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LED照明のアプリケーションと技術―光学設計・評価・光学部品―

  • Application and Technology of LED Lighting
★3.11震災後、一気に需要が高まるLED照明、新規参入も相次ぐ。「LED光のコントロール技術」を集成した初の成書!!
★従来光源とは性質が全く異なるLED光源、LED照明開発には、独自の光学設計と光学材料が求められる!!
★各照明機器で求められる特性や実際の開発事例、光学設計、評価、LED照明用光学材料を詳述!!

商品コード: T0877

  • 監修: 関英夫
  • 発行日: 2012年9月
  • 価格(税込): 73,440 円
  • 体裁: B5判、255ページ
  • ISBNコード: 978-4-7813-0567-7

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  • LED照明/施設照明/店舗照明/屋外用照明/オフィス照明/家庭用照明/光学設計/シミュレーション/評価/演色性/集光レンズ/拡散板/導光板/反射板/ミラー/カバー

刊行にあたって

 昨今、LED照明機器は省エネルギーに優れ また長期に渡りメンテナンスのいらない照明機器として注目されている。光源となるLEDは、高出力化や演色性の改善などにより高性能化され従来の光源を凌駕しつつある。これらLEDを光源とする照明器具は住宅用照明を始め、オフィス照明、店舗照明、施設照明、検査機器照明、植物育成照明など多種多様の照明機器として利用されている。
 LEDは従来の光源と比べ小型、軽量、低電圧、低電流値、長寿命など多くの利点がある。しかし同時に狭小点発光に起因する眩しさ、照明ムラ、色ムラ、スカラップ、マルチシャドー、レンズによる色収差など新たな問題も多く発生している。
 LED照明機器の製作にはLEDチップ、電源回路、放熱などの最適化も必要であり、これらについて書かれた書籍も多数見受けられる。しかし同時にLEDから発せられた光をどのようにコントロールするかが最も重要な問題である。にもかかわらずLED照明器具の製造者側に立ち、光学的な理解を提供する観点から執筆された書籍が見受けられなかった。そこで主題を「LED光のコントロール」とした本書を企画した次第である。第1編でLED照明のプランニングとその利点を生かした種々のアプリケーション及びその特徴を紹介する。第2編ではLED照明の光学系設計、照明シミュレーション技術を紹介する。また第3篇ではLED照明の測定と評価法について、更に第4編ではLED照明機器に用いられる各種エレメントについて紹介する。もちろん従来の照明器具で用いられていたエレメントも使用可能ではあるが、本編では光の効率化や分布を整え高品位なLED照明とするためのユニークなエレメントを選択して掲載した。
 以上に述べたように本書はこれからLED照明機器の開発、製造や販売に参入する、或いは参入した企業の従事者を対象に光学的な視点からLED照明機器の全体像の理解、並びに技術向上に役立つ書籍である。更に各施設、店舗側にとってもLED照明機器の特徴を理解し、効果的に利用するために役立つことを目的とした。双方のLED照明に関する知識の一翼となれば幸いである。
 最後に本書の出版にあたり、共に構想をお考えいただいた光学設計家の牛山善太氏、美術館照明機器開発の佐久間茂氏、照明デザイナーの岡本賢氏を始めお忙しい中、各章をご執筆いただいた方々、並びに(株)シーエムシー出版の各位に感謝を申し上げる。

