HANADA Kazuma

花田 一磨

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HANADA, Kazuma

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花田, 一磨

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ハナダ, カズマ

Hachinohe Institute of Technology Repository / 八戸工業大学学術リポジトリ

LED 照明の諸特性に関する基礎的研究著者 花田 一磨著者別名 HANADA Kazuma雑誌名 八戸工業大学エネルギー環境システム研究所紀要巻 11ページ 53-58発行年 2013-03-29URL http://id.nii.ac.jp/1078/00003246/Creative Commons : 表示 - 非営利 - 改変禁止http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/deed.ja— 53 —論文要約　近年、地球環境問題やエネルギー資源問題を背景とし、省エネルギーの推進が重要となっている。省エネルギー対策の一つには省エネルギー機器への更新が挙げられ、その中でも効果が期待できるのが省エネルギー照明への更新である。八戸工業大学においても、文部科学省の平成 21 年度エコキャンパス推進事業の補助を受けた「八戸工業大学エコキャンパス推進事業」により太陽光発電設備の導入に加えて直管型 LED 照明の導入がされている。そこで、本研究では、本学に導入された直管型 LED 照明の照度や消費電力などの基本的な特性について調査を行った。 キーワード：直管型 LED 照明、省エネルギー、照度、消費電力ABSTRACT　　The promotion of the energy saving is needed in the context of climate change problem and energy resource problem. The update to an energy-saving lighting is considered for one of the energy-saving methods. In Hachinohe Institute of Technology, solar pawr generation system and tube type LED lightings are introduced by Hachinohe Eco Campus Project. Therefore, in this study, basic characteristics such as illuminance and power consumption of the tube type LED lightings introduced into Hachinohe Institute of Technology are investigated.Keywords : tube type LED lighting, energy saving, illuminance, power consumptionLED照明の諸特性に関する基礎的研究花田 一磨 *Basic Study of Characteristics of LED LightingKazuma HANADA*平成 25 年 1 月 7 日受理	 *	 電気電子システム学科・講師— 54 —八戸工業大学エネルギー環境システム研究所紀要　第 11 巻1. ????　近年、地球環境問題やエネルギー資源問題を背景とし、省エネルギーの推進が重要となっている。省エネルギー対策の一つには省エネルギー機器への更新が挙げられ、その中でも効果が期待できるのが省エネルギー照明への更新である。日本における照明の年間使用電力量を見てみると、家庭部門が 382［億 kWh］（家庭用の使用電力量の 13［%］）、業務部門が 891［億 kWh］（業務用の使用電力量の 33［%］）、産業部門が 233［億 kWh］（産業用の使用電力量の 6［%］）となっており、合計 1506［億kWh］で、総使用電力量の 16［%］をしめている 1）。このため、LED 照明の普及が求められ、一般家庭にも普及が進んでいる。このような中で、八戸工業大学においても、文部科学省の平成 21 年度エコキャンパス推進事業の補助を受けて太陽光発電設備の導入に加え、直管型LED 照明の導入がされている 2）。そこで、本研究では、本学に導入された直管型 LED 照明の照度や消費電力などの基本的な特性について調査を行った。2. ??? LED????????????2.1??????????? 2???　文部科学省平成 21 年度エコキャンパス推進事業の補助を受け、電気電子システム学科専門棟 2 階廊下の天井照明の一部が通常の蛍光灯から直管型 LED 照明に更新された。