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LEDの色温度[ケルビン(K)]とは

「色温度」は、主に白色LEDの光源色を表す時に一般的によく使われています
同じ白でも、青みがかってクールな印象の「昼光色」から、赤みがかって温かみのある「電球色」まで、 微妙な色味の違いがあり、照明に使ったときに雰囲気が大きく異なります。

ここでは、色温度とは何か、そして色温度の数値(単位ケルビン「K」)による白色LEDの色の判断の仕方などを詳しくご紹介します。

色温度とは

「色温度」とは、ある光源が放つ光の色を数値で表したものです。

あらゆる物体は、温度が上がると、その温度に対応した光を放ちます。
色温度は、黒体※1と呼ばれる物体を加熱していったときに放つ光の色を、その時の温度(絶対温度)で対応させて数値化したものです。
色温度の単位は、この絶対温度の単位であるケルビン「K」で表されます。

光の色は、温度が上がっていくにつれ「赤→黄→白→青白」へと色が変化していきます。
これは、人間の感覚的な温度と色のイメージ(暖色・寒色)とは逆で、 赤みを帯びているほど色温度は低く、青みを帯びているほど色温度は高くなります。

つまり、逆に言えば、
色温度「ケルビン(K)」の数値が低いほど赤みを帯び、数値が高いほど青みを帯びた白色になります。

※1 黒体(完全放射体)
色温度は、黒体と呼ばれる物質を加熱した時の色とその温度に対応させた数値で表されます。
(「K」というのは、もともと絶対温度(熱力学温度)の単位です)
たとえば、色温度「5000K」の光の色とは、黒体が5000Kの温度になっている時に放つ光の色と同じということです。
なお、黒体とはすべての電磁波(波長)を完全に吸収する理想的な物体として定義されたもので、実際には存在しないといわれています。

ケルビン数と白色の目安

LED照明は、同じ白色光でも、赤みがかった暖かい色合いの「電球色」から、青みがかっていてクールな印象の「昼光色」まで、 微妙な色味の違いがあります。
LED照明に、ケルビン(K)の数値が記載されている場合、この数値でどのような色味の白色なのか具体的にイメージできたり、他の白色LEDと比較することができます。

LEDの色温度[ケルビン(K)]とJISの規格区分や目安

上の図は、一般的な白色LEDのケルビン(K)による区分の目安や、イメージの基準になる太陽や空の色の色温度を示したものです。

蛍光灯やLED照明で使われる白色光の分類は、「電球色」「温白色」「白色」「昼白色」「昼光色」の5種類で表されています。 各種類ごとのケルビン数(K)の目安は下記のとおり。

●一般目安
「電球色3000K」「温白色3500K」「白色4200K」「昼白色5000K」「昼光色6500K」
●JISの規格区分
「電球色2600-3250K」「温白色3250-3800K」「白色3800-4500K」「昼白色4600-5500K」「昼光色5700-7100K」

LEDの「白色」はどうやって作られているのか

普段、私たちは太陽光(自然光)を無色あるいは白色の光として何となく見ていますが、プリズムに通すと、 虹のように「紫・藍・青・緑・黄・橙・赤」の7色の光に分かれて縞模様のように見えます。
つまり、光にはこのように様々な成分の色が含まれています。

白色LEDも、実際には白という単色の光はなく、赤・緑・青などの光を混ぜて作られます。
一般的な白色LEDを作る方法は、
●青色LEDと黄色蛍光体を組み合わせる
●近紫外光LED(または紫色LED)と赤・緑・青の蛍光体を組み合わせる
●赤・緑・青のLEDを組み合わせる
など、幾つかの方式があり、いずれも複数の色を組み合わせて白色に見える光を作り出しています。

