 (1)極性
 (2)電圧-電流特性
 (3)温度-電圧特性
 1.4.4 信頼性等
 (1)ディレーティングカーブ
 (2)耐熱
 (3)静電耐圧
 1.4.5 その他
 (1)形状
 (2)駆動回路
1.5 白色LEDパッケージ
 (1)白色LEDパッケージの定義
 (2)最小部品単位としての白色LEDパッケージ
 1.5.1 白色LEDパッケージの構造と機能
 (1)ヒートシンク付き白色LEDパッケージの構造
 (2)白色LEDパッケージの機能
 (3)LEDの極性とパッケージの極性指示マーク
 (4)4大構成部材
 1.5.2 構成部材/封止樹脂
 (1)封止樹脂の構造(分子構造)
 (2)封止樹脂の機能
 (3)封止方法
 1.5.3 構成部材/蛍光体
 (1)蛍光体とは
 (2)発光の仕組み
 (3)励起スペクトルと発光スペクトル
 (4)散乱材としての蛍光体
 1.5.4 構成部材/LEDチップ
 (1)LEDチップの構造
 (2)LEDチップの機能
 1.5.5 構成部材/ケース
 (1)ケースの構造
 (2)ケースの機能
 (3)ヒートシンク付き樹脂ケース/別の事例
 (4)セラミックケース
1.6 白色LEDパッケージの製造
 1.6.1 インゴットの育成(単結晶製造)
 (1)サファイア単結晶
 (2)インゴット育成方法
 (3)サファイア単結晶の特性
 1.6.2 単結晶基板の製造
 (1)GaN系LEDに用いられる単結晶基板
 (2)LED用途に求められる基板クォリティ
 (3)単結晶基板の製造
 1.6.3 エピ結晶層の成長
 (1)エピ結晶層
 (2)エピ結晶層の成長方法
 (3)MOVPE法(有機金属気相成長法:Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy)
 (4)エピ結晶層の成長
 1.6.4 LEDチップの製造
 (1)LED素子形成工程
 (2)LEDチップ化工程(裁断工程)
 1.6.5 白色LEDパッケージの製造
 (1)チップボンディング
 (2)ワイヤボンディング
 (3)蛍光体・封止樹脂の充填
 (4)蛍光体の沈降と樹脂硬化
 (5)検査・梱包
1.7 トピックス(新技術の紹介)
 1.7.1LED用の蛍光体
 (1) 酸化物蛍光体
 (2) 窒化物蛍光体
 (3) 青色LED励起用蛍光体
 (4) 紫色LED励起用蛍光体
 1.7.2  GaN基板上LED
 (1) GaN基板
 (2) GaN基板上青色LED
 (3) 非極性、半極性GaN基板を用いたLED
第2章 試験方法編
■調査規格一覧
CIE規格/IEC規格/IES規格/ISO規格/JEITA規格/JIS規格/MIL規格/
アメリカ連邦規則
2.1 電気特性についての規格・試験方法
 2.1.1 順電流
 2.1.2 順電圧
 2.1.3 逆電流
 2.1.4 逆電圧
 2.1.5 端子間容量
 2.1.6 応答時間
 2.1.7 遮断周波数
2.2 光特性についての規格・試験方法
 2.2.1 全光束
 2.2.2 部分光束
 2.2.3 配光
 2.2.4 光度
 2.2.5 輝度
 2.2.6 発光スペクトル
 2.2.7 色度
 2.2.8 相関色温度
 2.2.9 演色性
 2.2.10 ドミナント波長
 2.2.11 ピーク発光波長
 2.2.12 内部量子効率
 2.2.13 外部量子効率
 2.2.14 発光効率〔光源効率〕
 2.2.15 放射束
 2.2.16 平均化LED光度
2.3 温度特性についての規格・試験方法
 2.3.1 周囲温度
 2.3.2 ケース温度
2.4 熱特性についての規格・試験方法
 2.4.1 耐熱温度
2.5 寿命についての規格・試験方法
2.6 信頼性についての規格・試験方法
 2.6.1 熱的環境試験
 2.6.2 機械的環境試験
 2.6.3 その他の環境試験
2.7 安全性についての規格・試験方法
 2.7.1 電気的安全性
 2.7.2 機械的安全性
 2.7.3 生体的安全性
第3章 設計ガイドライン編
3.1 照明器具の設計フロー
 3.1.1 照明器具の仕様
 3.1.2 総合効率
 3.1.3 LED素子の選定と動作点の設定
 3.1.4 配光制御方式の選定
 3.1.5 回路方式の選定
 3.1.6 放熱設計
3.2 光学設計
 3.2.1 はじめに
 3.2.2 要求仕様の決定
 3.2.3 LED素子の選定
