LEDレンズ角度：配光とライトボックスの均一性

ファブリックライトボックスの光ムラを見ると、まず消費電力を疑いがちです。しかし実際の設計では、電力は要因の一つにすぎません。配光形状、レンズ角、LEDモジュールと生地の距離、モジュールの照射方向も同程度に結果を左右します。

このガイドでは、LEDライトボックスのレンズ角と配光曲線の読み方を実務に即して解説します。均一な照明を必要とするSEGライトボックス、広告用ライトボックス、展示会のバックライト壁面、店舗ディスプレイ、特注の照明付きフレームを対象としています。

Excel原本のライトボックス試験から分かること

平均照度が高い構成でも、グラフィックが最も均一に見えるとは限りませんでした。 記録された3.0 m × 2.4 mの上下エッジライト式ライトボックスでは、10 × 45°の構成は平均照度が高い一方、黄色い斑点と暗い中央部が見られました。15 × 60°で距離6 cmの場合、LEDの点像はほぼ見えなくなり、比較的均一な照明を維持しました。これらは試験したモジュールとフレームに関する観察結果です。

試験条件と結果の読み方

• 出典： 2013年8月の社内試験ワークブックにある測定記録原本。完了した8条件の試験で、それぞれ25点を測定しています。
• フレーム： 幅3.0 m × 高さ2.4 m。別の集計シートには、奥行き12 cmの片面フレームと記載されています。
• 照明： 合計16個のモジュール、1個あたり10 W。上下からのエッジライト用に配置し、モジュールの合計公称電力は160 Wです。
• 試験したレンズ角： 9 × 50°、15 × 60°、10 × 45°。
• レンズから生地までの距離： 測定が完了している条件は5 cm、6 cm、8.5 cmです。
• 測定点の位置： 列A–Eは0.1、0.75、1.5、2.25、2.9 m、行1–5は高さ2.3、1.8、1.2、0.6、0.1 mです。

以下の各数値は測定された照度で、単位は ルクス（lx）です。算術平均には同じ25点の測定値を使用し、 E_min / E_avg は最小測定値とその平均を比較します。これは測定格子内の比較であり、面積で重み付けした全面の平均やcd/m²単位の輝度測定ではありません。ワークブックには極座標の光度配光曲線、IES/LDTファイル、校正された試験室測定を再現できるだけの測定方法の詳細はありません。

原資料の制約： 担当技術者は、背面の緑色の帯が下部付近の測定に影響したと記録しています。測定シートと集計シートでは、生地重量（300 gと320 g）、一部の公称ルーメン値、1点の測定値にも相違があります。9 × 50°、5 cmのE2は測定記録で670 lx、集計で620 lxです。本記事の図と計算は一貫して測定記録を使用し、この条件の平均は727.72 lxとなります。未測定値は補完していません。

測定比較：光量レベル、均斉度、目視で確認した不具合

過去の試験：各条件の25点の原測定値から算出

レンズ / 距離	平均（lx）	最小–最大（lx）	Emin / Eavg	目視観察
9 × 50° 5 cm	727.72	507–960	0.697	レンズによる明るい斑点があるものの、LEDの点像は見えません。全体として比較的均一で、明確な暗部はないと記録されています。
9 × 50° 6 cm	713.12	540–1030	0.757	レンズによる明るい斑点があるものの、LEDの点像は見えません。全体として比較的均一で、明確な暗部はないと記録されています。
9 × 50° 8.5 cm	758.92	420–1500	0.553	LEDの点像は見えません。フレームから約10 cmの位置に帯状の影が記録されています。技術者は、高さ3 cmのアルミ製取付チャンネルを原因の候補としています。
15 × 60° 5 cm	766.00	560–1100	0.731	LEDの点像が明確に見えました。全体の均斉度は許容範囲で、明確な暗部はありません。
15 × 60° 6 cm	784.20	560–1200	0.714	LEDの点像が弱くなり、ほぼ見えなくなりました。全体として比較的均一で、明確な暗部はないと記録されています。
15 × 60° 8.5 cm	808.60	460–1750	0.569	LEDの点像は見えなくなりましたが、均斉度が低下し、フレームから約10 cmの位置に帯状の影が現れました。
10 × 45° 5 cm	969.20	480–1700	0.495	LEDの点像がわずかに見え、外周から10–30 cmに黄色い斑点があり、中央部は暗くなりました。面の照明は不均一と評価されています。
10 × 45° 6 cm	964.20	510–1660	0.529	LEDの点像は見えなくなりましたが、外周から10–30 cmの黄色い斑点と暗い中央部は残りました。面の照明は不均一と評価されています。

