光学量の用語集

波長とは何か、スペクトルはどのように記述されるか、そしてそこからどのような特性値が導き出されるか。

波長（λ）、単位 nm

波長とは、波の連続する2つの同位相点の間の距離をナノメートル単位で表したものです。周波数とは λ = c/ν の関係にあり、放射線が何を引き起こすかを決定します。254 nm付近のUV-C波長は微生物を不活化させ、365 nmは蛍光を励起させ、395 nmはコーティングを硬化させます。UV-C、UV-B、UV-A、可視光、赤外への区分はDIN/ISO 20473に従います。

混同注意：波長単独では光源を記述しません。「365 nm LED」は約10 nm幅の帯域にわたって発光しており、ピーク波長、重心波長、半値全幅を合わせて初めて記述できます。

準拠規格：DIN/ISO 20473・DIN 5031-7

光学放射はUV-C、可視光、赤外にまたがります。280、315、400 nmの境界はDIN/ISO 20473に従います。

周波数（ν）、単位 Hz

周波数は1秒間にある点を通過する波の周期数を表します。真空中では ν = c/λ、c = 299,792,458 m/sです。可視光は約400～790 THz、UV-Cは約1200 THzに位置します。波長とは異なり、周波数は放射線が別の媒質に入っても変化しません。

混同注意：光学計測ではほとんどの場合、波長が示されます。周波数が登場するのは、光子のエネルギーが必要な場合です：E = h·ν。

準拠規格：DIN 5031-1

波数（ṽ）、単位 cm⁻¹

波数は1センチメートルあたりの波長数です：ṽ = 1/λ。波長250 nmは40,000 cm⁻¹に相当します。波数は光子エネルギーに比例するため、振動スペクトルや分子スペクトルはcm⁻¹単位でプロットされます。

混同注意：波数はUVや光計測ではあまり使われませんが、赤外分光やラマン分光のデータを取り込む際に登場します。

準拠規格：DIN 5031-1

光子エネルギー（E_p）、単位 eV

光子エネルギーは E = h·ν = h·c/λ から導かれます。実用上は E[eV] ≈ 1239.84 / λ[nm]です。254 nmの光子は4.88 eV、365 nmでは3.40 eV、550 nmではわずか2.25 eVです。典型的なC–C結合は3.6 eV、C–H結合は4.3 eVであるため、UV-Cは可視光では何も起こらないところで光化学的に作用します。

混同注意：光子エネルギーは反応がそもそも可能かどうかを示すものであり、反応の速さを示すものではありません。それは光子の数、すなわち光子束の役割です。

準拠規格：DIN 5031-1

波長が短いほど、光子はより多くのエネルギーを持ちます。約290 nm以下でのみ、C–H結合を切断するのに十分です。

分光分布（S(λ)）、単位 W/(m²·nm)

分光分布S(λ)は、光源の放射がどのように波長に対して分布しているかを示します。絶対値で表す場合は分光放射照度（W/(m²·nm)）、その最大値に対して規格化した相対値で表す場合もあります。派生するすべての量はS(λ)の積分と重み付けから得られます：放射照度は積分により、照度はV(λ)による重み付けにより、色度は等色関数による重み付けにより、有効放射照度は作用スペクトルによる重み付けにより得られます。

混同注意：広帯域放射計は単一の数値しか出さず、分光放射計は分布全体を出します。異なる技術の光源を比較したり、経年劣化でスペクトルがシフトしたりする場合には、S(λ)を避けて通れません。

準拠規格：DIN 5031-1・CIE 015

分光分布は出発点です。積分すれば放射照度、V(λ)で重み付けすれば照度、等色関数で重み付けすれば色度、s(λ)で重み付けすれば有効放射照度が得られます。

分光放射照度（E_λ）、単位 W/(m²·nm)

分光放射照度は、狭い波長間隔における放射照度をその間隔の幅で割った商です。分光分布の絶対値表現です。ある波長範囲にわたって積分すると、その範囲の放射照度が得られます：E = ∫ E_λ dλ。

混同注意：数値は間隔の単位に依存します。1 W/(m²·nm)は1000 W/(m²·µm)に等しく、これは外部のデータシートを取り込む際に最もよくある1000倍の誤りです。

準拠規格：DIN 5031-1・CIE 015

分光放射輝度（L_λ）、単位 W/(m²·sr·nm)

分光放射輝度は、表面が立体角と波長間隔あたりにどれだけの出力を放射するかを表します。積分球が放射輝度標準として校正される際の量であり、IEC 62471に基づいて拡張光源を評価する際の基礎となります。

混同注意：分光放射照度とは異なり距離に依存しません。受光側ではなく光源そのものを記述する量です。

準拠規格：DIN 5031-1・IEC 62471

ピーク波長（λ_p）、単位 nm

ピーク波長は、分光放射照度が最大となる波長です。読み取りが容易であるため、UV LEDの通常の型式表記に用いられます。接合部温度と駆動電流に応じて変動し、UV LEDでは許容温度範囲にわたって1～3 nm程度変動するのが一般的です。

混同注意：非対称または複数ピークのスペクトルでは、ピーク波長は効果についてほとんど何も語りません。その場合、重心波長の方がより実態を反映した数値であり、色の印象については主波長が用いられます。

準拠規格：DIN 5031-1・CIE 127

同一の緑色LEDのピーク波長、重心波長、主波長：3つの数値、3つの異なる値です。半値全幅はスペクトルの半分の高さでの幅を測定します。

重心波長（λ_c）、単位 nm

重心波長は、分光放射照度で重み付けした平均波長です：λ_c = ∫λ·E_λdλ / ∫E_λdλ。UV LEDでは通常、長波長側の裾がよりゆるやかに減衰するため、ピーク波長より数ナノメートル高い位置にあります。

混同注意：2つの機器の測定値を比較する際は、データシートがどちらの数値を示しているかを確認する必要があります。この取り違えが多くの見かけ上の差異を説明します。

準拠規格：CIE 127

半値全幅（Δλ）、単位 nm

半値全幅は、分光放射照度がその最大値の半分に低下する2つの波長間の距離です。UV LEDでは通常9～15 nmの範囲にあり、レーザーはそれよりはるかに狭く、中圧水銀ランプやキセノン光源ははるかに広くなります。

