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色相、彩度、輝度、スペクトロメーター

執筆者 | 4月 30, 2024 | blogs | コメント0件

光や色について語るとき、色相、彩度、明度といった用語が頻繁に出てくるが、私たちの多くはそれらを説明したり、その意味を把握したりするのに苦労している。 この記事では、これらの用語を解明し、なぜ重要なのかを説明し、その測定方法を紹介することを目的とする。

前書き。

色は、赤いリンゴと緑のリンゴのように、物体を区別するために使う基本的な概念である。 基本的な色の区別については概ね同意できるが、より細かい色合いについては主観が入ることがある。

色相、彩度、明度は、デザイン、ビジネス、製造、科学など様々な分野において、色をより正確に理解し活用する方法を提供します。 スペクトル・デバイスは、これらの特性を正確に測定するための指標を提供する。

燃料ポンプ

図1 Photo by Agung Raharja on Unsplash

色相:色の分類(優勢波長 λd)。

色相は本質的に「色」と同義だが、カラーホイール(図2)として定義された分類システムを指す。 デザイナーやアーティストは、色相を混ぜ合わせ、マッチさせ、コントラストをつけるために、色彩理論のカラーホイールを使う。

 

カラーホイール

図2 RGBカラーホイール

明るい色では、色相はCIE 1931色度図上で同様に認識され、外縁付近の波長(380nm~780nm)で分類される。

色座標(x,y)がCIEクロマ・ダイアグラム(図3)で表されるLEDランプがあれば、白の中心点からx-yスポットを通って外縁まで線を引くことができます。 これにより、その光の支配波長(λd)とも呼ばれる色相が明らかになる。 この例では黄橙色、より正式には578nmである。

図4 スペクトロメーターx-yと支配波長λd

図3 CIE 1931クロマ・ダイアグラム

彩度:色の鮮やかさ(純度)。

彩度は色の鮮やかさを定義し、彩度の高い色は鮮やかでリッチに見える。 逆に、彩度を落とした色は洗礼されていないように見える。

CIE 1931の図では、境界の端に近い色はより鮮やかで彩度が高く、中央に近い色はくすんで彩度が低く見える。

Purity(純度)」(0~100%)という指標は、色がどれだけ外縁に近いかを表し、彩度レベルを示している。

図5 分光計の純度測定

図6 x-y点がエッジに近いほど彩度が高く、そうでないほど彩度が低い。

明るさ:明るさ 光の 光(LUX)。

明るさは色相や彩度とは異なり、光の強さや量を指す。 しかし、色相と彩度は光の色に関係する。

別の考え方をすれば、照明の明るさを上げれば目が痛くなるが、色の彩度を上げれば痛くならない。

1平方メートルあたりのルーメンとして定義されるLUXのような指標は、表面積に到達する光の量を測定するもので、実質的には明るさである。

燃料ポンプ

図7 スペクトロメーターLUX測定

色相 (λd)、彩度 (Purity)、明るさ (LUX):これらは何を意味するのか?

では、企業、ビジネス、組織は、照明アプリケーションの一貫性を確保するために、光のこれらの側面をどのように活用しているのだろうか? 照明の一貫性を確保するため、分光計を使って支配波長、純度、LUXを測定する。

ライトの購入比較対照

消費者が既存の照明と交換するために照明を購入する場合、おそらくCCT(相関色温度)を使用して、それが家の中の他の電球と一致することを確認するでしょう。 CCTが3000Kの電球を買うと、多くの場所にλdを着地させることができる(図8)。 しかし、おそらく視覚的な違いには気づかないだろう。

しかし、美術館のような公共施設では重要だ。 なぜですか? 通常、ライトは一列に並んでいるため、ライトの微妙な違いも目立つ。 また、大量購入はリスクが高い。なぜなら、均一でない、あるいは既存の照明と一致しない照明を何十個も何百個も購入するのは悪夢になりかねないからだ。

とはいえ、光の比較機能(図9)を備えた分光器は必需品だ。 2つの照明ブランドを検討していて、どちらがより均一で、施設内の既存照明とのマッチングに優れているかを判断したい場合、CCTは受け入れられない。 ドミナント波長、純度、LUXなど、より細かいグラデーションを使用しなければならない。

また、買い手と売り手は、ΔxやΔyのような他の指標を使って、電球の品質を判断していることにも注意してほしい。

 

燃料ポンプ

図8 λdは3000Kの照明でも変化する

 

トラブルシューティング

LED製造における光と色は、厳密な科学ではない。 LEDエンジニアは、光の色相、彩度、明るさの一貫性とピンポイントの精度を保証するために、多大な労力を費やしている。 また、ドミナント波長、純度、LUX、その他のメトリクスを使用して、品質を保証したり、顧客が遭遇する可能性のある異常のトラブルシューティングを行ったりする。

ドミナント波長は、「ビニング」と呼ばれるプロセスでLEDチップの分類に使用される。 LEDチップが回転するとき、それがどのような色合いを示すか正確に予測することはできない。 そのため、ドミナント波長を測定し、適切な “ビン “に入れることによってのみ、製造後に分類することができる。

スペクトロメーター比較機能

図9 スペクトロメーター比較の特徴

結論

カラー」は日常的な区別には便利な言葉だが、デザイン、製造、ビジネス、研究などの業界では、よりニュアンスのある理解が求められる。

製品を大量に売買する場合、施設や組織に最適な照明を購入しようとすると、多くの問題が発生します。このような組織では、分光計を使用して優勢波長、純度、LUXを測定し、照明が均一で綿密に一貫していることを確認しています。

また、LEDメーカーにとっては、ビジネスの奪い合いとなるため、顧客の要求を満たす最高品質の製品を確保するために細部まで吟味する、まさに一か八かの勝負でもある。

スペクトロメーターのようなツールは、色相、彩度、ルクスが正確であることを確認することで、競争条件を平準化し、メーカーや組織が誠実かつ自信を持って売買できるようにする。

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スペクトロメーター、分光光度計、分光放射計である。 しかし、これらの用語はあまりに同じように使われているため、1つの短い記事でその違いを明確にする義務があると考えた。

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