 3.2.4 光学設計
 (1) 光源の把握
 (2) レンズ設計
 (3) リフレクターの設計
 (4) 照射光のむら対策
 (5) グレアについて
3.3 回路設計
 3.3.1 はじめに
 3.3.2 LED基本特性
 (1) 明るさと電流
 (2) 電流と電圧
 (3) 順電圧のバラツキと温度変化による順電圧の低下
 3.3.3 LED点灯方式
 (1) 定電圧点灯方式(抵抗による電流制限)
 (2) 定電流点灯方式
 (3) スイッチング電源による電流制御方式
 3.3.4 明るさの制御
 3.3.5 LED集合回路
 (1) 一斉点灯方式
 (2) 個別点灯方式
 3.3.6 電源回路
 (1) 直流電源の必要性
 (2) 直流電源の回路方式
 3.3.7 電源システム
  (1) 総合効率
 (2) LED照明に使用される主な直流電源
 (3) 入力電力と皮相電力と力率
 (4) 高調波対策
 (5) 雷サージ対策
 (6) EMI対策
 (7) 電源寿命
3.4 信頼性設計
 3.4.1 放熱設計
 (1) 放熱設計の必要性
 (2) 照明器具構造から見た器具内温度とLED周囲温度との関係
 (3) LEDなどの発生熱量からみた器具内温度とジャンクション温度の関係
 (4) 放熱手法
 3.4.2 静電気対策
 (1) 静電気対策とは
 (2) 静電気の発生
 (3) 静電気による破壊のメカニズム
  (4) LED照明器具等の静電気対策設計
 (5) LED照明器具製造工程での静電気対策
3.5.安全設計
 3.5.1 はじめに
 3.5.2 安全設計と法規
 3.5.3 具体的な安全性設計
 (1) “安全でない現象”の抽出
 3.5.4 法令
 (1) 電気用品安全法
 (2) 電気事業法
 (3) 電気設備の技術基準
 (4) 電気工事士法
 (5) 内線規定
 (6) 日本工業規格(JIS)
 (7) 建築基準法
 (8) 消防法
 (9) 団体規格
 (10) 道路交通法
 (11) 航空法
 (12) 計量法
 (13) 省エネルギー法
 (14) 製造物責任法(PL法)
 (15) 公害防止関係
 (16) 国際規格
 (17) 外国規格
 (18) その他
 3.5.5 人体への影響と生体安全性
 (1) 光環境と光の生体安全性についての考え方
 (2) 光エネルギーの人体に対する作用
 (3) 光源の光の生体安全性リスク評価のための国際規格制定の経過
 (4) 光の生体安全性国際規格の内容
 (5) 市販のLED光源の生体安全性リスク評価
 (6) まとめ
 3.5.6 環境への影響
 3.5.7 まとめ
第4章 応用編
4.1 照明分野
 4.1.1 住宅分野
 (1) 住宅用インテリア照明
 (2) 住宅用エクステリア照明
 4.1.2 施設分野
 (1) 誘導灯
 (2) 電磁波低減照明器具
 (3) ベース照明
 (4) 病院用ベッドライト
 4.1.3 店舗分野
 (1) ダウンライト
 (2) スポットライト
 (3) ライン照明
 (4) ディスプレイ照明
 4.1.4 屋外分野
 (1) エクステリアライト全般
 (2) 建築部材照明
 (3) ソーラーライト
 4.1.5 演出分野
 (1) カラー演出照明器具・システム
 (2) 壁面風車エコカーテン:照射スポットライト
4.2 バックライト分野
4.3 道路交通分野
  (1) LED式交通信号灯
 (2) トンネル内用表示灯
 (3) 道路灯
 (4) 歩道灯
 (5) 防犯灯
 (6) 公園灯
4.4 移動体分野
 (1) 自動車
 (2) 鉄道車両
4.5 サイン・ディスプレイ分野
 4.5.1 サイン分野
 (1) 金属チャンネルタイプ
 (2) 切文字タイプ
 4.5.2 カラーディスプレイ分野
4.6 その他の分野
 (1) 画像処理用照明分野
 (2) 植物育成用照明
 (3) プリントヘッド
 (4) 電源装置
第5章 資料編
5.1 用語解説
5.2 LED照明技術と推進協議会の活動
5.3 主要企業の技術/製品情報
東芝ライテック㈱/コニカミノルタセンシング㈱/澁谷工業㈱/㈱オプト・システム/Xicato Japan ㈱/シチズン電子㈱/アピックヤマダ㈱/㈱共進電機製作所/パナソニック電工㈱/㈱アジアネットワークス/吉川化成㈱/高槻電器工業㈱/㈱アクシア/小糸工業㈱/信号電材 ㈱/星和電機 ㈱/豊田合成㈱/㈱テクノローグ
索引
執筆者一覧