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

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1 第8回　 照明 mutty@ics.kagoshima-u.ac.jp

2 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 　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

3 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 　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

4 白熱系光源～松明，ロウソク，ガス灯，・・
第8回　 照明 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

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

6 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

7 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 　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

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

9 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 　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

10 HIDランプ High Intensity Discharge lamp （高圧放電ランプ）
第8回　 照明 　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

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

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

13 固体発光：ELランプ Electro-Luminance lamp
第8回　 照明 　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

14 固体発光：ＬＥＤ （Light Emitting Diode)
第8回　 照明 　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

15 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 　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

16 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

17 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 　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，・・

18 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 　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

19 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 　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

20 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 　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

21 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 　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

22 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 　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

23 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 　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： 　　 K 白熱電球：3200K， 太陽光：５８００K

24 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 　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