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P.L.A.M. | 照明設計サポート設計知識とツール 照明設計資料

平均照度の計算法

1.光束法による平均照度の計算式

 屋内:全般照明の計算は下式より、平均照度あるいは所要灯数を求めます。

 但し E=平均照度または所要照度(lx)
     カンダ VTチューフィングディッシュ角型 2/3サイズ本体 446202参照
    A=床面積(㎡)=間口(m)×奥行(m)
    F=光源光束(lm)
    N=光源個数…2灯用器具の場合は、器具台数×2が光源個数
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    M=保守率…各照明器具の保守率(JIEG-001(2005))
     照明設計の保守率と保守計画 第3版参照1)

2.照明率とは

 光源から出た光は、作業面を明るく照らします。この光には、光源から直接作業面に到達する光①、天井から反射する光②、壁から反射する光③、床の反射による光④およびこれらの光が何度も反射を繰り返した相互反射による光などがあります。一方、光源から出た光のうち、照明器具の反射板や拡散材で吸収される光⑤、窓の外へ出てしまう光⑥、天井、壁、床、家具などで吸収される光などがあり、これらは作業面を明るくするのに役立ちません。
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 照明率とは、光源から出た光のうち、作業面に到達する光①②③④はどれほどかを示す割合であります。このことより、照明率は天井、壁、床などの反射率によって変わってくることが分かります。また、間口、奥行に対する光源の高さによっても照明率は変わってきます。

1 室指数の計算

 照明率表から照明率を求めるには、室内の反射率のほかに、室指数を知ることが必要で、下式により求めます。
  
  Hm=作業面から光源(照明器具)までの高さ(m)
  作業面とは、一般に机、作業台を含む水平面をいう。
   一般事務室………0.8~0.7m(一般事務机は、0.75前後)
   和室………0.4m(床上)
   体育館、廊下………0m(床)

2 室指数とは?

 光源から直接作業面に到達する光①の割合について示したのが下図です。間口に対して天井の高さが低い場合は、直接の光①は多く、天井の高さが高い場合は少なくなります。反射による光②③④についても同様に、光源の高さによって変わってきます。
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1 保守率の考え方

 照明施設の照度は、設備の使用時間の経過とともに、光源自身の光束減退、光源・照明器具の汚れ、室内面の反射率が下がるなどにより低下します。
 照明設計の段階では、このような照度低下を補うために、照度計算の中に補正係数を設け、その値に応じて施設に必要な照度レベルより高い照度レベルで設計します。この補正係数を保守率(M)と呼び、新設時に見込む照度(初期照度ERICOH (リコー) IPSiO SP トナーカートリッジ C310H:BK ブラック 308500 【純正品】 【送料無料】(代引き不可))とその施設で確保すべき照度(照明器具の清掃および古い光源の交換を行う直前の照度Et)の比

で定義されます。
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(1) 光源の設計光束維持率(Mℓ)
 光源の設計光束維持率は、点灯時間の経過に伴う光源自身の光束減退などによる照度低下を補償するための係数で、使用する光源の初光束値(100時間値)と光源を交換する直前の光束との比で表わされます。
図1は、主な光源の点灯時間に対応した光源の設計光束維持率を示しておりますが、この曲線は従来よりカタログなどに記載されている光源の光束減退曲線(工場において一定の試験条件に従って測定されたデータ)とは異なり、実際の使用条件(温度、湿度、電圧、安定器の特性、点灯方向の違い、清掃の不完全さなど)における光束の維持率を表わしています。なお、図1の光源の設計光束維持率曲線は、光源の残存率も考慮して、光源は個別的集団交換方式で交換されるものとして設定した値です。

(1)- 1 個別交換方式
 個別交換方式とは、個々の光源が不点になれば、直ちにランプを交換していく方式です。この方式は、規模の小さい照明施設には適していますが、規模の大きい照明施設や光源の取り付け位置が高い照明施設では、光源の不点時期が一定でないことから、光源の交換頻度が多くなり、保守に要する人件費や施設費がかさむことがあります。この方式の場合、光源の設計光束維持率の値は、光源の定格寿命時の値を用います。
(1)- 2 集団交換方式
 集団交換方式とは、光源が不点となっても、計画した交換時間、または一定の不点光源数(一般には全光源の3~5%が不点となる時点が目安とされている)に達するまで光源交換を行わず、計画時点に達したときに全ての光源を交換する方式です。したがって、光源の交換が困難な照明施設などに適した方法で、光源の購入や交換が計画的に行えるという利点がある反面、光源の不点をそのまま放置しておくため、安定器に悪影響を与えたり、照度ムラが生じて作業性が悪くなったり、美観を損うなどの欠点が多く、あまり推奨できません。

(1)- 3 個別的集団交換方式
 個別的集団交換方式とは、不点となった光源をそのつど交換し(個別交換)、不点光源数が増加傾向を見せはじめた適当な時期に、全ての光源を交換(集団交換)する方式です。したがって、この方式では、照度ムラや美観を損ねたりすることなく、光源の集団交換を、例えば、年末や期末の行事に合わせて計画的に行うことができ、しかも、光源の光束維持率を高く設定できるため、設備費、電力費、交換費などのトータルコストで考えると多くの場合経済的になります。
 この方式の場合、光源の設計光束維持率の値は、光源の集団交換計画時間より、図1から求めることができます。計画交換時間は、設備費、電力費、交換費などのかねあいによって少しの差はありますが、一般には、次に示すような時間の値を用います。
 蛍光灯            約10,000時間
 メタルハライドランプ(Lタイプ)    約  8,000時間
 メタルハライドランプ(Sタイプ)    約  7,000時間
 高圧ナトリウムランプ       約20,000時間
 水銀灯              約10,000時間
なお、白熱電球は蛍光灯やHID光源に比べて定格寿命が短いため、光源の交換方式に関係なく、光源の設計光束維持率には0.93を用います。
注)蛍光灯の定格寿命は、従来の10,000時間が12,000時間に変更されており、光源交換時間もそれに伴い変わっておりますが、光源の設計光束維持率(Mℓ)の差異は僅かのため、従来通りの値を採用しています。 (1)- 4 LED光源の光束維持率データがある場合

(1)- 5 LED光源の光束維持率データがない場合は、図2から読み取ります。
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(2) 照明器具の設計光束維持率(Md)
 照明器具の設計光束維持率は、光源・照明器具の汚れなどによる照度低下を補償するための係数で、照明器具から放射される初期光束と、光源・照明器具を清掃する直前の照明器具から放射される光束との比で表わされます。
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  従来光源とLED光源が分離できるタイプの分離形LED照明器具は、表1の照明器具の設計光束維持率値を用います。
 LED光源が分離できない一体形LED照明器具は、表2の一体形LED照明器具の光束維持率値を用います。
表3は、照明施設の周囲環境別の分類です。
 このほか、照明施設の照度に影響を与える要素として、照明器具の使用温度、入力電圧、光源の点灯姿勢などがありますので、照度計算を行う場合には必要に応じて考慮してください。

2 照明計算に使用する保守率

 通常の照度計算においては、保守率を光源の設計光束維持率(Mℓ)と照明器具の設計光束維持率(Md)により、下式にて算出します。
   保守率(M)=Mℓ×Md
表4は、一般的に推奨されている個別集団交換をした場合の保守率の値を表わします。簡易な照明計算を行う場合に使用してください。
表5は、LED照明器具の保守率の値を表わします。

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