PowerPoint プレゼンテーション

失敗しないための基礎知識、LED照

明の故障要因まるわかり

~ 光を測って、図り、そして計る？ ~

２０１６年３月１１日

特定非営利活動法人

ＬＥＤ照明推進協議会

■設立目的

LED電球が2007年市販される以前の2004年に設立。

白色LEDの効率向上をとらえ、LED照明の早期普及と

健全な市場拡大を後押し。昨年2014年6月で設立10周年を迎えた。

■活動例

1）「LED Next Stage（LED照明総合展）」の開催

(西暦偶数年3月)

2）「JLEDSシンポジウム」の開催 (10月)

3） データベース・技術ロードマップの構築

4）「JLEDSホームページ」による広報活動

http://www.led.or.jp/

5）「LED照明ハンドブック」 「LED照明信頼性ハンドブック」発刊

LED照明ハンドブック

2006年7月 初版、2011年4月 改訂版発行

2013年12月 累計 10,000部刷

LED照明信頼性ハンドブック → 2015年2月 改訂版発行

ＪＬＥＤＳの紹介

• 光に関する用語

• 光に関する測定方法

• LED関連の規格

• LED照明製品の構成部材の評価

内容

光と色

10 10 108 106 104 102 1 102 104 γ 線 宇宙線 Ｘ線 紫 外 放 射 赤 外 放 射

電磁波

　　　波長（ μm ）

UV-C UV-B UV-A IR-A IR-B IR-C

6 10 3 10 3 830 3 10 4 . 1  360 315 280 100

光

　　　波長（ nm ） 可視放射

• 放射量(Radiometric Quantity)

– 光（放射）エネルギーの

時間

、

空間

、

分光（スペク

トル）

_{によって決定される量}

– 中心的な単位は、ワット（W）

• 測光量(Photometric Quantity)

– 放射量を人間の目の分光感度特性（標準分光視

感効率）で積分したもの

– 中心的な単位は、ルーメン（lm）

• 空間（幾何条件）によって、固有の名称と記号がある

ルクス（lx）、カンデラ（cd）

放射量と測光量

標準分光視感効率

光

目

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 350 450 550 650 750 波長　[nm] 相対強度 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 波長 (nm) 標準視感効率 V(λ )

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 波長 (nm)

標準視感効率

V(λ )

標準分光視感効率

1cd（カンデラ）は、光の周波数

540 x 10

12

_{Hz （555nm）にお}

いて、問題とする方向の放射強

度が

1/683 W/ステラジアン

である光源の特定方向への放

射強度とする

光束は

波長

555nmで683 ℓm/W

分光測定

分光の概略

光源 受光ファイバー 分光検出器（ポリクロメータ） 受光面 スリット 凹面回折格子 アレイセンサー 512ch(or 1024ch) 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 350 550 750 相対強度 波長 [nm]

1ch

分光検出器

照度

照度

：単位面積に入射する光束量

単位はルクス [lx] = [lm/m

2

_]

面積[m

2

_]

光束[lm]

]

[m

[lm]

[lx]

2

単位面積

光束

照度



照度は単位面積を

通過する光束の量で

表される

光度

光度

：光源から放射される光の単位立体角

（ステラジアン）あたりの光束量

単位はカンデラ [cd] = [lm/sr]

点光源に対して用いられる測光量

距離d

球面上の面積A

2

[sr]

d

A

　

　

立体角　



光束[lm]

[sr]

[lm]

[cd]

単位立体角

光束

光度



立体角（Ω）

名称

記号 単位

読み方

立体角

Ω

sr

ステラジアン











































2

cos

1

2

sr

4

360

4

2











（ラジアン）との関係

面角

（ステラジアン）と平

立体角

球の立体角

球の表面積

r

4m

2m

測定面(2)

部分光束 a～g

a

b

c

d

e

f

g

点光源の照度は光源からの距離の2乗に反比例する

（照度の逆2乗則）

点光源

測定面(1)

