フルカラーのアドレサブルLED素子は数千万もの色を表示できますが、いざ「白」——とりわけ美しく、演色の正確な白——を混ぜ出そうとすると、それはまた別の学問です。白色光の品質は、色温度、演色評価数、そしてCRIより包括的な新しい指標TM-30に関わります。本稿ではRGB混色による白色の背後にある色のエンジニアリングと、国際規格が「良い白色光」をどう定義するかを取り上げます。
フルカラーのアドレサブルLED素子は数千万もの色を表示できますが、いざ「白」——とりわけ美しく、演色の正確な白——を混ぜ出そうとすると、それはまた別の学問です。
白色光の品質は、色温度、演色評価数、そして従来のCRIより包括的な新しい指標TM-30に関わります。本稿ではRGB混色による白色の背後にある色のエンジニアリングと、国際規格が「良い白色光」をどう定義するかを取り上げます——これは動的な白色を必要とする装飾・表示用途にとりわけ重要です。
RGBはどう白色光を混ぜ出すか、そしてその先天的な制約
フルカラー素子の白色光は加法混色から生まれます。赤・緑・青の3チャンネルを適切な比率で混合すれば白色光を合成できます。これは一つの独自の強みをもたらします——白色の色温度をリアルタイムに調整できることです。同じ素子群が、RGB比率を変えるだけで暖白色と冷白色のあいだで切り替わる、これは固定の白色LEDにはできない柔軟性です。
しかしRGB混色による白色には先天的な制約が一つあります。そのスペクトルは赤・緑・青の3つの狭いピークで、あいだに欠落があります。一方、太陽光や白色LEDのスペクトルは比較的連続で完全です。スペクトルが不連続であることは、ある種の色の物体がその光の下で色がずれることを意味します——これが次節で取り上げる「演色」の問題です。
色温度・CRI・TM-30：「良い白色光」を定義する
白色光の品質を測るには、3つのレベルの指標があります。
色温度（CCT）は白色光の暖かさ・冷たさを、ケルビン（K）を単位として表します。2700Kは暖かい黄色寄り、4000Kは中性、6500Kは冷たい寄りです。これは白色光の最も基本的な記述です。CIEの標準色度システムが、色度と色温度の定量化の基礎を築いています[1]。
演色評価数CRIは光源が物体の本来の色を再現する能力を評価します。伝統的なCRIは8種類の穏やかな色見本、満点100を使い、数十年使われてきました[1]。ただし色見本が少なく穏やかで、現実世界の豊かな色を必ずしも反映しません。
IES TM-30は新世代の演色評価方法です[2]。99種類のより多様な色見本を使い、2つの補完的な指標を提供します。Rf（忠実度）は再現の正確さを、Rg（色域）は彩度を測ります。CRIの8色見本に比べ、TM-30の評価はより包括的で、業界ではCRIを段階的に補完、さらには置き換えていくとみなされています。
なぜフルカラーのピクセル制御は照明タスクより表示に向くのか
演色の原理を理解すれば、フルカラーのピクセル制御の位置づけも理解できます。RGB混色による白色の3つの狭いピークのスペクトルは、演色が通常、連続スペクトルの白色LEDに劣ります。したがって——
- フルカラーのピクセル制御の主戦場は、動的なカラー表示、装飾照明、雰囲気づくりです——これらが追求するのは色の豊かさと動きであり、高い演色ではありません。
- 高い演色の照明タスク（美術館の展示品照明、商品陳列など）は、専用の高演色白色LEDのほうが適しています。
これは欠陥ではなく、役割分担です。フルカラーのピクセル制御は、リアルタイムに変化する数千万色と引き換えに、白色演色の先天的な制約を受け入れています——装飾と表示にとって、このトレードオフはまったく見合うものです。
色品質は、定電流と階調から始まる
表示用途であっても、色品質には優劣があります。PowerMOSのピクセル制御チップは定電流アーキテクチャと高い階調深度を提供します。定電流は3チャンネルの電流をバランスよく安定させ、ストリング全体の色を一致させます。高い階調は混色とグラデーションをよりきめ細かにします。これらはフルカラー表示の色品質の基礎です。完全な型番は製品センターをご覧ください。
さらに読む：階調と調光の表示品質は《アドレサブルLEDの階調・色彩・ちらつきのない調光エンジニアリング》をご覧ください。
参考規格・文献
- CIE 13.3 / CIE 15, Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources; Colorimetry. International Commission on Illumination (CIE).
- ANSI/IES TM-30, IES Method for Evaluating Light Source Color Rendition. Illuminating Engineering Society.
本稿は色のエンジニアリングの解説記事です。引用した規格の名称は、CIEとIESの公式カタログで確認できます。PowerMOSのピクセル制御チップは、LEDピクセル制御に最適化した独自の搬送プロトコルを採用しています。
よくある質問
フルカラーRGB素子はどうやって白色光を混ぜ出すのですか？
RGB3チャンネルを適切な比率で混合すると白色光を合成できます——これは加法混色の原理です。ただしRGB混色による白色のスペクトルは3つの狭いピークで、太陽光や白色LEDの連続スペクトルとは異なるため、演色能力（物体の本来の色を再現する能力）は通常、専用の白色光源に劣ります。フルカラーのピクセル制御の強みは、白色の色温度をリアルタイムに調整できることであり、その代償が演色の先天的な制約です。
色温度（CCT）とは何ですか？
色温度（Correlated Color Temperature, CCT）はケルビン（K）で白色光の暖かさ・冷たさを表します。2700Kは暖かい黄色寄り（白熱電球など）、4000Kは中性の白、6500Kは冷たい白寄り（昼光など）です。フルカラーのピクセル制御LED素子はRGB比率を調整することで白色の色温度をリアルタイムに変えられます。これが固定の白色LEDに対する柔軟性です——同じ素子群が暖白色と冷白色のあいだで切り替わります。
演色評価数CRIと新しいTM-30の違いは何ですか？
CRI（演色評価数、CIEの方法に基づく）は8種類の穏やかな色見本で光源の色の再現能力を評価し、満点は100で、数十年使われてきた伝統的な指標です。IES TM-30は99種類のより多様な色見本を使い、2つの指標を提供します。Rf（忠実度、再現の正確さ）とRg（色域、彩度）です。TM-30はより包括的で、CRIを段階的に補完、さらには置き換えていくとみなされています。
なぜRGB混色による白色の演色は通常、白色LEDに劣るのですか？
演色能力は光源のスペクトルが連続的で完全かどうかに依存します。RGB混色による白色のスペクトルは赤・緑・青の3つの狭いピークで、あいだに欠落があるため、ある種の色の物体はその光の下で色がずれます。白色LED（青色チップに蛍光体）のスペクトルは比較的連続で、演色が良好です。これがフルカラーのピクセル制御が主に動的なカラー表示と装飾に使われ、高い演色が必要な照明タスクには使われない理由です。
PowerMOSのフルカラーピクセル制御は色品質の面でどう型番選定しますか？
PowerMOSのピクセル制御チップは定電流アーキテクチャと高い階調深度を提供します。定電流は3チャンネルの電流をバランスよく安定させ、色を一致させます。高い階調は混色とグラデーションをよりきめ細かにします。これらはフルカラー表示の色品質の基礎です。リアルタイムに調整できる白色が必要な装飾・表示用途に、PowerMOSは対応する高品質なフルカラーソリューションを提供します。完全な型番は製品センターをご覧ください。