豆知識まとめソーラー LED バッテリ

室内光でも充電するか

ソーラーのライトについて良くあ質問は「部屋の明かりで充電しますか?」というものです。おそらく、ソーラー電卓と同じ感覚なのでしょう。

残念ながら室内光では照明器具として実用レベルの発電量は得られません。室内の太陽光発電システムは存在しませんのでわかりそうなものです。

しかしながら、なんとソーラー製品の中には「室内光でも充電します!」と謳っているものが散見されます。

驚くべき販売者の無知です。確かにごくわずかとはいえ発電しますので、充電していると言えなくはありません。

しかし、いくら明るい室内光であっても、直射日光の光量とはレベルが違いすぎます。充電します!と力強く言っていいものでしょうか?

太陽エネルギーがいかに莫大か、ということの裏返しであり、太陽の恵みに感謝したいものです。

ソーラー発電を効率的に利用するには

現在のソーラーパネルの発電効率は高いものでも大凡20%前後です。この後の進展次第ですが、売電などを目的とした場合、ソーラー発電を効率的に利用するにはメガソーラーのような大規模施設が最適だと言えます。小さなモジュールを別々の制御系で運用するより、一気に発電所的に使ったほうがエネルギーが分散しないからです。
日本の例ですと、栃木県では積極的に農地用・工業用の大規模ソーラーパネルを敷いているので、比較的効率が良いと言えるでしょう。同県は、助成金も度々出しています。
個人宅で考えるのならば、天候や曇り具合を確認しましょう。事実、ソーラーパネルの実験は、オーストラリアや中国からモンゴルにかけてのゴビ砂漠付近など、乾燥しているエリアで行われます。湿度が高い日本ですと、慎重に天候・湿度を確認してから設置するのが好ましいと言えます。向きや角度によっても発電効率は大きく異なります。

ソーラー発電の発電効率

ソーラー発電では売電ができるので、その発電効率が気になります。東芝とシャープ、そしてPanasonicと京セラが日々凌ぎを削り合い、ひと昔は不可能だろうと言われていた発電効率20%を達成しました。
さて、20%とは何に対する割合かというと、照射された太陽光エネルギーの内の電気に変えられたエネルギー分を指します。
セル発電効率とモジュール発電効率という表現がありますが、手帳サイズの板がセル(各社によって差異あり)、それをパネル状にしたものがモジュールで、それぞれでの発電効率を指します。

ソーラー発電の仕組みとは? 

ソーラー発電では売電ができるので、その発電効率が気になります。東芝とシャープ、そしてPanasonicと京セラが日々凌ぎを削り合い、ひと昔は不可能だろうと言われていた発電効率20%を達成しました。
さて、20%とは何に対する割合かというと、照射された太陽光エネルギーの内の電気に変えられたエネルギー分を指します。
セル発電効率とモジュール発電効率という表現がありますが、手帳サイズの板がセル(各社によって差異あり)、それをパネル状にしたものがモジュールで、それぞれでの発電効率を指します。

室内光でも充電するか

ソーラーのライトについて良くあ質問は「部屋の明かりで充電しますか?」というものです。おそらく、ソーラー電卓と同じ感覚なのでしょう。

残念ながら室内光では照明器具として実用レベルの発電量は得られません。室内の太陽光発電システムは存在しませんのでわかりそうなものです。

しかしながら、なんとソーラー製品の中には「室内光でも充電します!」と謳っているものが散見されます。

驚くべき販売者の無知です。確かにごくわずかとはいえ発電しますので、充電していると言えなくはありません。

しかし、いくら明るい室内光であっても、直射日光の光量とはレベルが違いすぎます。充電します!と力強く言っていいものでしょうか?

太陽エネルギーがいかに莫大か、ということの裏返しであり、太陽の恵みに感謝したいものです。

何時間点灯するの?