2012年9 月
関 英夫
(株)オプティカルソリューションズ 
代表取締役社長/光機能製品開発プロデューサー 

著者一覧

関英夫  (株)オプティカルソリューションズ 代表取締役社長;光機能製品開発プロデューサー
岡本賢 Ripple design 代表
岡安泉 (株)岡安泉照明設計事務所 代表取締役
松川晋也 ヤマギワ(株) プランニングデザインスタジオ 東京スタジオ 東京TEC 東京スタジオ長;東京TEC室長
遠藤充彦 ヤマギワ(株) PDS:プラニングデザインスタジオ 執行役員 統括スタジオ長
佐久間茂 (株)キテラス 代表取締役
渋谷寛之 オプラックス設計事務所 代表取締役
秋間和広 シーシーエス(株) 技術・研究開発部門 光技術研究所 光技術研究セクション 主席技師 
宮坂裕司 シーシーエス(株) 新規事業部門 施設園芸グループ 施設園芸セクション
増村茂樹 シーシーエス(株) 技術・研究開発部門 主幹技師
牛山善太 (株)タイコ 代表取締役
稲畑達雄 (株)ベストメディア 商品開発部 取締役部長
岩永敏秀 東京都立産業技術研究センター 開発本部 開発第1部 光音技術グループ 主任研究員
中村広隆 東京都立産業技術研究センター 開発本部 開発第1部 光音技術グループ 副主任研究員
金井紀文 ナルックス(株) 設計開発部 オプト課 副主任研究員
松井宏道 三菱エンジニアリングプラスチックス(株) 第1事業本部 技術部
河井兼次 東洋紡績(株) 犬山フイルム技術センター
DetlefDuee  ALANOD GmbH & Co.KG Head of Business Development and Marketing
松井弘一 明拓工業(株) 代表取締役社長
株本昭 古河電気工業(株) エネルギー・産業機材カンパニー 産業機材事業部 MC製品部 技術開発部 部長

目次

第1編 LED照明機器のアプリケーション

第1章 照明デザインの概要とLED照明の留意点 
1 照明デザインの概要
1.1 照明業界全体の概要
1.2 照明デザインとは?
1.3 建築照明デザインの流れ
2 照明計画に関する基本的な用語解説
2.1 色温度
2.2 演色性
2.3 グレアと遮光角
2.4 1/2ビーム角・1/2照度角
2.5 建築化照明
2.6 タスク・アンビエント照明
2.7 明るさ感
2.8 照明実験・モックアップ
2.9 フォーカシング
3 LED照明の留意点
3.1 照明計画・照明デザインとLED照明
3.2 電球形LEDランプ/LEDランプと器具一体形
3.3 マルチシャドウ
3.4 調光
3.5 実物を確認する
3.5.1 色温度と演色性
3.5.2 グレア
3.5.3 配光

第2章 施設・店舗用照明機器 
1 商業施設
1.1 エントランス
1.2 共用通路
1.3 食品売場
1.4 総合店舗
1.5 衣料品店
1.6 貴金属店
1.7 映画館
1.8 飲食店
2 量販店
3 図書館

第3章 屋外照明器具(演出型器具・イルミネーション・街路灯・投光器) 
1 屋外用照明器具の条件   
2 屋外型LED照明の種類と使用用途
3 意匠・演出型LED屋外照明器具
3.1 RGB演出型LED器具
3.2 イルミネーション演出照明器具
3.3 LED地中埋設型照明器具
4 機能型LED屋外照明器具
4.1 LED街路灯,LED防犯灯
4.2 LED投光器,LED屋外型スポットライト
4.3 LED庭園灯,LED足下灯
5 光害について
6 LED屋外照明器具に対する今後の期待

第4章 オフィス・住宅用照明器具(ベースライト,ダウンライト,電球型,蛍光ランプ型)  
1 オフィス用照明器具
1.1 オフィス空間と照度の変遷 
1.2 オフィスワーキングの変化と照明要件
1.3 今後求められるオフィスビル空間性能と省エネの潮流
1.4 新しい照明推奨照度について
1.5 LEDによるオフィス照明の適合性
1.6 LEDのデジタル制御の長所を生かした調光調色技術
1.7 まとめ:オフィス用LED照明器具の求められる条件
2 住宅用照明器具
2.1 住宅用照明の成り立ち
2.2 白熱ランプとLED電球
2.3 ダウンライトとLED電球
2.4 シーリングライト・ペンダントとLED電球
2.5 屋外照明とLED
2.6 住宅用LED照明器具
2.7 まとめ:住宅用LED照明器具の求められる条件

