地中照明に適した LED 光源を選択するにはどうすればよいでしょうか?
省エネと環境保護への需要が高まるにつれ、LED照明が地下照明のデザインにますます多く採用されています。LED市場は現在、良い面と悪い面が入り混じった状態です。様々なメーカーや企業が自社製品のプロモーションに躍起になっています。この混乱に関しては、聞くよりも実際に試してもらった方が良いと考えています。
ユーボーン株式会社は、外観、放熱性、配光、グレア、設置などを考慮した地中照明用LED照明の選定についてご説明します。本日は、ランプやランタンのパラメータではなく、光源についてのみご説明します。適切なLED光源の選び方を本当に理解していただけるでしょうか？光源の主なパラメータは、電流、電力、光束、光減衰、光色、演色性です。本日は、最後の2つの項目に焦点を当て、まず最初の4つの項目について簡単にご説明します。
まず、私たちはよく「何ワットの光が欲しいですか？」と尋ねます。これは、従来の光源をそのまま使っているためです。当時の光源は、基本的に数種類の固定ワット数しかなく、基本的にそれらのワット数の中から選ぶことしかできず、自由に調整することはできませんでした。そして、今日のLEDは、電源がわずかに変化すると、すぐに電力が変わってしまいます。同じ埋め込み式LED光源をより大きな電流で駆動すると、電力は上がりますが、光効率が低下し、減衰が長くなります。下の図をご覧ください。
一般的に言えば、冗長性＝無駄です。しかし、LEDの動作電流を節約できます。駆動電流が状況下で最大許容定格に達した場合、駆動電流を1/3に減らすことで、犠牲になる光束は非常に限定的になりますが、そのメリットは計り知れません。
光の減衰が大幅に減少します。
寿命が大幅に延びます。
信頼性が大幅に向上しました。
より高い電力利用率。
したがって、地中照明用の優れた LED 光源の場合、駆動電流は最大定格電流の約 70% を使用する必要があります。
この場合、設計者は光束を直接要求する必要があります。ワット数については、メーカーが決定する必要があります。これは、メーカーがやみくもに光源のワット数を上げることで効率と寿命を犠牲にするのではなく、効率と安定性を追求することを促すためです。
上記には、電流、電力、光束、光減衰といったパラメータが含まれます。これらは密接に関連しているため、使用時には注意が必要です。本当に必要なのはどれでしょうか？
明るい色
従来の光源の時代、色温度といえば誰もが「黄色光と白色光」ばかりを気にし、光色の偏差の問題には関心がありませんでした。いずれにせよ、従来の光源の色温度はただその種類だけであり、どれか一つを選べば、大抵の場合、大きな間違いは起こりません。LED時代になると、地中照明の光色は多種多様で、同じランプビーズでも大きく異なることが分かりました。
LEDは省エネで環境に優しいとよく言われますが、実際にはLEDをダメにしている会社がたくさんあるんです！これは友人から送られてきた大規模なプロジェクトで、国内有名ブランドのLEDランプとランタンを実際に使ってみたものです。この配光、この色温度の均一性、そしてこのほのかな青い光を見てください…。
この混乱を鑑みて、良心的な地上設置型LED照明工場は顧客に「当社のランプの色温度偏差は±150K以内です！」と約束しました。同社が製品を選択する際、仕様には「ランプビーズの色温度偏差は±150K以内である必要があります」と記載されています。
この150Kという値は、従来の文献を引用した結論に基づいています。「色温度の偏差は±150K以内であり、人間の目ではそれを検知することは困難です」。彼らは、色温度が「±150K以内」であれば、こうした不一致は回避できると考えています。しかし、実際にはそれほど単純ではありません。
例えば、ある工場の熟成室で、明らかに異なる光色を持つ2つのライトバーのグループを見ました。1つは通常の温白色で、もう1つは明らかに偏りがありました。図に示すように、2つのライトバーの違いははっきりと分かりました。1つは赤っぽく、もう1つは緑がかっています。上記の説明によれば、人間の目でも違いがわかるはずです。もちろん、色温度の差は150K以上あるはずです。