同じ白色LEDであっても、混ぜ合わせる色の種類や方法が違うと、出来上がる白色光も微妙に色味が違って見えます。

このように、微妙に異なる白色LEDが、どのような色合いの白色なのかを比較する目安として、 よく使われるものが「色温度(ケルビン)」「色度」です。

※「色度」は、赤(R)・緑(G)・青(B)の光の三原色が、どんな比率で混ぜ合わされているかを座標で表したものです。
「色度」についてはこちらで詳しく解説しています

※白色光が、照らす対象物の色をどれくらい忠実に再現できるかを、客観的数値で評価した「演色評価数」というものもあります。
「演色評価数」についてはこちらで詳しく解説しています

色温度に関する豆知識

≪豆知識1≫ 〜「摂氏 ℃(セ氏・セルシウス温度)」と「絶対温度 K(ケルビン)」〜

温度の単位には、私たちにとって普段から馴染みのある「摂氏 ℃」(セルシウス温度)と、「ケルビン K」(絶対温度(熱力学温度))があります。 色温度には、絶対温度の単位「ケルビン K」が使われています。

「セ氏(セルシウス温度)」は、1気圧のときに水が凍る温度(氷が解ける温度)を0℃、水が沸騰する温度を100℃と定めた温度です。
「ケルビン(K)」は、絶対零度(分子や原子の運動がなくなる温度)である「-273℃」を「0」とし、この温度を0K(0ケルビン)として定められました。
つまり、摂氏は我々の生活の便宜上、決められたものですが、絶対温度(K)は熱力学(熱エネルギー)の考え方に則って正確に決められたものです。
物質はすべて分子や原子で出来ていますが、熱はこの分子や原子の熱運動によって起こります。この熱運動は高温になるほど激しく、低温になるほど鈍くなり、 −275℃になると停止します。この−275度を0として定められているわけです。

「-273」を「0」として設定されているので、セ氏に273を足すと絶対温度(ケルビン K)になります。 例えば、セ氏が27℃の場合、絶対温度は27+273=300K となります。
(※なお、絶対零度の数値は、厳密には「-275.15」が使われます)


≪豆知識2≫ 〜星の光の色と温度〜

夜空を見上げると星は白く光って見えますが、望遠鏡でよく見ると、星には赤っぽく光るものや、青っぽく光るものがあります。
太陽も天体で星のひとつですが、真昼の太陽は白っぽく見えます。
太陽の表面温度は約6000Kくらいで、この数値はそのまま色温度として見ることができます。
この6000Kを色度図(下の図)で見ると、(0.33,0.33)の白色点付近になり「白色光」に相当することが分かります。
(なお、夕日が赤く見えるのは地球の大気の影響です)

色度図についてはこちらのページで詳しく解説しています

冬の夜空でよく見えるオリオン座には、ベテルギウスやリゲルという明るく光る星があります。
ベテルギウスは、赤みがかった光で、リゲルは青白い光に見えます。

上ですでに説明しているとおり、物体は温度に応じた色の光を放ちます。
温度が上がっていくにつれ「赤→黄→白→青白」へと色が変化していきます。

ベテルギウスの表面温度は約3500K、リゲルの表面温度は約11000Kといわれており、 これを色度図に照らし合わせてみれば、ベテルギウスは赤みがかった座標、リゲルは青みがかった座標に位置しています。

つまり、星はその表面温度に応じた色の光を発しているので、逆に考えれば、星の色を見れば、その表面温度が分かるというわけです。

なお、人間にも温度があるのに光っていないのでは?と思うかもしれませんが、 人間は、目には見えない赤外線という光を出しています。そのため、赤外線カメラでサーモグラフィーを撮影することができるのです。


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チップ型LEDランプ
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コネクタ式LEDランプは、大きく分けて上の3タイプがあります。
すべてコネクタの抜き差しだけで簡単に使える超小型LEDパーツです。

● LEDパーツの点灯方法 ●

下記のように、使いたい点灯用パーツと組み合わせるだけで使用できます。

ボタン電池ケースで簡単点灯


使いたいLEDランプをボタン電池ケースにつなぐだけのコンパクトで手軽に使える点灯方法です。
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