LED とメタルハライドライト

発光ダイオード (LED) とメタルハライドライトがどのように比較されるか疑問に思ったことはありますか?ここでは 2 つを並べて比較し、その後、各テクニックを個別に徹底的に分析します。--

金属元素とハロゲン元素が結合すると、金属ハロゲン化物として知られる化合物が生成されます。これらは、六フッ化ウラン (原子炉で使用される燃料) と塩化ナトリウム (塩) で構成されています。メタルハライドランプでは、メタルハライドガスと水銀の混合物に電流を流して光を発生させます。他のガス放電ランプ (水銀蒸気など) とほぼ同じように動作しますが、主な違いはガスの組成です。光の効率と品質は通常、金属ハロゲン化物蒸気を添加することによって向上します。

メタルハライドライトは、白熱電球よりもはるかに高品質の光を提供し、効率が 3 ～ 5 倍です。金属ハロゲン化物の特定の混合物に応じて、色温度が非常に高い (最大 5500K) ことがよくあります。したがって、メタルハライド電球は、車のヘッドライト、スポーツ施設の照明、写真撮影用の照明などの高輝度用途に非常に効果的です。-メタルハライドが生み出す優れた光は、その最大の利点です。
メタルハライドライトの主な欠点は何ですか?

メタルハライド照明の欠点の一部を次に示します。

市場で入手可能なすべてのライトの中で、メタルハライドライトはウォームアップ時間が最も長くなります。-スポーツ施設や倉庫で使用される多くのメタルハライドライトが通常の動作温度に達するまでには 15 ～ 20 分かかります。これは、次のような複数の理由から深刻な問題です。
必要に応じてオン/オフするわけではないため、LED に比べて長時間使用する必要があります。
いつ光が必要になるかを知っておく必要があります。
再びオンにするときにウォームアップが必要になるのを避けるため、30 分間のダウンタイムなど、ライトが必要ないときにライトがオンになる場合があります。{0}
メタルハライドランプを最大出力未満で動作させると、効率が低下します。電球の一般的な寿命は 6,000 ～ 15,000 時間です。特定の電球にもよりますが、最初はメタルハライドと LED にほぼ同じ金額を費やす可能性があります。問題は、1 つの LED の寿命に合わせるために、最終的には大量のメタルハライド (2 ～ 5 個) を購入する必要があることです。時間が経つにつれて、それは非常に高額なメンテナンス費用に変わります。
どのメタルハライドライトに若干の欠点がありますか?
以下はメタルハライド照明の小さな欠陥の一部です。

メタルハライドで作られたライトは全方向性です. 360-度の光は全方向性照明によって生成されます。光の少なくとも半分を反射して、照明する必要な領域に再誘導する必要があるため、これはシステムの大幅な非効率になります。全方向性ライトは光を反射して方向を変える必要があるため、光が本質的に指向性がある場合よりも損失により出力効率が大幅に低下します。

メタルハライド照明は、スタジアムやホッケーリンクなどの大きなスポーツ会場だけでなく、倉庫やその他の広い屋内スペースの高天井照明にもよく使用されます。
LED

発光ダイオードの頭字語は LED です。{0} 2 つの電極 (アノードとカソード) を備えたダイオードは、電気を一方向にのみ (通常はアノードを通って内側に、カソードを通って外に) 流れることを可能にする電気デバイスまたはコンポーネントです。シリコンやセレンなどの半導電性材料は、特定の条件下では電気を伝導するが、他の条件下では（たとえば、特定の電圧、電流レベル、光強度など）伝導しない固体物質であり、通常、ダイオードの製造に使用されます。電流が半導体材料を流れると、ガジェットから可視光が放出されます。これは、可視光から電気を生成する装置である太陽電池とは正反対です。

ここでは、LED 照明の歴史を学んだり、LED がどのように動作するかの技術的側面について詳しく読むことができます。

LED 照明には 4 つの主な利点があります。

蛍光灯や LPS 照明を含む他のすべての照明技術と比較して、特にメタルハライド照明と比較して、LED は著しく長寿命です。新しい LED の寿命は少なくとも 50,000 ～ 100,000 時間です。対照的に、メタルハライド電球の寿命は通常、せいぜい 12 ～ 30% 長くなります (通常は 6,000 ～ 15,000 時間)。
他のすべての市販の照明技術と比較すると、LED は信じられないほどエネルギー効率が優れています。光を指向性（360 度ではなく 180 度以上、つまり光の方向を変えたり反射したりする必要性による損失が大幅に少ないことを意味します）に放射し、赤外線（熱）の形で無駄にするエネルギーはほとんどありません。
優れた光の質
トラブルやメンテナンスがほとんどない

