難解なLEDのデータシートを理解する

LEDのデータシートは、一部のデータが品番構成と1対1では一致していないように見えるため、解釈が非常に難しい場合があります。RGBW照明に不慣れな人を混乱させる技術的な側面もいくつか存在します。ここでは、品番構成のレイアウトが分かりやすいデータシートを用いて、可能な限り正確な解釈を試みます。また、LEDのビニングに関する側面や、データシートに記載されている値に関する一般的な誤解についても簡単に説明します。

OSRAM USAの品番例

LEDの品番は非常に長いことで知られていますが、これはLEDの特性に関する可能な限りの情報を記述しようとするためです。ここで取り上げる例は、DigiKeyの品番 475-GWJ9LHS2.4M-C0C7-2+35+13+30AW-1-100-R18CT-ND (メーカー品番 GW J9LHS2.4M-C0C7-2+35+13+30AW-1-100-R18 )です。個人的には、データシートは非常に分かりやすく構成されていると思います。ただし、各数値が部品構造のどの部分に紐づくかを理解するには、ある程度の解釈が必要です。以下に示す構造について、ステップバイステップのアプローチで説明します。

製品名

品番内の製品名は GW J9LHS2.4M です。これに関連する仕様はありません。

光度(brightness)ビン

品番にはC0C7と記載されています。これはデータシートの7ページに記載されている情報を指している可能性が高いと考えます。品番に記載されている「C0C7」は、**光度ランク(Brightness Rank)**を示しています。これは製品の光度(明るさ)の範囲を規定するもので、データシート7ページに記載されています。

具体的な光度ランクは以下の通りです:

C0:1800 mcd ~ 2500 mcd
C1:2500 mcd ~ 3500 mcd
C2:3500 mcd ~ 4500 mcd
C3:4500 mcd ~ 6500 mcd
C4:6500 mcd ~ 8500 mcd
C5:8500 mcd ~ 10500 mcd
C6:10500 mcd ~ 14000 mcd
C7:14000 mcd ~ 17500 mcd

したがって、品番「C0C7」とは、光度ランクがC0からC7まで含まれていることを意味します。

赤色、緑色および青色ビン

品番の赤色ビンスロットには2と記載されています。この情報は、9ページに記載されている赤色、緑色および青色の波長ビンを指していると考えられます。この場合、値は記載されている唯一の値と一致します。

品番の緑色ビン部分には35と記載されています。個人的には、これはT3からT5までの範囲を示していると考えます。完全一致ではありませんが、これらの波長はかなり近接しています。

品番の青色ビン部分には13と記載されています。これもまた、B1からB3までの全範囲を表していると考えられます。

白色CCT(相関色温度)

品番には30AWと記載されています。この仕様に関する情報は10ページに記載されています。どの領域も30AWを明確には記載していませんが、この値は楕円形のラベル30W3付近に位置すると考えられます。他の色度ビンには30Aという同じ先頭文字を持つものがないため、このように解釈します。

1つの順方向電圧グループ

最後に記載されている値は1です。この情報は8ページに記載されています。各色がそれぞれ1つの範囲のみを記載しているため、最も理解しやすい仕様です。

品番の残りの部分は、データシートに記載されていないため、おそらく梱包情報かメーカー内部の情報と思われます。品番の内訳がわかったので、メーカーがビニングによってLEDの性能をどのように分類しているかの例を見てみましょう。

LEDビニングの概要

一見すると、データシートに記載されている範囲の一部はかなり広いように見えるかもしれません。しかし、このように値が記載されているのには理由があります。これらの異なるLEDビンは、製造された各部品に典型的なサブレンジと考えてください。この微小な発光体の製造は単純なプロセスではありません。各色のダイは小さな表面積に収まる必要があります。これらのビンは各仕様の許容範囲を記述しています。これらは視覚の特性を念頭に設計されていることを留意してください。この記事によれば、視覚は対数関数に従います。すべてのビンが既に厳密に定義されていることを示すため、1つの仕様を詳しく見てみましょう。

色光度ビン

7ページに戻ると、各色の相対的な明るさの範囲が確認できます。これらの値は広い範囲に広がっているように見えます。明るさの観点でこれらの値に大きな差がないことを示すため、2つの方法を用いた検討を行いました。mcd(ミリカンデラ)の値は下記の式でlm(ルーメン)に変換できます。

lumenCalc

この式をここで見つけました。この部分の視野角は120°なので、θにはその値を使用しました。ルーメンは指向性ミリカンデラ評価よりも視覚化しやすいです。ルーメンの明るさを適切に表現した図をここで見つけました。これらの違いを視覚化しようとした結果が以下です。これらは近似値であり、実際の予想される明るさを正確に表していない可能性があることにご注意ください。

方法1の結果

私たちの目は光を対数的に認識するため、そのルーメンチャートから得た情報を用いてExcelで近似曲線を作れるだろうと考えました。同じ5つのデータポイントを使用し、決定係数(R2乗値)が最も1に近い曲線をプロットしました。これによりデータを推定し、1000から5までのルーメン範囲を生成することができました。Excelの条件付き書式で、それらの値に白からグレーのグラデーションを適用し、相対的なRGB色強度を示す基準を表示しました。グレースケール相当値を得た後、最も暗いグレー値を用いて、赤、緑、青の各RGB値をどの程度暗く設定すべきかの近似値を算出しました。Excelファイルは下部のリソースセクションに掲載します。

方法2の結果

また、データシートに記載されているデータのみを使用して視覚化したいと考えていました。方法1では外部の最大光度値を使用しています。この方法はデータシートの最大光度値に対する相対比率を用います。この比率が、自然対数を使用するための基礎となります。

対数スケールに十分な大きさにするため、基本比率に1000を乗じる必要がありました。人間の目が光をどのように認識するかを適切に近似したかったのです。以下の式を用いて対数スケールに変換しました。

CodeCogsEqn

適用可能なRGB範囲(0-255)に変換するには、対数値が0から1の間でなければなりません。最大光度の対数値を基準として逆変換しました。方法1に基づくと、最小RGB値190が5ルーメンに最も近い光度であることが判明しました。変換式は「190 +(255-190)*比率」となります。お気づきのように、どちらの方法でも明るい光の下では、実質的に色はほぼ同じように見えます。暗い環境では識別しやすくなりますが、それでもLED間の区別は非常に困難です。これは、データシートに記載されている値と最も大きく異なる最悪のシナリオを示しています。

まとめ

この情報が、他のLEDデータシートに記載されている情報の解析にも役立つことを願っています。フォーマットは異なりますが、一般的なパターンは適用できるはずです。LEDのビンは微調整されたデータを表すものですが、コンテキストなしでは範囲が広く見えるかもしれません。重要なポイントは、これらのグラフやデータポイントが拡大表示されているため、見方が歪んでしまう可能性があることです。ほとんどのアプリケーションでは、これ以上の調整は必要ありません。多くの人が、非常に特定のビンに属するLEDを入手することが可能または現実的だと考えています。より厳しい許容誤差が必要な場合、特定のビンを要求しようとするよりも、複数の部品の許容範囲を比較するのが最善策です。

Excelリソースシート

colorComparison_nonVB.xlsx(41.8 KB)




オリジナル・ソース(English)