混同注意：光源の半値全幅は、機器の分光分解能と混同してはなりません。機器は自身の帯域幅により狭い線を広げてしまいます。

準拠規格：CIE 127

放射を、目に見えるかどうかにかかわらずエネルギー的に評価したもの――あらゆるUV測定の基礎です。

放射束（Φ_e）、単位 W

放射束は放射パワーとも呼ばれ、光源が単位時間あたりに全方向へ放射するエネルギーの総量です。積分球で測定します。60ワットの白熱電球は、可視光および赤外スペクトルにわたって約57 Wを放射束として放出します。

混同に注意： 放射束は入力電力ではありません。両者の間には電気光変換効率があり、UV LEDの場合、波長によって数パーセントから数十パーセントの範囲になります。

準拠規格：DIN 5031-1・ISO 80000-7

同じ放射でも4通りの基準：全体（Φ）、立体角あたり（I）、受光面積あたり（E）、立体角と投影光源面積あたり（L）。

放射強度（I_e）、単位 W/sr

放射強度は、ある方向に放射される放射束と立体角要素との商です。0.1 srに1 Wの放射束を放出するLEDは10 W/srに達します。したがって放射強度は、配光パターン図に示される方向分布を表します。

混同に注意： 放射照度が放射強度から導かれるのは逆二乗則 E = I/r² によってのみであり、これは測光限界距離を超えた場合にのみ成り立ちます。

準拠規格：DIN 5031-1・ISO 80000-7

放射照度（E_e）、単位 W/m²

放射照度は、ある面素に入射する放射パワーとその面素の大きさとの商です。あらゆるUVアプリケーションの中心的なプロセス量であり、放射計で測定します。晴天時、太陽光は地表で約1000 W/m²に達します。

混同に注意： 放射照度は受光側の量であり距離に依存しますが、放射輝度は光源側の量であり距離に依存しません。データシートでは距離を示さずに放射照度のみが記載されることが多く、それでは数値に意味がありません。

準拠規格：DIN 5031-1・ISO 80000-7

放射輝度（L_e）、単位 W/(m²·sr)

放射輝度は、放射される放射束と面積要素および立体角の積との商です。光源が面積および立体角あたりに放出する量を表し、光源から離れても一定に保たれます。IEC 62471に基づく拡張光源の評価においては決定的な量です。

混同に注意： プロセスの適否を判断するには作用点での放射照度が重要ですが、拡張光源のリスク評価には放射輝度が用いられます。この2つの量は異なる問いに答えるものです。

準拠規格：DIN 5031-1・IEC 62471

放射露光量（積算光量）（H_e）、単位 J/m²

放射露光量は放射照度の時間積分です。放射照度が一定の場合、H = E · t となります。UVプロセスの成否を決める量であり、硬化・消毒・劣化はいずれも積算光量に依存するプロセスです。放射照度は積算光量に達する速さを決めるにすぎません。

混同に注意： 時間だけでは証明になりません。放射照度と積算光量という2つの量はそれぞれ別に記録する必要があります。劣化したランプは同じ時間でもより低い積算光量しか供給しないためです。

準拠規格：DIN 5031-1・ISO 80000-7

積算光量は、時間に対する放射照度の下の面積です。劣化したランプは同じ積算光量に達するまでより長い時間を要します。

放射エネルギー（Q_e）、単位 J

放射エネルギーは放射束の時間積分です：Q = ∫Φ dt。他の放射量は、時間・面積・立体角を参照することでこの基本量から導かれます。フラッシュランプやパルスシステムでは、パルスあたりの自然な指標となります。

混同に注意： 放射エネルギーは光源全体を表す量であるのに対し、放射露光量は特定の面に到達する量を表します。

準拠規格：DIN 5031-1・ISO 80000-7

フルエンスおよびフルエンス率（H₀, E₀）、単位 J/m², W/m²

フルエンス率は、微小球を基準とした断面積あたりの放射パワーであり、フルエンスはその時間積分です。平面を基準とし斜入射をコサインで重み付けする放射露光量とは異なり、ここではあらゆる方向からの放射がそのまま加算されます。UV消毒においては、水中の微生物にとって物理的に正しい積算光量の指標がフルエンスです。

混同に注意： 指向性のある放射場ではフルエンスと放射露光量は一致しますが、拡散性の場ではフルエンスが平面で測定した露光量よりもかなり大きくなることがあります。

準拠規格：DVGW W 294・DIN 19294

平面は斜め方向の放射をコサインで重み付けしますが、微小球はあらゆる方向から放射をそのまま受け取ります。そのため水処理リアクターの拡散場では、フルエンスは放射露光量よりも大きくなります。

同じ物理量を、目の分光視感効率関数V(λ)で重み付けしたもの：ルーメン、ルクス、カンデラ。

光束（Φ_v）、単位lm

光束は放射パワーを視感効率関数V(λ)で重み付けしたもので、ルーメンで測定されます。全方向をカバーするため、光源全体の明るさの尺度となります。60ワットの白熱電球は約900 lmを放出し、同じ明るさのLEDランプでは約10 Wで済みます。

混同に注意：紫外線放射に対して光束は意味を持ちません。V(λ)は380 nm未満でゼロだからです。UV光源はその出力にかかわらずルーメンはゼロです。

準拠規格：DIN 5031-3・ISO 80000-7

光度（I_v）、単位cd

光度は、ある方向へ放出される光束と立体角要素の商です。測光分野のSI基本単位であるカンデラで測定されます。強力な懐中電灯は光軸上で1000 cdに達します。

混同に注意：カンデラは一方向を、ルーメンは光源全体を表します。強く集光されたランプは、カンデラ値が高くてもルーメン値は少ないことがあります。

準拠規格：DIN 5031-3・ISO 80000-7

照度（E_v）、単位lx

照度は入射光束と面積の商であり、ルクスで測定されます。放射照度に対応する測光量です。オフィスでは約500 lxが推奨され、晴天時の屋外では100,000 lxに達します。

混同に注意：ルクスは一般にW/m²に換算できません。換算係数はスペクトルに依存するため、分光分布が測定済みの既知の光源に対してのみ換算が許されます。

準拠規格：DIN 5031-3・DIN EN 12464-1

輝度（L_v）、単位cd/m²

輝度は放出される光束と、面積要素と立体角の積の商です。明るさの印象に直接対応する唯一の測光量であり、距離に依存しません。コンピュータディスプレイは通常300 cd/m²程度です。

