LEDが電球として表示されるのに長い時間がかかったのはなぜですか？

LEDは古い技術ですが、なぜ産業は電球にそれらを置くのにそんなに時間がかかったのですか？欠落している技術的なギャップはありましたか？

RGB LEDまたは青色LED +黄色蛍光体を使用して、効率的な青色LEDなしで白色光を生成することはできません。

ブレークスルーは、1990年代初頭に日亜で中村修二氏が開発した高輝度窒化ガリウム青色LEDの発明でした。

全体的な効率を蛍光灯のレベルまで上げるにはまだ時間がかかりましたが、LEDがついに登場したのはこの10年だけです。

合理的な「色温度」（白色の陰影）と適切に高い効率を備えたLEDの製造には長い時間がかかりました。LEDの通常の動作原理は、レーザーのような単一の帯域の光のみを生成します。そのため、白いものは青色またはUV LEDと蛍光体再発光体でできています。

従来の照明器具を簡単に交換するには、LED電球にも小型で安価な定電流AC-DCコンバーターが必要です。これは通常、ある種のスイッチモード電源です。これらも過去10年で本当に安価になり、広く利用できるようになりました。

L-Prizeもご覧ください。

これまでの回答の大半は、LEDで白色光を複製する技術的課題に焦点を当ててきましたが、青色LEDの開発はその前面の大きなブレークスルーです。実用的なランプを作るのに十分な効率で青色LEDを開発することの難しさについて、いくつか言及されています。つまり、昔ながら：これはEEの練習には自明であろうが、私はそれがあまりにも低効率が商業化へのそのような障害表さ理由をより詳細に工夫する価値があると思うの熱を。

よく引用されるLEDの利点は、LEDが発熱せず、手触りが涼しいことです。事実かそれともつくり話か？

ある意味ではこれは事実です。LEDは一般に赤外線（IR）の形で熱を発生しないため、触るとクールです（もちろん、IR LEDである場合を除く）。IR放射は、白熱電球やその他の光源のエンクロージャーと周囲を加熱し、触って熱くします。IR放射がないため、LED器具は、従来の熱源からの加熱が特定の問題、たとえば食品や繊維の照明などを引き起こす場所に配置できます。

ただし、非常に重要なのは、光を生成する半導体プロセスの非効率性のため、LEDデバイス自体の内部で熱が発生することです。LEDパッケージの壁差込効率（光出力を電力で割った値）は、通常5〜40％の範囲にあります。これは、入力電力の60〜95％が熱として失われることを意味します。

100ワットのGLS白熱電球で消費されるエネルギーは、約12％の熱、83％のIR、およびわずか5％の可視光を生成します。対照的に、典型的なLEDは15％の可視光と85％の熱を生成します。 特に高出力LEDでは、効率的な熱管理を通じてこの熱を除去することが不可欠です。適切なヒートシンクがないと、LEDの内部（接合部）温度が上昇し、これによりLED特性が変化します。

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最も重要なことは、接合部温度がLEDの寿命に影響することです。他の光源とは異なり、LEDは壊滅的に故障する傾向はありません（ただし、特に調理する場合は少数です）。代わりに、LEDの出力は時間とともに減少します。

_{（強調を追加）}

_{— T.ウィテカー。「事実またはフィクション-LEDは熱を発生しません」。LEDs Magazine、2005年5月。http：//www.ledsmagazine.com/articles/2005/05/fact-or-fiction-leds-don-t-produce-heat.html}

「LED電球ヒートシンク」をGoogle画像検索すると、ヒートシンクデザインの真の動物園が見つかります。

                 
          _{（画像をクリックすると拡大します）}

私は、熱管理に必要なフォームファクターの著しい違いのために、市場への浸透に若干の遅れがあったと考えています。

数年の遅延の原因となったもう1つのマイナーな非技術的な側面は、青色LEDの生産に関連する特許の問題でした。

中村が働いていた日亜は、多くの重要なGaN（窒化ガリウム）特許を持っていましたが、すべてではありませんでした。Cree（SiC特許）やToyoda Gosei（その他のLED特許）など、青色LEDを大量に生産するために必要な他の主要特許がありました。