おわかりのように、人間の目にはまったく違って見える 2 つの光源の「相関色温度」の差はわずか 20K です。
「色温度の偏差が±150K以内であれば、人間の目には判別しにくい」という結論は間違っていませんか？ご安心ください。ゆっくりと説明させてください。色温度（CT）と相関色温度（CCT）という2つの概念についてお話ししましょう。通常、地上照明では光源の「色温度」を参照しますが、実際には試験報告書の「相関色温度」の欄を参照することが多いです。これらの2つのパラメータの定義は、「建築照明設計基準GB50034-2013」に記載されています。
色温度
ある温度において、光源の色度が黒体の色度と同じ場合、その黒体の絶対温度が光源の色温度となります。彩度とも呼ばれます。単位はKです。
相関色温度
地中光源の色度点が黒体軌跡上になく、ある温度における黒体の色度に光源の色度が最も近い場合、その黒体の絶対温度が光源の相関色温度となり、相関色温度と呼ばれます。単位はKです。
地図上の緯度と経度は都市の位置を示し、「色座標マップ」上の（x, y）座標値は特定の光色の位置を示しています。下の図を見てください。位置（0.1, 0.8）は純粋な緑、位置（07, 0.25）は純粋な赤です。中央部分は基本的に白色光です。このような「白さの度合い」は言葉では説明できないため、「色温度」という概念があります。タングステン電球が異なる温度で放射する光は、色座標図上で「黒体軌跡」と呼ばれる線で表されます。略称はBBL、または「プランク曲線」とも呼ばれます。黒体放射によって放射される色は、私たちの目には「通常の白色光」のように見えます。光源の色座標がこの曲線から外れると、「色かぶり」があるように見えます。
初期のタングステン電球は、どのように製造されても、その光の色はこの線（写真の太い黒い線）にしか収まりませんでした。この線上の異なる位置における光の色を「色温度」と呼びます。現在、技術が進歩した今、私たちが作る白色光は、光の色がこの線に収まります。私たちは「最も近い」点を見つけ、その点の色温度を読み取り、「相関色温度」と呼ぶしかありません。これでお分かりいただけたでしょうか？偏差が±150Kだとは言わないでください。2つの光源のCCTが全く同じであっても、光の色はかなり異なる場合があります。
3000K の「等温線」を拡大すると次のようになります。
地中埋込照明のLED光源は、色温度が足りないだけでは不十分です。たとえ3000Kでも、赤みがかったり緑がかったりします。そこで、新たな指標としてSDCMが登場しました。
上記の例で言うと、この2組のライトバーの「相関色温度」はわずか20Kしか違いません！ほぼ同一と言えるでしょう。しかし実際には、明らかに異なる光の色です。一体どこに問題があるのでしょうか？
しかし、真実は、彼らのSDCM図を見てみましょう。
上の写真は左側の温白色3265Kです。緑色の楕円の右側にある小さな黄色の点に注目してください。これは色度図上の光源の位置です。下の写真は右側が緑がかっており、その位置は赤い楕円の外側に出ています。上の例の色度図上の2つの光源の位置を見てみましょう。黒体曲線に最も近い値は3265Kと3282Kで、わずか20Kしか違わないように見えますが、実際にはかなり離れています。
テストソフトウェアには3200Kの線はなく、3500Kしかありません。3200Kの円を自分で描いてみましょう。
黄色、青、緑、赤の4つの円はそれぞれ、「理想的な光色」から1、3、5、7段階の「段階」を表しています。覚えておいてください。光色の差が5段階以内であれば、人間の目では基本的に区別がつかないため、それで十分です。新しい国家規格では、「類似光源を使用する場合の色公差は5 SDCMを超えてはならない」と規定されています。
では、次の点は「完璧な」光の色から5段階以内です。より美しい光の色だと私たちは考えています。上の点は7段階も調整されており、人間の目にもはっきりと色かぶりが確認できます。