混同に注意：輝度測定は測定視野角に依存します。測定スポットが大きすぎると背景が平均化され、値が低く表示されます。

準拠規格：DIN 5031-3・ISO 80000-7

光露光量（H_v）、単位lx·s

光露光量は照度の時間積分であり、放射露光量に対応する測光量です。光による変化が積算される場合に現れます：医薬品の光安定性試験、博物館照明、色の退色などです。

混同に注意：ICH Q1Bでは近紫外域で少なくとも200 W·h/m²のUV積算光量が別途要求されます。lx·hのみでは不十分です。

準拠規格：DIN 5031-3・ICH Q1B

発光効率（η）、単位lm/W

発光効率は光束と入力電力の商です。白熱電球は約15 lm/W、蛍光灯は60～100 lm/W、白色LEDは現在150 lm/Wを超えています。理論上の上限は555 nmの単色放射に対する683 lm/Wです。

混同に注意：ランプの発光効率は電力に対するものであり、放射の発光効率は放射束に対するものです。同じ単位でも異なる2つの数値です。

準拠規格：DIN 5031-3

視感効率関数（V(λ)）

V(λ)は明所視における目の分光感度を表します。555 nmでピークとなり、380 nmと780 nmではほぼゼロに低下し、1924年以来CIEによって定義されています。V′(λ)は暗所視に適用され、507 nmで最大値をとります。すべての測光量は、対応する放射量をV(λ)で重み付けしたものです。

混同に注意：照度計がどれだけV(λ)を忠実に再現しているかはスペクトル不整合度f₁′で表されます。LED光では白熱光よりも不整合の影響が大きくなります。

準拠規格：CIE 018・DIN 5031-3

測光量は放射を目の視感効率で重み付けします。380 nm未満ではV(λ)はゼロであるため、UV光源は実質的に光束を持たず、照度計はUVを測定しません。

最大視感効果度定数（K_m）、単位lm/W

K_m = 683 lm/Wは、視感効率関数のピークである555 nmにおける放射パワーと光束の換算係数です。光束はΦ_v = K_m・∫Φ_e,λ・V(λ)dλから求められます。2019年のSI改定以降、カンデラはこの数値によって定義されています。

混同に注意：683 lm/Wは555 nmにおいてのみ成立します。実在の光源では換算係数はこれより低くなり、スペクトルに依存します。

準拠規格：SI-Einheitensystem・CIE 018

測光限界距離（r_min）、単位m

測光限界距離とは、逆二乗則の誤差が定められた許容範囲内に収まる最小距離のことです。目安として発光部の最大寸法の5～10倍、誤差許容1 %の場合は10倍とされます。この距離より近い場合、光源はもはや点光源とみなせません。

混同に注意：限界距離の内側―UV LEDアレイや面光源の直下―では、放射照度は1/r²よりもはるかに緩やかにしか減衰しません。そこで逆二乗則を適用すると、大きな誤差が生じます。

準拠規格：DIN 5032-1

色度、色温度、演色性 ― 分光放射計は光源の色について何を語るのでしょうか。

三刺激値（X, Y, Z）

三刺激値は、分光分布を3つの等色関数x̄(λ)、ȳ(λ)、z̄(λ)で重み付けして積分することで得られます：X = k·∫S(λ)·x̄(λ)dλ、YおよびZについても同様です。Yは明るさに対応するように定義されており、光源に対してはYが照度に比例します。他のすべての測色量はX、Y、Zからの変換により得られます。

混同しないように：三刺激値が同一の2つのスペクトルは、物理的には異なっていても見た目は同じに見えます。これがメタメリズムです。そのため色度だけでは光源を判断するのに十分ではなく、演色性も併せて考慮する必要があります。

準拠規格：CIE 015・DIN 5033-2

標準観測者（2°および10°）（CIE 1931 / CIE 1964）

2°標準観測者（CIE 1931）は、通常の観察距離から小さな領域を見るような、視野角2度の色覚を表します。10°標準観測者（CIE 1964）はより大きな視野に適用され、広い領域をより良く表現します。両者は同じスペクトルに対してわずかに異なる色度を示し、その差は狭帯域のLEDスペクトルで最も大きくなります。

混同しないように：異なる観測者による色度、色温度、色差を比較してはなりません。どちらを使用したかは、すべての測定記録に記載する必要があります。

準拠規格：CIE 015・DIN 5033-2・ISO/CIE 11664-1

2°観測者（CIE 1931）は小さな視野に、10°観測者（CIE 1964）は大きな視野に適用されます。色度値は観測者が明示されている場合にのみ比較可能です。

色度座標（x, y）

色度座標は三刺激値をその和で正規化することで得られます：x = X/(X+Y+Z)、y = Y/(X+Y+Z)。この組は明るさとは独立に色度を表し、馬蹄形の色度図にプロットされます。白色点はおおよそx = 0.33、y = 0.33付近にあります。

混同しないように：色度図は知覚的に均一ではありません。緑の領域では同じ幾何学的距離が青の領域よりもはるかに小さな知覚差を意味します。距離評価にはu′v′やCIELABを使用すべきです。

準拠規格：CIE 015・DIN 5033-3

x, y色度図とu′, v′ UCS図は同じ色を示しています。u′, v′では、等しい距離が知覚される色差の等しさにより近く対応します。

CIE 1960 UCS色度（u, v）

CIE 1960 UCS図は、u = 4X/(X+15Y+3Z)およびv = 6Y/(X+15Y+3Z)という変換から得られます。1976年にu′v′に取って代わられましたが、今日でも必要とされています。相関色温度およびプランク軌跡からの距離Δuvは、現在もこの図で定義されているためです。

混同しないように：uは両方の図で同一ですが、vはそうではありません：v′ = 1.5·vです。値を取り違えると誤った色温度になります。

準拠規格：CIE 015・DIN 5033-3

CIE 1976 UCS色度（u′, v′）

CIE 1976 UCS図における色度は、u′ = 4X/(X+15Y+3Z)およびv′ = 9Y/(X+15Y+3Z)から求められます。この図はxy図よりもかなり均一で、Δu′v′の距離0.0054はほぼどこでも弁別閾に相当します。これはLEDバッチのばらつきや照明器具の許容差の指定に用いられる一般的な尺度です。

