LED照明
真空管やフィラメントを必要としないため、衝撃に対して比較的強い。
LEDの駆動には電圧変動を少なくするために、定電圧回路による駆動が考慮される。また、順電圧には負の温度特性があり、温度が上がると順電圧が下がるので、温度特性による光量変化が避けたい場合には定電流回路で駆動することも考えられる。
他の照明器具では考慮する必要がないが、LEDは微弱な電流でもそれに相当する弱い光を放つため、消灯時には電源回路からの漏れ電流がLEDに加わらないようにする必要がある。数μA程の微弱な電流でも暗闇では点灯が判別できるので、電源回路の設計には注意が求められる。
それ自身が発熱する電源回路は、熱に弱いLED素子の放熱を阻害しないように離して設置する必要があるが、供給電圧が低い場合にあまり両者を離すと、給電用電線の抵抗で電圧降下を起こしエネルギー損失と共に予定した光度が得られない可能性があるので、注意が求められる。
マルチチップLEDは1つのパッケージ内に複数個のLED発光素子を搭載した複合構造のLEDである。マルチチップの実装では、表面実装型とそのほかの多様な形態のパッケージがある。シングルチップでは素子(チップ)は高光出力で大きさも1mm角以上と大きめのラージサイズチップが使用されることが多いが、マルチチップでは0.6mm角程度のミドルサイズチップや0.35mm角程度のノーマルサイズチップが使用されることが多い。
マルチチップでは素子自身の発光色の組み合わせによって2通りの構成がある。
すべて青色発光を行い、黄色系と赤色系の蛍光体からの色も含めた混色で白色を得る
複数の発光素子を利用してRGB各色の発光を行い、それらの混色で白色を得る
前者は演色性に問題が少なく、一般照明用途に向く。
後者は各色のスペクトルが狭く演色性に問題がある。一般照明用途に向かないがカラー液晶用のバックライトには適している。
マルチチップでは発熱源が分散できるが発熱が増えるのでシングルチップ以上に放熱が求められる。また、発熱部分が集中して温度が部分的に上昇し過ぎないように留意する必要がある。
表面実装型(SMD型)は多様な形状が存在する。2009年現在登場している「パワーLED」と呼ばれる新たな照明用LEDのパッケージは、放熱性や発光特性に考慮して各社で異なるため、それらの形状はまちまちである。パッケージの背面に放熱板(ヒートシンク)が密着して取り付けられるので、放熱には有利となる。
基本的に表面実装型では、配線が描かれた小型基板の上にリフレクタが取り付けられ、その中央に素子が置かれてダイ・ボンディングされ、素子と基板の間がワイヤ・ボンディングで接続される。蛍光体と樹脂がリフレクタで囲まれた上に注がれ素子を覆っている。小型基板は樹脂、金属、セラミックが使用される。
SMD(surface mount device)型は、一般にフェース・アップ実装とフリップチップ実装のものがある。これらの他に、チップの新たな構造として、張り合わせタイプがある。
Δ T b − a {\displaystyle \Delta T_{b-a}} :ボードと環境との温度差
R θ j − b {\displaystyle R\theta _{j-b}} :ジャンクションとボード間の熱抵抗[K・W]
R θ b − a {\displaystyle R\theta _{b-a}} :ボードと環境間の熱抵抗[K・W]
T a {\displaystyle T_{a}} :環境の温度
P {\displaystyle P} :消費電力
LED発光素子のジャンクション温度の上昇が樹脂、蛍光体、はんだ、電極金属、半導体結晶などの劣化要素となるため、ジャンクション温度の抑制が寿命や不良低減に有効となる。ジャンクション温度の抑制には、上式が示す通り、消費電力、熱抵抗、環境温度のそれぞれを下げることが有効である。
蛍光体は封止樹脂中に混合されて製造されているが、半導体素子からの青色の光はほぼ点状で放射されるのに対して、封止樹脂中に広がった蛍光体から発する黄色などの光はその全体から放射されるので、両者にはずれが生じ色のムラとなってしまう。半導体素子の表面に蛍光体を塗布することでこのムラを解消できる。
懐中電灯や自転車用の前照灯として利用される。
フリップチップ実装によってセラミック製のパッケージに直接実装する方法も採られている。セラミック製のパッケージに直接実装すれば、サブマウントを省くことで工程の簡略化や信頼性の向上になる。このようなものはCOB(Chip on board)と呼ばれ、複数の素子を1つの大きなパッケージに直接実装したモジュールとすることで放熱性が高められる。