第5章 展示用照明   
1 概略
1.1 展示用照明に必要な特性
1.1.1 光の波長について
1.1.2 演色性について
1.1.3 色温度について
1.1.4 照度(調光)について
1.2 展示用照明の種類について
1.3 照明計画の注意点
1.3.1 均斉度
1.3.2 反射グレア
2 各種照明器具の構造とその特徴
2.1 空間照明
2.1.1 スポットライト
2.1.2 カッターピンスポットライト
2.1.3 ウォールウォッシャー
2.2 ケース内照明
2.2.1 壁付けケース用ウォールウォッシャー
2.2.2 独立ケース用ベースライト
2.2.3 上部スポットライト
2.2.4 下部スポットライト
3 電源・制御
3.1 電源について
3.2 調光方式について

第6章 舞台照明機器    
1 舞台照明設備
2 照明機器
2.1 従来のフラッドライト
2.2 ボーダーライト
2.3 アッパー・ロアー ホリゾントライト
2.4 フットライト
3 LEDフラッドライトの考え方
3.1 LEDホーダーライトの例
3.1.1 COB LEDの配光制御
3.1.2 グレア制御
3.2 LEDフットライトの例
3.3 LEDホリゾントライトの例
4 従来のスポットライト
4.1 平凸スポットライト
4.2 フレネルレンズスポットライト
4.3 カッタースポットライト
4.4 パーライト
5 LEDスポットライトの考え方
5.1 単レンズスポットライトの例
5.1.1 光の取込みの例
5.1.2 単レンズ部材
5.2 カッタースポットライトの例
5.3 LEDパッケージを使ったスポットライトの例
5.3.1 フルカラーLEDとカラーLEDの多配色配置の違い
5.3.2 フルカラーLEDレンズ

第7章 植物栽培用照明機器  
1 植物と光
2 植物の光に対する反応
3 植物の生長に関連する光の単位
4 植物栽培用照明の種類と特徴
5 植物の生長に及ぼす光質の影響
6 LED照明の電力消費

第8章 検査機器・画像処理用照明機器 
1 背景と現状
2 マシンビジョンライティングの機能要件
2.1 視覚機能構築の課題とアプローチ
2.2 マシンビジョンにおける照明系の役割
2.3 照明系の最適化設計へのアプローチ
3 一般照明とマシンビジョンライティング
4 LED照明の適合性


第2編 LED照明の光学設計

第9章 LED照明光学系設計の理解に役立つ光学理論 
1 光というものをどのように考えるか
1.1  光線としての性質
1.2 波としての性質
1.3 粒子としての性質
2 光がどこを通るのか
2.1 誘電体の形成する自由空間
2.2 異なる性質の媒質により形成される境界面
2.3 微粒子の存在する誘電体媒質
3 光の進み方を考える
3.1 光線とは
3.2 光の進み方を考える上で重要な法則,ならびに計算結果
3.2.1 フェルマーの原理・光路長
3.2.2 スネルの法則
3.2.3 幾何光学における明るさの概念(幾何光学的強度の法則)
3.2.4 フレネル反射強度

第10章 基本的な照明理論  
1 照明の基本単位
1.1 放射量,視感度そして立体角
1.2 重要な測光諸量の定義
2 照明系設計の簡単な法則など
2.1 放射照度の法則
2.2 輝度不変則の概念
2.3 光源の形状と照度の関係について

第11章 照明系設計・シミュレーションソフトついて 
1 照明系設計ソフトとは
2 照明系評価ソフトの分類

第12章 照明シミュレーション 
1 光源の配置と照度分布
2 LEDユニットと室内照明
3 LEDユニットと街路灯


第3編 LED照明の評価

第13章 LED照明の測光技術  
1 測光の概要
1.1 視感度と光束
2 LED単体の測光・測色
2.1 概要
2.2 LED単体の光度測定
2.3 LED単体の全光束測定
2.4 異色測光誤差
3 LEDモジュールやLED照明器具の測光・測色
3.1 概要
3.2 LEDの温度特性
3.3 光度・配光測定の注意点
3.3.1 逆二乗の法則からの外れ
3.3.2 LEDの指向特性
3.4 全光束測定の注意点
4 LED測光システムの例
4.1 光源の測光システム
4.2 全光束測定システム
4.3 配光測定システム