測定面(1)では部分光束c，d，e，fが入射

測定面(2)では部分光束dのみが入射

測定面(1)は(2)に比べて照度が4倍高い

＊面光源や指向特性の強いものは当てはまらない場合がある

Point

測定面の位置が光源から遠ざかると測定面に入る光が少なくなる

→照度が低下する

光源からの距離と照度の関係

照度⇔光度の換算式

照度×d

2

＝光度

d：光源から受光面までの距離

全光束

全光束

：光源があらゆる方向に放射する光束の総和

単位はルーメン [lm]=[cd・sr]

光源から放射される全ての光

（

I

₁

,I

₂

,・・・は光源から放射された光の部分光束）

全光束は一般照明用光源（蛍光灯や電球など）からチップLED，

ディスプレイなどの様々な光源の明るさを表す指標として用いられている

光源

I

_n-1

I

₂

I

₁

I

_n

I

₃

I

₄

I

₅

全光束

放射光

 

 

 



   













2 0 0

I

,

sin

d

d

輝度

立体角 Ω[sr] 単位面積 A[m2_] 観測点から見た場合の，発光面の 単位面積Aから放射される立体角辺りの光束 発光面 （面光源） 光束Φ 立体角Ω [lm/sr] = 光度I [cd] 観測点

輝度

：面光源を観測点から見た時，観測点を通過する

単位面積・単位立体角から放射される光束量

単位はカンデラ毎平方メートル[cd/m

2

_]

輝度は観測者が対象を見たときの明るさを表す指標。光源の評価としては，

ディスプレイなどの面光源の明るさを表す指標としてよく用いられる





面光源との角度

　　　　　　　

　　

単位面積

光度

単位面積

立体角

光束

輝度

:

m

cd

cos

cos

2























A

I

A

L

LEDの光学測定ー評価項目

光源

受光ファイバー

分光検出器

Q.

上図のように分光測定するだけで，光源の明るさを正しく評価でき

ているか？

A.

No。光の量は

空間的に測定

する必要があるため，評価項目によっ

て測定の環境が異なる。上図方法では照度が測定できる。

光源の明るさを表す評価項目

照度

→ 光源から放射された光がある空間を照らす明るさ → ルクス

光度

→ 光源から任意の方向へ放射される光の明るさ

→ カンデラ

全光束

→ 光源から放射された全ての光を足し合わせた明るさ → ルーメン

輝度

→ 光源を見たときの明るさ

→ カンデラ毎平方メートル

配光

→ 光源から放射された光の各方向毎の明るさ（光度の角度分布）

評価項目毎に測定方法が異なる

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 350 450 550 650 750 850 相対強度 波長(nm)

等色関数

x(λ ) y(λ ) z(λ )

XYZ表色系

y(λ)が標準視感効率V(λ)と一致する

XYZ表色系

X

Z

Y

緑色LED

光

目

刺激量

15

30

5

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 350 450 550 650 750 850 相対強度 波長(nm)

等色関数

_{x(λ ) y(λ ) z(λ )} 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 350 450 550 650 750 波長　[nm] 相対強度

xy色度座標

赤色LED

（単色）

緑色LED

（単色）

青色LED

（単色）

472nm

96.6%



lm

W



k

d

z

S

k

Z

d

y

S

k

Y

d

x

S

k

X

683

:

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

830 360 830 360 830 360

測光量よって異なる





































Z

Y

X

Y

y

Z

Y

X

X

x













色温度・相関色温度

1500K 4000K 5500K 8000K 10000K

色温度のカラースケール

色温度

：光源の光色がどの温度の黒体の色に近いかを表す指標。単位はケルビン[K]

相関色温度

：黒体軌跡上に光源の光色が無い場合に，近似して表した色温度

色温度，相関色温度は色度座標図上の黒体軌跡に沿って値が変化。

色温度は主に照明光源の光色を

表す指標として用いられる

蛍光灯

電球

相関色温度

5500K

色温度

2850K

一例

黒体軌跡

 