10 × 45°、8.5 cm： 原資料では目視結果が悪く、測定を省略してよいとされています。25点の測定記録がないため、この条件には平均照度や均斉度比を付けていません。

購入担当者がこの試験から得られる判断材料

1. 平均だけでなく、全面を比較する。 5 cmでは10 × 45°の平均が969.20 lxでしたが、最小値は480 lxで、記録には中央部が暗いと記載されています。
2. LEDの見え方と均斉度を別々に確認する。 15 × 60°では5 cmから6 cmに変更するとLEDの点像が減りました。8.5 cmでは点像が消えた一方、面が不均一になり、帯状の影が生じました。
3. 最終仕様の構造で試験する。 取付チャンネルの高さ、内面の反射材、グラフィック素材、モジュール間隔、レンズの向きで結果は変わります。角度表示だけではライトボックスの最大サイズを決められません。

このレンズガイドを、光学上のトレードオフの理解にご利用ください。当社の ライトボックス25点測定の記事 でも試験を詳しく解説しています。以下の原記録に基づく図とデータ表は、このガイドで使用した数値を示しています。

原測定点図と全200点の測定値

レンズ別のグループを開くと、記録された各距離を確認できます。図は元の表計算の形状、黒い測定点、寸法線、数値を保持し、補足説明を加えて購入担当者が解釈しやすくしています。各図には選択可能なテキストの表もあり、スマートフォンでの閲覧や個々の測定点の比較に使えます。

9 × 50° — 原測定点図と測定値

5 cm — TEST20130805-01

TEST20130805-01：25点の測定値（lx）

高さ / 列	A · 0.1 m	B · 0.75 m	C · 1.5 m	D · 2.25 m	E · 2.9 m
2.3 m	690	950	890	960	800
1.8 m	660	900	720	920	670
1.2 m	560	780	630	780	507
0.6 m	630	820	690	820	606
0.1 m	600	725	630	705	550

記録された観察： レンズによる明るい斑点があるものの、LEDの点像は見えません。全体として比較的均一で、明確な暗部はないと記録されています。

6 cm — TEST20130803-01

TEST20130803-01：25点の測定値（lx）

高さ / 列	A · 0.1 m	B · 0.75 m	C · 1.5 m	D · 2.25 m	E · 2.9 m
2.3 m	690	880	830	1030	840
1.8 m	650	840	680	870	660
1.2 m	540	750	600	780	540
0.6 m	590	820	635	780	600
0.1 m	600	740	645	678	560

記録された観察： レンズによる明るい斑点があるものの、LEDの点像は見えません。全体として比較的均一で、明確な暗部はないと記録されています。

8.5 cm — TEST20130806-01

TEST20130806-01：25点の測定値（lx）

高さ / 列	A · 0.1 m	B · 0.75 m	C · 1.5 m	D · 2.25 m	E · 2.9 m
2.3 m	870	1280	1020	1500	1040
1.8 m	620	890	690	850	550
1.2 m	480	680	530	620	420
0.6 m	600	790	660	730	493
0.1 m	690	920	650	850	550

記録された観察： LEDの点像は見えません。フレームから約10 cmの位置に帯状の影が記録されています。技術者は、高さ3 cmのアルミ製取付チャンネルを原因の候補としています。

15 × 60° — 原測定点図と測定値

5 cm — TEST20130807-01

TEST20130807-01：25点の測定値（lx）

高さ / 列	A · 0.1 m	B · 0.75 m	C · 1.5 m	D · 2.25 m	E · 2.9 m
2.3 m	800	1100	940	1100	880
1.8 m	650	900	730	930	740
1.2 m	580	800	640	790	580
0.6 m	610	860	700	830	600
0.1 m	600	770	730	730	560

記録された観察： LEDの点像が明確に見えました。全体の均斉度は許容範囲で、明確な暗部はありません。

6 cm — TEST20130807-02

6 cmの測定点図は上に掲載しています。 この図を原寸で開く.

