平均照度の計算法

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。

平均照度 E=FxNxUxM/A 所用打数 N=ExA/FxUxM

但し E = 平均照度または所要照度（lx）

A =
床面積（㎡）= 間口（m）x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x2が光源個数
U =
照明率
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）

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
これらの光が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、以下の光は作業面を明るくするのに役立ちません。

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

照明率とは、光源から出た光のうち、作業面に到達する光の割合です。そのため、照明率は天井、壁、床などの反射率や、間口、奥行に対する光源の高さによっても変わってきます。

1.室指数の計算

照明率は配光特性資料に記載してある照明率表から求めるのが便利ですが、そのため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。

室指数=間口x奥行/(間口+奥行)xHm

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?

間口、奥行、光源の高さの関係を示すのが室指数です。一般に天井が低い場合、または間口、奥行が広い場合は室指数が大きく、天井が高い場合または間口、奥行が狭い場合は室指数が小さくなります。この天井（光源）が高いか低いかは、間口、奥行に対してであって、天井の高さが15mもあるから室指数が小さいとはいいきれません。

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右図です。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。

保守率とは

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Ei）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 M=Et /Ei で定義されます。

保守率に影響する事項としては、照明器具の周囲の環境条件（塵埃の程度など）、使用する光源の種類、照明器具の構造、照明設備の保守管理方法などがあげられますが、これらは大きく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）の2つに分けられます。

通常の照度計算においては、保守率は次式にて算出します。保守率（M）=Mℓ×Md

1.LED以外の光源の場合

（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、光源のランプ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。

図1：光源の設計光束維持率（Mℓ）

点灯時間×100h（a）白熱系電球の設計光束維持率曲線（Ml）のグラフ、点灯時間×1000h（b）蛍光ランプの設計光束維持率曲線（Ml）のグラフ、点灯時間×1000h（高圧ナトリウムランプ×2000h）（c）HIDランプの設計光束維持率曲線（Ml）のグラフ

（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光源に比べてランプ寿命が短いため、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）蛍光灯のランプ寿命は、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。

（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。

表1は、清掃間隔を1年とした時の照明器具の構造と周囲環境の違いによる照明器具の設計光束維持率の値です。

表1：照明器具の設計光束維持率（Mℓ）（清掃間隔を1年とした場合）^1）

〈屋内〉

周囲環境				良い	普通	悪い
照明器具の種類	I1	露出形	（HID）（白熱電球系）（電球形蛍光ランプ）（蛍光ランプ）	0.98	0.95	0.90
	I1	露出形	（HID）（白熱電球系）（電球形蛍光ランプ）（蛍光ランプ）	0.90	0.85	0.75
	I2	下面開放形（下面粗いルーバ）		0.90	0.85	0.75
	I3	簡易密閉形（下面カバー付）		0.85	0.80	0.75
	I4	完全密閉形（パッキン付）		0.95	0.90	0.85

〈屋外〉

周囲環境				良い	普通	悪い
照明器具の種類	O1	露出形		0.98	0.95	0.90
	O2	下面開放形		0.90	0.85	0.75
	O3	簡易密閉形（下面カバー付）	（HID）（蛍光ランプ）（白熱電球系）	0.90	0.85	0.80
	O3	簡易密閉形（下面カバー付）	（HID）（蛍光ランプ）（白熱電球系）	0.85	0.80	0.75
	O4	完全密閉形（パッキン付）		0.95	0.90	0.85

（注）トンネルなど著しい汚れが予想される施設では0.75（F）～0.6（H）となる。

表2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。

表2：照明施設の周囲環境別の分類^1）

〈屋内・屋外〉

周囲環境		良い	普通	悪い
屋内外区分	屋内	● 塵埃の発生が少なく常に室内の空気が清浄に保たれている場所（例）電子計算機室、電話交換室、製図室、精密機械・電子部品の製造・組立工場、検査室、製薬室、分煙された施設	●一般に使用される施設、場所（例）待合室、集会室、事務室、観客席、コンコース、ロビー、店内全般、展示陳列室、体育館 ● 水蒸気、塵埃、煙などがそれほど多く発生しない場所（例）制御室、電気室、選別包装室、軽い組立工場、倉庫 ●住宅一般	● 水蒸気、塵埃、煙などを多量に発生する場所（例）金属、機械、自動車、化学、セメント、ゴム、繊維、パルプ、ガラス、出版、印刷、造船などの製造・組立工場、厨房、調理室、室内駐車場
屋内外区分	屋外	● 都市郊外、住宅地域のように塵埃、煙、ススの発生がない場所（例）運動場、競技場、庭園、広場、公園	● 都市部、道路隣接地帯のように塵埃、煙、ススなどの発生がある場所（例）商店街、駅前広場、空港広場、駐車場、コンテナヤード、車両操作場、資材置場、自動車ターミナル、一般道路	● 重工業地帯のように塵埃、煙、ススなどの発生が多い場所（例）重工業地帯の道路、車両操作場、資材置場、自動車ターミナル、その他の屋外施設、幹線道路、トンネル