混同しないように：均一であることは正確であることを意味しません。u′v′もあくまで知覚を近似したものです。物体色に対してはCIELABの方がより正確な選択です。

準拠規格：CIE 015・ISO/CIE 11664-5

CIELAB色空間（L*, a*, b*）

CIELAB色空間は、立方根関数を用いて三刺激値を3つの軸にマッピングします：明度を表すL*（0から100）、赤と緑を表すa*、黄と青を表すb*です。この変換には基準白色が必要で、通常は標準イルミナントD65またはD50が用いられます。2点間のユークリッド距離が色差ΔE*abです。

混同しないように：CIELABはある照明下での物体色を表すものであり、光源そのものを表すものではありません。光源に対しては、色度、色温度、演色性が適切な量です。

準拠規格：ISO/CIE 11664-4・DIN EN ISO 11664-4

a*b*平面では、クロマC*は原点からの距離、色相角hは方向を表します。色差ΔE*abはL*a*b*空間における2点間の距離です。

DIN99色空間（Lab99）（L99, a99, b99）

DIN 6176のDIN99色空間はCIELABを歪ませることで、ΔE00の複雑な重み付け関数を用いずに知覚的均一性を実現します。この場合、色差は単純にユークリッド距離ΔE99となります。主に塗料、繊維、自動車業界で使用されています。

混同しないように：DIN99にはいくつかの変種があります（DIN99、DIN99b、DIN99c、DIN99d）。どれを使用したかを明記する必要があり、そうでなければ数値の比較はできません。

準拠規格：DIN 6176

色差（ΔE）

色差とは、均一色空間における2つの色度の間の距離です。ΔE*abはCIELABにおけるユークリッド距離、ΔE00は明度、クロマ、色相に対する重み付け関数を含む精緻化されたCIEDE2000式です。ΔEが1であればかろうじて知覚できる差とされ、工業的な実務では通常ΔEが3未満であれば十分とみなされます。

混同しないように：どの式が使われているかを明記する必要があります：ΔE*ab、ΔE94、ΔE00、ΔE99は同じ2色に対して異なる数値を与えます。

準拠規格：ISO/CIE 11664-4・ISO/CIE 11664-6・DIN 6176

色温度および相関色温度（T, T_n）（単位：K）

色温度Tは、色度が光源のものと一致するプランク放射体の温度です。実際のランプでこれが厳密に成り立つことはほとんどないため、相関色温度T_n（CCT）が用いられます：これはCIE 1960 UCS図において最小距離にあるプランク放射体の温度です。電球色はおよそ2700〜3000 K、白色は4000 K、昼光色は5300 K以上です。

混同しないように：相関色温度は、色度がプランク軌跡に近い場合にのみ意味を持ちます。通常の基準は|Δuv| ≤ 0.005です。それより離れると、同じCCTを持つ2つの光源が明らかに異なる色を示すことがあります。

準拠規格：DIN 5031-8・CIE 015・ANSI C78.377

相関色温度は等温線から読み取り、Δuvはプランク軌跡からの距離を示します。同じCCTを持つ2つの光源でも、緑がかって見えたりピンクがかって見えたりすることがあります。

プランク軌跡からの距離（Δuv）

Δuvは、CIE 1960 UCS図における色度からプランク軌跡までの符号付きの垂直距離です：正の値は軌跡の上に位置し緑がかって見え、負の値は下に位置しピンクがかって見えます。ANSI C78.377は、白色LED製品に対する許容偏差を±0.006に制限しています。

混同しないように：同じ色温度を持つ2つのランプでも、Δuvが著しく異なる場合があり、その場合は見た目が明らかに異なります。Δuvを示さずにCCTだけを記載するのは不完全です。

準拠規格：ANSI C78.377・DIN 5031-8

一般演色評価数（R_a）

CIE 13.3:1995の一般演色評価数は、被験光源下での8つの標準化された試験色の色度を、同じ色温度の基準光源（5000 K未満はプランク放射体、それ以上は昼光イルミナント）下でのものと比較します。平均色差からR_a = 100 − 4.6·ΔE̅が得られます。90以上は非常に良好とされ、80未満は室内用途としては不十分とされます。

混同しないように：R_aは彩度の低い8色の平均値です。LEDはR_a 85を達成しても、彩度の高い赤をくすんで見せることがあります――そのためにR9があります。狭帯域光源に対してはTM-30の方がより有益な方法です。

準拠規格：CIE 13.3:1995・DIN 6169

Raは特殊指数R1からR8の平均値です：中程度の彩度を持つ8色の試験色を、基準光と試験光のそれぞれの下で比較します。

特殊演色評価数（R1〜R15）

R1からR8は、R_aの平均値算出に用いられる彩度の低い8つの試験色です。R9からR15は追加のもので、R9は彩度の高い赤、R10は彩度の高い黄、R11は彩度の高い緑、R12は彩度の高い青、R13は明るい肌色、R14は葉の緑、R15はアジア人の肌色です。R9は重要な値であり、赤成分の弱い白色LEDでは、R_aが目立って低下しなくてもR9が20未満に落ち込むことがよくあります。

混同しないように：特殊指数は負の値になることがあります。肉、繊維、肌の色を評価する場合は、R_aだけに頼るのではなくR9、R13、R15を確認すべきです。

準拠規格：CIE 13.3:1995・DIN 6169

高いRaは弱いR9を隠してしまうことがあります。彩度の高い赤はそもそも平均値に含まれません。

IES TM-30の忠実度指数（R_f）

IES TM-30-15のR_fは、光源が基準光と比較してどれだけ正確に色を再現するかを評価します。R_aとは異なり、この指数は実際の表面と色空間全体を均等にカバーする99色の試験色に基づいており、均一なCAM02-UCSで計算されます。スケールは0から100です。

混同しないように：R_fとR_aは同じ数値ではなく、互いに換算することもできません。R_fは狭帯域光源に対しては通常やや低めの値となり、知覚とよりよく一致します。

準拠規格：IES TM-30-15・ANSI/IES TM-30-20・CIE 224:2017

Rfは99の試験色にわたる色忠実度を、Rgは彩度を評価します。色ベクトル図は、光源がどの色相区分で色をシフトさせるかを示します。

IES TM-30の色域指数（R_g）

R_gは、被験光源と基準光源の下で99の試験色が色空間内で占める面積を比較します。100を超える値は色がより彩度高く見えることを、それ以下は色がより淡く見えることを意味します。通常R_gは60から140の間にあります。