               1 exp 2 5 D T c C S







演色性評価数

演色性評価数

：物体を光源で照らしたときに物体がどのように見えるかを表す指標。

基準の光（例：太陽）で物体（色票）を照らしたときと試料光源で物体を照らしたときの色差

R1

R2

R3

R4

R5

R6

R7

R8

R9

R10

R11 R12 R13 R14 R15

演色性の評価に用いる色票R1～R15

色票

基準の光源

試料光源

基準の光で照明 したときの色票の色

色票を照明したときの色票の見え方

試料光源で照明 したときの色票の色

色差

光 光



  8 1 8 1 i Ri Ra

演色性評価数

蛍光灯

電球

一例

LED

3000K

2750K

色温度

5200K

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 350 450 550 650 750 850 波長　[nm] 相対強度 電球 蛍光灯 LED R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 電球 99.9 99.8 99.8 99.9 99.9 99.7 99.8 99.7 蛍光灯 96.7 94.0 55.2 88.3 85.8 81.0 87.7 67.0 LEDダウンライト 66.2 70.9 71.9 68.8 66.4 59.3 76.2 57.1 R9 R10 R11 R12 R13 R14 R15 Ra 電球 99.7 99.7 99.9 99.4 99.9 99.9 99.9 99.8 蛍光灯 -0.2 51.2 75.1 49.8 97.7 69.0 91.2 82.0 LEDダウンライト -31.6 28.7 64.6 34.4 65.6 83.6 61.5 67.1

R

i



100



4

.

6



E

i

光度測定

照度測定

全光束測定

輝度測定

配光測定

測定法

測定装置

分光検出器

+ 光度測定治具

評価対象例

LEDパッケージ 懐中電灯 オフィス 机上

分光放射輝度計

分光検出器

+ 配光測定治具

分光検出器

+ 積分球

分光検出器

+ 照度測定治具

あらゆる光源 （蛍光灯，電球，LED） TV デジタルサイネージ あらゆる光源 （蛍光灯，電球，LED）

光源の各種測光方法

照度測定

条件a 積分球を使用 条件b 拡散反射板を使用 条件c 透過拡散板を使用

積分球 拡散反射板

透過拡散筒 光源（サンプル）

全光束測定ー積分球方式

積分球

光源 遮光板 分光検出器

測定する光源のサイズや特性によって積分球の大きさを決定する

光源自身が光を吸収する自己吸収よって

測定精度が低下

→自己吸収補正や積分半球（HalfMoon）を用いることで測定精度が向上

自己吸収 補正ランプ

全光束測定ーHalfMoon

点灯回路，ヒートシンクなど 光源

発光部と点灯回路が分離

発光部のみが積分空間に配置され，点灯

回路（ヒートシンク等も含む）などは外に配

置されるため，自己吸収が低減される

自己吸収の大きい

箇所が外に出る

自己吸収が

発光部のみとなる

点灯回路，ヒートシンクなど 光源 高反射率平面ミラー

全光束測定

配光

測定対象

（光源）

測光部

I

₁

～

I

_n

は光度

_放射光

配光

：光源の各方向に対する光度分布

測定結果から全光束を導出可能

 

 

 



   