後日、残りの蛍光灯も別途更新され、2 階の全ての蛍光灯が直管型 LED 照明に更新されることとなった（写真 1）。これを機会として行った廊下の床上における照度測定の結果を以下に示す。測定は外部の明かりはほぼ入らないように夜間に行い、図 1 に示す廊下の●印が測定を行った点である。また、照度計は Fine デジタル照度計FLX-1334 を使用した。 　南北方向に南側の壁から 280［mm］の点をはじめとして 1140［mm］間隔で 3 点、東西方向に体育館渡り廊下250［mm］の点をはじめとして 1575［mm］間隔で 38 点、合計 114 点で床上の照度を測定した。直管型 LED 照明更新前に通常の蛍光灯を点灯したときの測定結果を表 1に、直管型 LED 照明更新後の測定結果を表 2 に示す。また、この測定結果を基に、横軸を図 1 の体育館側渡り廊下からの距離、縦軸を南側壁からの距離、色合いを照度としたコンターマップを図 2、図 3 に示す。LED 照明の特徴として、蛍光灯に比べて光の指向性が高く、灯りのむらができるのではないかと懸念されるため、照度のむらを評価するために照明器具から遠い渡り廊下側からの距離 250［mm］と 56750［mm］、58325［mm］を除いた各測定点における照度について、最大値を Emax［lx］、最小値を Emin［lx］とし、照度のむらを（1 – Emin / Emax）  × 100［%］として評価した。この結果、表3のような結果が得られた。   280 280 2280 2840 1375 1280 5832.5 [mm]   図 1　電気電子システム専門棟 2 階廊下の照度測定場所図 2　廊下の照度測定結果（LED 照明導入前）図 3　廊下の照度測定結果（LED 照明導入後）写真 1　電気電子システム専門棟 2 階に導入された直管型 LED 照明— 55 —LED 照明の諸特性に関する基礎的研究（花田）表 1　電気電子システム専門棟 2 階廊下の照度測定結果（更新前）単位：照度［lx］体育館渡り廊下からの距離［mm］ 南側壁からの距離［mm］250 1625 3200 4775 6350 7925 9500 11075 12650 14225 15800 17375 18950280 93 213 314 225 156 216 274 223 177 270 364 268 1681420 103 261 404 270 167 247 335 246 186 320 468 309 1812560 139 244 319 231 146 215 273 220 167 271 374 269 175蛍光灯の位置 　 　 40W× 4 灯20W× 8 灯40W× 4 灯体育館渡り廊下からの距離［mm］ 南側壁からの距離［mm］20525 22100 23675 25250 26825 28400 29975 31550 33125 34700 36275 37850 39425280 229 348 264 166 223 294 214 155 224 299 235 155 2131420 299 438 307 174 272 355 243 166 269 399 275 165 2532560 266 349 265 150 239 295 210 140 230 313 230 143 218蛍光灯の位置 　 40W× 4 灯20W× 8 灯40W× 4 灯体育館渡り廊下からの距離［mm］ 南側壁からの距離［mm］41000 42575 44150 45725 47300 48875 50450 52025 53600 55175 56750 58325 　280 288 229 155 232 294 196 158 237 307 185 86 361420 377 259 167 265 350 236 168 282 385 232 95 372560 300 259 196 232 292 195 156 240 303 179 120 35蛍光灯の位置 40W× 4 灯20W× 8 灯40W× 4 灯※北側に足元灯表 2　電気電子システム専門棟 2 階廊下の照度測定結果（更新後）単位：照度［lx］体育館渡り廊下からの距離［mm］ 南側壁からの距離［mm］250 1625 3200 4775 6350 7925 9500 11075 12650 14225 15800 17375 18950280 57 169 282 187 115 192 289 192 121 210 297 210 1091420 60 206 364 230 124 226 362 226 131 254 389 240 1262560 53 149 284 195 107 195 291 194 117 216 309 214 113蛍光灯の位置 　 　 40W× 4 灯20W× 8 灯40W× 4 灯体育館渡り廊下からの距離［mm］ 南側壁からの距離［mm］20525 22100 23675 25250 26825 28400 29975 31550 33125 