混同しないように：R_g単独では品質を示すものではありません。高い値は、目を引くものの忠実ではない過度に彩度の高い赤に起因する場合があります。R_fとR_g、そして色ベクトル図を合わせて初めて全体像が得られます。

準拠規格：IES TM-30-15・ANSI/IES TM-30-20

彩度およびクロマ（S, C*）

クロマC*は、色が無彩色軸からどれだけ離れているかを示す値です：CIELABにおいてC*ab = √(a*² + b*²)。彩度Sは、このクロマを明度と関連付けます、S = C*/L*、これにより色が明るさとは独立にどのような印象を与えるかを表します。色相角hと合わせて、CIELAB空間の極座標表現を与えます。

混同しないように：クロマと彩度は日常的には同じものとして扱われがちですが、実際は異なります：明度が異なる2つの領域が同じ彩度を持っていても、クロマは異なります。

準拠規格：ISO/CIE 11664-4・DIN 5033-1

色相角（h）（単位：°）

色相角は、CIELABのa*b*平面における色の極角です：h_ab = arctan(b*/a*)、0から360度で表されます。これは色相を明度やクロマから切り離すもので、そのため人々が色について語るときに使う量です：「もう少し黄色寄り」とは、より大きな色相角を意味します。

混同しないように：無彩色軸付近では色相角は不定になります：クロマが非常に低い場合、色の印象が変わらなくても色相角は大きく変動します。

準拠規格：ISO/CIE 11664-4・DIN 5033-1

主波長（λ_d）（単位：nm）

主波長は幾何学的に求められます：白色点から光源の色度を通る直線を引き、色度図のスペクトル軌跡まで延長します。その交点の波長がλ_dです。これは知覚される色相を表すため、色付きLEDにとって決定的なビニング量です。

混同しないように：ピーク波長と主波長は同じものではなく、LEDでは数ナノメートル異なることがあります：λ_pはスペクトルの物理特性に由来し、λ_dは知覚に由来します。紫色系については交点が存在せず、代わりに補色波長が示されます。

準拠規格：CIE 015・DIN 5033-3

白色点から色度を通る直線は主波長でスペクトル軌跡と交わります。この直線上で色度がどれだけ外側に位置するかが測色純度です。

色純度（p_e）（単位：%）

色純度は、主波長を求めるのと同じ直線に沿った、白色点から色度までの距離と、白色点からスペクトル軌跡までの距離の比です。白は0%、純粋なスペクトル色は100%です。λ_dと合わせて、明るさを除いた色の印象を完全に表します。

混同しないように：定義には2種類あります：色度図による刺激純度と、三刺激値による測色純度です。数値は異なります。

準拠規格：CIE 015・DIN 5033-3

マクアダム楕円（SDCM）（単位：ステップ）

マクアダム楕円は、色度図において2つの色度が識別できない領域を表します。1ステップ（1 SDCM、色対応の標準偏差）は、その弁別閾に相当する楕円です。照明器具は通常3ステップまたは5ステップの許容差で供給され、高精度な用途では3ステップ以下が求められます。

混同しないように：ステップ数は色度に適用されるものであり、演色性には適用されません。同じ3ステップのビンに属する2つのLEDでも、R9はかなり異なることがあります。

準拠規格：ANSI C78.377・IEC 60081

1ステップの楕円内では、色差はほとんど知覚できません。LEDのデータシートでは、ビニング許容差として3または5ステップがよく示されます。

エネルギーではなく粒子数――光化学や園芸照明で採用される視点です。

光子束（Φ_p）、単位 µmol/s

光子束は光のエネルギーではなく光量子の数を数える量です。放射束からΦ_p = Φ_e·λ/(h·c·N_A)により導かれます。光化学、光重合、光合成など、反応が吸収光子1個あたりで進行する場合には、ワットではなく光子数が正しい基準となります。

混同しないよう注意：ワットとµmolの変換は波長に依存します。660 nmの光子は330 nmの光子のわずか半分のエネルギーしか持ちません。スペクトルが分からなければ変換は一意に定まりません。

準拠規格：DIN 5031-1

光合成光子束密度（PPFD）（PPFD）、単位 µmol/(m²·s)

光合成光子束密度は、400〜700 nmの範囲の光子が1平方メートルに1秒間で何個到達するかを示します。これは放射照度の光子計数版に相当し、量子センサで測定されます。太陽光は正午時に最大2000 µmol/(m²·s)に達し、温室照明では通常200〜800です。

混同しないよう注意：PPFDをルクスに変換することは許されません。ルクスは目の感度で重み付けされており、植物が主に利用する赤や青の領域ではほとんど値を持たないためです。

準拠規格：ASABE S640

赤色光1ワットには青色光1ワットよりも多くの光子が含まれます。植物にとって重要なのは光子数であるため、PPFDはW/m²ではなくµmol/(m²·s)で測定されます。

光合成有効放射（PAR）（PAR）

PARは、クロロフィルが光合成に光子を利用する400〜700 nmのスペクトル範囲を指します。したがってPARは測定値ではなく、PPFD、PPF、DLIが参照する範囲そのものです。拡張的な定義では、遠赤色域のエマーソン効果を捉えるために750 nmまでを含むePARが用いられます。

混同しないよう注意：「PARワット」は不明確な数値です。通常はPAR範囲の放射照度を意味し、光子束密度ではありません。照明器具を比較する際には、どちらを指しているかを確認する価値があります。

準拠規格：ASABE S640

収量光子束（YPF）（YPF）、単位 µmol/s

YPFは、McCreeによる相対量子収率曲線で各光子を重み付けします。この曲線は620 nm付近の赤で最大となり、緑で低下します。重み付けのないPPFよりも光合成性能を正確に表しますが、この曲線が個々の種の葉における短期測定から導かれたものであるため、あまり頻繁には引用されません。

混同しないよう注意：YPFとPPFDは比較できません。照明器具を比較する際は同じ量を用いる必要があります。

準拠規格：ASABE S640

日積算光量（DLI）（DLI）、単位 mol/(m²·d)

日積算光量は、PPFDの24時間にわたる時間積分であり、1平方メートル・1日あたりのモル光子数で表されます。一定照明下ではDLI = PPFD · t / 10⁶（tは秒単位）となります。レタスは12〜17 mol/(m²·d)で十分ですが、トマトは20を超える量を必要とします。