第14章 演色性評価 
1 光と色
2 視覚系の仕組み
3 色覚メカニズム
4 表色系
4.1 等色実験と三刺激値
4.2 RGB表色系
4.3 XYZ表色系の三刺激値と色度座標
4.4 均等色度図
4.5 均等色空間
5 光源の色の評価
5.1 色温度
5.2 演色性の評価
5.3 演色評価数の数値例


第4編 LED照明用光学部品

第15章 集光レンズ 
1 光源
1.1 波長分布
1.2 配光特性
1.3 全光束
2 設計可否検討
2.1 一般化Lagrange不変量
2.2 一般化Lagrange不変量とStraubelの定理の等価性
2.3 ランバート光源のÉtendueの計算例
2.4 照射効率見積り(1)
2.5 照射効率見積り(2)
2.6 照度分布見積り
3 光学部材
4 レンズの種類

第16章 レンズ機能拡散板―マイクロレンズアレイによるLED照明のムラ解消技術  
1 レンズ機能拡散板による照明ムラの解消
2 レンズ拡散板の機能と特徴
3 一般的な拡散板との違い
4 一般的な集光レンズとの併用
5 一般照明分野での高品位化要求に対応
6 レンズ拡散板-LSDの製法と基板の種類
7 照明シミュレーションソフトによる検証

第17章 照明カバー用ポリカーボネート樹脂材料 
1 拡散剤による光拡散手法
2 難燃化
2.1 難燃性に関する規格
2.2 難燃剤
3 照明カバー用材料の成形方法
4 光学特性
5 照明カバー用材料の実際
6 照明カバー用材料の課題

第18章 LED照明用光拡散シート  
1 光拡散シート「ユニルック®」の特徴
1.1 優れた光線透過率と拡散性
1.2 使用目的に合わせた拡散パターンコントロール
1.3 輝点(不快グレア)の抑制効果
1.4 成型品への応用

第19章 LED照明器具用アルミ反射板    
1 LEDの課題
1.1 長寿命対応
1.1.1 熱対策
1.1.2 点光源
1.1.3 環境負荷
1.2 防眩
1.3 配光コントロール
2 アルミ反射板の特性
2.1 長寿
2.1.1 熱
2.1.2 点
2.1.3  環境配慮
2.2 防眩
2.2.1 事例:街路灯
2.2.2 事例:ダウンライト
2.3 配光コントロール
3 その他

第20章 導光板(LEDの面光源化)   
1 導光板開発のヒント
2 導光板の開発へ
3 新聞発表と意外な反響
4 シェアNO.1
5 業界の姿に違和感を,薄型の“導光パネル”開発へ
6 “導光パネル”を発売
7 住友化学の導光板素材
8 “導光パネル”発売とクレーム
9 失敗を経験しての新開発と製品作りの注意点
9.1 新開発1:別体枠の開発(日本,韓国,米国で特許取得。日本特許第4990952号)
9.2 新開発2:吊下げ額縁等の開発(特許出願済)
9.3 新開発3:柔軟連結の開発(特許出願済)
9.4 新開発4:導光板サイズの限界に挑戦(特許第5049945号)
9.5 新開発5:クレーム事例対策
10 特許対策について
11 その他,業界で注目している事柄

第21章 超微細発泡光反射板   
1 光学特性
2 諸特性
3 熱成型性(加工性)
4 応用事例



***訂正のお知らせ***
本書に下記の誤りがございました。訂正の上、謹んでお詫び申し上げます。

本文197頁:図3、上から1行目、4行目、7行目 
誤) p (アルファベット)  正) ρ (ギリシャ文字)
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