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LEDの特長

LEDは管球類(蛍光ランプ、白熱電球)とは違う、「光る半導体」としての優れた特長があるため、次世代のあかりとして、また省エネの担い手として期待されています。本格的な普及には技術的な課題(発光効率の向上等)、価格の問題、寿命や製品としての機能評価など、克服すべき課題もあります。

LEDのメリット

LEDが大きな注目を受けている理由として、その優れた特長があげられます。

  • 長寿命性

    白熱灯などの従来光源に比べて、寿命が長いとされています。

  • 低消費電力

    交通信号灯では、従来電球式の70Wに対し、12Wに消費電力量が削減されています。

  • 小型化が可能

    LEDには色々な形状がありますが、どれも小型化、薄型化が可能なもので、設計・デザインをする上でも自由度の高いものとなります。

  • 指向性

    所定角度の範囲で発光するので、光の有効活用が可能です。明るくしたいところを、光害問題への対策としても有効です。

普及が進んでいる交通信号灯では、その省エネ性はもちろんのこと、視認性や疑似発光が起こらない、長寿命によりメンテナンスが少なくてすむ(従来の年一回程度の電気交換作業が不要に)、など付帯的なメリットもあります。

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LED交通信号機による省エネ効果の試算

従来の電球式の交通信号機をLED化した場合の日本全国の省エネルギー量を試算して見ました。その結果は、原油換算で年間22.8万kl、大型タンカー1隻分の石油量となります。これを原子力発電所の数で換算すると、約0.18基分の年間電力発電量に相当します。

(計算方法)

1.電球式とLEDによる消費電力の差の算出

車両用信号機の光源の消費電力70wがLEDでは12wになり、1機当たり58wの省エネが図られます。同様に、歩行者用信号機では光源の消費電力60wがLEDでは12wになり、1機当たり48wの省エネが図られます。

2.日本全国の省エネ量の計算

信号機の機数は、警察庁交通規制課のホームページに出ています。

これによると、平成18年3月末時点で車両用112万機、歩行者用87万機です。 計算は、車両用、歩行者用とも1機当たりの省エネ消費電力×24時間×365日×全国の信号機数の式により算出できます。

車両用:58w×24時間×365日×112万機=56,905万kwh
歩行者用:48w×24時間×365日×87万機=36,582万kwh
両者を合計すると、93,487万kwh=9.35億kwhとなります。

3.発生エネルギーへの換算

9.35億kwhは消費エネルギー量で、これを発生エネルギー量に換算するには、 発電所からの送変配電損失5.1%を補正する必要があります。
9.35÷0.949=9.8525≒9.9億kwhで、発生エネルギー量としては9.9億kwhとなります。

4.原子力発電所の発電電力への換算

平成18年度の原子力発電所の状況は、経済産業省のホームページに出ています。

原子力発電所の総定格電力出力(4,947万kw)を原子炉の基数(55基)で割ると1基当たりの平均定格電力出力が求められます。  4,947万kw÷55=89.9万kwとなります。 実際の発電電力量は発電能力に運転の稼働率を加味して計算し、算出式は発電電力×24時間×365日×稼働率(69.9%)です。 1基当たりの年間発電量は、89.9×24×365×0.699=55.0億kwh 上記の9.9億kwhを55.0億kwhで割ると、0.18で、LED信号機による省エネ電力量は原子炉約0.18基に相当します。

5.発電用原油換算による省エネ量

電力エネルギーの原油換算については、経済産業省資源エネルギー庁が平成19年5月にまとめた「エネルギー源別標準発熱量」の数値を使います。

受電端投入熱量(受電端での1Kwhを発送変配電するために必要なエネルギー量)は9.63MJ(発電効率40.88%、所内損失3.5%、送変配電損失5.1%)。 *1MJ=239Kcal 発電用原油の標準発熱量は1l当たり39.4MJ。この2つの公式から1kwh=9.63/39.4=0.244lです。
9.35億kwhは、9.35億kwh×0.244kl=22.8万klの原油量換算となります。

LED交通信号機による地球環境効果の試算

上記の省エネ効果の試算に対して、CO2 削減効果を植林本数に換算してみました。約2,500万本の樹木(スギ)を植林したのと同じCO2削減効果が得られることになります。

(計算方法)

1.日本全国の省エネ量

従来の交通信号灯器(車両用および歩行者用を含む)を全てLED交通信号灯器へ交換することによる電力の年間節約料は、上記“LED交通信号機による省エネ効果の試算”計算方法“2”より、

93,487万Kwh

2.二酸化炭素の年間排出削減量

地球温暖化対策の推進に関する法律施行令に基づき、環境省「事業者からの温室効果ガス排出量算定方法ガイドライン(試案ver1.5)」による0.378kg-CO2/KWhを原単位とすることにより、

934,870,000kWh×0.378kg・CO2/kWh=353,380,860kg・CO2
(約35.3万トン)

3.50年生のスギの木1本あたり1年間に吸収するCO2

50年生のスギの木1本あたり1年間に吸収するCO2は、約14kgです。 *(注)ご参考。従って、1万本では、140トンになります。

4.CO2年間排出削減量を吸収するに必要なスギの木への換算

上記2 のCO2年間排出削減量を吸収するに必要なスギの木は

353,381トン÷140トン/万本 =2,524万本 (約2,500万本)

即ち、約2,500万本の樹木(スギ)を植林したのと同じCO2削減効果が得られることになります。(平成18年2月現在 当協会調べによる)

LEDの課題

このように次世代のあかりとして、期待されているLEDですが、本格的な普及にはまだまだ技術的な課題(発光効率の向上等)、価格の問題、寿命や製品としての機能評価など克服すべき課題があることは事実です。

また新しい光源として用いられる際には、人体への影響についての有無などを今後、積極的に検証していくことが重要となります。

色々な課題

  • 発光効率
  • 価格の問題(現在は、同じ明るさ(光束比)で考えると白熱灯の約300倍、蛍光灯の約21倍)
  • 演色性の問題
  • 高輝度化に伴う人体への影響