混同しないよう注意：DLIと放射照度に対する積算光量の関係と同様に、PPFDに対する関係があります。同じ1日あたりの量は、短時間の強い光でも、長時間の弱い光でも達成できますが、生物学的には常に等価とは限りません。

準拠規格：ASABE S640

日積算光量は、24時間にわたるPPFDの下の面積であり、単位はmol/(m²·d)です。

量子収率（Φ）

量子収率は、変換された分子数と吸収された光子数の比です。1未満の値が一般的ですが、ラジカル光重合のような連鎖反応ではそれを大きく上回ることがあります。量子収率は測定された積算光量と化学的変換とを結びつけ、同じ積算光量でも2つの配合物の硬化度が異なる理由を説明します。

混同しないよう注意：量子収率は光開始剤、マトリックス、波長からなる系の特性であり、測定器から直接読み取ることはできず、ある用途から別の用途へ転用することもできません。

準拠規格：IUPAC Gold Book

作用スペクトルで重み付けした放射：紅斑効果、殺菌効果、アクチニック。

作用スペクトル（s(λ)）

作用スペクトルは、各波長を生物学的または化学的効果によって重み付けし、その最大値で正規化したものです。よく知られた例として、紅斑作用スペクトル、殺菌作用スペクトル、IEC 62471のアクチニックハザード関数、そして視感効率関数V(λ)（これも視覚のための作用スペクトルの一つです）が挙げられます。

混同に注意： 記号S(λ)は二重に使用されます。IEC 62471ではアクチニックハザード関数を表しますが、放射測定では光源の分光分布を表します。どちらを意味するかは文脈から判断する必要があります。

準拠規格：IEC 62471・ISO/CIE 17166・CIE 015

実効放射照度は、光源のスペクトルと作用スペクトルを波長ごとに掛け合わせることで得られます。両者が重なる部分のみが残ります。

実効放射照度（E_eff）（単位：W/m²）

実効放射照度は、分光放射照度を作用スペクトルで重み付けして積分することで得られます：E_eff = ∫E_λ・s(λ)dλ。この方法によってのみ、異なるスペクトルを持つ光源を効果の観点から比較することができます。労働安全上の曝露限界値やUV消毒における積算光量の要求事項のほとんどは、このような重み付けされた量を基準としています。例外は重み付けされていないUV-A限界値です。

混同に注意： 作用スペクトルを明示しない実効放射照度は無意味です。同じランプでも、紅斑効果、殺菌効果、アクチニック効果でそれぞれ異なる3つの値になります。

準拠規格：IEC 62471・DIN EN 14255-1・OStrV

紅斑効果放射照度とUVインデックス（E_er, UVI）（単位：W/m²）

紅斑効果放射照度は、UV-Bでピークを持ち、UV-Aでは数桁低下するISO/CIE 17166の紅斑作用スペクトルで放射を重み付けしたものです。UVインデックスは25 mW/m²を基準とした値です：UVI = E_er[W/m²]・40。UVインデックス8は、紅斑効果0.2 W/m²に相当します。

混同に注意： UVインデックスは屋外の太陽光に適用されるものです。職場の人工UV光源には適用されません。そこにはドイツのOStrVの曝露限界値が適用されます。

準拠規格：ISO/CIE 17166・DIN EN 14255-1

紅斑作用スペクトルはUV-BからUV-Aにかけて3〜4桁低下します。UVインデックスは紅斑加重放射照度から算出されます。

殺菌効果積算光量（H_germ）（単位：J/m²）

殺菌効果積算光量は、約260 nmのDNA吸収ピーク付近に最大値を持つ殺菌作用スペクトルで重み付けされた積算光量です。DVGW規格W 294およびDIN 19294では、飲料水消毒のためのフルエンスとして少なくとも400 J/m²（40 mJ/cm²）を要求しており、生物線量測定によって実証されます。

混同に注意： 265 nmや275 nmのUV-C LEDでは重み付けが決定的に重要です。254 nmで校正された測定器は、分光ミスマッチを考慮しないと275 nmのLEDに対して値が低く出ます。

準拠規格：DVGW W 294・DIN 19294・ÖNORM M 5873

殺菌効果は265 nmに最大値を持つDNA吸収に対応します。254 nmの水銀輝線と275 nmのUV-C LEDはいずれも最大値付近に位置します。

青色光加重放射輝度（L_B）（単位：W/(m²·sr)）

L_Bは、400〜500 nmの範囲でピークを持つ関数B(λ)で分光放射輝度を重み付けし、光化学的網膜傷害を評価します。L_Bと許容曝露時間から、ランプの適用除外グループまたはリスクグループ1〜3への分類が導かれます。

混同に注意： 小さな光源かつ短い注視時間の場合、放射輝度の代わりに青色光加重放射照度E_Bが用いられます。どちらの量を用いるかは光源の視角に依存します。

準拠規格：IEC 62471・DIN EN 62471

アクチニックUVハザード（E_S）（単位：W/m²）

アクチニックUVハザードは、光角膜炎と皮膚紅斑を組み合わせたIEC 62471およびICNIRPの関数S(λ)で放射照度を重み付けしたものです。1労働日あたり30 J/m²の曝露限界値と照合される量であり、UV設備のあらゆるリスクアセスメントの通常の出発点となります。

混同に注意： アクチニック評価はUV-Aを部分的にしかカバーしません。UV-Aには別途、重み付けされていない限界値が適用されます。

準拠規格：IEC 62471・ICNIRP・TROS IOS

UV-A放射照度（E_UVA）（単位：W/m²）

E_UVAは、315〜400 nmの範囲を重み付けせずに積分した放射照度です。眼に対する1労働日あたりの曝露限界値は10,000 J/m²であり、10 W/m²では許容時間は約17分となります。蛍光探傷検査や浸透探傷検査では、この値が制限要因となり、アクチニック評価ではありません。

混同に注意： 範囲の境界は規格によって異なります。DIN 5031-7およびCIEはUV-Aを315〜400 nm、DIN/ISO 20473は315〜380 nmとし、米国の資料では320 nmからとしています。測定値を比較する際には、使用した境界値も併記する必要があります。