技術的な問題は、1990年代後半までに一般的に解明されましたが、大きなLEDプレーヤーは、特許訴訟の問題のため、青色LEDを何も生産していませんでした。

2002年後半までに、いくつかの重要な特許クロスライセンス契約が完了し、1〜2年以内に生産される青色LEDの量が大幅に増加しました。

CreeとNichiaが特許クロスライセンス契約と訴訟の和解を発表 http://www.nichia.co.jp/about_nichia/2002/2002_111301.html

日亜化学工業と豊田合成がLED紛争を解決 http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1178214

コストの単純な事実も見逃さないでください。
通常の白熱電球は、ペニー用に作られ、それ以上販売されません。

これは経済学と国民のinertia性の問題です。レガシーテクノロジーは、インフラストラクチャと大量生産への長期投資により、生産コストが安くなります。新しいテクノロジーは、資金調達の問題、初期投資、インフラストラクチャの構築、マーケティング、早期採用者の段階の遅れ、流通取引などを経る必要があります。現在の白熱電球のミックスではなく、CFLが主導しています。それは自由市場の力の自然な資本主義の目に見えない手ではなく、強制採用です。

ledsの利点は、特に初期コストの増加に直面して、テクノロジーの導入に無関心なほとんどの人々に次ぐものです。。ほとんどの人は20ドルの白熱電球を3ドルに比べて3ドルの白熱電球と比較します。人々が本当にそれに向かっているのは、個々のLED電球が5〜10ドルの範囲になったときだけです。

問題は、自然な白色光を作成することでした。通常の昼光には周波数のスペクトルがありますが、LEDは特定の波長でしか生成できません。そのため、エンジニアはさまざまな波長を生成するさまざまな材料を発明しました。その後、異なるLEDが混合されるため、結果として生じる光はほとんど自然な白になります。

まず、約40年前、彼らは赤いLEDを発明しました。その後、さまざまな技術の進化に伴い、次第に青/緑/その他の色が出現しました。また、最初のダイオードはそれほど強力ではありませんでした。

そのため、問題は白色発光ダイオードを作ることであり、電球と競争できるほど十分に強力にすることでした。これはわずか10年前に起こりました。また、白色ダイオードは依然として非常に高価ですが、そのコストは耐久性によってほぼ相殺されます。単一のアウディ/ BMW /何でもフルヘッドライトの価格を調べてみてください、あなたは理解するでしょう。

照明のあらゆる用途には独自の要求があり、通常、それらは100年以上にわたって解決されてきました。新しいソリューションが最初から品質とコストの両方で優れていることはめったにありません。まだ言及されていない別の例は、CRI（カラーレンダリングインデックス）です。

白熱電球には黒体に似たスペクトル応答がありますが（色温度システムがあるため）、白色LED照明にはありません。

上の画像のようなほぼ100の「超高CRI」（一部のGoogle画像検索ヒット）が市販されているものでさえ、白熱電球や太陽と表面的に類似した光出力のみを生成します。

多くのアプリケーションではこれで問題ありませんが、特に肌の色をレンダリングするのが難しいため、多くのメディアアプリケーションに不向きであるだけでなく、リビングルームの人々が多少気分が悪くなります。

また、色が重要なものを売る人々のように、かなり他の領域には適切なカラーレンダリングが必要です。

これはすべて小さな部分かもしれませんが、他のすべての答えは、それ自体は小さいかもしれない他のポイントを言及しましたが、全体としては、最初にこれらの小さな問題がすべてなかったかのように市場に十分な慣性を与えます。

安価な小型SMPSと99CRI白色LEDを搭載した明日のテクノロジーを1997年までさかのぼると、誰もがほぼ即座にそのテクノロジーに切り替わります。

また、正しい電圧とアンペア数をLEDに通して、それらをほぼ永久に持続させ、赤、緑などのLEDではそれほど重要ではない白いLEDで最も明るい白を取得する必要がありました。白熱電球は製造に少額の費用がかかる場合がありますが、スパイラルコンパクト蛍光灯が発売されてから長年続くと思われていましたが、決してそうではありませんでした。それらはより低い電圧を使用し、CFL電球はますます安くなり、現在使用している限り長持ちしないようになり、白熱電球は高くなります。