各商品によって異なります。点灯時間はバッテリの大きさとランプの消費電力で決まります。点灯時間を長くするには、バッテリを大きくする(ソーラーパネルも大きくする必要があります)ことが必要ですが、大きくなると取り扱いや設置に不都合が出てきます。消費電力をが小さくするため、ライトを暗くするのもひとつの方法ですが、用途によってはそれが出来ないこともあります。いろんな用途・設置場所を考えて各製品は設計されています。

おおよそ、晴天1日の充電で3-4日程度の点灯が可能なものが多いです。

バッテリは使用期限がある?

バッテリは充電放電を繰り返すことで、その性能を維持することができます。使わない間、徐々に放電し、そのまま放置するとバッテリとして機能しなくなります。バッテリの種類や容量にもよりますが、1年も使っていないバッテリは再起不能な可能性があります。震災後、手回しで発電する懐中電灯が広く出回りました。1個は皆様のご自宅のどこかに眠っているのでは?久しぶりに使ってみて下さい。全く点かないか、著しく点灯時間が短くなってしまっている可能性が大です。万一の時しか使わないのに商品なのに、万一の時には使えない危険なアイテムと言えましょう。その点、ソーラー式懐中電灯なら、日当りの良い場所においておくだけで勝手に充電しますよ。

LED電球タイプと既存の電球の違い

最も大きな違いは、消費電力です。電球タイプは既存照明の約1/10まで電力を抑えることができます。近年、ショーケースに入った商品がLEDに照らされているのも、長期間利用する仮定で使用すれば、費用対効果上、元を取れてしまうからです。加えて言うならば、生ものを入れたとしても、熱による劣化が少ないという理由もあるでしょう。
また、LED電球タイプは熱を持たないため、熱をもったフィラメントのような明るさよりは寂しい雰囲気になることが挙げられます。しかし、Ra(演色性)の再現で、この分野も克服しつつあります。

LED直管と蛍光灯の違い

まず、大きな違いが蛍光灯のシステムを使っていないため、直管という表記になっている点で分かりますね。実は、他にも大きな違いがあるのです。
良く、「電気はオンオフを繰り返すと寿命が減る」という表現を聞きませんか? それは蛍光灯の特徴であり、LEDには当てはまりません。省エネであるLEDはこまめにオンオフすると、より省エネになるのですね。
また、蛍光灯は交流電源を使用しているのに対し、LED直管(LED製品全般)は直流電源で動くのも違いだと言えます。

LEDの都市伝説と真相

LED関連のサイトやパンフレットを見ると「照度が5年程度で30%ダウンする」という表記があります。または、営業マンが言うこともあるでしょう。しかし、これに関しては、電流を無理矢理流して経年劣化を経験させたLEDはあるものの、自然な状態で利用して起こったという事例はまだない状態です。
調べようとしても、常に新しい製品・チップが出来ているために観察が追いつかないのが現状なのです。実際のLEDに照度の落ち込みがあるかどうかわかるのは、「あと数年後に分かるだろう」ということしか分かっていません。まだまだ、寿命が尽きる手前で何が起こるのかは不明確なのです。

LEDと同じような機能を持つ無電極(LVD)

「Low Voltage Directive」の頭文字を取っています。通常の照明のように極が無いのが特徴です。LEDとは別の電磁誘導による発光原理を採用するものの、長寿命で省エネである点で代替品として使用されています。特に高天井やトンネル内など取り替え作業にコストがかかる場所に好まれます。
一般的なものでも10年持つという優秀な製品ですが、少しのデメリットがあります。それは、高周波を放出するための届け出が必要であるということです。

COBって何? 

