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商品企画・開発クローズアップ

コンパクトサイズと優れた調光性能を実現!
「LED電球ハロゲン電球形・調光器対応」は
こうして生まれた。

「ハロゲン電球をLEDへ置き換えたい」、そんな要望の前に立ちはだかっていた難問が「調光時のちらつき」だった。

この問題を解決したのは、従来の回路ではなしえなかった「電源の小形化」。徹底的に小形化された「GaNパワーデバイス」搭載により、全長わずか66mmというボディのなかに、ちらつきを抑制する「PREMIUM調光 technology」を搭載できたのだ。

それを実現した力こそが、「東芝の総合力」だった。

開発者インタビュー

―― まず、この商品の開発コンセプトについてお聞かせください。

照明技術担当:一般電球と比較すると、ハロゲン電球についてはなかなかLEDへの置き換えが進んでいないのが現状です。そこで、まず「なぜ置き換わらないのか」について自社リサーチを行いました。すると主な理由として「調光器によってちらつきが出る」「既存のハロゲンと比較して調光に難がある」という点が出てきたのです。

そういった課題を克服するために企画されたのが「PREMIUM 調光technology」を搭載したハロゲン電球形LED電球でした。そして、従来は難しかったこの小さなボディのなかに、調光回路の搭載を実現したのが、GaN(窒化ガリウム)パワーデバイスによる電源の小形化です。

プレミアム調光テクノロジーの説明図
従来の電源回路とGaNパワーデバイス搭載電源回路との比較写真

デバイス技術担当:LED化によりガラスの成形品であったランプが半導体になりました。そこで「光源と電源を一体化できないか?」と考えたのがそもそものはじまりです。このアイデアを社内の展示会でコンセプト展示したところ賛同が得られ、2008年に取り組みを開始しました。

その後の検討で、光源と電源のデバイスを一体化することは難しいことが分かりましたが、LEDに用いられるGaNをパワーデバイスとして電源に用いると電源が小形化でき、電源の存在感のない光源が実現できる可能性が見えてきたのです。その頃LED化の波に乗って照明に参入するメーカーが増えていましたが、GaNによって東芝のLED照明を差別化できるのではないかと考えました。

この開発には高周波回路に様々な課題がありましたが、ICVC※活動で東芝グループ内の支援が得られ、LED電源回路の小形化を実現することができました。これはやはり、東芝の総合力がものをいった成果だと思います。

※ Inter Company Value Chain:各カンパニー同士の戦略的連携によりそれぞれの強みを結合し、価値連鎖を実現する体制

JDRハロゲン電球との壁面照射比較。照明機器と高ワット機器を同時に使用した場合、JDRハロゲン電球(左)に比べLED電球 ハロゲン電球形(右)の方がちらつきが抑制されているのが分かる

―― 製品化にあたり技術的・デザイン的にそれぞれこだわられた点・苦労された点についてお聞かせください。

デバイス技術担当:もちろん小形化にはこだわりました。高周波化して小形化するのですが、高周波化や調光する制御回路が大形になってはいけません。結果、GaNデバイスの特長を生かした小形の回路ができました。

「PREMIUM 調光 technology」に使われている位相調光対応は、ちらつき抑制と効率の両方の実現に向け取り組み、少なくともユーザーを困らせない使い方ができる製品を目指しました。電球の生産をやめたメーカーとして、「電球でできたことはLEDでもできるようにする」責任もあります。そのうえで、LEDならではの利点を活かすことにもこだわりました。

照明技術担当:製品の検査についても、従来品より細かく行っています。何しろ初めての技術を使用しただけでなく、東芝照明事業125周年記念製品でもある重要な位置付けの製品でしたので、開発にあたってもギリギリまで試行錯誤と調整を繰り返しました。

JDRハロゲン電球との壁面照射比較。照明機器と高ワット機器を同時に使用した場合、JDRハロゲン電球(左)に比べLED電球 ハロゲン電球形(右)の方がちらつきが抑制されているのが分かる

位相制御調光において「PREMIUMM 調光 technolgy」が実現する機能

※ 位相制御調光…電源の導通、非導通の時間を可変させて調光する方式。白熱電球を調光する代表的な方式

波形図

1.ちらつき抑制
電源変動や波形の歪によるちらつきを抑制

波形図

2.0-100%調光
なめらかな立ち上がり低光束でも安定点灯

グラフ

3.多種の調光器に対応

白熱用調光器 リーディングエッジ型と、LED専用調光器 トレーリングエッジ型の波形図

―― この商品はどのような施設や設置場所におすすめでしょうか。

照明技術担当:現在、電球をお使いで、LED電球で省エネを行いたいが「ちらつく」から使えないなどの問題がある場所にお試し頂ければと思います。「あかり」の観点で、電球にひけをとらないよう最善をつくしました。

具体的にはスポットライトとして、ホテルやレストランの演出照明などへ特におすすめします。

―― 今後の商品展開についてお聞かせください。

デバイス技術担当:GaNパワーデバイスを搭載した小形電源を使ったLED電球のラインアップは今後増えていく予定です。さらにGaNパワーデバイスのポテンシャルは色々な可能性を秘めており、世界に先駆けて商品化した今回の調光用LED電球はその1stステップとなります。これから様々なジャンルに展開していくには、デバイスや回路のさらなる進化が必要です。これを達成することができれば、お客様にも喜んでいただける商品を提供できる、と期待しているところです。

※ 2015年2月27日発表

施設例写真

施設例

調光イメージ(壁面照射)ムービー

商品画像

(2015年7月16日公開)

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