LEDライト主な利点に加えて、いくつかの小さな利点があります。これらは次のもので構成されます。

アクセサリ: LED のアクセサリランプに必要な部品ははるかに少なくなります。
色: 従来の照明ソリューションに必要な従来のカラーフィルターを必要とせず、LED は可視光の全範囲の色相を生成するように作成できます。
方向指定: LED はデフォルトで半径 180 度の範囲で光を放射し、自然に方向付けされます。
サイズ: 白熱灯を含む従来の照明と比較して、LED は大幅に小型化できます。
ウォームアップ-: LED のオンとオフの切り替えが速くなり、ウォームアップやクールダウンの時間が不要になります。-
LED の多くの利点の包括的な概要については、こちらをお読みください。

この利点を考えると、LED ライトを使うのは簡単だと思うかもしれません。{0}この傾向はますます高まっていますが、LED の選択には依然としていくつかのトレードオフが必要です。

特にLED照明は非常に高価です。 LED 照明の設置には、通常、大部分のオプションよりも初期費用がかかります。これは、考慮すべき最も重大な欠点です。それにもかかわらず、LED のコストは急速に低下しており、LED を採用する人が増えるにつれてこの傾向は続くでしょう。すべてを考慮すると、LED の初期コストは実際にはメタルハライドランプの初期コストとほぼ同じです。どちらのライトも、タイプと機能に応じて、通常、照明器具あたり 10 ドルから 30 ドルで小売されます。当然のことながら、特定の光に応じて、これは両方の状況で変化する可能性があります。

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コンピュータ回路基板は、LED の最初の実際の用途でした。{0}}それ以来、その用途は照明付き標識、信号機、さらに最近では屋内および屋外の照明まで徐々に拡大してきました。ビジネスビル、学校、倉庫、体育館には、LED 照明が最適な選択肢です。さらに、駐車場、道路照明 (低圧ナトリウム灯や高圧ナトリウム灯に比べて色の顕著な利点が得られます)、大きな公共の場所 (広範囲にわたって強力で効果的な照明が必要な場所) にも使用できます。米国の街路照明の発展に関する興味深い考察については、ここをお読みください。

メタルハライドとLEDライト違う？

2 つのテクノロジーは、光を生成するために非常に異なるプロセスを使用します。 LED は固体半導体技術ですが、メタルハライドランプにはガラスシェル内で蒸発して不活性ガスになる金属が含まれています。どちらの方法でも生成される光は非常に高品質です。 LED はメンテナンスの負担が少なく、エネルギー効率が高く、多くの場合、非常に長持ちする-技術です-。メタルハライドは、非常に低い色温度の出力を実現する最も効率的なライトの 1 つですが、寿命が短く、ウォームアップ時間が長くなります。-それにもかかわらず、非常に高品質の光を生成します。-

初めてライトをオンにしたとき、または電源が切れたとき、特定のメタルハライドランプのウォームアップ時間は長くなります（15～20 分）。-また、メタルハライド電球が破裂する可能性がわずかにあります。これは一般的ではないとしても、危害や損害が発生する可能性はあり、リスクを軽減するための予防策が必要です。-予想される寿命が終わる前に、（故障した個々の電球をその場で交換するのではなく）電球を一括で交換するのが一般的な予防方法です。これにより、ライトの耐用年数が大幅に短くなるだけでなく、価格も上昇する可能性があります。

さらに、メタルハライド電球は大量のエネルギーを非効率的に消費します。さらに、ウォームアップが必要なため、実際に必要な時間よりもはるかに長い時間実行する必要があります。-これらはすべて出費となり、通常は光熱費の増加として現れます。メタルハライド電球の価格は LED とほぼ同じですが、動作効率が悪く、頻繁に交換する必要があるため、時間の経過とともにコストが増加し続けます。この非効率性は、大規模な構造物 (スタジアム、倉庫、ホッケーリンクなど) で特に顕著になります。

関連する色の温度
LED にはさまざまな色温度があり、通常は 2200K から 6000K の間になります (「暖かい」黄色から明るいまたは「冷たい」青色まで)。

メタルハライドランプの白色光は非常に冷たいです。色温度は 3000K まで利用可能です。一部のメタルハライドは、最大 20,000K の色温度が信じられないほど低くなります。

勝者：

CRI
問題の特定の光は、LED の CRI に大きな影響を与えます。それにもかかわらず、通常は 65 ～ 95 の幅広い CRI 値にアクセスできます。

利用可能な高演色白色光の最良の光源は、おそらくメタルハライドです。

メタルハライドが勝ちました。

サイクリング（オンとオフの切り替え）
LED はほぼ即座に反応するため（ウォームアップやクールダウンの段階はありません）、意図的にライトをオン/オフするのに最適です。-一定のちらつきのない照明を提供します。-

メタルハライドライトのウォームアップ時間は悪名高いほど長いです。{0}メタルハライドライトは多くのスタジアムで長い間使用されてきましたが、電球が最大出力に達するまでに 15 ～ 30 分かかる場合があります。