LEDはダイオードのことでした。しかし、照明として使ってみると、看板用照明などで致命的な欠点があることが判明したのです。指向性が強いためにツブツブが見えてしまうのです。(その形状から弾丸型と言われることがあります)
そこで、2つの対応策が考えられました。看板を周囲から万遍なく照らす方法と、小さなチップを大量に一つのセラミックボードに詰めるという技法です。
この小さなチップをひとまとめにしたものがCOB(チップ・オン・ボード)です。制作工程も簡略化でき、ツブツブはなくなり、放射熱対策が進んだという画期的な技術でした。ちなみに、LEDは熱を出しませんが、熱自体には弱く80度~90度で劣化します。放射設計もLED製品にとっては大切なものなのです。

LEDの特徴(その1)

まずは、LEDと既存照明の違いに焦点を合わせてLEDの特徴を簡単に見ていきましょう。まず、電気エネルギーの殆どを光に転換し、熱として放出しないために、省エネ効果が大きい点が挙げられます。また寿命が長いのも特徴です。昔は頻繁に蛍光灯の取り替え作業をしましたが、現行のLEDの寿命が切れはじめるのは、およそ10年後だとされています。
また、水銀などの公害につながるような物質を使用していないことも特筆されるべきでしょう。

LEDの特徴(その2)

さて、LEDは、熱を発せずに長寿命で公害になるような物質を含まないものだということが分かりました。これを踏まえて、さらに LEDの特徴を知りましょう。照明の熱というと、街路灯に集まる羽虫の群れを見かけましたが、熱の少ないLEDではこのような現象は稀にしか見られません(熱が篭るような位置で、表面にフィルムを貼った場合などは例外です)。
また、省エネだということは、非常時に使える照明として最適な能力を持っています。事実、東日本大震災以降、LEDランタンが市場に増えました。

また小型のソーラーライトは充電容量に制限がありますから消費電力の少ないLEDとは大変親和性が高いのです。

LED発明の歴史 

LEDは最近できたものというイメージが強いですが、実は、1962年にニック・ホロニアック氏により赤色のLEDが発明されていました。電気エネルギーをほとんど熱へと変換せずに、光へと転換するので、ディスプレイなど精密機器などに革命をもたらすと当時から予言されていました。
しかし、ディスプレイに転用するには白色の光を作らなくてはなりません。光の三原色の内、青色発光ダイオードの作成が難航したために、ながらく照明やディスプレイとして実用化できなかったのです。
しかし、窒化ガリウムを採用した高輝度青色発光ダイオードが、2001年、日本の日亜化学工業より誕生し、RGB全てが揃ったため、念願の照明やディスプレイへの転用が可能になりました。
現代では、どのような色も自在に表現できるようになりました。確認するのに最適なものの一つは、東京スカイツリーだと言えるでしょう。

LED商品のルーメン(lm)とは

ルーメン(lm)とは明るさの単位の一つです。そもそもは「昼光色」を意味するラテン語に由来します。
とある照明器具が発する明るさの総量で、全光束の数値を言います。
全光束のイメージが湧きずらいですが、スポットライト状、棒状の光線が何本も集まっているような感覚で捉える光の表し方です。
LEDが指向性の高い光を出すために、従来のルクス(lx)からルーメンを多く使います。
相互にある程度の互換性があるのも特徴です。

LEDの発光原理とは

“LEDは、「Light Emitting Diode」の略で、実はいちダイオードに過ぎません。では、どのように発光しているのでしょうか?
電気的に陽性である半導体と陰性である半導体をそれぞれ「Positive」「Negative」より、 「P」「N」と呼びます。
これらの半導体を接合して、順電圧をかけると電子が移動します。
その際に発光現象が起こるのです。
この半導体をチップ状にして組み合わせたものが皆さんが目にするLEDライトの光になっています。”

LED照明に切り替えるメリット

長寿命で消費電力が少ないので、経費が削減できることが最も紹介されやすいですが、切り替えるメリットは他にもあります。火力発電所から来る電気はCO2排出を伴います。このCO2を削減して、エコロジーな世界を作ることにも一役買っているのです。また、日本全国にある全ての照明をLED に変えられたならば、原発は必要無いとさえ言われています。
また、デパート、コンビニ、ホテルなど同じ金額で光を取ろうとすれば、より綺麗に万遍なく照らすこともできます。

既存照明よりどれくらい安くなる?

