素子欠け

神奈川県足柄上郡山北町にて、2007年製のTK2の左側が素子欠けを起こしている。このレベルまで放置されることはあまりない

素子欠け（そしかけ）とは、LED式の信号灯器においてLEDユニット内の一部のLED（発光ダイオード）が何らかの理由で滅灯することにより発生する現象である。

概要

LED式の信号灯器はレンズ内にLED（発光ダイオード）を敷き詰めた形となっているが、このLEDの輝度低下、あるいは消灯により全体的な輝度が低下することがある。

素子はたくさんあるため、1つ欠けた状態であればあまり支障はないが、面拡散型のレンズなどを使用している場合や、コイト電工のC型ユニットのように素子数がもともと少ない場合においては顕著な輝度低下になることもある。

LEDそのものが故障した場合その素子のみが滅灯する場合が多く、視認性に大きな影響を与える場合は少ない。しかし、LEDユニット内の回路異常により、直列接続された素子をつなぐ系統が何かしらの原因で断線すると、その系統に繋がる素子全てが消灯する。多くのLED灯器では断線しても完全滅灯しないよう、点灯系統を複数に分けているため、この場合は歯車のような点灯パターンになる場合が多い。特に星和電機の薄型LED灯器などで顕著な症状である。

LED式の場合、素子そのものを交換することが難しい（あるいはできない）ものがあり、大抵の場合はユニットごと又は灯器ごと交換される。そのため、多少の素子欠けの場合は放置されることが多い。

2025年3月29日現在、概ね製造から15年以上経過した厚型LED灯器等の素子欠けがかなりみられる。薄型LED灯器、強いては低コスト灯器であれども見られることもある。

原因

雷サージ

LEDは半導体であり、高電圧に弱いとされている。信号機は屋外に設置されるものであり、直接落雷しなくてもサージ電流が侵入し影響を及ぼす場合がある。雷サージによる破損を防ぐため灯器内、制御機内にバリスタ（雷サージ低減素子）が実装されているが、防ぎきれず素子欠けが発生する場合がある。

浸水・結露

パッキンの劣化等に伴い雨水がユニット内に侵入すると、基板上のパターン（銅箔）等を腐食させ素子欠けが発生する場合がある。また、寒暖差の大きい地域等に設置された灯器はユニット内が結露する場合があり、これも腐食を促進させる可能性がある。

振動

信号機は道路に設置されるものであり、走行車両や風などにより振動する。長年の振動により基板とLEDを繋ぐハンダにクラック（ひび）が発生することにより素子欠けが発生する場合がある。点灯したりしなかったり不安定な場合は、クラックによる接触不良の可能性が高い。

経年劣化

LEDの寿命は一般に40000~60000時間とされており、これは従来の光源（白熱電球）より極めて長いものである。しかし、幹線道路等に設置された灯器や押ボタン式制御で使用されている灯器では、一つの灯火が極端に長時間点灯し続けるため、LEDが寿命を迎える場合がある。この場合、素子欠けのほか輝度低下も発生することが多い。

回路構造

半導体素子（トランジスタ等）を用いて定電流回路が組まれたユニットでは、半導体素子の劣化によって素子欠けが発生する場合がある。

更新基準

どの程度の素子欠けでユニット換装等の処置を行うかは都道府県によって異なる。

例えば岐阜県では5粒以上の素子欠けを更新対象とする一方、大阪府では半数近くの素子が欠けた状態でも対応されなかった例がある。

素子が一定以上欠けると警交仕規で定められた灯火の輝度を下回るため、本来は改良すべきである。