2.LED光源の場合

（1）LED光源の設計光束維持率（Mℓ）

LED光源の設計光束維持率は、従来光源と同様に（LED光源の光束維持率）×（LED光源の残存率）で求められますが、LED光源の残存率については定量的なデータ報告がないためLED光源の光束維持率のみを考えることとされています。また、LEDによっては初期光束比70%まで低下しないものもあり、その場合、照明器具または構成部品が寿命に達する点灯経過時間を寿命とし、設計光束維持率を求めるための光束維持率は、この器具寿命の点灯経過時間に対応した値をとることとされています。

（1）-1 光束維持率データがある場合

LED光源の点灯初期（点灯経過時間0時間）における光束維持率を100%とすると、点灯経過時間0時間から光束維持寿命となる点灯経過時間X時間までの任意の点灯経過時間×時間における光束維持率Pxは、次の式で求められます。

Px=100−x・（100−P）/X（ただし、0≦x≦X）

X：点灯経過時間（時間）

Px：点灯経過時間Ｘにおける光束維持率（％）

X：光束維持寿命となる点灯経過時間（時間）

注）一般的には光束維持率70%となる点灯経過時間を寿命と定義する。

Pxを用いれば、点灯経過時間x時間後におけるLED光源の設計光束維持率Mℓ（x）は次式で求められます。

Mℓ（X）=Px/100

（1）-2 光束維持率データがない場合

LED光源の光束維持率データがない場合は、図2から読みとります。

（光束維持率寿命が40,000時間の場合）

（2）LED照明器具の設計光束維持率（Md）

LED照明器具は、以下の2つに大別されます。

①LED光源が照明器具から着脱・交換できる分離形LED照明器具
②LED光源が照明器具から固定され交換できない一体形LED照明器具

分離形LED照明器具は、表3から選定します。

一体形LED照明器具は、表4から選定します。

図2：LED光源の光束維持率^2）

LED光源の光束維持率を示すグラフ。点灯時間が増加するにつれて光束維持率が直線的に低下している様子を表している。

表3：分離形LED照明器具の光束維持率 Md （清掃間隔1年）

〈屋内〉

周囲環境			良い	普通	悪い
照明器具の種類	露出形	（電球形LEDランプ）（直管形LEDランプ）	0.98	0.95	0.90
	下面開放形（下面粗いルーバ）		0.95	0.90	0.80
	簡易密閉形（下面カバー付）		0.90	0.85	0.80
	完全密閉形（パッキン付）		0.98	0.95	0.90

〈屋外〉

周囲環境			良い	普通	悪い
照明器具の種類	露出形		0.98	0.95	0.90
	下面開放形		0.95	0.90	0.80
	簡易密閉形（下面カバー付）	（電球形LEDランプ）（直管形LEDランプ）	0.90	0.85	0.80
	完全密閉形（パッキン付）		0.98	0.95	0.90

表4：一体形LED照明器具の光束維持率 Md（清掃間隔1年）^2）

〈屋内・屋外〉

周囲環境		良い	普通	悪い
照明器具の種類	露出形	0.98 （A）	0.95 （B）	0.90 （C）
	下面開放形（下面粗いルーバ）	0.95 （B）	0.90 （C）	0.80 （E）
	簡易密閉形（下面カバー付）	0.90 （C）	0.85 （D）	0.80 （E）
	完全密閉形（パッキン付）	0.98 （A）	0.95 （B）	0.90 （C）

3.照明計算に使用する保守率

表5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：照準的保守率^1）

〈屋内〉

清掃間隔：1年、交換時間

高圧ナトリウムランプ（NH）: 20,000時間
蛍光水銀ランプ（HF）: 10,000時間
メタルハライドランプ（ML）: 8,000時間
メタルハライドランプ（M）: 7,000時間

蛍光ランプ（FLR）: 10,000時間
蛍光ランプ（FHF）: 10,000時間
コンパクト蛍光ランプ（FHT）: 8,000時間

電球形蛍光ランプ（EFA）: 5,000時間
ミニクリプトン電球（LDS）: 2,000時間
ハロゲン電球（JD）: 2,000時間
白熱電球（LW）: 1,000時間