SDCMを用いて光の色を評価しますが、このパラメータはどのように測定するのでしょうか？ 分光計、いや、ポータブル分光計をご持参いただくことをお勧めします。地上光の場合、赤みがかった色や緑がかった色は見苦しいため、光色の精度は特に重要です。
次は演色評価数です。
高い演色評価数が求められる地上照明は、建物の照明、例えば建物表面照明用のウォールウォッシャーや地上照明用の投光器などです。演色評価数が低いと、照らされた建物や景観の美しさが著しく損なわれます。
屋内用途において、演色評価数の重要性は、住宅、小売店、ホテルなどの照明において特に顕著です。一方、オフィス環境では、美観ではなく作業の遂行に最適な照明を提供することを目的として設計されているため、演色性はそれほど重要ではありません。
演色性は照明の質を評価する上で重要な要素です。演色指数は、光源の演色性を評価するための重要な指標です。人工光源の色特性を測定するための重要なパラメータであり、人工照明光源の評価に広く用いられています。異なるRaにおける製品効果：
一般的に、演色評価数が高いほど、光源の演色性が高く、物体の色を再現する能力が強いとされています。しかし、これはあくまで「一般的に」のことです。本当にそうでしょうか？演色評価数を用いて光源の色再現力を評価することは、絶対に信頼できるのでしょうか？どのような状況で例外が生じるのでしょうか？
これらの問題を明確にするために、まず演色評価数とは何か、そしてそれがどのように算出されるかを理解する必要があります。CIEは、光源の演色性を評価するための一連の方法を規定しています。CIEでは、14種類の試験用色見本を用いて標準光源で試験を行い、一連のスペクトル輝度値を取得し、その演色評価数を100と規定しています。評価対象光源の演色評価数は、一連の計算方法に従って標準光源に対して採点されます。14種類の試験用色見本は以下の通りです。
このうち、1～8番は一般演色評価数Raの評価に用いられ、中程度の彩度を持つ代表的な8色相が選ばれています。CIEは、一般演色評価数の算出に用いられる8つの標準色見本に加え、光源の特定の特殊演色特性を選択するために、特殊色の演色評価数算出用の標準色見本を6つ提供しています。それぞれ、彩度の高い赤、黄、緑、青、欧米の肌色、葉の緑（9～14番）です。我が国の光源演色評価数算出方法では、アジア人女性の肌色を代表する色見本であるR15も追加されています。
ここで問題が生じます。通常、演色評価数Raと呼ばれる値は、光源による8つの標準色サンプルの演色性に基づいて算出されます。8つの色サンプルは中程度の彩度と明度を持ち、いずれも彩度が低い色です。連続スペクトルで広い周波数帯域を持つ光源の演色性を測定するには良い結果ですが、波形が急峻で周波数帯域が狭い光源を評価するには問題が生じます。
演色評価数Raが高いということは、演色性が良いということでしょうか？
たとえば、地上光で 2 をテストしました。次の 2 つの画像を参照してください。各画像の最初の行は、さまざまな色サンプルでの標準光源のパフォーマンスであり、2 番目の行は、さまざまな色サンプルでのテスト済み LED 光源のパフォーマンスです。
標準試験方法に従って計算された、これら 2 つの地上照明用 LED 光源の演色評価数は、次のとおりです。
上のはRa=80、下のはRa=67です。驚きましたか？根本的な理由は？実は、上で既にお話ししました。
どの方法にも、適用できない場所があるかもしれません。では、特に色彩要件が厳しい空間の場合、特定の光源が適切かどうかを判断するにはどのような方法を用いるべきでしょうか？私の方法は少し的外れかもしれませんが、光源のスペクトルを見るというものです。
以下は、いくつかの代表的な光源、すなわち、日光（Ra100）、白熱電球（Ra100）、蛍光灯（Ra80）、特定のブランドのLED（Ra93）、メタルハライドランプ（Ra90）のスペクトル分布です。
投稿日時: 2021年1月27日
