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照明の明るさ・照度選び方

初めに

LED照明に交換する際に知って起きたい明るさの選び方

従来の照明と根本的に違うのが、発光方法です。従来の電球がフィラメントを使用して熱による発光や水銀を使用して電子を使う蛍光灯類でした。

LEDは発光素子をパッケージして基板に取り付けて発光させる。

あっ、難しく考えないで下さい。

今までの照明が全方向に光が出て、LEDは面で発光する。(一部例外も出ています。)

その為、従来の明るさの単位とでは同じように比較が出来ない。

LED電球を選ぶ時には、取り付け場所が天井埋め込みなのか、ペンダント(空中に浮いているか)なのかで選び方が変わります。

天井埋め込み(ダウンライトと呼びます)の場合、面発光なので天井から下へ光が出れば事足りますが、ペンダントの場合ですと上部に光が届かなくなり、部屋の雰囲気が暗くなります。

すなわち、取り付ける場所によって、選ぶ製品が変わる。と言う事です。

これは、家庭だけでは無く全ての照明に言える基本と考えてください。

倉庫で使用している蛍光灯や水銀灯の場合、下方向にだけに光が出ていると高く積み上げた荷物のラベル等が確認できなくなります。

体育館の場合、高く上がったボールが消えます。光の角度によります。

LEDチップからの光をレンズを使用して角度を調整します。

ある程度の施設の場合、照度分布図等も作成しますが、その時に気を付けて欲しいのが、床面照度だけでなく、空間照度も重要だと言う事。

この後説明する演色ルーメン、輝度の光の選び方や品質寿命まで考えるとLED照明の選び方は意外と奥が深いのです。

本題に入りますか。照度、灯について

光には照度以外にも、色温度(ケルビン)演色(Ra)と言うものがあり、

物の見え方に、影響があります。使用場所等を考慮に入れ、選ぶのが良いと思います。

Wikipediaによると、照度とは

照度(しょうど、illuminance)とは、平面状の物体に照射された光の明るさを表す心理的な 物理量である。単位面積あたりに照射された 光束と等しい。 単位は、 国際単位系では ルクス (lx) または ルーメン平方メートル(lm/m2) である。

理想的な黒体 を想定すると、ある温度において黒体が放射する光の波長の分布を導き出すことができる。温度が低い時は暗いオレンジ色であり、温度が高くなるにつれて黄色みを帯びた白になり、 さらに高くなると青みがかった白に近くなる。このように、白という色を黒体の温度で表現することができるのであり、この温度を色温度(K)と呼ぶ。

Increasing hues of the Planckian locus

(このカラーチャートはイメージであり、特に物体を特定して色温度を計算したものではない。理論式については プランクの法則 を参照のこと。)

朝日や夕日の色温度はおおむね2000Kであり、普通の太陽光線は5000~6000Kぐらいである。澄み切った高原の空の正午の太陽の光はおおよそ6500Kと いわれる。これらは、一般に考えられている白より、かなり黄色っぽい(実際に物体を照らす光は大気の青色がかなり色味を中和しているためで、6500Kよりも高い色温度のほうが「白」 く感じられる)。


照明の明かりは主に「電球色」「温白色」「白色」「昼白色」「昼光色」に分類されており、
順に約3000 K、3500 K、4200 K、5000 K、6500Kである。


専門的には難しい言葉が並びますが、必要なのは

LED蛍光灯と従来型の照度、ルクス、ルーメンの違い。

蛍光灯の全光束 LED蛍光灯の全光束
従来型蛍光灯の発光 LED蛍光灯の発光

上記発光イメージは、従来型蛍光灯とLED蛍光灯の発光の違いです。

全光束とはルーメンと言う単位で表す、光の束の事です。束?

ランプから出ている光の全ての量と言えばイメージしやすいかも。

図面左のように、従来型は、360度の発光があります。

LEDは、上記右図のように、約3分の1程しか発光していません。(通常製品)