勝者：LED

調光
LED は調光が非常に簡単で、100% から 0.5% までの任意の光の割合で使用できます。 LED 調光の仕組みは、順電流を減らすかパルス幅を変えることです。照明を暗くしたい場合は、LED 調光スイッチも購入する必要があります。LEDライトなぜなら、これらは、光に印加される電圧を下げる従来の白熱調光器と互換性がないからです。

メタルハライドライトを調光するためにさまざまな電気または磁気安定器を使用できますが、そうするとライトに供給される電圧が変化し、その特性が変化する可能性があります。フルパワー未満で動作させると、メタルハライドランプの効率が低下することがよくあります。調光すると、光がすぐに消えてしまう場合もあります。

勝者：LED

方向性
LED は 180 度の光スペクトルを持っています。通常、光は（電球の周囲の 360 度すべてではなく）ターゲット領域全体に必要なので、これは通常有利です。指向性照明の効果をより深く理解するには、「有効ルーメン」または「システム効率」として知られる指標について詳しく学習してください。

メタルハライドライトは全方向性であるため、全方向に光を放射することができます。損失とシステム効率の低下は、これらの放出の大部分を反射および/または方向転換する必要があることから生じます。

勝者：LED

効果
市場で入手可能な他のすべての照明オプションと比較した場合、LED は、特に白熱電球と比較した場合、信じられないほど効率的です。光源効率は通常、37 ～ 120 ルーメン/ワットの間に収まります。ただし、システム効率-すべての損失を考慮した後に実際にターゲット領域に到達する光の量-こそが LED の真価を発揮するところです。 LED システムの効率数値の大部分は、50 ルーメン/ワットを超えています。

メタルハライドライトの有効性は、1 ワットあたり 75 ～ 100 ルーメンの範囲です。 LED に劣る主な理由は、全方向性の光の生成に伴うすべての損失と、それを目的の場所に再ルーティングする必要があるため、システム効率が大幅に低い (30 ルーメン/ワット未満) ことです。

勝者：LED

効率の低下
電流が増加すると、LED の効率が低下します。電流が増えると発熱量も増加し、デバイスの寿命が短くなります。寿命末期の出力は通常約 80% であるため、時間の経過による全体的なパフォーマンスの低下は比較的小さいです。最近 LED ドループの原因を発見した研究者は、損失をさらに最小限に抑えるために取り組んでいます。

デバイスが古くなり、同じ照明出力を生成するためにより多くの電力が必要になると、メタルハライドライトの効率も低下します。メタルハライドは LED よりも劣化時間が短く、効率損失が高くなります。

勝者: - (注: LED 技術の新たな開発により、おそらく LED 技術がさらに垂れ下がる可能性があります。)

(不可視スペクトル) 放出
LED は、従来の照明に伴う不要な放射タイプ (IR、UV) による熱や損失がなく、比較的狭いスペクトルの可視光を生成するため、光源で使用されるエネルギーの大部分は直接可視光に変換されます。

メタルハライドライトによって、赤外線と紫外線の両方が大量に生成されます。

勝者：LED

赤外線と紫外線
LED: 1 つではありません

日常的な照明では、メタルハライドライトは赤外線を放射することでエネルギーを失います。

紫外線が大気中に放出されるのを防ぐために、メタルハライドランプは電球にフィルターを組み込む必要があります。これらのフィルターは、メタルハライド光にさらされたときの染色表面の退色を防ぐために必要です。そうしないと、照明器具、人、さらには動物が重傷（重度の日焼けやアークアイなど）を負う可能性があります。

勝者：LED

失敗の特徴
LED は時間の経過とともに徐々に色褪せていき、故障の原因となります。 1 つまたは 2 つのダイオードの損失は、必ずしも照明器具全体の故障を示すものではありません。LEDライト通常、単一の照明器具に多数の発光体が使用されます。

メタルハライドライトが耐用年数に達すると、人間の介入なしに点灯と消灯が繰り返され、最終的には完全に壊れるサイクリングと呼ばれる現象が発生することがあります。このため、多くの環境 (スタジアムなど) のメタルハライドライトは耐用年数が経過する前に交換する必要があります。

勝者：LED

足元用のキャンドル
フットキャンドルは、光源から発せられる光の全体量（光束）を測定するのではなく、特定の表面積に到達する光の量を測定します。

市場で入手可能な他のタイプの照明と比較して、LED は信じられないほど効率的です。光源効率は通常、37 ～ 120 ルーメン/ワットの間に収まります。ただし、システム効率-すべての損失を考慮した後に実際にターゲット領域に到達する光の量-こそが LED の真価を発揮するところです。 LED システムの効率数値の大部分は、50 ルーメン/ワットを超えています。