34700 36275 37850 39425280 181 304 215 121 191 282 196 116 196 282 215 116 1881420 234 381 244 126 222 353 235 123 228 378 243 125 2192560 204 299 213 109 190 284 197 103 192 296 207 110 182蛍光灯の位置 　 40W× 4 灯20W× 8 灯40W× 4 灯体育館渡り廊下からの距離［mm］ 南側壁からの距離［mm］41000 42575 44150 45725 47300 48875 50450 52025 53600 55175 56750 58325280 280 196 104 197 286 176 112 196 300 181 76 521420 370 224 112 227 349 226 121 225 372 226 82 552560 292 170 91 191 285 173 111 193 294 177 101 52 　蛍光灯の位置 40W× 4 灯20W× 8 灯40W× 4 灯※北側に足元灯— 56 —八戸工業大学エネルギー環境システム研究所紀要　第 11 巻　表 3 より、LED 照明に更新後、照度のむらが平均で約 8［%］増加していることが確認できた。この結果は使用する照明器具にも大きく左右されるため、LED 照明への更新にあたっては、照度のむらに注意する必要があると思われる。　また、LED 照明に更新した表 2 の結果を見ると、床上の照度が 100［lx］前後となっている場所が確認できる。文部科学省が定めた学校環境衛生基準 3）における教室等の照度の基準は次のようになっている。ア　教室及びそれに準ずる場所の照度の下限値は、300 lx（ルクス）とする。また、教室及び黒板の照度は、500 lx 以上であることが望ましい。イ　教室及び黒板のそれぞれの最大照度と最小照度の比は、20：1 を超えないこと。また、10：1 を超えないことが望ましい。ウ　コンピュータ教室等の机上の照度は、500 ～ 1000 lx 程度が望ましい。エ　テレビやコンピュータ等の画面の垂直面照度は、100 ～ 500 lx 程度が望ましい。オ　その他の場所における照度は、工業標準化法（昭和24 年法律第 185 号）に基づく日本工業規格（以下「日本工業規格」という。）Z 9110 に規定する学校施設の人工照明の照度基準に適合すること。また、ここで触れられている日本工業規格 Z 9110 には、学校における領域、作業又は活動の種類別の照度の基準が示されている。表 4 に一部抜粋した学校の照度基準を示す。なお、下表中の維持照度 は、ある面の平均照度を使用期間中に下回らないように維持すべき値を示している。　また、照度を測定する高さに関して基準では、教室では机上、教室以外の場所では床上 75［cm］の高さとしている。　表 4 より、今回本学電気電子システム専門棟に導入した直管型 LED 照明に関しては、若干照度が低いと思われるものの、学校の照度基準は満たしていることが確認できる。2.2?????????????????　電気電子システム学科 E205 室ヱヂソン倶楽部には図4 のように 110 形蛍光灯が 6 本設置してあり、これをすべて直管型 LED 照明に更新している（写真 2）。　E205 室における下図 4 の●印の場所の机上に照度計Fine デジタル照度計 FLX-1334 を設置し、室内の照度を測定した。この結果を表 5、6 に示す。なお、測定は外部の明かりはほぼ入らないように夜間に行い、また、図 4 の gC の位置にはロッカーが、fG、gG の位置には棚があったために照度の測定ができなかった。　図 4 の左下（gA 側）を原点とし、幅方向の距離を横軸に、奥行き方向の距離を縦軸にとり、各場所の照度を色合いで表現したコンターマップで示すと下図 5 のようになる。なお、上述のように測定できなかった地点の照度は 0［lx］としている。　更新前後の測定結果を比較すると、室内全体の照度が平均で 17.6［%］低下していることがわかる。部屋の中心部分の照度は 300 ～ 400 程度［lx］であり、表 4 を見ると、実験実習室や研究室に要求される基準よりも照度が不足していることが確認できる。なお、この測定結果は環境光が入り込まないように夜間に行っているため、自然採光が可能な昼間には適当な照度が得られているものと思われる。また、精密作業を行うに当たっては、別途タスク照明を用意する必要がある。 