これが、全光束(ルーメン)の違いです。

発光面積の違いと言えば、解り易いかもしれません。

同じ構造のランプを比較するなら、ルーメンだけの比較でもいいと思いますが、発光面が違う物を同じルーメンで比較するのは間違えです。

例えば、電球は、1200lm程あります。ダイクロハロゲンは400lm程度です。

しかし、実際に点灯してみると、ダイクロハロゲンの方が明るい。光り方も違いますし、輝度も違います。

LED蛍光灯やLED電球は、全光束で従来型蛍光灯に劣っていても、使用場所、使用目的によっては十分な明かりを提供出来る事に成ります。

そうすると、全光束だけでの比較では希望する明かりを得る事が出来ない可能性が出てきます。

ですので、LED蛍光灯やLED電球等の従来の明るさの比較は照度で単位を統一して比較して下さい。照度分布図などを作成して貰って確認するのが無難だと思います。

LED蛍光灯の選び方としては、直下のルクス、45度のルクスなど実際の商品を見比べる事を、おススメします。

砲弾型のチップは、直下の照度は出せても、45度の照度が出せません。砲弾型は、直進的な光の発光が得意だからです。

各社発表の照度は、照度計の違いによりますので、実際の明るさをご確認してください。

と言うのも「照度計」による違いが有るからです。

もっと悪く言うと・・・。計算値だけで、実測値を計測していないメーカーも有ります。

実測値とは、LEDチップの性能をそのまま掛け算して合計を「全光束」と謳ってます。

完成した製品は、電源のロスだったりカバーの透過率等で計算値の20%~30%落ちに成ります。

カタログや仕様書だけで比較すると、この辺りで失敗します。

実際に有る話ですが、測定機関に出す個体は「トップランク」で実売品はカタログデータの20%落ちメーカーも有ります。


LED水銀灯と従来型の照度、ルクス、ルーメンの違い。

水銀灯の光方 水銀灯代替えLEDランプの光方
従来型水銀灯の発光 LED水銀灯の発光

水銀灯の光方の比較

従来型水銀灯にはシェードと呼ばれる傘が付いています。この傘で光の角度を調整しています。

それに対してLED照明はレンズやリフレクターを使用して角度を調整しています。

上記イメージ画像で理解できるかと思いますが、シェードの反射を利用して下方向に光を出しています。

HF400W水銀灯の全光速が22000lmに対して、相当品のLEDが10000lmから12000lmなぜか?

シェードの中で反射ロスが有るからです。水銀灯クラスの比較は、ランプの全光束比較では上手く行かないのです。器具光速で比較して、照度分布図で確認すると良いでしょう。

水銀灯を利用した照明器具は、街路灯・スポーツ照明など様々な種類が有りますので、器具の目的に合わせたLEDランプを選んでください。

投光器をLED照明にする際は特に角度が重要になります。

体育館・倉庫などの照明

水銀灯の光方 シェード角の違い
広角型 狭角型

従来の水銀灯はシェードで光の角度を調整しています。それに対してLEDランプはレンズやリフレクターで調整します。

体育館や倉庫照明を設計する場合、一般的に広角を使用します。

理由として。体育館の場合、バレーボールなどの球技で天井近くまでボールが上がった際に、狭角ですとボールが消えます。倉庫の場合は上部に積んだ荷物が見えなくなります。空間照度と言います。

上を見ますよね。すると眩しいと、これまた具合が悪いですよね。

体育館や倉庫のの照明をLEDに交換するには、光の角度を広くする、まぶしさ(グレア)対策をする、この2点をしっかり抑えて下さい。空間照度は照度分布図作成時に依頼すれば出て来るはずです。

水銀灯クラスのLEDランプの多くはクリヤーカバーを使用して明るさを強調している製品が多いです。

演色評価

演色評価とは、太陽の光を100として自然光に近い色を示す評価単位です。

Raと言う記号で表現します。LEDの多くはRa70前後です。

近年ではRa90と言う代物も流通しています。

この辺りも従来のランプと違い(青色LEDが基本の為)演色性だけでは希望する明かりを得る事は出来ません。

分光分布図と言う評価が有ります。これにより、どの波長の色が出ているか解りますので対象物に合わせた、選定の一つで見て頂くと良いと思います。

LED照明は疑似白色とも言われています。それは、青色発光ダイオードに光の3原色である赤、緑を組み合わせて白色を表現しているのです。

昔のブラウン管テレビやオーロラビジョン、そしてプリンターのインクを見れば何となく理解して頂けるかと。

光の3原色

LEDチップを見た時に「黄色」に見えるのは、上の図から見て、青色と黄色で白色と成る事がわかります。

LEDの発光素子が青色ですので、黄色を混ぜると白色になる。と言う事で疑似白色と言われる所以です。

分光分布図

上の図は分光分布図と言って光の波長を表すものです。

RGBの谷間の色が表現しにくい色と言う事になります。近年ではこの谷間を補う素材もだんだん出てきていますので、演色の問題はそろそろ解決しそうです。


LEDランプ類の照度について

当社取り扱いハロゲンクラスLEDランプや水銀灯クラスのLEDランプの多くは、レンズを使用して、照射角を作っています。

演出用にスポットランプや壁面照明は問題ないのですが、全体照明用にレンズを、使用する際には注意が必要です。

床面で照度分布図を作成して、それを元に照明設備を設置した場合、暗くなる場所があります。

人が立って作業したり歩いたりする場合を考えると床上2mで光が交差する必要が在ります。

この現象は人の目を意識した照明設計が出来ていない場合に起こりえます。


今後の照明方向

2013年頃から、今後は調光システム等を用いて「必要な所に必要な明かり」これが当たり前に成りそうです。

既に店舗などで採用されて新聞雑誌等メディアでも紹介されています。

窓際の明るい場所は照明の照度を落したり、残業中の人の個所だけ照明を用いる。

調光システムを導入すると消費電力が一段と下がり費用対効果の回収も早まります。副産物として、寿命も延びます。

難点は調光システムの価格。

調色などの機能を備えた製品はとても高価になっています。

調色などの高機能は要らないとして簡単なシステムで安価になれば採用価値は高まります。無駄に明るい場所は、調光システムで適正な明るさに。


照明学会認定 照明コンサルタントのラ・ポルタでした。

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