LEDランプの性能 そして 要件

紹介

照明におけるLEDの使用は急速に拡大している。LEDの潜在的な省エネ効果は50%を超え、LED器具の長寿命と相まって、運用コストとメンテナンスコストを大幅に削減する。この結果、LEDの投資回収期間が短くなり、照明プロジェクトはこの環境に優しい照明技術を選択する傾向が強くなっている。.

近年、LED照明への市場の移行は、研究者の予測をはるかに上回るスピードで進んでいる。新しい電子機器や照明規格の開発についていくことは時に困難であり、複数の規格が常に更新されている。意思決定者やユーザーが高品質のLED照明を選択するためには、LED照明の技術、性能、規格を理解することが重要である。これにより、顧客はニーズに合った照明器具を迅速に選択できるだけでなく、選択した新しい照明ソリューションが関連する照明規格や要件を満たしていることを確認できます。.

LEDランプおよびランタンの性能要件基準

LED照明業界では、LED照明器具の主なパラメータを特定し、各パラメータの意味を理解することが重要です。EUでは一般的に、電気機器（照明器具を含む）は、関連する欧州指令（国内法に翻訳）の必須要件を満たしている場合にのみ、市場に流通し販売することができます。光源（照明器具、モジュール）および照明器具は、低電圧指令、電磁両立性（EMC）指令、エネルギー関連製品（ErP）指令、一般製品安全指令の対象となります。したがって、これらの製品（街灯、投光器、スタジアム照明、屋内照明を含む）は、EMC、EMF、エコデザイン、その他の要件に適合する必要があります。.

国際電気標準会議（IEC）は、LED照明器具とLEDモジュールの性能規格を策定しました。LED製品の性能規格は、品質基準を定義し、合意された共通の測定条件を規定しています。LED製品の性能規格は、品質基準を定め、合意された共通の測定条件を規定するものであり、LED業界に携わるすべての人々が、LED照明器具の性能を比較・評価するための根拠を得ることができます。この記事は、LED照明器具とLEDモジュールに関する以下の規格に基づいています。.

IEC 62722-1:2014 ランプ性能第 1 部：一般要求事項.

IEC 62722-2-1:2014-11 照明器具性能第 2-1 部：LED 照明器具の特別要件.

IEC 62717:2014-12+一般照明用 LED モジュールの性能要件。.

IEC 62031:2020 一般照明用LEDモジュール。LED照明器具の性能要件は、LEDモジュール規格の規定に直接関連しているため、LED照明システムを評価する際には、この規格も考慮に入れる必要がある。.

IEC 62778:2014 すべての照明製品に対するブルーライト危険性評価。.

IEC 13032-1:2004, IEC 13032-2 and IEC 13032-4:2015 光と照明：配光と光束。.

基本性能要件

LED照明器具の定格入力電力（ワット）

照明器具が交換可能な LED モジュール/電球を使用する場合、定格入力電力および LED モジュールの数を宣言すること。LED モジュールを利用する照明器具の場合、定格入力電力を照明器具の仕様に明記すること。.

定格電圧、定格周囲温度Ta、熱安定後の光束（光出力）100%の条件下で、LED照明器具の測定入力電力（W）は、宣言された定格入力電力の10%を超えてはならない。定格入力電力が10W未満の場合は、小数点以下1桁まで正確であること。定格入力電力≧10Wの場合は、整数で申告すること。.

定光束技術を利用した照明器具の場合、LED 照明の定格入力力率は、照明器具の寿命 LxBy の開始時及び終了時、または照明器具の平均寿命 Lx に基づいて宣言すること。.

LED照明器具の定格光束（単位：ルーメン）

LED照明器具の場合、定格光束（ルーメン）を製品マニュアルに明記しなければならない。これは通常、特定の動作条件下における新しい照明器具の初期光束を指します。照明器具の定格光束は、適切な計算方法で求めることができます。照明器具の初期光束の測定値は、公表された定格光束の10%を下回ってはならない。LED照明器具の全光束の公表値は、特に断りのない限り、周囲温度25℃を基準としています。光束値の設定（いわゆる絶対光度決定）の詳細については、EN 13032-4規格を参照してください。.

パワーと光束

LED照明器具の発光効率（単位：lm/W）

LED照明器具の発光効率とは、消費電力（単位：ルーメン/ワット）に対する照明器具が発する光束の比率のことで、単位はルーメン/ワット（lm/W）（ルーメン計算法）。可視光を発生させる光源の効率を示す指標である。一般に、発光効率が高ければ高いほど、照明器具は低い電力で対象領域をより多く照らすことができる。しかし、照明器具の性能を評価する場合、照明器具のルーメン出力には、対象エリアの照明に寄与しない迷光も含まれるため、発光効率だけを考慮するのでは不十分な場合が多い。例えば、ナロービームの投光器や街路灯の場合、発光効率だけでなく、光度分布も考慮することが重要である。.

LED照明器具の光度分布

光強度分布はゴニフォトメータを用いて決定され、照明設計書（IESまたはLDT文書）に記録される。光源または照明器具からの光強度の空間分布は、光強度分布曲線で表されます。下図は、左側が屋内照明器具、右側が街路灯の光強度分布を示しています。縦軸の断面は、関連するビーム角γとC平面上の光強度分布曲線（IDC）で表されます。EN 13032-2に準拠するためには、これらの曲線を極座標で表す必要があります。光強度値は、カンデラ（cd）または千ルーメンあたりのカンデラ（cd/klm）で表されます。.

