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業界のニュース
Oct 01,2025

LED信号機と従来の照明器具の消費電力の比較

信号機電源システムの概要

信号機システムは、大量のエネルギー需要を伴う都市インフラの重要なコンポーネントです。従来の白熱照明から LED テクノロジーへの移行により、交通管理における電力消費パターンが根本的に変化しました。この分析では、動作パラメータ、環境要因、および長期効率指標に焦点を当てて、これら 2 つの照明方法間のエネルギー使用量の測定可能な違いを調べます。

基本的な消費電力の違い

従来の白熱信号機は通常、信号モジュールごとに 50 ～ 150 ワットを消費し、標準の赤色レンズでは平均 100 ワットを消費します。対照的に、同等の LED モジュールは 8 ～ 15 ワットで動作し、同等以上の視認性を維持します。この 85 ～ 90% の削減は、白熱電球の全方向放射と大幅な熱損失と比較して、LED の指向性発光と最小限の発熱によるものです。

運用効率の指標

LED信号機 白熱電球の 1 ワットあたり 10 ～ 17 ルーメンに対して、優れた発光効率を発揮し、1 ワットあたり 80 ～ 150 ルーメンを生成します。この効率は、消費電力の削減に直接つながります。現地調査によると、12 個の信号ヘッドを備えた一般的な四差路交差点では、白熱灯システムの年間消費量が 52,560 kWh であるのに対し、LED では約 5,256 kWh を消費し、エネルギー消費量が 90% 削減されます。

熱管理に関する考慮事項

白熱器具は入力エネルギーの約 90% を赤外線として無駄にするため、温暖な気候では追加の冷却システムが必要になります。 LED システムは発生する熱を最小限に抑え、冷却要件を排除し、補助的な電力消費を 10 ～ 15% 削減します。この熱的利点により、電子部品への熱応力が軽減され、部品の寿命も延びます。

電圧感度と電力の安定性

LED 信号機は電圧変動 (85 ～ 265V) にわたって一定の明るさを維持しますが、白熱電球は定格電圧を大幅に下回って暗くなります。この特性により、自治体は可視性を損なうことなく電圧最適化戦略を導入することができます。一部の LED システムには、交通量の少ない時間帯に適応調光が組み込まれており、さらに 20 ～ 30% のエネルギー節約を実現します。

メンテナンスと間接的なエネルギーへの影響

LED ユニットの寿命が長いため (白熱灯の場合は 1,000 ～ 8,000 時間であるのに対し、50,000 ～ 100,000 時間)、メンテナンスの頻度が減少します。サービス訪問が減れば、メンテナンス車両の燃料消費量も削減されます。 2019年の調査では、10,000基の信号機をLEDに変えると、メンテナンスとエネルギー使用量の削減により、CO2排出量を年間6,000トン削減できると推定されています。

導入事​​例

東京の市全体の LED 転換により、器具ごとに 78% の電力削減が実証され、総節約量は年間 4,200 万 kWh を超えました。ロサンゼルスとロンドンの同様のプロジェクトでは、エネルギー節約とメンテナンスコストの削減により、投資回収期間が 3 年未満であると報告されています。これらの実装により、さまざまな都市環境におけるテクノロジーの経済的実行可能性が検証されます。

寒冷地でのパフォーマンス

従来の白熱灯器具は熱出力を通じて固有の融雪能力を提供しますが、LED は降雪気候では補助加熱要素を必要とする場合があります。最新の LED 設計には、白熱電球の一定の熱出力よりも全体のエネルギー消費が少ない低電力加熱システムが組み込まれています。

電力品質と高調波歪み

LED ドライバーは電力網に高調波歪みを引き起こす可能性があるため、慎重なシステム設計が必要です。先進的な LED 信号機システムには力率改善 (PFC) 回路が組み込まれており、エネルギー効率の利点を維持しながら電力品質を維持します。これらの技術的改善により、送電網への影響に関する初期の懸念が解消されました。

太陽光発電アプリケーション

LED は電力要件が低いため、特に遠隔地で太陽光発電を効果的に導入できます。標準的なソーラー LED 交通信号システムには、同等の白熱システムよりも 60 ～ 80% 小さい太陽電池アレイとバッテリーバンクが必要です。この機能により、オフグリッド ロケーションのトラフィック管理オプションが拡張されます。

ライフサイクルエネルギー分析

包括的な評価では、製造、運用、廃棄の各段階を考慮する必要があります。 LED の製造には白熱電球より多くのエネルギーが必要ですが、運用上の節約は、使用後 6 ～ 12 か月以内にこの初期費用を上回ります。 10 年のライフサイクルにわたって、LED システムは総エネルギー消費量が 70 ～ 80% 低いことが実証されています。

今後の技術開発

蛍光体変換 LED などの新興技術は、ワットあたり 200 ルーメンを超える効率を約束しており、現在のエネルギー節約量を 2 倍にする可能性があります。有機 LED (OLED) と量子ドット技術の研究により、さまざまな気象条件下で効率と視認性がさらに向上する可能性があります。

経済的考慮事項

LED 信号機は初期コストが高くなります (白熱灯価格の 3 ～ 5 倍) が、地方自治体は通常、エネルギー節約により 2 ～ 4 年以内に投資収益率を達成します。近年、公共料金リベート プログラムと LED 価格の低下により投資回収期間が短縮され、転換がますます魅力的になっています。

標準化と規制

最新の LED 信号機は、測光性能と電力効率に関する国際規格に準拠しています。これらの仕様は、技術革新を可能にしながら、一貫したパフォーマンスを保証します。新たなエネルギー効率の考慮事項に対処するために、規制の枠組みは進化し続けています。

結論

LED と従来の交通照明の消費電力を比較すると、エネルギー効率、運用コスト、環境への影響の点で LED テクノロジーが明らかに有利であることがわかります。導入には慎重な計画が必要ですが、目に見えるメリットは、持続可能な交通管理のための LED システムの世界的な継続的な採用をサポートします。

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