光源の光学パラメータに関する基本的な用語は何ですか?

2025-12-13

1. 光源の光学パラメータを説明するために使用される基本用語は何ですか?


一般的に、光源から放射される光を表すパラメータには、下の図に示すように、輝度、光束、光度、照度などがあります。


光束とは、光源から単位時間あたりに放射される光の量であり、ルーメン(映画)で測定されます。この値は光源から放射される光の総量を表します。光束が大きいほど、放射される光量が多くなります。光束は光出力に正比例します。


光源から特定の方向に単位立体角あたりに放射される光束は、その方向における光源の光度として定義され、カンデラ(CD)で測定されます。光度は点光源を指し、光源の明るさを表します。光度が大きいほど、光源は明るく見え、同じ条件下では、その光源に照らされた物体も明るく見えます。


輝度とは、光源の表面から放射される光の強度を表す物理量です。人間の目が光源を一方向から観察する場合、その方向の光度と目に映る光源の面積の比が、単位投影面積あたりの輝度、すなわち単位投影面積あたりの光度として定義されます。輝度の単位はカンデラ毎平方メートル(CD/m²)です。輝度とは、人間が知覚する光の強さです。


照度とは、照明面の単位面積あたりに照射される光束を指し、ルクスで測定されます。照度は環境条件を示す重要な指標です。月夜の照度は通常0.02~0.3ルクス、曇りの日の屋外照度は通常50~500ルクス、晴れの日の屋内照度は通常100~1000ルクスです。読書に必要な照度は通常50~60ルクスです。


2. 配光曲線とは何ですか?なぜ配光が必要なのですか?


配光曲線とは、光源または照明器具の空間的な光度分布を表す曲線です。光束、光源の数、照明器具の電力などの情報が記録されます。空間内の球体の中心にランプまたは光源を配置し、中心を通る断面で光度を測定することで配光曲線を得ることができます。もちろん、光源またはランプから放射される光の空間分布をより深く理解するために、複数の空間角度で光度データを測定することもできます。


(配光曲線は光源またはランプの空間的な光度分布を反映します。)


光源が光を発すると、光線はあらゆる方向に進みます。光源を所望の照明に利用するには、光を制御し、空間分布を調整することで所望の効果を得るための特別な機構が必要です。この制御を配光と呼びます。


3. 導かれた のスペクトルは他の照明器具のスペクトルとどう違うのでしょうか?


スペクトルとは、プリズムや格子などの分散系によって分散され、波長(または周波数)に従って連続的に配列された単色光のパターンです。光スペクトルとも呼ばれます。電磁スペクトル全体は、電波、赤外線、紫外線、X線を含み、それぞれ波長が異なります。スペクトルの最大の部分である可視スペクトルは、人間の目で見える電磁スペクトルの部分であり、典型的な可視光は400ナノメートルから760ナノメートルの波長で構成されています。


現在、ほとんどのLEDは青色LEDチップを用いて1つまたは複数の蛍光体を励起し、最終的に青色光と蛍光体からの発光を混合して白色光を生成します。そのため、典型的なLEDのスペクトルは通常2つ以上のピークを持ち、他の波長域の放射強度は比較的低くなります。


(LEDのスペクトルと他の照明器具のスペクトルの違い)


4. 色温度とは何ですか?色温度の違いによってどのような感覚が呼び起こされるのでしょうか?


色温度は、光源の色(色面)の尺度です。光源から放射される色が、ある温度における黒体から放射される色と同じ場合、その温度における黒体温度は光源の色温度と定義され、ケルビン(K)で表されます。ほとんどの照明源は一般的に白色光と呼ばれる光を放射するため、光源の色面温度または相関色温度は、その光色が相対的にどの程度白であるかを示すために使用され、光源の光色性能を定量化します。CIE色座標系における黒体軌跡は、下の図に示すように、黒体が赤から橙赤、黄色、黄白色、白色、青白色へと変化するプロセスを示しています。


(色温度の違いによって、感じ方が異なります。)


光源の色温度によって光の色は異なります。色温度が高いほど青みがかった光になり、一般的にクールホワイトと呼ばれます。色温度が低いほど赤みがかった光になり、一般的にウォームホワイトと呼ばれます。3300K未満の色温度は、落ち着いた温かみのある雰囲気を作り出します。3000Kから5000Kの色温度は中間色とされ、爽やかな印象を与えます。5000Kを超える色温度は、涼しさを感じさせます。光源によって異なる光の色は、最適な環境を作り出します。


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