従来の照明ルーメン (ナトリウム、水銀、メタルハライド) と LED 照明のカタログルーメンを直接比較すると、正確な結果が得られないのはなぜでしょうか。
人間の目が知覚するルーメンの量は使用される照明技術の種類によって異なるため、製品カタログに記載されているルーメン数を LED 照明と従来の照明の比較に使用することはできません。 これには次の 3 つのことが考えられます。
1. LED照明は、より制限されたスペクトルを持つ従来の電球よりも広い光スペクトルを提供します。
2. 人間の目がさまざまなレベルの光にどのように反応するかという多様性は、ルーメン値を計算する通常の方法では考慮されていません。
3. LED ライトの測定には器具と電源システム全体が含まれますが、従来のランプの光束の測定では光源のみが考慮されます。
1. LED照明は、より制限されたスペクトルを持つ従来の電球よりも広い光スペクトルを提供します。
ランプの出力光パワーを推定する従来のアプローチでは、物体からの光の反射は考慮されていません。 しかし実際には、物体の表面の色に応じて、光の反射の仕方が異なります。 たとえば、緑色の物体を照らすために黄色の光が使用される場合、光線全体が物体の表面に吸収され、物体が暗く見えます。 このタイプの照明を備えた緑色のオブジェクトを黒い表面に置くと、それは完全に見えなくなります。 実際には、実物に光が反射することで、少し違った効果が得られます。 たとえば、草は緑色に見えますが、実際にはさまざまな色素（クロロフィル、カロチノイド、キサントフィルなど）が含まれているため、黄色の光で照らされると、光線の一部が反射して灰色に見えます。
街路照明に使用されるナトリウムランプは光のスペクトルが限られているため、十分な視認性を確保するには大量の光を提供する必要があります。 太陽のスペクトルと同様に、LED 照明には広範囲の光があります。 その結果、オブジェクトの色の違いがより明確になり、コントラストが向上し、特定の空間での視認性が向上します。 したがって、LED 照明ははるかに少ないルーメンを使用しながら、光学的な透明度が向上します。
2. 人間の目がさまざまなレベルの光にどのように反応するかという多様性は、ルーメン値を計算する通常の方法では考慮されていません。
桿体と錐体は、私たちの目に見られる光受容体の 2 つの主要なカテゴリです。 錐体は色覚 (「明所視」と呼ばれることもあります) が可能で、明るい光に敏感で、日中は正常に機能します。 それにもかかわらず、杆体は、困難な状況下（光がほとんどない）でも光刺激に反応します。 これは暗所視と呼ばれます（夜間視覚では色を検出する錐体が休止状態になるため、人は無色の環境を知覚します）。
光の強度を検出するために使用される光度計によって測定されるのは、明所視のみです。 ただし、現実の状況では、光を処理するために桿体と錐体 (「薄明視」とも呼ばれます) が使用されます。 S/P 比は、従来のルーメンを人間の目で実際に見えるルーメンに変換できるため、この状況で役立ちます。
ライトの青緑色と緑黄色の色相の比率は S/P と呼ばれます。 青緑色の割合が大きくなると、比率の値が大きくなり、視認性が向上します。 S/P 比が高い光源は、より低い光強度での視力を向上させます。
この表は、従来のルーメンを人間の目が実際に認識できるルーメンに変換する方法を示しています。 LED 照明は効率が大幅に向上しているため、消費エネルギーを削減しながら視認性を向上させます。
3. LED ライトの測定には器具と電源システム全体が含まれますが、従来のランプの光束の測定では光源自体のみが考慮されます。
室温では、従来のナトリウム、水銀、メタルハライド放電ランプの効率が唯一考慮される要素です。 この方法では、ランプが取り付けられているソケットの影響は考慮されていません。 高圧ナトリウムランプや一部の種類の LED 照明は効率が高い場合があります (たとえば、ワットあたり最大 100 ルーメン)。 ただし、エネルギー効率比自体は、光源が特定の用途に実際に提供する実際の光量を反映するものではありません。
照明の効率は、器具内のランプに関連して評価する必要があります。 ライトが出力するルーメンを測定するのではなく、最終目標に到達するルーメンを測定する必要があります。 このような照明効率の測定値は、照明源によって生成されるルーメンと決して一致しません。 照明器具に設置される照明に影響を与えるものは、効率低下の原因となります。
従来のライトは全方向に光を放射しますが、これは閉じ込められた光として知られています。 これらの光源では、ソケット内にできるだけ多くの光を反射し、目的のターゲットに焦点を合わせるように作られた十分なミラーが必要です。 ただし、すべての光ビームの方向を効率的に変えることはできません。
- 保護レンズ: 照明器具には通常、保護目的に加えて、目的のターゲットに光線を集中させるのに役立つレンズが装備されています。 レンズの製造に使用される材料は 100% の光透過性を持たないため、光出力の一部が失われます。
- 動作温度 - 温度が変動すると、いくつかの光源の性能が低下します。 25 度で、ソース効率が測定されます。 ただし、特に街路照明の場合、実際の動作温度はテスト温度と大きく異なります。
電源: ほとんどの光源は、入力電圧をランプの特定の電圧に変更できる電源を備えています。 電源装置の損傷は 5% ～ 25% の範囲で変化する可能性があります。
照明の最終的な性能に影響を及ぼし、LED 照明と従来の照明を比較する際に重要となるもう 1 つの要素は、時間の経過に伴う性能の劣化です。 従来の光源、特にメタルハライドランプは、短時間使用した後でも性能が大幅に低下するという特徴があります。
高圧ナトリウム灯の耐用年数は 24 000 時間ですが、元の効率の 30% 以上が失われます。 メタルハライドランプの寿命は 6,000～15,000 時間ですが、効率は最大 50% 低下します。 LED 照明の耐用年数は 50 000～100 000 時間で、50 000 時間使用すると生産性が 30% 低下します。
前述の比較は、LED 照明が従来の光源よりもかなり長い期間にわたって優れた性能を提供し、照明の交換や修理の必要性を大幅に遅らせることができることを明確に示しています。
事例研究: 米国のウィスコンシン州では、学校の駐車場で使用されていた高圧ナトリウム灯が 8040 ルーメンの LED 電球に置き換えられました。 以前の照明は 19 000 ルーメンを提供していました。 照明のアップグレード後、エリアはより少ないルーメンで照明されましたが、駐車場の利用者は、エリアの照明がかなり良くなったと述べました。
駐車場左側は高圧ナトリウムランプ（19 000ルーメン）の照明エリアに比べ、LED照明（8040ルーメン）で視認性に優れています。