白熱灯と比較すると、メタルハライドライトの光源効率は 75 ～ 100 ルーメン/ワットです。 LED に劣る主な理由は、全方向性の光の生成に伴うすべての損失と、それを目的の場所に再ルーティングする必要があるため、システム効率が大幅に低い (30 ルーメン/ワット未満) ことです。

勝者: - (注: フットローソク足の評価は非常にアプリケーション固有であり、ケースバイケースであるため、相対的なパフォーマンスを測定するのは困難です。)

熱の放出
LED は前方への熱をあまり発生しません。これには実際に考えられる欠点が 1 つだけあります。それは、冬季の屋外照明に LED を使用することです。 HID ライトなどの従来のライトに雪が降った場合、ライトに触れると雪が溶けます。 LED の場合、これは通常、ライトを地面に向かって下に向けるか、バイザーで覆うことで回避されます。

メタルハライド電球からはかなりの量の熱が放出されます。使用されるエネルギーの約 10 ～ 15% が熱に変換されます。これは状況によっては有利になる場合もありますが、熱損失はエネルギー効率の低下を示すため、多くの場合好ましくありません。このデバイスの最終的な目標は、熱ではなく光を発することです。

勝者：LED

寿命
他の市販の光源と比較して、LED は寿命が長くなります。寿命はさまざまですが、通常、照明や器具の交換が必要になるまでに 25,000 ～ 100,000 時間以上かかります。

メタルハライドライトは白熱灯などの時代遅れのテクノロジーよりも長持ちしますが、LED ライトほど長持ちしません。{0}}電球の平均寿命は 6,000 ～ 15,000 時間で交換が必要になります。注: 色の変化やサイクルなどの重大な劣化を防ぐために、メタルハライドランプは耐用年数が終わる前に交換する必要がある場合があります。

勝者：LED

生活費
LED 照明は生涯コストが低く、初期費用が比較的高価です。時間の経過 (回収期間) が経過すると、テクノロジーは投資家に払い戻しを行います。長期的には、メンテナンス費用 (人件費に基づく) の削減とエネルギー効率の向上 (電気料金に基づく) が最大の見返りとなります。

メタルハライドライトは手頃な価格で購入できますが、多くのメンテナンスが必要です。 1 つの LED ライトと同じ寿命を実現するには、おそらくメタルハライド電球を複数回購入する必要があり、それに伴う人件費をカバーする必要があります。

勝者：LED

メンテナンス費用
LED は、動作寿命と電球の交換頻度の点から、寿命コストの点で市場で最も優れています。

単一の LED の予想寿命にわたって、老朽化したライトや期限切れのライトを何度も監視して交換する人件費に加え、メタルハライドランプでは定期的な再ランプと安定器の交換が必要です。

勝者：LED

初期費用
LED照明の価格は仕様によって異なりますが、一般的に高価です。 100W 相当の LED 電球の平均コストは 10 ドルから 20 ドルです。-

仕様にもよりますが、100W メタルハライド電球の価格は 10 ドルから 30 ドルです。

勝者：

耐衝撃性
ソリッドステートライト (SSL) は、LED と同様、物理的な衝撃では壊れにくいです。

バルブメタルハライドは比較的脆いです。さらに重要なのは、多くのメタルハライドランプには水銀などの危険物質が含まれているため、壊れた電球は慎重に取り扱い、廃棄する必要があります。

勝者：LED

寸法
LED は、はるかに大きなサイズに拡張でき、信じられないほど小さくすることもできます (状況によっては 2mm 未満)。すべてを考慮すると、これにより LED のアプリケーションの範囲が大幅に拡大します。

メタルハライド電球は小さい場合もありますが、通常は直径約 1 センチメートルより小さくは作られません。特定の用途に必要なワット数と光出力によって、電球の最大サイズが決まります。

勝者：LED

耐寒性
LED: 摂氏 40 度以下の温度で即座に作動します。

メタルハライドの場合はマイナス40℃

勝者：LED

熱に対する耐性
100℃。 LED は、屋内と屋外の両方の環境で、すべての標準的な動作温度で良好に動作します。ただし、特に他の繊細な部品の近くにある場合、非常に高い温度では大量のヒートシンクが必要となり、機能が低下します。

高温でのメタルハライド電球の性能に関する公平な情報は見つかりませんでした。何か情報をお持ちの方はご連絡ください。

勝者：

ウォーミングアップの時間
LED にはウォームアップ期間がほとんどありません。-その明るさは瞬時にピークに達します。

明るさに応じて、メタルハライドランプにはかなりのウォームアップ時間が必要です。{0}}スポーツ会場のメタルハライドライトが最大の輝きに達するまでには 15 ～ 20 分かかる場合があります。

勝者：LED

保証
LED: 通常 5 ～ 10 年

メタルハライド：通常1～2年

勝者：LED