準拠規格：TROS IOS・ICNIRP・DIN/ISO 20473

曝露限界値（H_eff）（単位：J/m²）

曝露限界値は、8時間労働日にわたる従業員の曝露を制限するものです。非干渉性UV放射に対しては、アクチニック加重でH_eff = 30 J/m²が適用され、これにUV-Aの10,000 J/m²が加わります。測定されたE_effから許容滞在時間t = H_eff/E_effが導かれます。アクチニック1 W/m²では30秒となります。

混同に注意： この限界値は目標値ではなく上限値です。単一の事象ではなく、1日のすべての曝露の合計に適用されます。

準拠規格：OStrV・TROS IOS・RL 2006/25/EG・ICNIRP

30 J/m²（アクチニック加重）の限界値を実効放射照度で割ることで、1労働日あたりの許容曝露時間が得られます。

硬化積算光量（H_UV）（単位：mJ/cm²）

硬化積算光量は、使用する光開始剤の吸収範囲を基準とした、完全な架橋に必要な放射露光量です。一般的な値は200〜2000 mJ/cm²の範囲です。光開始剤は狭い波長帯で吸収するため、積算光量の値には測定波長範囲を必ず併記する必要があります。

混同に注意： 波長帯を明示しない積算光量の値は無意味です。500 mJ/cm² UV-Aと500 mJ/cm² UV-Cはまったく異なるプロセスを表します。そのため、ベルト式放射計は個別のチャンネルで測定します。

準拠規格：DIN EN 13523-25

光源から対象に至る過程で失われるもの：透過、反射、吸収。

透過率（τ）

透過率は、透過した放射束と入射した放射束の比であり、τ = Φ_t/Φ₀ で表されます。波長に依存し、合成石英はUV-Cを透過しますが、ホウケイ酸ガラスはほとんど透過せず、通常の窓ガラスはまったく透過しません。UVプロセスでは、保護管や窓材の透過率が作用点における放射照度を直接左右します。

混同しないでください：測定される透過率には、両表面での反射損失が含まれます。材料そのものの成分、すなわち内部透過率はそれより高くなります。

準拠規格：DIN 5036-3 · DIN EN 410

ランベルト・ベールの法則に従い、透過率は光路長とともに指数関数的に低下します。光学濃度が1増えるごとに、透過率は10分の1になります。

反射率（ρ）

反射率は、反射した放射束と入射した放射束の比です。UV領域では材料による差が大きく、PTFEや硫酸バリウムは250 nmを下回る領域でも95 %を超える拡散反射率を示しますが、陽極酸化アルミニウムはかなり低く、一般的な白色塗料はUV領域で大きく低下します。照射チャンバーでは、反射が放射照度に大きく寄与します。

混同しないでください：正反射と拡散反射は区別する必要があります。鏡は放射を指向的に反射しますが、PTFE表面は半球方向へ均一に反射します。積分球に利用できるのは拡散反射のみです。

準拠規格：DIN 5036-3 · CIE 130

吸収率（α）

吸収率は、吸収された放射束と入射した放射束の比です。透過と反射と合わせて、エネルギー収支 τ + ρ + α = 1 が成り立ちます。光化学的作用を及ぼしうるのは吸収された放射だけであり、透過または反射した放射は作用しません。

混同しないでください：吸収率は無次元で、入射放射束を基準とします。一方、吸収係数は放射が材料中でどれだけ速く減衰するかを表し、単位は1/mです。

準拠規格：DIN 5036-3

光学濃度（OD）

光学濃度は透過率の常用対数の符号を反転した値です：OD = −log₁₀τ。OD 1では10 %、OD 2では1 %、OD 3では1 ‰が透過します。直列に配置したフィルタの光学濃度は加算できるため、フィルタの積層や保護眼鏡では実用的な量となります。

混同しないでください：分析分野では同じ量が吸光度（エクスティンクション、A）と呼ばれます。保護眼鏡では保護等級が波長範囲ごとに指定されるため、単一のOD値だけでは不十分です。

準拠規格：DIN EN 170 · DIN 5036-3

吸収係数（a）単位：1/m

ランベルト・ベールの法則により、均質な媒質中では放射照度が指数関数的に減衰します：E(d) = E₀·e^−a·d。吸収係数 a は、光路長あたりの材料固有の減衰定数です。水処理では、そこから透過深さが求められます。a = 10 1/m では、10 cm後に残る放射は3分の1にすぎません。

混同しないでください：自然対数（底e）と常用対数（底10）の形式があり、両者は ln 10 = 2.303 倍だけ異なります。値を引用する際には、どちらの底かを確認する必要があります。

準拠規格：DIN 38404-3

254 nmにおける分光吸収係数（SAK₂₅₄）単位：1/m

SAK₂₅₄ は、DIN 38404-3に従って測定される、254 nmにおける水の常用対数吸収係数です。飲料水では通常1～5 1/m、排水ではかなり高い値になります。1 cmの光路における紫外線透過率として示されることも多く、SAK 5 1/m はおよそ89 % UVTに相当します。

混同しないでください：SAK₂₅₄ は吸収を表すものであり、濁度ではありません。粒子はさらに散乱を生じさせ、SAKをほとんど変化させずに微生物を遮蔽することがあります。

準拠規格：DIN 38404-3 · DVGW W 294

立体角、逆二乗則、コサイン誤差、不確かさ – なぜ2台の測定器が異なる値を示すのか。

立体角（Ω）、単位 sr

立体角とは、円錐が球面から切り取る面積を球の半径の二乗で割った商です：Ω = A/r²。全球は 4π ≈ 12.57 sr、半球は 2π sr です。10度のビーム角はおよそ 0.024 sr に相当します。

混同に注意：半値ビーム角と全ビーム角はしばしば取り違えられます。ステラジアンへ換算すると、4倍の差につながります。

準拠規格：ISO 80000-3

立体角は切り取られた球面の面積を半径の二乗で割った値です。全球は 4π sr です。

逆二乗則（E ~ 1/r²）

点光源では E = I/r² となります。すなわち放射照度は距離の二乗に反比例して減少します。同じ出力が二次関数的に増大する面積へ広がるためです。この法則は装置設計におけるあらゆる距離換算の基礎です。

混同に注意：この法則は測光的限界距離を超えた領域でのみ成り立ちます。LEDアレイや管型ランプの下、あるいは照射チャンバー内部では大きな誤差を生じます。その場合はシミュレーションまたは実測のみが有効です。

