LEDの経年劣化と消費電力

以前LEDの経年劣化における消費電力についての質問したのですが、回答が真っ向から対立して何が正解なのか分からないまま締め切られてしまったので、再度質問します。
https://oshiete.goo.ne.jp/qa/13338611.html

LEDは経年劣化で徐々に暗くなっていきますが、消費電力は変わらないままなのでしょうか？
それとも暗くなるに比例して消費電力も少なくなっていくのでしょうか？
単に推察の回答だと正解かどうか分からないので、必ず回答の根拠となるソースの提示をお願いします。

No.8 回答者： xs200 回答日時： 2023/02/16 12:18

劣化の原因によるでしょう。

以下のURLから調べ始めればいいです。
https://www.jstage.jst.go.jp/article/essfr/6/4/6 …

・素子自身の性能劣化
欠陥や転移が通電をとおして成長していき、リーク電流の増加、発光効率の低下をもたらす。電流が大きいほど劣化する。電流を流しても出力は上がらないのだから、一定出力を得ようとすれば消費電力は増えます。定電流駆動であれば消費電力は増えませんが暗くなります。Vfは下がります。

・不純物の拡散
抵抗値が大きくなる。発光しない再結合を起こす。リーク電流が増える。
電極に使われている金も結晶中に拡散します。

・水分の混入
電極が腐食、酸化して抵抗値が大きくなる。

・封止樹脂の透明度の低下
LED自身の発光により透明度の低下、反射率の低下が起きる。波長が短いほど劣化する。

・点灯回路の劣化
電界コンデンサはLEDの1/10ほどの寿命。


実験したいのであれば劣化が速いので経年変化とは言えませんが、半導体レーザーを使うとすぐに検証できます。一定出力で100時間も使えば順電流は急激に増加します。
詳しくはRecombination Enhanced Dislocation Climb(REDC)またはRecombination Enhanced Dislocation Glide(REDG)で検索すれば論文が見つかります。定出力を維持しようとすると劣化に伴い順電流は増加します。

https://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-00765/
これの注意書きを引用します。
壊れるとレーザーではなく赤のＬＥＤのようになってしまいます。半導体レーザーは構造上寿命がありますのでご了承ください。

No.6 回答者： yucco_chan 回答日時： 2023/02/15 21:55

消費電力は低下すると思います。

No5さんが示されたように、Ifが同じでも経年劣化によって
光量は低下します。
が、電力は、I x Vです。
経年劣化では無く、放熱不足によって劣化させてしまった
ＬＥＤを測定したことがありますが、Ｖｆが著しく低下していました。
Ｖが低下したのだから、Ｉが一定でも消費電力は低下します。
よほどできの悪い駆動回路でもなければ、
駆動回路を含めた全体の消費電力の内ＬＥＤ単体の消費電力が
支配的だと考えられるので、消費電力は低下する。
と、推察します。

No.5 回答者： m-jiro 回答日時： 2023/02/15 19:11

LEDは老化すると電流を光に変換する能率が低下するようです。

ズバリLEDのデータは見つからなかったのですが、フォトカプラの発光側の寿命資料がありました。下のリンクにある左側のグラフです。
光量の変化をIF（駆動電流）一定で測っています。
https://toshiba.semicon-storage.com/jp/semicondu …

元の資料はこのページの上の方にある「第５章　光半導体」を見てください。

No.4 回答者： kabasan 回答日時： 2023/02/15 17:57

複数の回答を統合すればこうなる。

・劣化による発光効率の低下は根拠があり理論的に間違いない。
・古いものは電流も下がっていた。

さて、古いものの電流が下がっていたのはLEDのせいかな？
制御回路が劣化して電流が下がってたんじゃないのかな？
定電流回路なら電流が下がるわけは無いから違う制御だったんでしょう。
売り物のLED製品の設計開発やってますけど、同じ電流（つまり同じ消費電力）でどんどん暗くなりますよ。
そうでなきゃ「効率」なんて言葉出ませんよ。

電流が減れば光度も減るのは当たり前です。
でもそれはLEDが原因じゃありません。

No.3 回答者： yo4da10 回答日時： 2023/02/15 15:16

前回の回答の補足です。

12年間ほど点灯して、かなり暗くなったLEDの測定結果は。老化と同時に消費電力は下がっています。
新しい物と比べると、照度は半分以下くらいで、電流も半分以下まで下がっていました。
ただし、LEDは以前の物と違う多少違いますが、ほぼ同等の規格品でテストしました。

No.2 回答者： trka 回答日時： 2023/02/15 13:22

ご質問に対する明確な回答ではありませんが、参考になればと思いご連絡します。

私は昔々白熱電球を利用したある機構を作ったことがあります。その際「電球の寿命検出」になればと思い、簡単な電流計を利用して球切れを検出することができました。
ところがだいぶ後、ユーザより「LEDに換装」要求が出、寿命検出について困ってしまいました。そこで、LEDが壊れた時に使用電力(電流)がどうなるのかLEDメーカに聞いたことがあります。ただし、完全に壊れてランプが光らなくなった時、を想定していることにご注意下さい。
それは以下のとおりです。

『玉切れの検知: ＬＥＤ電球の不点灯時には、内蔵の電子回路の故障状態により多少の電力を消費する場合もございます。対象品番のランプにおいて、消灯している場合では消費電力が約１Ｗ以下になることを確認はしておりますので、電流値は1/4程度となるため、電流の変化で検知可能とは考えます。
ただし、消灯時の電力については、保証されているものではないことをご了承お願い申し上げます。』

メーカ名はご容赦下さい。日本における一流と言われる電気メーカです。まああまり明確な回答ではないですが、私自身は「結局電源、及びLED共に半導体であるがために、経年変化も一律にこうだと言うことはできないのかな。」と思った次第です。
因みに私ご自慢の「寿命検出」は断念し、定期的(1/2年毎)に交換して下さい、となりました。

No.1 回答者： tabaru 回答日時： 2023/02/15 12:50

LED照明が暗くなるのは材料の劣化です。

樹脂が使われていますので経年劣化で暗くなります。
蛍光灯器具も樹脂が黄色く変色するのは見られた事は有るでしょう。
発光素子も樹脂で保持されるので劣化します。
流れる電流は変わりませんので消費電力は変わりません。
LEDを発光させる為の電子回路は劣化により熱が発生するので消費電力は増えます。
LED劣化でググれば根拠は出てきます。