2 0 0

I

,

sin

d

d

I

₁

I

₂

I

₃

I

₄

I

_n

I

_n-1

輝度

アパーチャーミラー

開口絞り

輝度測定

分光放射輝度計

面光源（ディスプレイ） 測定スポットのイメージ

LED関連JIS規格

規格番号 題目 発行 備考 C7550 ランプ及びランプシステムの光生物学 的安全性 2014年3月 改正 IEC 62471 (TS C0038:2004 廃版) C7709-0 電球類の口金・受金及びそれらのゲー ジ並びに互換性・安全性 第0部:電球 類の口金・受金及びそれらのゲージ類 の総括的事項 2012年1月 改正 IEC 60061-0 ＬＥＤランプ用 新口金等の追加 C7709-1 電球類の口金・受金及びそれらのゲー ジ並びに互換性・安全性 第1部:口金 2015年7月 改正 IEC 60061-1 ＬＥＤランプ用 新口金の追加 C7709-2 電球類の口金・受金及びそれらのゲー ジ並びに互換性・安全性 第2部:受金 2015年7月 改正 IEC 60061-2 ＬＥＤランプ用 新受金の追加 C7709-3 電球類の口金・受金及びそれらのゲー ジ並びに互換性・安全性 第3部:ゲー ジ 2012年1月 改正 IEC 60061-3 ＬＥＤランプ用 ゲージの追加

LED関連JIS規格

規格番号 題目 発行 備考 C7801 一般照明用光源の測光方法 2014年3月 改正 効率の測定追加 C8105-1 照明器具－第1部：安全性要求事項通則 2013年11月 改正 IEC 60598-1 C8105-2-X 照明器具－第2-X部：

個別照明器具

に関 する安全性要求事項 2014年11月 改正 IEC 60598-2-X C8105-3 照明器具－第3部：性能要求事項通則 2011年12月 改正 IEC PASを準備中 JIL5006の内容を 含む C8105-5 照明器具－第5部：配光測定方法 2014年3月 改正 LEDを含む照明器 具 C8112 LED卓上スタンド・蛍光灯卓上スタンド （勉強用・読書用） 2014年8月 改正 C8115 家庭用LED照明器具・家庭用蛍光灯器 具 2014年8月 改正

LED関連JIS規格

規格番号 題目 発行 備考 C8121-2-2 ランプソケット類―2-2部：プリント回路 板ベースLEDモジュール用コネクタに 関する安全性要求事項 2014年12月 改正 IEC 60838-2-2 C8121-2-3 ランプソケット類―2-3部：直管LEDラン プソケットに関する安全性要求事項 2015年3月 GX16t-5に対応 C8131 道路照明器具 2015年11月 改正 C8147-1 ランプ制御装置― 第1部：通則及び安全性要求事項 2011年3月 改正 IEC 61347-1 C8147-2-7 ランプ制御装置― 第2-7部：非常時照明用制御装置の個 別要求事項 2014年11月 IEC 61347-2-7 C8147-2-13 ランプ制御装置― 第2-13部：直流又は交流電源用LEDモ ジュール制御装置の個別要求事項 2014年2月 改正 IEC 61347-2-13

LED関連JIS規格

規格番号 題目 発行 備考 C8152-1 照明用白色発光ダイオード（LED）の測 光方法 第1部:LEDパッケージ 2014年6月 改正 C8152-2 照明用白色発光ダイオード（LED）の測 光方法 第2部:LEDモジュールおよび LEDライトエンジン 2014年3月 改正 C8152-3 照明用白色発光ダイオード（LED）の測 光方法 第3部:光束維持率の測定方法 2013年7月 C8153 ＬＥＤモジュール用制御装置―性能要求 事項 2009年3月 IEC 62384 C8154 一般照明用LEDモジュール―安全仕様 2009年3月 IEC 62031 C8155 一般照明用LED モジュール―性能要求事項 2010年9月 TS C 8153：2007 のJIS化 IEC/PAS 62717

LED関連JIS規格

規格番号 題目 発行 備考 C8156 一般照明用電球形LEDランプ(電源電 圧50Ｖ超)―安全仕様 2011年2月 IEC 62560 C8157 一般照明用電球形LEDランプ(電源電 圧50Ｖ超)―性能要求事項 2011年12月 IEC 62612 C8158 一般照明用電球形LEDランプ(電源電 圧50Ｖ超 2012年11月 製品規格 対応国際規格無し C8159-1 一般照明用GX16t-5口金付直管LED ランプ－第1部：安全仕様 2013年4月 C8159-2 一般照明用GX16t-5口金付直管LED ランプ－第2部：性能要求事項 2013年12月 C9335-1 家庭用及びこれに類する電気機器の 安全性－第1部：通則 2014年2月 改正 IEC 60335-1 直管LEDを追加 C9502 自転車用灯火装置 2014年12月 改正