準拠規格：DIN 5032-1

逆二乗則は、光源を点とみなせる限界距離を超えた領域でのみ成立します。

コサイン誤差（f₂）、単位 %

理想的な放射照度受光器は、入射角 ε で入射する放射を cos ε で重み付けします。指標 f₂ はそこからの偏差を表します。DIN 5032-7 では f₂ はクラス L で最大 1.5 %、クラス A で 3 % までとされています。拡散照射や大面積光源では、コサイン応答の悪さがそのまま測定値に反映されます。

混同に注意：遠距離からの垂直入射ではコサイン誤差はほとんど現れません。まさにそのため、実験室と生産設備での測定結果がしばしば一致しないのです。

準拠規格：DIN 5032-7 · DIN EN 13032-1

理想的な受光器は斜めに入射する放射を cos θ で重み付けします。そこからの偏差がコサイン誤差です。

分光ミスマッチ（f₁′）、単位 %

f₁′ は、測定器の相対分光応答度が目標曲線（照度計であれば V(λ)、UV放射計であれば作用スペクトル）からどれだけ外れているかを表します。f₁′ が小さいセンサは未知のスペクトルに対しても正しい値を示しますが、f₁′ が大きい場合、校正係数は校正に用いた光源に対してのみ有効です。

混同に注意：だからこそ「どのランプを基準に校正されたのか」という問いが、あらゆる広帯域放射計にとって決定的なのです。光源技術を変更する場合（たとえば水銀蒸気ランプからUV LEDへ）は、新たな校正または分光放射計が必要になります。

準拠規格：DIN 5032-7 · CIE 220

測定対象ランプのスペクトルが校正スペクトルと異なる場合、放射計は誤った値を示します。応答度が目標曲線から外れているほど、その誤差は大きくなります。

直線性（f₃）、単位 %

指標 f₃ は、放射照度と測定値との間の線形関係からの偏差を表します。測定範囲内の複数点で確認されます。UV LEDアレイの下や硬化装置内で生じるような高い放射照度では、これが制限要因となります。そこではセンサが飽和するためです。

混同に注意：10 mW/cm² で正しい値を示す測定器でも、2 W/cm² では数パーセントずれることがあります。したがって測定範囲は、センサの選定と校正証明書の一部をなします。

準拠規格：DIN 5032-7

測定視野角（α）、単位 °

測定視野角は、放射輝度計または輝度計が光源のどの部分を捉えるかを定めます。一般的な値は1度または5分の1度です。IEC 62471 に基づく評価では、リスクグループが平均化する角度に依存するため、この角度が規定されています。

混同に注意：測定視野が光源より大きいと暗い背景まで平均化され、放射輝度は低く出ます。小さすぎると局所的なピークを測定することになります。

準拠規格：IEC 62471 · DIN 5032-7

波長分解能（Δλ_FWHM）、単位 nm

波長分解能とは装置関数の半値全幅、すなわち無限に細いスペクトル線を装置がどの幅まで広げるかを示す値です。スリット幅、回折格子、検出器画素によって決まります。水銀蒸気ランプのような線スペクトル光源を評価するには、線間隔よりも十分に小さい必要があります。

混同に注意：データ点のステップ幅は分解能ではありません。0.5 nm 刻みで出力しながら、実際には 5 nm しか分解できない装置もあります。

準拠規格：CIE 214 · DIN 5032-1

スリット幅、回折格子および検出器が分光放射計の波長分解能を決定します。

測定不確かさ（U）、単位 %

拡張不確かさ U は、GUM に従って個々の寄与から算出され、包含係数 k = 2（包含確率およそ 95 % に相当）とともに表記されます。UV放射測定では、認定校正の不確かさは波長と測定量に応じて通常2〜6パーセントの範囲にあります。生産設備での測定の不確かさは、これより常に大きくなります。

混同に注意：校正証明書に記載された不確かさは実験室条件に対するものです。実際のプロセスではコサイン誤差、分光ミスマッチ、汚れ、温度の影響が加わります。

準拠規格：GUM / JCGM 100 · DIN EN ISO/IEC 17025

計量トレーサビリティ

トレーサビリティとは、測定結果が、それぞれ不確かさの表記を伴う文書化された途切れのない比較の連鎖を通じて、国家標準または国際標準に関連付けられていることを意味します。ドイツでは PTB につながります。DIN EN ISO/IEC 17025 に基づく認定校正機関は、この連鎖を ISO 17025 校正証明書によって証明します。

混同に注意：社内成績書はトレーサブルな校正ではありません。プロセスのリリース、監査、リスクアセスメントには、通常、認定証明書が求められます。

準拠規格：DIN EN ISO/IEC 17025 · VIM / JCGM 200

不確かさが表記された校正の途切れのない連鎖が国家標準につながっているとき、その測定はトレーサブルです。

放射量は、全波長域にわたり、人間の目とは無関係に放射をエネルギー的に評価します。測光量は同じ量を分光視感効率V(λ)で重み付けしたものであり、そのため380〜780 nmの可視域でのみ定義されます。したがって、UV光源はどれだけの出力を放射してもルーメンはゼロとなります。ルクスをW/m²に変換できるのは、スペクトルが分かっている場合に限られます。

RaはCIE 13.3:1995に基づく8つの弱飽和試験色の平均値です。LEDはRa 85に達していても、飽和した赤色をくすんで見せることがあり、それを示せるのは特殊演色評価数R9だけです。これに対してIES TM-30-15は99色の試験色に基づき、忠実度（Rf）と色域（Rg）を分けて評価します。狭帯域のLEDスペクトルに対しては、こちらの方がより有益な評価方法です。

光源が既知でスペクトルが安定しており、センサがまさにその光源に対して校正されている限り、ブロードバンド放射計で十分です。光源技術を比較する場合、経年劣化によってスペクトルが変化する場合、作用スペクトルを適用する必要がある場合、または色度を求める必要がある場合には、分光分布S(λ)を避けて通ることはできません。この根底にある誤差は分光ミスマッチと呼ばれます。

原則として、影響を与える波長範囲において測定される積算光量、すなわち放射露光量H(J/m²またはmJ/cm²)です。放射照度Eは積算光量に到達する速さを決めるだけです。両方の値は文書に別々に記録する必要があります。なぜなら、劣化したランプは同じ時間でもより低い積算光量しかもたらさないからです。