LED電球の寿命は5万時間なのに、なぜ1年で切れるのか

先日、トイレの電球が切れた。交換して1年も経っていないLEDだった。箱を調べてみると「寿命50,000時間」と大きく書かれていた。1日3時間使っても45年は持つはずの数字だ。それなのに1年で切れてしまった。

最初はただの不良品だと思っていた。しかし考えてみると、これが初めてではない。昨年はキッチン、一昨年は玄関。LEDに変えてからというもの、以前の蛍光灯よりも頻繁に交換しているような気さえする。不思議に思って調べ始めた。

LED電球の寿命5万時間、実際に死んでいる部品はどこか

最初に抱いた疑問はこれだった。「LED自体が寿命が短いのか？」答えから言うと、そうではない。LED光源（チップ）自体の理論上の寿命は、明るさが初期の70%に低下する時点を基準に計算される。55度・85度・105度の3種類の温度で6,000時間以上連続点灯させ、光減衰曲線から推定する方法だ。つまり、私たちがよく目にする「5万時間」という数字は、チップが完全に消える時点ではなく、明るさが少しずつ暗くなることを計算した理論値に近い。

問題は、電球の中にLEDチップだけが入っているわけではないという点だ。コンセントから出る電気は交流（AC）だが、LEDは直流（DC）で駆動する。そのため電球の本体には、スマホの充電器のような役割を果たす電源装置（コンバーター）が入っており、明るさと寿命を調整するPWMコントローラーのような付加回路も一緒に入っている。分解してみると、光を出すチップよりも、この回路部品の方が熱に弱く、発熱も激しい場合が多い。結局、電球が切れたと言うとき、そのほとんどはLEDチップではなく、この回路側が先にダメになっていたのだ。

この時点で少し脱力した。「LED寿命5万時間」というマーケティングコピーは嘘ではないが、正確には「チップの理論的な光減衰寿命」であり、「電球一つが丸ごと生きている時間」ではなかったわけだ。

LEDコンバーターと電解コンデンサ、なぜここが問題なのか

では、なぜその回路部品が先に死ぬのか。ここからは少し深く掘り下げてみよう。

電源装置の中には電解コンデンサという部品がほぼ例外なく入っている。この部品の構造を調べてみると、アルミニウム電解コンデンサは生まれつき寿命が有限な部品だ。内部の電解液が温度によって気化し、シーリングゴムを通って徐々に抜けていく。時間が経つにつれて容量が減り、抵抗が上がり、最終的には電解液が完全に干からびて回路が断線する。つまり最初から「いつか乾く」という前提で作られた部品なのだ。

ところが、この乾くスピードは温度に極めて敏感だ。アルミニウム電解コンデンサの寿命を予測する際によく使われるのが「10度2倍則」で、温度が10度上がるごとに寿命が半分になるという意味だ。実際にLED照明の資料を見ても、LEDの温度が10℃上昇するごとに寿命が50%まで短縮される可能性があるという。つまり、トイレのように密閉されたソケットや、埋め込み照明のように熱が逃げない構造に入れると、コンデンサにとってはサウナに閉じ込められたようなもので、その法則通りに早く乾いてしまうのだ。

安価な製品でこの問題が特に顕著な理由もここにあるようだ。実際の使用レビューを調べてみると、安価なLEDランプは安定器の回路や放熱処理の問題で寿命がかえって短くなる場合があり、ひどい時には100時間で2つとも切れてしまった例もあった。分解してみると、発光部ではなく内蔵ダイオード自体が焼けていた（焼損）そうだ。LED自体の寿命だけを見れば広告は決して間違いではないが、問題はLED以外の構成部品の寿命がLEDチップの寿命についていけないケースがほとんどだという点だ。

安価なLED電球と高いLED電球、放熱板・コンデンサが違う

ここで自然と湧いてくる疑問が「では高いものは何が違うのか」だった。

コンデンサの種類からして違う。一般的なアルミニウム電解コンデンサよりも等価直列抵抗（ESR）が低く、動作寿命が長い「高分子アルミ固体電解コンデンサ」という代替品がある。液体電解質の代わりに固体高分子を使うため、そもそも「乾く」液体自体が少ない。当然コストはかかる。安価な電球はここでコストを削ろうとするので、安い方が先に切れるのは不思議なことではない。

放熱板の材質の違いも大きい。現在のLED照明の放熱板の主力素材はアルミニウムであり、白熱灯に代わるバルブ型・投光器・工場用照明・街灯用LED照明では、全体の材料費のうち放熱板が占める割合が3分の1を超える。放熱板一つがコストのこれほどを占めるということは、ここで材料を薄く使ったり、低品質なアルミニウムで代用すれば、その分だけ価格を下げられるという意味でもある。実際に業界では、LEDの寿命と価格に決定的な影響を与えるのは結局放熱板だと見ている。

電源ドライバー自体の設計寿命も、もともとLEDチップより短く設定されているという点も興味深かった。通常、駆動電源（ドライバー）の寿命は1万〜3万時間程度で、これは電解コンデンサが乾いたりMOSトランジスタが焼けるのが原因であり、LEDチップ自体の理論寿命は5万時間を超える。つまり最初から「電球全体の寿命＝最も短い部品の寿命」という構造であり、その最も短い部品が安価なものほどさらに短くなるということだ。

ここまで来ると少し悔しい気分にもなる。私たちが買っているのは「LED電球」という一つの商品だが、実際に売る側はその中で一番弱いリンクをどれだけ頑丈に作るかでコストを調整していたのだ。

[INFOGRAPHIC: “安価なLED電球 vs 高価なLED電球の内部構造比較” — コンデンサの種類、放熱板の材質、予想寿命の違いを左右の比較カードで示す。どの部品がコスト削減のターゲットになるのかを視覚的に指摘するために配置。*

