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LEDの指向角[半値角(半減角)]とは?

LEDの光の広がり方のことを「配光」といい、その角度が「指向角」(または半値角や半減角)として製品に記載されています。
では、実際にこの角度をどのように見て判断すればいいのか、LEDの明るさと角度の関係で注意すべき重要な点も併せてご紹介します。

LEDの指向角[半値角(半減角)]とは?

指向角とは、LEDの光が広がる角度を表します。
単位は度(°)で表わされます。


LEDの指向角[半値角(半減角)]

LEDの光は、中心部から見た位置(正面の位置)が最も強くなり、中心から横にずれて行くほど明るさは弱くなっていきます。 そこで、最も強く光る中心部(中心軸)の明るさから、ずれて行って1/2の明るさになる角度を、2倍した値(左右の合計分) が指向角となります。

具体的数値の表記は、中心軸を0°として、±30°と表わされる場合や、左右の合計で単に 60°と表わされる場合があります。
なお、製品のスペック欄には「指向半値角・指向角・半値角・半減角・指向特性」など、メーカーや販売店により、いろいろな表記のされ方をしますが、 どれも同じ意味です

※指向角の記号は「2θ1/2」と書かれ、θはシータと読みます。θは主に角度を表す時に使われる記号です。
LEDの最も明るく光る位置を中心軸として、照度が50%になる角度を半値角と呼び「θ1/2」と表記します。
そして、反対側とあわせた全角を「2θ1/2」と表します。

なお、LED電子部品のスペック欄で、「半値角」や「半減角」として記載されている角度は、 通常(※敢えて「θ1/2」と記号で記載されていなければ)半分の値ではなく、合計の全角を表しています

データシートでの指向特性の見方

LEDのデータシートで、実際に指向角を見てみましょう。
下はあるLEDのデータシートの一部を抜き出したもの。
LEDの指向半値角の数値を見る

LEDの指向性を表す図

表の赤枠のところが、指向半値角を表す項目です。
記号「2θ1/2」となっているので、左右の合計の角度が30°であることを表しています。

また、データシートには「Directivity(指向性)」という図が記載されていますので、これを見て視覚的に光の広がり方を確認することができます。
赤い印で分かるように、相対光度(明るさ)が0.5(50%)になるところが、左右とも約15°になっていることが分かります。

なお、上のような表で具体的な角度が数値で記載されていない場合もありますので、この場合に数値を知りたいときは指向性の図で判断するしかありませんが、 下図のように、相対光度が0.5(50%)になるところで、左右交わる角度を見て判断できます。
LEDのデータシートの指向特性の見方

指向角は、明るさ(光度)を判断するときにも重要

砲弾型LEDや小型のチップLEDの明るさは、光度(mcd)の単位で数値が記載されていることが多いですが、 この数値は、下図のように、単位立体角あたりの明るさを表しているため、この数値だけでそのLEDの総体的な明るさを判断できるわけではありません。
光度など明るさの単位についてはこちらで詳しく解説

LEDの光度cdは、指向角とセットで判断する

これはどういうことかと言えば、例えば砲弾型LEDのように、発光部がレンズ形状になっているLEDの場合、光の広がる角度を狭くして集光(光を狭い角度に集中させる)しているため、 ある方向の角度にだけ強く光を発するものがあります(狭角タイプ)。

しかし、光度(cd・mcd)の値だけで明るさを見ると、光の広がる角度の広いもの(広角)よりも、狭いもの(狭角)の方が大幅に数値が大きくなっていることがよくあります。

そのため、2つのLEDを比較した時に、狭角のLEDの方が「明るい」と判断してしまいがちですが、実際の光束(光の総量)は広角の方が大きいということも良くあるわけです。

ですから、明るさの表記が光度(cd・mcd)で表されている場合は、指向角の値とセットで見て、そのLEDの明るさを判断する必要があります

指向角の狭いLEDは、スポット的に対象を強く照らすような場合には良いですが、広い角度に明るく光って欲しい時には向きません。
明るさ(光度)と、指向角を正しく見極めて、自分の使いたい用途に合ったLEDを賢く選びましょう。

※なお、明るさを表す「光度」は、販売店では慣例的に「輝度」と表記されている事がよくあります。
単位がcd・mcdとなっている場合は、光度の数値を表していると考えられます。

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