第8回　 照明 mutty@ics.kagoshima-u.ac.jp

照明の満たすべき要件 自然に見える ～ 太陽光照明下と同等 エネルギー変換効率が高い（電気→光） 寿命が長い 制御し易い 第8回　 照明 mutty@ics.kagoshima-u.ac.jp 　照明の満たすべき要件 自然に見える　～　太陽光照明下と同等 エネルギー変換効率が高い（電気→光） 寿命が長い 制御し易い

照明の種類 白熱系光源 放電現象利用 - 蛍光ランプ - ＨＩＤランプ 固体発光体 - ＬＥＤ - EL 第8回　 照明 mutty@ics.kagoshima-u.ac.jp 　照明の種類 白熱系光源 放電現象利用 - 蛍光ランプ - ＨＩＤランプ 固体発光体 - ＬＥＤ - EL レーザ光源～照明に利用されることは少ない 　：コヒーレント光の特性（指向性が鋭く，広がらずに空間を伝播）を利用

白熱系光源～松明，ロウソク，ガス灯，・・ 第8回　 照明 mutty@ics.kagoshima-u.ac.jp 白熱系光源～松明，ロウソク，ガス灯，・・ 加熱による発光 連続スペクトル分布 タングステン＋不活性ガス/窒素ガス 光源の効率：　光出力/電気供給量 温度高→　効率大，寿命短 制御し易い～発光面が小さい割に光束が多い→　レンズや反射鏡と併用

第8回　 照明 mutty@ics.kagoshima-u.ac.jp 　白熱電球の模式図

第8回　 照明 mutty@ics.kagoshima-u.ac.jp 　タングステン灯の特性 ３０００度Kが限界～タングステン融点

蛍光ランプ 水銀放電 ・水銀の蒸気圧により発光スペクトルを変化させる． ・水銀蒸気圧は容器温度により制御 第8回　 照明 mutty@ics.kagoshima-u.ac.jp 　蛍光ランプ 水銀放電 　・水銀の蒸気圧により発光スペクトルを変化させる． 　・水銀蒸気圧は容器温度により制御 紫外線を可視光に変換する蛍光体を ガラス容器の内面に塗布 電極間距離が大，放電開始電圧 大　→　民生用には工夫が必要

第8回　 照明 mutty@ics.kagoshima-u.ac.jp 　蛍光ランプ模式図

蛍光ランプ点灯回路 （グロースターター型） チョークコイル： アークの負性抵抗 補償， 誘導電圧を放電開始 に利用 第8回　 照明 mutty@ics.kagoshima-u.ac.jp 　蛍光ランプ点灯回路 （グロースターター型） チョークコイル： アークの負性抵抗 補償， 誘導電圧を放電開始 に利用 ・ラビットスタート型： 点灯管を使用せず、 スイッチを入れると 速やかに点灯するよう 改良されたもの

HIDランプ High Intensity Discharge lamp （高圧放電ランプ） 第8回　 照明 mutty@ics.kagoshima-u.ac.jp 　HIDランプ High Intensity Discharge lamp （高圧放電ランプ） 水銀，ナトリウム，スカンジウム，ジスプロシウムなどの金属蒸気中で，放電して発するスペクトル光を利用 放電容器の温度を高く保つ必要あり →　石英，透光性セラミックなどの耐熱容器を利用　 最大出力まで時間が要　 光出力　大 冷却に時間がかかるため，再点灯は困難

第8回　 照明 mutty@ics.kagoshima-u.ac.jp 　HIDランプ模式図

第8回　 照明 mutty@ics.kagoshima-u.ac.jp 　HIDランプ（放電灯）の特性

固体発光：ELランプ Electro-Luminance lamp 第8回　 照明 mutty@ics.kagoshima-u.ac.jp 　固体発光：ELランプ Electro-Luminance lamp ２つの電極間に蛍光体を挟み電圧を印加すると，蛍光体中の電子が励起されて発光 光出力　小 電流　小 加工が容易 ～薄くできる

固体発光：ＬＥＤ （Light Emitting Diode) 第8回　 照明 mutty@ics.kagoshima-u.ac.jp 　固体発光：ＬＥＤ （Light　Emitting　Diode) 。 GaPなどの半導体に順方向電圧を印加すると ｐｎ接合部で発光

ＬＥＤの性質 構造が単純で機械的強度が強い 寿命が長い 赤，緑 ＯＫ 青（GaN)： 中村修二博士(1954-) 第8回　 照明 mutty@ics.kagoshima-u.ac.jp 　ＬＥＤの性質 構造が単純で機械的強度が強い 寿命が長い 赤，緑　ＯＫ　 青（GaN)：　 　中村修二博士(1954-) 　　（カリフォルニア大学 サンタバーバラ校教授） 　ｖｓ．日亜化学