配光または光強度分布

光束維持率

光束維持率（Luminous flux maintenance）とは、通常使用時の照明器具の経年劣化による光束の減衰を表す（汚れ、光学系、軽量ガラスなどの外的要因による影響は除く）。これは、減衰した光束の初期光束に対する比率として定義される。屋外照明の場合、光束維持率は照明器具レベルで測定される。光束維持率は照明器具の定格寿命に基づいて決定され、IEC 62722-2-1:2014に従って製造者から提供される。例えば、寿命の中央値Lxは、プロジェクトの期間に等しい。平均寿命L90＝100,000時間は、100,000時間後の残存光束が初期光束の90%であることを意味し、光束維持率＝0.90となる。.

色座標

色度座標は、輝度とは独立した色の質の客観的な尺度である。色度は、しばしば色相（h）と彩度（s）と呼ばれる2つの別々のパラメータで構成され、後者は彩度、彩度、強度、または励起純度としても知られています。これらのパラメータの量は、ほとんどの人の三色覚に従ったもので、ほとんどの色彩科学モデルで想定されています。.

クロマチック・チャートは、すべての可能な色を示すグラフである。各色は、色座標という一対の数値座標によって定義される。色度図を使って、異なる光の色がどのように混ざり合うかを見ることができる。グラフの曲線の端にある点は、純粋なスペクトル色、つまり虹の色です。図中の任意の2点を結ぶ線は、この2色を混ぜることでできるすべての色を示している。したがって、図の中のどの色も、さまざまな方法で混ぜることによって得ることができる。図の端にある色だけが固有の色である。この考え方を3色の混合に拡張すると、三角形になる。この三角形を色域と呼ぶ。色域は、3つの角の色を混ぜることで得られるすべての色を示している。色域の端は、端点の2色を混ぜて得られる色である。.

エリプス・ド・マクアダム

演色性

演色性は演色評価数（Ra）で表される。光源は同じ色の光を発していても、光ビームの分光組成の違いにより、光源の演色性に差が生じることがある。そこで、光源の演色性を客観的に把握するための尺度として、一般演色評価数Raが導入された。これは、特定の光源下で知覚される物体の色と、参照光源下で知覚される物体の色の一致度を示すものです。EN 12464-1によると、演色評価数が80を下回る光源は、人が長時間過ごす職場では使用すべきではありません。演色評価数Ra値が90を超えると一般的に非常に良好とされ、80から90の間は良好とされる。.

カラーパフォーマンス

カラー・トレランス

色の許容差は、CIE色票のx座標とy座標を使って正確に定義することができる。1942年、科学者のマクアダム（McAdam）は、相関する色温度を使って25色の実験を行い、各色点の反対側を5～9点ほど測定し、色の違いがあるときに区別できる2点を記録した。その結果、マクアダム楕円として知られる大きさと長さの異なる一連の理論が生まれた： マクアダム楕円理論. マクアダム楕円とは、CIEカラーチャートにおいて、人間の目では楕円の中心にある色と区別できない色を含む領域のこと。楕円の輪郭は識別可能な色を表す。マクアダム楕円は通常、元の直径の3倍、5倍、7倍などに拡大される。これらの3段階、5段階、または7段階のマクアダム楕円は、2つの光源を区別するために使用され、「段階」は色の違いの範囲を表します。3段階のマクアダム楕円を持つ光源は、5段階のマクアダム楕円を持つ光源よりもばらつきが少ない。特に、光源が離れておらず、同時に見える可能性がある照明アプリケーションでは、色差が小さくなるように特別な注意を払う必要があります。.

照明器具の仕様周囲温度

照明器具の性能は周囲温度の影響を受けることがあります。公称周囲温度Taは、照明器具が通常の動作条件下で連続的に動作可能な最高温度である（動作中に一時的に10Kを超えることがある）。Ta = 25℃の場合、照明器具の特別な宣言は必要ありません。62722-2-1規格では、照明器具が長時間高温下で正常な動作が可能であることを示すために、Tqというパラメータを導入しています。Tq（品質）温度は、指定された性能レベル（寿命、照明特性を含む）で許容される最大公称周囲温度を示します。例えば、ZGSM照明器具は50°Cで長時間正常に動作できるため、公称Tq = 50°Cとなります。.

LEDランプとランタンの寿命基準

LED照明器具の寿命は、突然の故障で決まるものではありません。実際、ほとんどの照明器具は一定の動作時間内に完全に故障することはなく、時間とともに明るさが低下していきます（すなわち、光出力が徐々に減衰していきます）。したがって、LED照明器具の寿命は、基本的に、光束が予め定義された最小レベル「x[%]」以下に減少することと、突然の故障によって制限される。LED制御装置の故障はここでは考慮しない。LED の減衰に加え、光束の減少や減衰は、個々の LED や LED モジュールの故障によっても引き起こされる可能性がある。照明器具の寿命基準は、IEC 62717 および IEC 62722 規格に詳しく記載されている。.

まとめる

本稿を通じて、LED照明器具に要求される性能について、ある程度ご理解いただけたと思う。これらの要求性能には、電力、光束、発光効率、配光、色温度、演色評価数、色度、寿命（光束維持率）、その他（光維持率、突発故障）が含まれる。これらのパラメータは、照明プロジェクトにおいて注目すべき重要なポイントであり、エネルギー効率、照度、定期メンテナンスなどの要件を満たしているかどうかに関係する。この記事は簡単な紹介に過ぎず、より深い理解については、オンライン上の関連コンテンツを参照してください。.

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