周囲環境				白熱電球			ミニクリプトン電球			ハロゲン電球			蛍光ランプ（FLR）			蛍光ランプ（FHT）〈参考〉
周囲環境				良い	普通	悪い	良い	普通	悪い	良い	普通	悪い	良い	普通	悪い	良い	普通	悪い
照明器具の種類	I1	露出形	ＨＩＤ、白熱電球系、電球形蛍光ランプ	0.91	0.89	0.84	0.88	0.86	0.81	0.91	0.89	0.84	-	-	-	0.72	0.70	0.66
	I1	露出形	蛍光ランプ	-	-	-	-	-	-	-	-	-	0.74	0.70	0.61	-	-	-
	I2	下面開放形（下面粗いルーバ）		0.84	0.79	0.70	0.81	0.77	0.67	0.84	0.79	0.70	0.74	0.70	0.61	0.66	0.63	0.55
	I3	簡易密閉形（下面カバー付）		0.79	0.74	0.70	0.77	0.72	0.67	0.79	0.74	0.70	0.70	0.66	0.61	0.63	0.59	0.55
	I4	完全密閉形（パッキン付）		0.89	0.84	0.79	0.86	0.81	0.77	0.89	0.84	0.79	0.78	0.74	0.70	0.70	0.66	0.63

周囲環境				電球形蛍光ランプ			蛍光ランプ（FHF）			蛍光水銀ランプ（HF）			高圧ナトリウムランプ・L			メタルハライドランプ（ML）			メタルハライドランプ（M）
周囲環境				良い	普通	悪い	良い	普通	悪い	良い	普通	悪い	良い	普通	悪い	良い	普通	悪い	良い	普通	悪い
照明器具の種類	I1	露出形	ＨＩＤ、白熱電球系、電球形蛍光ランプ	0.77	0.74	0.70	-	-	-	0.80	0.77	0.73	0.85	0.83	0.78	0.55	0.53	0.50	0.71	0.69	0.65
	I1	露出形	蛍光ランプ	-	-	-	0.73	0.69	0.61	-	-	-	0.78	0.74	0.65	-	-	-	-	-	-
	I2	下面開放形（下面粗いルーバ）		0.70	0.66	0.58	0.73	0.69	0.61	0.73	0.69	0.61	0.74	0.70	0.65	0.50	0.47	0.42	0.65	0.61	0.54
	I3	簡易密閉形（下面カバー付）		0.66	0.62	0.58	0.69	0.65	0.61	0.69	0.65	0.61	-	-	-	0.47	0.44	0.42	0.61	0.58	0.54
	I4	完全密閉形（パッキン付）		0.74	0.70	0.66	0.78	0.73	0.69	0.77	0.73	0.69	0.83	0.78	0.74	0.53	0.50	0.47	0.69	0.65	0.61

（注）交換時間は、白熱電球系は不点になるまで、その他はランプ寿命の約80%の時点を目安とした。
（注）特性改善の可能性あり

〈屋外〉

清掃間隔：1年、交換時間

高圧ナトリウムランプ（NH）: 20,000時間
蛍光水銀ランプ（HF）: 10,000時間
メタルハライドランプ（ML）: 8,000時間
メタルハライドランプ（M）: 7,000時間

蛍光ランプ（FLR）: 10,000時間
蛍光ランプ（FHF）: 10,000時間
コンパクト蛍光ランプ（FHT）: 8,000時間

電球形蛍光ランプ（EFA）: 5,000時間
ミニクリプトン電球（LDS）: 2,000時間
ハロゲン電球（JD）: 2,000時間
白熱電球（LW）: 1,000時間

周囲環境				白熱電球			ミニクリプトン電球			ハロゲン電球			蛍光ランプ（FLR）			蛍光ランプ（FHT）〈参考〉
周囲環境				良い	普通	悪い	良い	普通	悪い	良い	普通	悪い	良い	普通	悪い	良い	普通	悪い
照明器具の種類	O1	露出形		0.91	0.89	0.84	0.88	0.86	0.81	0.91	0.89	0.84	0.81	0.78	0.74	0.72	0.70	0.66
	O2	下面開放形		0.84	0.79	0.70	0.81	0.77	0.67	0.84	0.79	0.70	0.74	0.70	0.61	0.66	0.63	0.55
	O3	簡易密閉形（下面カバー付）	白熱電球系、蛍光形ランプ、電球形蛍光ランプ	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	0.63	0.59	0.55
	O3	簡易密閉形（下面カバー付）		0.79	0.74	0.70	0.77	0.72	0.67	0.79	0.74	0.70	0.70	0.66	0.61	-	-	-
	O4	完全密閉形（パッキン付）		0.89	0.84	0.79	0.86	0.81	0.77	0.89	0.84	0.79	0.78	0.74	0.70	0.70	0.66	0.63

