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株式会社マイクラフト
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LEDの色度図・色度座標とは?



光の色を(x,y)の平面座標で表したものを「色度図」といいます。
白色LEDの光の色は、この色度図上における座標位置で示されます。

色度図は白色LEDの色を表すときに用いられる

普段、私たちは太陽光を白色の光として何となく見ていますが、これをプリズムに通すと、 虹のような「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、太陽光には、あらゆる色(波長)の光が混じっているわけです。

私たちの目には、このようにあらゆる色の光が混じっていると、白く見えます。
また、赤(R)・緑(G)・青(B)の3つの光が混じっていてるだけでも、白く見えます。

この赤・緑・青の3色は、量を調節して混ぜ合わせることによって、ほぼすべての色の光を作り出すことができることから、 「光の3原色」と呼ばれています。
LEDと光の三原色
白色LEDは、この「赤(R)・緑(G)・青(B)」の光をブレンドして作られます

そして、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。
ご存知のように、暖かい雰囲気の「赤みがかった白(暖色)」や、シャープで涼しげな印象の「青みがかった白(寒色)」など、 同じ白でも印象の異なる様々な白色があるわけです。
白色LEDを作る方式についてはこちら

単色(赤・橙・黄・緑・青など)のLEDの場合は、通常、波長(ドミナント波長)の数値で色が示されます。
しかし、白色LEDは、複数の色を混色して作られるので、波長だけで色を示すことができず、またスペクトル分布でも光の色を直感的にイメージできません。

そこで、白色LEDの色合いは、「色温度」と「色度座標」で示されます。
メーカーや販売店で、LED製品のデータシートに「色度座標」が「x」「y」の数値で記載されています。

色温度についてはこちらで詳しく解説しています

色度図の見方

下の図は、CIE(国際照明委員会)で規定された色度図(CIE1931)です。
※なお、図はあくまで参考資料であり、色などは正確ではありません。

CIE1931 色度図

白色LEDの光の色は、「赤(R)・緑(G)・青(B)」の三色をブレンドして作られており、この三色がどのような割合で含まれているかが色度座標で示されます。

一つの白色光を表すのに、RGBの3個の数値が必要となりますが、RGB全部の光の強さを足して「1」として、R(赤)とG(緑)の光の相対値が決まれば、 残りのB(青)の相対値は自動的に決まるので、RとGの2つの数値だけで色を決めることができます。

つまり、R+G+B=1(100%)となり、R=0.2、G=0.3 とした場合、B=0.5 となります。

このような考え方に基づき、色の3刺激値XYZのうちのxとyだけを使って2次元で表され、これを「xy色度図」と呼びます。
なお、色度図上には、すべての色が表現されています。

CIE1931 色度図の見方1

中央内部に描かれた曲線は、「黒体軌跡」と呼ばれ、「色温度(ケルビン K)」を表すものとなっています。
(※「黒体」や「色温度」については、「LEDの色温度とは」をご参照ください)

白っぽくなっている中央付近の「x=0.33」「y=0.33」(残りの「z」もおよそ「0.33(33%)」)になるところは、 無彩色(真白)になるところで、「白色点」と呼ばれます。

CIE1931 色度図の見方2

そしてこの白色点から周囲に行くほど彩度が高く(色があざやかに)なり、周囲の境界上で最高彩度(単色)の光になります。

周囲の釣鐘状に湾曲している部分は「スペクトル軌跡」と呼び、 「赤・橙・黄・緑・青・藍・青紫」の単色を波長で表しています(数値は波長の単位「nm:ナノメートル」)。
このスペクトル軌跡の内側の色はすべて混色になります。

底辺の直線部分は「純紫軌跡」と呼び、スペクトルには存在しない色で、「紫、赤紫、およびその混色部分」を表しています。

x軸は数値が大きくなるほど「赤」の割合が高くなり、数値が小さくなるほど「青」の割合が高くなります。
y軸は数値が大きくなるほど「緑」の割合が高くなり、数値が小さくなるほど「青」の割合が高くなります。

このように、色度図上の座標位置(x,y)を指定すれば、その座標点に対応する色が決まるという表示システムで、 LEDにおいては、特に混色で作られる「白色LED」の正確な色を表すときに用いられています。

白色LEDの光の色を表すもう一つの方法、「色温度」についてはこちら

色のバラツキとANSIの色度規格

LEDは製造段階で特性値の分布、いわゆるバラツキを持っています。
この特性のバラツキにより、同じ製品であっても、個々のLEDで色にも微妙なバラツキがあります。
特に複数のLED素子を使用したパワーLEDや、LED照明器具などは、このバラツキにより照明したときの色の印象が異なるなど、影響を受けます。

そこで、便宜的に、白色を8種類の色温度に分けた規格があります。
中心となる8つの色温度「+印」に、色のばらつきの許容範囲(菱形内)を設けて示されています。
「6500K、5700K、5000K、4500K、4000K、3500K、3000K、2700K」

(※下の図は、ANSI(米国規格協会)が定めた色度に関する規格 C78.377)

CIE 色度図とANSIの色度規格
ANSIの色度規格 C78.377

このように、メーカーではLEDの発光色を、上記のCIE色度図の(x,y)座標による色度範囲(エリア)によって分類し、ランク選別しています。
なお、メーカーで商品化する場合は、このANSI規格をさらに分割して、ランクを細かく分けて決められているのが一般的です。

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● 工作用LEDパーツの種類 ●

チップ型LEDランプ
チップ型LEDランプ
丸型3mmLEDランプ
丸型3mmLEDランプ
丸型5mmLEDランプ
丸型5mmLEDランプ

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。
スイッチで点灯ON/OFFを切り替えられます。
市販のボタン電池「CR1220」または「CR2032」を使う2種類のタイプがあります。

タイニィコントローラで簡単点灯



使いたいLEDランプをタイニィコントローラにつなぐだけでOK。4本まで接続できます。
タイニィコントローラ本体に、単3電池2本をセット。スイッチで点灯ON/OFF切り替えもできます。

LEDランプは、好きなものを自由に組み合わせられます。

コントローラ(ケース型)でまとめて点灯



使いたいLEDランプをコントローラ・電源につなぎ、まとめてたくさん点灯できる方法です。
好きなLEDランプを8本まで使えるタイプ、16本使えるタイプがあります。

配線を分岐するパーツを使って、さらに大量のLED一斉点灯も可能です。
LEDランプは、好きなものを自由に組み合わせられます。

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図のように4種類のパーツをつなぎ、まとめてたくさん点灯できる方法です。
miniコントローラは超小型なのでスペースを取らずに、たくさんのLEDを一斉点灯できる方法です。

LEDランプは、好きなものを自由に組み合わせられます。
LEDの光り方も、「ゆらぎ・点滅・ホタル」など様々な種類が選べます。
配線分岐で、さらに大量のLED一斉点灯も可能。

様々な用途に対応できる、組み合わせの自由度も高い設計になっています。

製品はすべてMade In Japan。プロの方でも安心の高品質です。
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