TEST20130807-02：25点の測定値（lx）

高さ / 列	A · 0.1 m	B · 0.75 m	C · 1.5 m	D · 2.25 m	E · 2.9 m
2.3 m	860	1120	1020	1200	920
1.8 m	660	950	730	980	760
1.2 m	570	760	620	780	560
0.6 m	650	840	675	830	610
0.1 m	620	760	800	750	580

記録された観察： LEDの点像が弱くなり、ほぼ見えなくなりました。全体として比較的均一で、明確な暗部はないと記録されています。

8.5 cm — TEST20130807-03

TEST20130807-03：25点の測定値（lx）

高さ / 列	A · 0.1 m	B · 0.75 m	C · 1.5 m	D · 2.25 m	E · 2.9 m
2.3 m	955	1350	990	1750	1330
1.8 m	630	885	680	910	660
1.2 m	500	690	550	660	460
0.6 m	580	845	610	740	560
0.1 m	660	950	735	900	635

記録された観察： LEDの点像は見えなくなりましたが、均斉度が低下し、フレームから約10 cmの位置に帯状の影が現れました。

10 × 45° — 原測定点図と測定値

5 cm — TEST20130808-01

TEST20130808-01：25点の測定値（lx）

高さ / 列	A · 0.1 m	B · 0.75 m	C · 1.5 m	D · 2.25 m	E · 2.9 m
2.3 m	1250	1680	1470	1700	1270
1.8 m	740	1010	810	980	730
1.2 m	530	700	590	690	480
0.6 m	780	1010	830	930	780
0.1 m	940	1180	1100	1170	880

記録された観察： LEDの点像がわずかに見え、外周から10–30 cmに黄色い斑点があり、中央部は暗くなりました。面の照明は不均一と評価されています。

6 cm — TEST20130808-02

TEST20130808-02：25点の測定値（lx）

高さ / 列	A · 0.1 m	B · 0.75 m	C · 1.5 m	D · 2.25 m	E · 2.9 m
2.3 m	1220	1660	1450	1660	1330
1.8 m	720	1000	790	960	760
1.2 m	510	695	560	660	520
0.6 m	730	970	810	950	760
0.1 m	820	1250	1140	1180	1000

記録された観察： LEDの点像は見えなくなりましたが、外周から10–30 cmの黄色い斑点と暗い中央部は残りました。面の照明は不均一と評価されています。

8.5 cm： 原記録に測定値はありません。

要点：フレームに合わせて配光を選ぶ

LEDの光束とレンズ効率が同程度なら、狭い配光は必要な方向により高い光度を集中できます。ただし角度表示だけでは有効照射距離は決まりません。側面から照らす設計では、モジュールはフレームの縁にあり、グラフィック面を横切るように光を送ります。広がりが速すぎる光は、縁が明るく中央が弱い状態になり得ます。

実務上の検討の出発点：

• 9 × 50°と15 × 60°のレンズ は、エッジライト式フレームで比較できる非対称配光の選択肢です。上記の過去の試験は、3.0 m × 2.4 mの一つの構造での具体的な結果を記録しています。
• 10 × 45°のレンズ も、対象フレームでの試験が必要です。記録された大型フレーム試験では、平均照度の高さと同時に黄色い斑点と暗い中央部が見られました。
• 20 × 60°と30 × 65°のレンズ は、光の混ざり方を検討するための広角の例です。提供されたワークブックには、これらのレンズ群の完了した照度試験はありません。
• 160〜170度程度の、単一角度で非常に広角のレンズは、LEDをグラフィック背面に置き、正面に向ける直下型バックライトでよく使われます。