LED関連JIS規格

規格番号 題目 発行 備考 T0601-1 医用電気機器－第１部：基礎安全及び基 本性能に関する一般要求事項 2014年3月 改正 IEC 60601-1 T15004-2 眼光学機器－基本的要求事項及びその 試験方法－第2部：光ハザードからの保 護 2013年9月 ISO 15004-2 T5752-2 歯科－重合用光照射器－第2部：発光ダ イオード（ＬＥＤ） 2015年4月 改正 ISO 10650-2 T80601-2-60 医用電気機器－第2－60部：歯科器械の 基礎安全及び基本性能に関する個別要 求事項 2014年9月 IEC 8060-2-60 R1697 白色発光ダイオード用蛍光体の積分球 を用いた内部量子効率絶対測定方法 2015年3月 Z8724 色の測定方法－光源色 2015年6月 改正 Z9112 蛍光ランプ・LEDの光源色および演色性 による区分 2012年12月 ANSI C78.377-2008 IEC 68081 と異なる

LED関連日本照明工業会規格

規格番号 題目 発行 備考 JEL 601 光源製品の安全性確認試験通則 2012年2月 改正 LED装置に関す る規定を追加 JEL 801 一般照明用GX16t-5口金付直管形LED ランプシステム 2013年11月 改定 JIS C7709へ IEC 60061 JEL 802 一般照明用R4口金付直管形LEDランプ システム 2013年11月 改正 JEL 803-1 GZ16口金付制御装置内蔵形直管LED ランプ（一般照明用）－第1部 安全仕様 2014年7月 改正 JEL 803-2 GZ16口金付制御装置内蔵形直管LED ランプ（一般照明用）－第2部 性能要求 事項 2014年7月 改正 JEL907 電球類の口金・受金及び それらのゲージ 2014年4月 改正 JIS C7709へ IEC 60061

蛍光体の量子効率

 

   



















   

d

R

E

d

P













2 1 4 3

内部量子効率

   

 

_













   

d

hc

P

d

hc

R

E



































  4 3 2 1 1 1

蛍光光量子数

吸収光量子数

光速

プランク定数

:

:

c

h

特徴

JIS R1697:2015に対応

溶液、固体材料対応

低迷光分光器（MCPD）を使用し、高精度・高再現性を実現

再励起蛍光の補正により高精度を実現

積分半球の使用

高感度を実現

サンプルの設置が容易で測定対象が幅広い

JCSS校正により測定値のトレーサビリティを確保

量子効率の測定

透過蛍光の面内分布測定

特長 ： ①装置の校正がお客様で可能。

受光面の照度校正を定期的に実施する事で

長期間安定した測定値を確保

する。

②Sampleを受光ヘッドと接触させずに、絶対値測定ができるような光学系を採用。

非接触で面内分布測定

が可能

③タクト高速化により、

短時間で多点自動測定

が可能。

ニアフィールドゴニオメータ

Y軸モータ X軸モータ 2次元輝度センサー 270 mm 200 mm

LEDパッケージ（砲弾）

砲弾型

_LED

砲弾型

_{LED の50cmでの配光特性}

砲弾型

_{LEDの輝度分布特性}

砲弾型

_{LED の50cmでの配光特性}

LED2 LED1 LED2

LED1 LED1 LED2

LED2 LED1

LED電球の輝度分布と配光

スポットライトの輝度分布と配光

スポットライト

スポットライトの輝度分布特性

ダウンライトの輝度分布と配光

ダウンライト

ダウンライトの輝度分布特性

配光特性の改善

B

A

改善前

配光特性の改善

ありがとうございました

大塚電子株式会社

大嶋 浩正

http://www.otsukael.jp