周囲環境				電球形蛍光ランプ			蛍光ランプ（FHF）			蛍光水銀ランプ（HF）			高圧ナトリウムランプ・L			メタルハライドランプ（ML）			メタルハライドランプ（M）
周囲環境				良い	普通	悪い	良い	普通	悪い	良い	普通	悪い	良い	普通	悪い	良い	普通	悪い	良い	普通	悪い
照明器具の種類	O1	露出形		0.77	0.74	0.70	0.80	0.78	0.73	0.80	0.77	0.73	0.85	0.83	0.78	0.55	0.53	0.50	0.71	0.69	0.65
	O2	下面開放形		0.70	0.66	0.58	0.73	0.69	0.61	0.73	0.69	0.61	0.78	0.74	0.65	0.50	0.47	0.42	0.65	0.61	0.54
	O3	簡易密閉形（下面カバー付）	白熱電球系、蛍光形ランプ、電球形蛍光ランプ	-	-	-	-	-	-	0.73	0.69	0.65	0.78	0.74	0.70	0.50	0.47	0.44	0.65	0.61	0.58
	O3	簡易密閉形（下面カバー付）		0.66	0.62	0.58	0.69	0.65	0.61	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	O4	完全密閉形（パッキン付）		0.74	0.70	0.66	0.78	0.73	0.69	0.77	0.73	0.69	0.83	0.78	0.74	0.53	0.50	0.47	0.69	0.65	0.61

（注）交換時間は、白熱電球系は不点になるまで、その他はランプ寿命の約80%の時点を目安とした。
（注）特性改善の可能性あり

表6は、LED照明器具の保守率の値を表わします。

表6-1：LED光源の光束維持特性をL70=40000時間とした場合のLED照明器具の保守率M （清掃間隔1年）^2）

〈屋内〉

点灯経過時間／周囲環境		10000時間			20000時間			40000時間
点灯経過時間／周囲環境		良い	普通	悪い	良い	普通	悪い	良い	普通	悪い
照明器具の種類	露出形	0.91	0.88	0.83	0.83	0.81	0.77	0.69	0.67	0.63
	下面開放形（下面粗いルーバ）	0.88	0.83	0.74	0.81	0.77	0.68	0.67	0.63	0.56
	簡易密閉形（下面カバー付）	0.83	0.79	0.74	0.77	0.72	0.68	0.63	0.60	0.56
	完全密閉形（パッキン付）	0.91	0.88	0.83	0.83	0.81	0.77	0.69	0.67	0.63

〈屋外〉

点灯経過時間／周囲環境		10000時間			20000時間			40000時間
点灯経過時間／周囲環境		良い	普通	悪い	良い	普通	悪い	良い	普通	悪い
照明器具の種類	露出形	0.91	0.88	0.83	0.83	0.81	0.77	0.69	0.67	0.63
	下面開放形（下面粗いルーバ）	0.88	0.83	0.74	0.81	0.77	0.68	0.67	0.63	0.56
	簡易密閉形（下面カバー付）	0.83	0.79	0.74	0.77	0.72	0.68	0.63	0.60	0.56
	完全密閉形（パッキン付）	0.91	0.88	0.83	0.83	0.81	0.77	0.69	0.67	0.63

表6-2：LED光源の光束維持特性をL70=60000時間とした場合のLED照明器具の保守率M （清掃間隔1年）^2）

〈屋内〉

点灯経過時間／周囲環境		10000時間			20000時間			40000時間			60000時間
点灯経過時間／周囲環境		良い	普通	悪い	良い	普通	悪い	良い	普通	悪い	良い	普通	悪い
照明器具の種類	露出形	0.93	0.90	0.86	0.88	0.86	0.81	0.78	0.76	0.72	0.69	0.67	0.63
	下面開放形（下面粗いルーバ）	0.90	0.86	0.76	0.86	0.81	0.72	0.76	0.72	0.64	0.67	0.63	0.56
	簡易密閉形（下面カバー付）	0.86	0.81	0.76	0.81	0.77	0.72	0.72	0.68	0.64	0.63	0.60	0.56
	完全密閉形（パッキン付）	0.93	0.90	0.86	0.88	0.86	0.81	0.78	0.76	0.72	0.69	0.67	0.63

〈屋外〉

点灯経過時間／周囲環境		10000時間			20000時間			40000時間			60000時間
点灯経過時間／周囲環境		良い	普通	悪い	良い	普通	悪い	良い	普通	悪い	良い	普通	悪い
照明器具の種類	露出形	0.93	0.90	0.86	0.88	0.86	0.81	0.78	0.76	0.72	0.69	0.67	0.63
	下面開放形（下面粗いルーバ）	0.90	0.86	0.76	0.86	0.81	0.72	0.76	0.72	0.64	0.67	0.63	0.56
	簡易密閉形（下面カバー付）	0.86	0.81	0.76	0.81	0.77	0.72	0.72	0.68	0.64	0.63	0.60	0.56
	完全密閉形（パッキン付）	0.93	0.90	0.86	0.88	0.86	0.81	0.78	0.76	0.72	0.69	0.67	0.63