これは固定的な規則ではありません。最終結果は、奥行き、グラフィック素材、LED光束、モジュール間隔、フレーム形状、目標の明るさによって変わります。

9x50や20x60のレンズ角は何を示すか

多くのLEDライトボックスモジュールは非対称レンズを使います。円形ではなく、楕円形や帯状の光を作るため、9x50、15x60、20x60のように二つの数値で示されます。

小さい数値は光の狭い方向を示します。この軸が、光が広がりすぎるまでの距離を制御する役割を持ちます。大きい数値は広い方向を示します。各角度に対応する断面と、バー上のレンズの向きを確認してください。広い軸がモジュールの長手方向に沿うとは限りません。

側面照明では、帯状の光は単に明るい点を作るためではありません。生地面を横切って光を送り、近い縁、中央、反対側の縁の光量をできるだけ均衡させることが目的です。

ライトボックスのサイズに応じたレンズ角選定

以下の角度は光学上の例であり、実証済みのサイズや照射距離の範囲ではありません。完全な測光配光データとレンズ方向で比較してください。逆二乗則は理想的な点光源、または同じ入射角での適切な遠方場近似に適用され、反射性ライトボックス内のライトバーの近傍場性能は予測しません。

エッジライト式と直下型バックライト式で迷う場合は、まず当社の LEDライトボックスモジュール選定ガイドをご覧ください。構造面から、側面照明と背面照明の適切な用途を解説しています。

大型エッジライト式ライトボックスに帯状配光が適する理由

大型エッジライト式では光源が画像全体の背面にあるのではなく、縁に集中するため設計が難しくなります。光はパネルを横切り、中央や反対側でも十分な光度を保つ必要があります。

帯状配光は、光が進むべき方向に有効な光を集中させます。広い円形配光と比べて、フレーム内部の無駄な光を減らし、グラフィック上の有効な明るさを改善できます。

そのため、単純に大電力のモジュールを選ぶことが最善とは限りません。光束が高くてもレンズが不適切なら、フレーム近くの明るい帯、中央の暗部、生地上の明るい斑点が残る場合があります。

照射距離と逆二乗則

理想的な点光源、または同じ入射角での適切な遠方場近似では、照度は逆二乗則に従います。

ある距離の照度 = 1メートルでの照度 x 1 / 距離の二乗

したがって、2メートルの地点は1メートルで測定した光の約4分の1を受けます。これは生地の透過、内部反射、レンズ損失を考慮する前の値です。3メートルでは約9分の1です。

この関係は、複数モジュールを使うライトボックスの近傍場性能を予測しません。実際のボックスは開放空間の点光源とは異なります。生地の透過率、印刷インクの濃度、フレームの反射率、LED色温度、レンズ効率、モジュール間隔が最終的な面の明るさを左右します。

測定を中心とした事例は、当社の ライトボックス25点均斉度試験.

2辺照明と4辺照明

原資料の完了した試験は上下からの照明であり、4辺配置を実証していません。辺が多いほど均一になるとは限りません。4辺照明は明るさを増やせますが、細長いボックスでは明るい角、光の重なり、中央部の不均一を引き起こすこともあります。

大きな長方形ボックスの一部では、向かい合う2辺の照明が4辺より均衡し、経済的になる場合があります。適切な選択は、短辺寸法、最長照射距離、モジュール光束、レンズ形状に依存します。

片側からの適切な照射範囲を超える場合は、まず対向する2辺で試験してください。追加の光量が必要で、重なりを制御できる場合に4辺を使います。

モジュールと生地の距離：小さな違いが結果を変える

レンズ角だけで共通の生地間距離は決まりません。記録されたフレームでは15 × 60°で、5 cmは明確なLED点像、6 cmは弱くほぼ見えない点像、8.5 cmは均斉度低下と帯状の影が観察されました。これは試験した形状の結果です。最終フレームと印刷済みグラフィックで確認してください。白い試験素材では挙動が異なる場合があります。

測光データと試作フレームで確認すべき主な問題

配光曲線は角度ごとの光度を示し、照射方向や光の重なりの評価に役立ちます。ワークブックの点図は面の選定箇所での照度を示します。実際のグラフィックも確認してください。luxの図だけでは色の均一性やLED点像の不在は証明できません。

