LEDについて

科学技術リテラシー

LEDについての整理

  • 今日、大学院の講義でプレゼンがあったのだが、その中で触れられていたLEDに関する事柄を全く理解できず（発表言語が英語というのもあるだろうけど）歯痒い思いをしたので、自分なりに整理してみる。
  • 当方文系なので、理科の基本的な事項についても整理を行っている。
  • 同じような境遇の方にとって参考になれば幸い。
  • 内容に間違いがある可能性は当然あるので、そこは自己責任で。（情報ソースをつけているので、そちらも参照していただければ）

LED（Light Emitting Diode） とは

  • LEDとは、Light Emitting Diodeの略で、字の如く「光る半導体」を意味する1。
  • 赤・橙・緑黄・白・青などの色に光る。
    • なお、「青色」に光るLEDの開発は従来より技術的に不可能であるとされてきたが、赤﨑勇終身教授、天野浩教授、中村修二教授の３名の日本人研究者によって開発された2。
    • 2014年のノーベル物理学賞は当該3名に贈られた。

LEDの特徴は5点

  • 以下、前述の参考文献1(環境省ページ)で紹介されている内容をそのまま引用。
  1. 寿命が長い。
  2. 人には見えない紫外線や赤外線をほとんど含まず、可視光が効率よく得られ、紫外線による商品の退色や赤外線による熱的ダメージを軽減することができる。
  3. 少ない消費電力で明るく点灯するので効率が高い。
  4. 低音でも瞬時に点灯する。
  5. LED照明は環境負荷物質（水銀や鉛など）を含まない。

白熱電球・蛍光灯との違い①：寿命（コスト）

  • 大塚商会のサイト3、下記のように説明されている。
  • 白熱電球の寿命：1000~2000時間程度
  • 蛍光灯の寿命：13000時間程度
  • LEDの寿命：40000時間程度
  • （コスト）としたのは、取り替え頻度を最小化できるという意味で単価そのものはLEDが高いものの、長期的な費用で見ると安上がりになるためである
  • 実際に経済産業省の資料4によれば、下記のようにまとめられている。
    • 「白熱電球」と「LED」は、約5ヶ月でコストが逆転（LED > 白熱 → LED < 白熱）
    • 「電球型蛍光ランプ」と「LED」は、約3年でコストが逆転（LED > 電球型蛍光ランプ → LED < 電球型蛍光ランプ）

白熱電球・蛍光灯との違い②：反応速度

  • LEDの反応速度はこの3者の中ではダントツに速い。
  • power academyによれば5、LEDの反応速度は白熱電球の約1000倍であるという。
    • 株式会社インプレスの記事では6、約0.2秒程度とされている。
    • また、同記事によれば、蛍光灯の場合は更に遅いと指摘されている。

LEDの種類

  • LEDは、「LED照明器具」と「LEDランプ」に分類される。
  • LED照明器具：器具と光源が一体化しているタイプのLED
  • LEDランプ：ランプ（光源）のみのタイプのLED

LEDの省エネ効果

  • 経産省資料をもとに整理する。
  • そもそも、LEDが重要視されているのは、家庭部門におけるCo2排出量を削減できる可能性があるため。
    • 照明器具の消費電力量は家庭全体の約1.5割を占めるとされている。
    • また、LEDは発熱量が少ないので、空調の効率化という観点でも望ましい。
  • LEDは、発光効率が白熱・蛍光灯よりも優れている。
    • この資料は2012年時点のものではあるが、当時の技術水準で白熱電球の約6倍、蛍光ランプの約1.3倍であるとされている。
    • なお、発光効率は次式で求められる7。
    • 全光束（ルーメン、単位はlm）÷ 消費電力（ワット、単位はW）
    • つまり、1Wあたりどの程度部屋を明るくできるか？という指標が発光効率である。

（補足1）：白熱電球・蛍光灯とは

  • 念の為、白熱電球・蛍光灯を一言で下記に整理しておく

白熱電球

  • フィラメントに電気が通ることで発光する照明

蛍光灯

  • 蛍光管と呼ばれる管が電気を流すことで発光する照明

（補足2）：ワットとは何か（ざっくり）

  • 以下、loopでんきのページを参考にした8。
  • ワット(W)
    • 一定時間内に消費される電気エネルギー。すなわち「消費電力」
    • ワット数が高いほど「大きな電気エネルギー」を持つ。
    • w = A * V = 消費電力量 = 電流（電気が流れる量）* 電圧（電気の強さ）という関係式がある。
  1. いまさら聞けない！LEDって何？. Cool Choice. (2023.06.06 最終閲覧). https://ondankataisaku.env.go.jp/coolchoice/akari/archives/160707_2.html↩
  2. 不可能と言われた技術に挑戦 青色発光ダイオードを実用化. 国立研究開発法人 科学技術振興機構. (2023.06.06閲覧）.https://www.jst.go.jp/seika/bt47-48.html↩
  3. LEDと蛍光灯と白熱電球の違い. 大塚商会. (2023.06.06閲覧). https://www.otsuka-shokai.co.jp/products/led/knowledge/comparison-illumination-type.html↩
  4. LED照明産業を取り巻く現状. 経済産業省. 2012.11.29. （2023.06.06閲覧）. https://www.meti.go.jp/committee/summary/0004296/pdf/001_05_00.pdf↩
  5. 第9回LED照明のメリット/デメリットいま流行(はやり)のLED照明とは、何もの？.(2023.06.06閲覧).https://www.power-academy.jp/electronics/familiar/fam00900.html↩
  6. 第4回LEDは速い!!何がッ!?応答速度が!!!.株式会社インプレス.(2023.06.06閲覧)https://www.watch.impress.co.jp/headline/extra/2010/led/stapa4.html↩
  7. LEDの発光効率とは.mycraft.(2023.06.06閲覧).http://www.my-craft.jp/html/aboutled/led_kouritsu.html↩
  8. アンペア・ボルト・ワットの違いと消費電力の計算方法. loopでんき. (2023.06.06閲覧）. https://looop-denki.com/home/denkinavi/energy/electricity-en/watt/↩