第8回　 照明 mutty@ics.kagoshima-u.ac.jp 　ＬＥＤと電球の特性比較 応答時間 消費電力 寿命

レーザ用光源 コヒーレント ← 干渉・回折， 平行度， 集光， 単一スペクトル レーザ： 半導体，ガス，色素，化学，・・ 第8回　 照明 mutty@ics.kagoshima-u.ac.jp 　レーザ用光源 コヒーレント ← 干渉・回折， 平行度， 集光， 単一スペクトル レーザ：　半導体，ガス，色素，化学，・・

照明用語と単位 -1 立体角Ω（sr： ステラジアン)： 一点より見た面積を距離の２乗で割ったもの ～空間的広がり度合 第8回　 照明 mutty@ics.kagoshima-u.ac.jp 　照明用語と単位 -1 立体角Ω（sr：　ステラジアン)： 一点より見た面積を距離の２乗で割ったもの ～空間的広がり度合 放射束(W：　ワット): 単位時間に面を通過する放射エネルギー 光束(Lm：　ルーメン): 放射束を眼の輝度に対する感度で補正 　波長555nm: 1Lm=1/683 W

照明用語と単位 -2 光度（cd： カンデラ)： 求める方向の光束をそれが含まれる立体角で割る 第8回　 照明 mutty@ics.kagoshima-u.ac.jp 　照明用語と単位 -2 光度（cd：　カンデラ)： 求める方向の光束をそれが含まれる立体角で割る 輝度（cd/m2 ，nt：　ニット)： 求める方向の光度をその方向に直角な面積で割る 照度（Lm/m2 ， Lx：　ルクス)： 入射する光に直角な単位面積あたりの光束

照明用語と単位 -3 完全拡散反射面 （ランバート表面, Lambertian）： 全ての方向に対する輝度が等しい表面 第8回　 照明 mutty@ics.kagoshima-u.ac.jp 　照明用語と単位 -3 完全拡散反射面 （ランバート表面, Lambertian）： 全ての方向に対する輝度が等しい表面 ランバートの余弦法則： IΘ = IcosΘ 　I：均等拡散面の法線方向の光度， 　IΘ ：均等拡散面のΘ方向の光度 距離の逆２乗法則： 光線に直角な面の照度　E = I/r2 　　I：光度，E:照度，ｒ：距離

平均照度 平均照度＝（ランプ個数ｘランプ光束ｘ 照明率ｘ保守率）/床面積 第8回　 照明 mutty@ics.kagoshima-u.ac.jp 　平均照度 平均照度＝（ランプ個数ｘランプ光束ｘ 照明率ｘ保守率）/床面積 ・照明率＝作業面に入射する光束/全ランプ光束 作業面に入射する光束：照明器具から放射された光の中で，壁や天井などで相互反射された後，作業面に入射する光束 　←　照明率表 ・保守率＝1 /照度の低下率

カラーキャリブレーション 光源 色の計測、画質の評価、色の再現 標準光源(CIE)～色温度・相対分光分布を規定 第8回　 照明 mutty@ics.kagoshima-u.ac.jp 　カラーキャリブレーション 光源 色の計測、画質の評価、色の再現 標準光源(CIE)～色温度・相対分光分布を規定 A: 白熱電球：　色温度２８５４Ｋ（タングステン） Ｂ：太陽光の直射（正午）：　色温度４８７０Ｋ 　（Ａ光源に２重液層フィルタを付与） Ｃ：昼光（平均太陽光）：　色温度６７４０Ｋ 　 （Ａ光源にフィルタを付与） Ｄ６５：色温度が約６５０４Ｋの昼光 　　その他，Ｄ5５　Ｄ7５もあり 　　　←太陽光の分光分布より合成

光源ＡとＤ６５の相対分光分布 色温度（K： ケルビン)： 色度（～光の分光分布） が最も近い黒体輻射の 温度 例）白色光：5000K， 第8回　 照明 mutty@ics.kagoshima-u.ac.jp 　光源ＡとＤ６５の相対分光分布 色温度（K：　ケルビン)：　 色度（～光の分光分布） が最も近い黒体輻射の 温度 例）白色光：5000K， 　ロウソク光： 　　1800-1900K 白熱電球：3200K， 太陽光：５８００K

理想的な照明環境 照明光方向が明確，局部的変化無し 陰影も必要 小さく輝度の高い照明＋大きな放物反射鏡 第8回　 照明 mutty@ics.kagoshima-u.ac.jp 　理想的な照明環境 照明光方向が明確，局部的変化無し 陰影も必要 小さく輝度の高い照明＋大きな放物反射鏡 広い平面状の均等拡散光源で１方向から照明