成果報告書詳細
管理番号20140000000822
タイトル平成22年度-平成25年度成果報告書 次世代高効率・高品質照明の基盤技術開発 戦略的国際標準化推進事業 LED光源、並びにLED照明器具の性能評価方法の国際標準化に係る研究開発
公開日2015/3/25
報告書年度2010 - 2013
委託先名パナソニック株式会社
プロジェクト番号P09024
部署名電子・材料・ナノテクノロジー部
和文要約近年,LED照明がますます普及してきている.しかしLED光源は既存光源と様々な面で異なるため,既存の測光試験に関する国際標準はそのままではLED照明に適用できず,ユーザはLED照明の性能を公平に比較できないでいる.そこでこの本事業では,LED照明の標準試験規格開発のため,LED照明製品とそれによる照明環境を評価するための基盤測光技術を開発した.本事業では2つの研究開発テーマについて検討した.
「LED照明の配光測定技術の開発」
多くのLED照明器具はその光源を器具から外すことができず,かつ球面光束計で測定するには大きすぎるため,配光測定法による全光束の測定が必要である.しかしながら,既存の配光測定法は相対測光であり,参照光源の全光束に対する相対的な配光特性の測定しかできなかった.そこで本事業では,2種類の配光測定装置(多受光方式及びミラー方式)を用い,JIS C 8105-5:2011 に準拠した絶対光束測定技術を開発した.多受光方式配光測定装置による絶対光束測定技術の開発では,高精度の色補正を可能にするため,既存の多受光方式配光測定装置の改造を行った.また,多数の受光器を同時に校正する方法を開発した.一方で,ミラー方式配光測定装置による絶対光束測定環境の整備も行い,迷光,死角,色補正,電源等による誤差の評価を行った.LED照明器具の温度特性についても評価を実施した.最終的に,これらの要因から測定不確かさの評価を行い,多受光方式配光測定装置による広角配光LED照明器具の全光束測定の拡張不確かさ(k = 2)は5.1 %,ミラー方式配光測定装置によるそれは3.2 %であった.
「LED照明環境における視作業効率測光技術の開発」
国際照明委員会(CIE)が2010年に発行した薄明視測光システムは,LED照明の屋外照明における潜在的な視作業効率の高さを適切に評価し,従来光源より優位な光源として評価するものである.しかしながら,薄明視測光器と分光視感効率を決定するための順応領域の定義が欠如しているため,現状ではCIE薄明視測光システムを実際の照明製品・環境の設計に用いることはできない.そこで本事業では,2種類の薄明視輝度計(スポット薄明視輝度計と画像薄明視輝度計)を開発し,その測定不確かさを評価した.LED照明環境における0.1 cd/m2の試験対象の測定におけるこれらの測光器の拡張不確かさ(k = 2)は,スポット薄明視輝度計で7.3 %,画像薄明視輝度計で5.1 %であった.また,順応領域の定義に対しては,周辺視視作業点の順応状態に対する周囲輝度の影響を測定する一連の視覚実験を実施した.実験結果をもとに,周囲輝度効果の角度特性をモデル化し,視線を固定したときの順応領域を得た.これらの結果については,CIEの関連技術委員会に報告・提案を行っている.
英文要約In these days, light Emitting Diode (LED) lighting products are becoming more and more popular. However, since LEDs are much different from conventional sources, some existing photometric testing standards cannot be applied to LED lighting products. The lack of international testing standards has made it difficult for customers to compare LED lighting products performances. This research project addressed this issue by developing photometric test methods for LED lighting products and their installation. The project consisted of two parts.
Development of the absolute goniophotometry for LED products: Since LED light sources in luminaires cannot be often separated from other part of the luminaire, and since many luminaires are too large to be measured with integrating spheres, goniophotometry for the total luminous flux is needed. However, existing goniophotometry rely on relative photometry, which measures only relative luminous intensity distribution to the total luminous flux of a reference lamp. This project developed absolute luminous flux measurement methods with two types of goniophotometers in compliance with JIS C 8105-5. An existing multi-detector goniophotometer was modified to enable spectral mismatch correction with low uncertainty. Calibration procedure for the multiple detectors was also developed. A laboratory employing a mirror goniophotometer was also prepared. Errors caused by stray light, dead angle due to its holder, temperature sensitivities of LED luminaires, etc., were evaluated. Finally, measurement uncertainties (k = 2) for total luminous flux of a LED luminaire with wide angle beam have been figured out as 5.1 % with the multi-detector goniophotometer and 3.2 % with the mirror goniophotometer.
Development of a visual task performance measurement method for LED lighting installations: The International Commission on Illumination (CIE) recommended a mesopic photometry system based on peripheral task performances. The system properly evaluates potential advantages in luminous efficacy of LEDs, which are rich in short wavelength components, over the conventional sources for outdoor lighting. However, the mesopic photometry system still cannot be implemented in real application because mesopic measurement instruments and adaptation field definition, to determine the luminous efficiency function in the mesopic region, are absence. This project developed and evaluated two types of mesopic luminance meter (MLM), a spot MLM (SMLM) and an imaging MLM (IMLM). For LED lighting installation, the measurement uncertainty (k = 2) with SMLM was 7.3 % for 0.1 cd/m2, and that with IMLM was 5.1 %. For the adaptation field definition, a series of vision experiment was conducted to investigate surrounding luminance effect on peripheral adaptation state. As a result, a model that can be considered as the adaptation field when eyes are fixed has been established. These results are being reported and proposed to related CIE technical committees.
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