LEDの魅力の一つは、電気料金が下げられるというものです。では、実際にはどれくらい下がるのでしょう。一般に、蛍光灯タイプでは約半分、電球タイプならば1/10まで電気料金が下がるとされています。
また、LEDのチップが日進月歩で開発されているために、本体の価格自体が安くなることも見込まれています。
気をつけなくてはならないのが、家庭でオフィスで工場で、使用されている照明への電力は全体の20%前後とされています。電気料金が半額になるというイメージは持たないようにしましょう。

照明の効果(その1)

照明には3つの大きな付帯効果があると言われています。一つはみなさんご存知の物が美味しく見えるというものです。レストランや居酒屋は、あえてオレンジ色の照明を使っています。赤みのある食べものはそれで美味しく見えるのです。
2つ目は集客効果です。繁盛するパチンコ屋は絶対に光の総量を減らしたりはしません。光っているだけで、「何だか楽しそう・華やかだ」と思う習性が人間にはあるようです。
3つ目は防犯効果です。街路灯があるエリアと無いエリアでは明確に犯罪率が違います。戦後日本の犯罪が減って、平和になったことの一因は街路灯が増えたからです。

照明の効果(その2)

照明の色温度による効果についての説明です。これは皆さんが何気なく影響を受けているものです。例えばオフィスや学校・塾などでは白い色(昼光色・昼白色)が多く使われています。これは太陽光を見たときに、脳内にセロトニンが発生し、やる気や活発な気分になる効果を、経験的に利用しているのです。白い蛍光灯の部屋で試験や仕事をするイメージが強いですよね。
逆に、色温度を落とすとオレンジ色(電球色)に近くなります。ベッドライトや関節照明に多いこの色は、落ち着いた気持ちになれるのです。光の色により、人間の行動も変わることが分かりますね。

色温度(ケルビン)とは?

ケルビンとは色温度の単位です。色温度とは、「赤っぽい色」や「白い光」など曖昧にしか表現できない光の色味をトムソン氏が数値で表現したのが始まりだとされています。
現代、LED照明では「K」の文字で表示され、この数値が低くなるほど赤やオレンジ色に近くなり、高いと青白くなります。
赤の基準はロウソクの色で、そのKは約1800前後です。また、実際の温度との関連性はありません。光の色味に「温度」という文字を使っているだけです。

ルーメンとルクスの関係(その1)

ルーメンとルクス、どちらも光の強さを表しているように見えます。
しかし、厳密に言うと、「照明からの光の量」を表す単位がルーメンで、「照明からの光に当てられた面の明るさ」を表す単位がルクスです。
つまり、ゴルフ場や野外ライトなど光を求めたい時にはルーメン単位で、勉強机やオフィスのデスクを購入する際はルクスを基準にするのが賢い方法だと言えます。
小さなエネルギーでより明るく光るLEDを強調したいために、ルーメンが採用されたとも言われています。

ルーメンとルクスの関係(その2)

ルーメンとルクスのイメージを正しく理解するには専門的な知識が必要です。しかし、簡単に全体像を把握することができます。正方形の部屋をイメージします。そこを縦3つ横3つの計9つのエリアに分けたとしましょう。
その部屋全体の枠にすっぽり収まる光の円がルクスで調整された電球です。LEDのルーメンで考えると、9つの各エリアの外枠に接する円で照らされる部屋が出来上がります。
部屋の中に暗い部分が出来上がります。これが、LEDに買い換える時の注意点です。上手にルーメン、角度を考えないと色むらができたり、暗くなったりしてしまいます。現在では、COBタイプや全方向タイプを使い、より設置しやすい製品が販売されるようになりました。