LED電球の寿命、埋め込み照明・トイレの器具の発熱環境も影響するか

部品の話だけで終わらせるには惜しい部分がある。まさに器具自体の構造だ。

トイレや埋め込み照明のように密閉された場所に入れると、なぜ特に早く切れるのか疑問だったが、これは純粋に熱が逃げる穴がなかったからだ。LED自体の発熱は大きくないが、放熱はほとんどが循環する空気によって行われるため、通気性の悪い構造では問題が生じる。実際に電球表面の温度が70度を超えると内部に無理がかかると言われている。

トイレの電球のようにガラスドームの中に入れる構造は最悪の条件だという話もあった。ドーム内なので熱が逃げられずに溜まる上、トイレ特有の湿気まで加わるため、電球型LEDにとってはこれ以上悪い環境はないということだ。さらに「ジー」という音がするなら、建物の電気品質自体が悪いというサインかもしれないが、これもLEDを早く寿命に追い込む一因になるそうだ。

この部分は少し悔しくもあり、納得もできる。いくら良い部品を使っていても、密閉された埋め込み照明に押し込めば、コンデンサにとっては単なるサウナ行きだ。逆に安価な電球でも、通気性の良いスタンドに挿しておけば意外と長持ちするかもしれない。ただし、これを統計で確認した資料までは見つけられず、あくまで発熱の原理から推測しているレベルだ。

ここで一つ混乱したことがある。「LED電球の寿命が尽きた」というのが正確にどういう意味なのかだ。最初はフィラメント電球のように、ある瞬間プツンと消えるのを想像したが、先ほどのL70基準をもう一度見ると話は少し違う。そもそもLEDチップの光減衰は点灯初日から始まり、ただ序盤はあまりに緩やかなので感じられないだけだ。つまり「チップの寿命が尽きた」という表現は、もともと完全に消えるという意味ではなく、明るさが目に見えて薄暗くなったという意味に近い。一方、我が家のトイレの照明のように実際にプツンと切れる故障は、ほとんどがコンバーター回路側の完全な断線だ。同じ「死んだ」という言葉でも、チップの話と回路の話はそれぞれ異なる現象を指していたのだ。

この区別を知ると、電球を買うときに何を見るべきかも少し明確になった。パッケージに書かれた「定格寿命」の数字だけを見て選ぶのは、事実上チップ基準の理論値だけを見ているのであり、我が家で何年持つかとは別の問題であることを今では知っている。むしろワット（W）あたりの明るさ（ルーメン）が異様に高く書かれている、つまり同じ消費電力で異常に明るいと宣伝する製品は一度疑ってみる価値がある。発熱に対して無理に光量を出している構成の可能性があり、それだけコンデンサと放熱板に負担がかかる構造かもしれないからだ。もちろんこれもあくまで原理上の話であり、製品ごとに実測したわけではないので、絶対的な基準にするには慎重になる必要がある。

LED電球を長持ちさせるには何を見るべきか

ここまで来ると整理が必要そうだ。表にまとめてみた。

安価なLED電球 vs 高価なLED電球の部品・寿命比較

| 区分 | 安価なLED電球 | 高価なLED電球 |

| — | — | — |

| コンデンサ | 一般的なアルミ電解型、安価な部品 | 高分子アルミ固体電解など長寿命部品の使用比率が高い |

| 放熱板 | 薄い、または低品質な材質、プラスチック併用 | アルミニウム比率が高く、厚みを確保 |

| ドライバー寿命設計 | コスト削減のため短く設計される場合が多い | 余裕のある設計、発熱のマージンを確保 |

| 認証 | 未認証・安価な流通製品が存在 | KC・KSなどの認証手続きを経た場合が多い |

| アフターサービス | 事実上ない場合が多い | ブランドメーカーの保証ポリシーが存在 |

認証の話が出たついでに触れると、韓国国内でLED電球や照明器具を製造・流通・販売する際に必要な認証としてKS認証、KC認証、高効率機材認証がある。このうちKS認証は、LED照明製品の品質と耐久性を確保し、製品の標準化を通じて消費者の信頼度を高めることを目的としている。KCは安全認証に近く、KSはそれよりも品質・性能側の基準なので、同じKC認証製品でもKSまで取得しているかはまた別の問題だ。ただし、この認証の有無だけで実際の寿命がどれほど違うのかを定量的に比較した資料は見つけられなかった。認証を受けたということは「最低基準は通過した」ということであり、「一番長持ちする」という保証ではなさそうだ。

実用的な観点からできることは結局単純だ。密閉された埋め込み照明やガラスドームの中には安価な電球を入れないこと、発熱が逃げやすい構造ならわざわざ高いものを使わなくてもいいこと、そして無名ブランドよりもアフターサービスのあるメーカーの製品を選ぶこと、といった程度だ。実際、これはLEDの話というよりは、単なる家電製品の選び方に近い。

LED電球の寿命、結局何が正解か

最初の質問に戻ると、「LEDの寿命は長いというのになぜ早く切れるのか」への答えは、「LEDは死んでいないが、他の何かが死んだ」に近かった。そしてその「何か」、つまりコンデンサと放熱板が安価なものほど先にダメになる構造なのだ。

ただし、これが値札だけを見て100%判断できる問題なのかは自信がない。同じブランド内でもラインナップごとに部品が異なる場合があり、本当に分解してみる前には中がどうなっているかを知る術がほとんどない。トイレの照明が特によく切れるなら、電球のせいにばかりする前に、そのソケット構造から一度疑ってみる価値があるということだけが、今確認した範囲で言えるすべてだ。