• 黄色い輪や色むら： レンズとLEDの組み合わせによっては、光の外周に暖色または黄色の領域が見えることがあります。
• 局所的な明るい斑点： 狭いレンズは遠くまで照らせますが、間隔が不適切、または生地が近すぎると明るい点が見える場合があります。
• 波状の配光パターン： 組立時にレンズの向きが合っていないと、グラフィック上の配光が不均一になることがあります。
• 面の明るさ不足： 公称ルーメン値が高くても、生地に届く前の光損失が大きいと、プロジェクトの要求を満たせません。

製品選定には、配光角、実際の取付距離、面の照度測定を組み合わせてください。「完全に斑点のない照明」といった主張を判断するには、奥行き、モジュール間隔、生地素材が明確であることが必要です。

ライトボックス用LEDモジュールの選び方

モジュール選定前に、次の設計情報を整理してください。

• ライトボックスの幅と高さ
• フレームの奥行きと確保できるモジュール・生地間距離
• エッジライト式、バックライト式、または混合構造
• 1辺、2辺、4辺の照明計画
• グラフィック生地の種類と推定光透過率
• 目標の面の明るさと許容する均斉度範囲
• 屋内または屋外の環境
• 対象市場の要件。該当するUL/ETL登録、EU適合要件やCE表示など

情報が明確になるとレンズ角を選びやすくなります。大型で薄いエッジライト式には、通常、制御された長距離の光が必要です。小型ボックスでは広い光の混ざり方が求められることが多く、直下型バックライトでは縁ではなくグラフィックの背面にLEDを分散する別の配置が必要です。

次に行うこと

側面照明のSEGまたはファブリックライトボックスには、まず エッジライト用LEDバー・モジュールをご覧ください。LEDをグラフィック背面から正面へ向ける場合は、 バックライト用LEDモジュール をご覧ください。

照明の不均一を改善する場合は、当社の ライトボックスの暗い角に関するガイド で、原因と補助照明や配置変更による改善方法を解説しています。

良い結果は電力だけでは得られません。レンズ角、配光形状、間隔、生地までの距離、実測データをディスプレイのサイズに合わせることが重要です。

プロジェクトに合う現在のエッジライトモジュールを比較

フレームと電気設計に合う形式から検討してください。

• 10W・360mmの薄型エッジライトバー、9° × 50°レンズ付き — 対応するファブリックライトボックス用のコンパクトなDC24Vモデル。
• 12W/18W・470mmのエッジライトモジュール — 対応するMODULAP・SEGフレーム向けの差し込み式構造と9° × 50°光学系を比較できます。
• 45W・958mmの高出力エッジライトバー — 適切な大型配置用の長尺DC24Vモデル、14° × 47°レンズ付き。

配置のご相談には、 フレーム図面とプロジェクト情報をお送りください。グラフィックの幅・高さ、内寸奥行き、生地、照明する辺、数量、納品先、必要納期をお知らせいただくと、モジュール形式と試作配置を検討できます。

ライトボックスのレンズ角に関する購入担当者向けFAQ

9 × 50°はライトボックスのサイズを示しますか？

いいえ。直交する二つの断面の配光を示します。断面の定義とレンズ方向を確認し、完全な光度分布と試作配置で比較してください。

測定で最も明るい構成が最良ですか？

平均照度に加え、最も暗い点、LED点像、色むら、完成グラフィックを評価します。5 cmの10 × 45°は平均969.20 lxでしたが、最小480 lxと暗い中央部により均斉度が劣りました。

生地までの距離を増やせば必ず均一になりますか？

いいえ。15 × 60°の試験では6 cmで点像がほぼ見えなくなりました。8.5 cmでは点像が消えた一方、均斉度が低下し、帯状の影が出ました。最終の奥行き、取付チャンネル、グラフィックで試験してください。

この結果は現在販売中のモジュールの仕様ですか？

いいえ。2013年8月の過去の試験記録です。現在のバーにはそれぞれの寸法、光束、レンズ、コネクター、電源要件があります。現在の製品ページを確認し、対象フレームで試作配置を検証してください。