写真 2　ヱヂソン倶楽部に導入された直管型 LED 照明表 3　照明の更新前後の照度のむら南側壁からの距離［mm］照度のむら［%］更新前 更新後280 57.4 65.81420 64.7 71.22560 62.6 70.6表 4　学校の照度基準領域、作業又は活動の種類 維持照度 Ēm（lx）作業 精密工作 1000精密実験 1000キーボード操作 500図書閲覧 500学習空間 実験実習室 500教室 300執務空間 研究室 500共用空間 倉庫 100階段 150廊下、渡り廊下 100— 57 —LED 照明の諸特性に関する基礎的研究（花田）900 1500 2400 2200 1700 a b c d e f g A B C D E F G   2400 [mm]   図 4　ヱヂソン倶楽部における照度測定場所図 5　ヱヂソン倶楽部の照度測定結果（更新前）図 6　ヱヂソン倶楽部の照度測定結果（更新後）表 5　ヱヂソン倶楽部の照度測定結果（更新前）（単位：照度［lx］）A B C D E F Ga 222 252 330 361 339 225 207b 281 313 454 490 450 313 241c 273 338 502 538 501 358 291d 308 360 533 565 521 374 302e 316 362 520 553 520 350 294f 283 349 468 500 440 322 ---g 255 280 --- 420 360 277 ---表 6　ヱヂソン倶楽部の照度測定結果（更新後）（単位：照度［lx］）A B C D E F Ga 161 201 295 302 283 215 171b 238 252 386 394 376 289 214c 214 274 390 427 409 293 240d 242 322 428 470 441 318 252e 249 312 419 435 403 295 236f 234 284 386 408 378 276 ---g 218 238 --- 325 309 229 ---— 58 —八戸工業大学エネルギー環境システム研究所紀要　第 11 巻3. ??? LED???????????????????　LED 照明の導入は省エネルギー効果を期待して行われるものであるので、40W 形× 24 灯、20W 形× 24 灯の照明が接続されている学科内の分電盤内の廊下照明の分岐回路に測定器（中国計器工業（株） 省エネナビCK-5 型）を設置し、消費電力の測定を行った（写真 3）。電気電子システム専門棟 2 階廊下の直管型 LED 照明と従来型蛍光灯の点灯時の消費電力を比較した結果を表 7に示す。　表 7 を見ると、直管型 LED 照明の消費電力は従来型蛍光灯の半分以下となっており、40W 形× 24 灯、20W形× 24 灯の合計で約 1［kW］の省エネルギー効果が得られていることがわかる。直管型 LED 照明を 768.4［Wh］使用すれば、従来型蛍光灯を使用していた時よりも使用電力量を 1049.8［Wh］ を削減することができるため、2011 年度における直管型 LED 照明の使用電力量 1,397［kWh］であったので、LED 照明への更新により 1,909［kWh］の節電が行えていたことになる。また、これによる二酸化炭素排出量の削減量は、本学のディーゼル発電機の kWh あたりの CO2 排出原単位を 0.705［kg-CO2/kWh］とすれば、　　1,909［kWh/ 年］× 0.705［kg-CO2/kWh］　　　　　　　＝ 1346［kg-CO2］＝ 1.346［t-CO2］となる。5. ????　本研究は筆者が八戸工業大学電気電子システム専門棟の LED 照明導入に関わり、照明の使用感について意見を聞く機会があったこと、また、省エネルギーに関する講義・講習の講師として活動した際に受講者から疑問・質問を得られたことをきっかけに、省エネルギー照明として注目されている直管型 LED 照明に関して、いくつかの特性を測定したものである。　この結果、直管型 LED 照明の省エネルギー性能があらためて確認できた一方、機種や器具にもよると思われるが、照度のむらが発生すること、更新する場所によっては照度が不足する場合もあることが確認できた。今後はちらつきや発光波長に関する調査を行っていく。? ? ? ?１）財団法人日本エネルギー経済研究所： LED 照明の省電力ポテンシャル，http://eneken.ieej.or.jp/data/3862.pdf，2011，２）花田 一磨，関秀廣，藤田成隆：八戸工業大学エコキャンパス推進事業報告，八戸工業大学紀要第 30巻，pp.103-106，2011，３）文部科学省：「学校環境衛生の基準」，http://www.mext.go.jp/component/b_menu/other/__icsFiles/aﬁ eldﬁ le/2009/04/01/1236264_9.pdf，2009．写真 3　照明の消費電力の測定の様子表 7　照明の消費電力の測定結果消費電力［W］直管型 LED 照明 768.4従来型蛍光灯 1818.2差 1049.8

Basic Study of Characteristics of LED Lighting

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LED 照明の諸特性に関する基礎的研究

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