所得格差・貧困を分析するための経済指標について

メモ ミクロ経済学

所得格差・貧困を分析するための経済指標について

ローレンツ曲線

  • 縦軸に所得を昇順（小さい順）にして計算した、「所得の累積比」を、横軸に同様にして計算する「人口の累積比」を取った曲線のこと。
  • 度数分布表さえ用意できれば、それを使って、それぞれの累積比を使ってExcelとかRで描くことができる

ジニ係数

  • 所得の相対的な不平等さを図る指標のこと。
  • 0~1で表され、所得が均一（つまり格差がない社会）で0に、一人が所得を独占している状態で1になる。
  • 具体的な計算方法としては、45度線（均等分布線）とローレンツ曲線で囲まれた面積を、三角形の面積で割る。
  • 実際に、45度線とローレンツ曲線で囲まれた面積(1)を算出することは困難なため、三角形の面積から、ローレンツ曲線の下側面積(2)を引く形で求める。
    • (1) / 三角形 = 三角形 - (2) / 三角形 = 1 - (2)/三角形
  • 数式で書くと上記になるが、図を見た方がわかりやすい。（参考文献のリンク先サイトにあるので確認）

ピグー・ドールトン移転

絶対的貧困

  • 生命の維持に最低限必要なものが足りていない状態このこと
  • 世界銀行は貧困ラインを1日の所得1.25としている。

相対的貧困

  • 周囲と比べて著しく生活水準が低いことを指す
  • OECDの基準では、所得分布の真ん中の50%となっている。（つまり、中央値の半分の値。真ん中の真ん中。）
  • 相対的貧困率は、相対的貧困ラインに達しない人が、人口に占める割合のこと。

参考文献

政府介入による市場変化

メモ ミクロ経済学

整理内容と目的

本ページでは、政府の介入による市場変化について整理を行う。

政府の介入手段

政府が市場に介入する方法としては、「価格規制」、「数量規制」、「課税」、「参入規制」の4つに分類することができる。

  • 価格規制
    • 上限規制
    • 下限規制
  • 数量規制
  • 課税（生産者課税）
  • 参入規制

上限規制について

定義

上限規制とは、政府が市場価格よりも低い価格に設定することである。

結論

財の不足、すなわち「超過需要」を引き起こすことになる。また、死荷重を発生させ、社会余剰を均衡時よりも小さくさせる。
もし、この結論を忘れたとしても、需要曲線と供給曲線を描き、市場価格よりも低い価格にラインを横軸と平行に引けば確認できる。
（参考）社会余剰とは、生産者余剰と消費者余剰を足し合わせた余剰のことであり、「市場全体でどのていどの便益が生まれたか？」を図る指標である。より平易に言えば、市場の良さを図る指標である。詳細は、下記リンクを参照のこと。ja.wikipedia.org

下限規制について

定義

下限規制とは、政府が市場価格よりも高い価格に設定することである。

結論

財の超過、すなわち「超過供給」を引き起こすことになる。また、死荷重を発生させ、社会余剰を均衡時よりも小さくさせる。

数量規制について

定義

ある量以上に多く生産することを禁止する規制のこと。

結論

市場価格が高いままになる。（グラフで言うと、規制数量の部分で、横軸に対して垂直な供給曲線が引かれることになる）。また、死荷重が発生する。

課税（生産者課税）について

結論

供給曲線が上にシフトする。（税率で課税する場合は、上シフトに加え、傾きも変化する。）また、死荷重と政府余剰（税収）が発生する。式として表すと下記のようになる。
消費者価格(Pc) = 生産者価格(Pq)+税金(t)
また、消費者価格とは、お店で目にする価格のことである。一方生産者価格とは、生産費用に利益を足した価格のことである。

参入規制について

定義

市場に自由に参入できないようにする規制のこと。

結論

死荷重が発生する。また、この規制による死荷重は、規制緩和をした際の余剰（メリット）と等しくなる。

留意点

  • 「上限規制」、「下限規制」と目にすると、それぞれ「市場価格より高く設定すること」、「市場価格より低く設定すること」と勘違いしやすい。
    • 実際には、その逆で上限規制が「市場価格より低く設定すること」、下限規制が「市場価格より高く設定すること」を意味する。
  • これらはすべて、完全競争市場における政府介入に伴う市場変化についてまとめたものである。
    • ただし、これらの経済学的知見は、その社会状況が完全競争市場かどうかを厳密に判断せずとも、当該事象を分析をするための有効なツールとなる。
    • 労働市場における「最低賃金値上げ」の問題が良い具体例であるといえる。

まとめ

  • 市場に政府が加入すると、すべてのタイプの介入において死荷重が発生し、総余剰が最大化されない。
  • 価格の上限規制→市場価格よりも下に設定→超過需要
  • 価格の下限規制→市場価格よりも上に設定→超過供給
  • 課税（供給者）→価格が上昇
  • 数量規制→価格が高いまま留まる
  • 参入規制→死荷重=規制緩和メリット

参考文献