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照明設計資料

良い照明の要件

1.照明の要件

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 照明環境における照明の要件を、オフィスを例にとって説明します1)。オフィス照明を模式的に図1に示します。また、各対象ごとに想定される諸要因を表1に示します2)

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 一方、この表と逆に、各対象ごとでなく、照明の要件ごとにまとめ直したものを表2に示します。以下にこれらの要件を説明します。

2.照度

 照明の要件として、照明の量すなわち照度は非常にたいせつです。なぜならば、光が存在しなければものは見えません。さらに通常は、照度が高くなるのに伴い、細かいものがよく見分けられるからです。オフィスを例にとって、具体的な値や考え方を以下に示します。

  • (1)目的・作業などに応じて、水平面照度・鉛直面照度のいずれかを選択して決定します。
  • (2)視対象の見え方を維持するために、十分高い照度にするとともに、環境の照度も十分な値にします。
  • (3)機械、家具・調度品(什器)、人などのかげになって照度が低下することを考慮します。
  • (4)染料、顔料などの中には、長時間照明をすると変退色が発生する場合があります。照射時間と照度に留意する必要があります。詳しくは、美術館・博物館の照明を参照してください。
  • (5)当初の設計照度を保つため、照明設備の使用時間や汚染の状態を考慮して、1年に1回程度照度などの測定を行い、照明性能をチェックするのが望ましいといえます。

1 作業面照度

 従来、屋内照明の照度を検討する場合、通常は作業面すなわち水平作業面(たとえば机上面)を想定しています。
 これは、過去において照明が他のものの物価に比べて高く、入手が困難であったためで、せめて机上に置いて行う細かい字の書類だけはよく見たい、これが明視条件的な対象の代表的なものと考えられていたからです。細かい文字を読むことを想定して、必要照度を求める実験3)4)5)もいくつか行われ、JIS照明基準総則にも反映されています。

2 人の顔の照度

(1)人の顔の重要性
 屋内照明の視作業対象として、書類に次いで多くの場合、非常にたいせつなものは「人の顔」です。
 人の顔がなぜかと思われるでしょう。従来それほど意識的な設計対象とはされていませんでしたが、想像以上に重要です。なぜならば、社会生活において、圧倒的に多くの時間が周囲の人々との話し合いに使われています。話し合いにおいては、人の顔の表情は意志交換の重要な経路です。

(2)適正照度
 金谷らは、人の顔を視対象として、様々な色温度と演色性の組合せに対して必要な顔面の鉛直面照度を求める実験を行いました6)。その結果、平均演色評価数Raが70前後の光源において700 lx以上、Raが90前後の光源において500 lx以上の照度を確保することで、適正な明るさと評価されることが分かりました。
 また、奥田らは、化粧作業者の顔面に照射される光の強さや指向性などの光環境要因が化粧行為に与える影響を明らかにすることを目的として、化粧行為に対する主観評価実験を実施しています7)。この実験において、顔面の鉛直面照度には、200 lxと800 lxが採用されましたが、800 lxのほうが200 lxに比べて高い満足度が得られているという結果を示しています。
 これらの研究結果から、人の顔に対する適正な顔面の鉛直面照度は800 lx前後であるといえます。

3.照度分布と輝度分布

  • (1) 室内の照度分布はできるだけ一様で、急激な変化は無い方が望ましいといえます。ただし、家具・調度品(什器)などを置く場合は、かげの部位についてはこのことは問われません。
  • (2) 視対象とすぐ周辺の各面との照度の間にはあまり大きな差が無いことが望ましいといえます。
  • (3) 隣接する廊下あるいは部屋と部屋の間のように、異なる空間相互の間は、あまり大きい照度の差が無いことが望ましいといえます。
  • (4) しかし、特定のものを目立たせる必要があるときは、補助照明などによって周辺より高い照度を与えることができます。
  • (5) 特に高い輝度の窓などが視野に入って、それを背景とした人の顔や表示板を見る場合には、シルエット現象を防止するため顔面・表示面などに十分高い鉛直面照度を与えることが望ましいといえます。
    具体的な値や考え方を以下に示します。

1 作業面における照度分布(均斉度)

 視作業対象の正確な配置や、それがどう変わるかは通常予測し難いので、作業面照度はある程度の均斉度内にすることが必要です。
 照度は全平面で均一にする必要はありませんが、変化はなだらかでなければなりません。推奨値の例を示します。

  • (a) 作業面において視作業対象面のすぐ周辺の輝度は少し暗い方がよいが、1/3以下ではいけないとされています。(CIEガイド)8)
  • (b) 全般照明においては、平均照度:最小照度の比は0.6以上とするのが望ましいとされています(照明学会技術基準)。9)
  • (c) さらに隣接した異なる作業間の輝度の比は、1:5を超えるべきではありません。(CIEガイド)8)
    なお、前記の照度均斉度のほか、手暗がりやかげを生じないことにも留意すべきです。

2 室内各面の輝度分布と照度配分

 照明環境をものがよく見えるように、しかも快適なものとするためには、適切な輝度分布にすることが必要です。これは、室内各面の反射率を妥当な範囲とすることと、適切な照度配分を行うことの組み合わせによって形成されます。

(1)輝度分布
 視野内の輝度分布が適正な場合、ものが最もよく見えます。室内の輝度分布の変化が過大な場合は、視線は固定しているものでなく、あちこちを見回しますので、目の順応状態をしばしば変化させなければならないため、目の疲労や不快感を起こします。したがって輝度分布はある程度均一なほうが望ましいわけです。しかし、あまりにも均一な輝度分布は、平板で陰気な感じがして好ましくありません。
 さらに、明視中心の照明でなく雰囲気主体の照明の場合は、むしろある程度の輝度変化のあるほうが室内が単調にならず、楽しい雰囲気となります。たとえば、応接室や食堂などで、テーブル上にはその周辺に対して3〜5倍の照度があるほうが、中心感が感じられて効果的であると言われています。

(2)推奨値
 輝度分布あるいは室内の各面の反射率の推奨値、あるいは各面の反射率と各面に対する照度配分を組み合わせた推奨値を示します。

image (2)-1 イギリスの基準10)
 照度配分と室内の各面の反射率について、図2のような推奨値を示しています。

(2)-2 アメリカの基準

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(a) 室内各部の輝度分布の限度11)
順応輝度の変化と減能グレアを制限するため、輝度比は表3のようにすることが望ましいとされています。(アメリカIES)11)

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(b) 室内の各面の反射率の推奨値11)
これを表4に示します。

4.輝度(グレアときらめき)

 視野内に輝度の高い点や面、たとえば、光源・窓・光沢面などがある場合、輝度の高さや状態によって好ましい条件であったり、グレアを生じたりします。ここでは、?@支障となるグレア、?A好ましい輝きときらめきについて述べます。

1 グレア

 視野内に過度に輝度の高い点や、面が見えることによって起こる障害をグレアとよび、これは不快感、目の疲労、見え方の低下などをひき起こします。

(1)直接グレアと反射グレア
 輝度の高いものとして、光源、照明器具、窓などがあります。これらが直接目にはいって生じる直接グレアと、これらが光沢面で反射して目に入り生じる反射グレアがあります。反射グレアについては「グレアの評価の反射グレア」を参照してください。
 最近では、多くの分野でVDTが用いられています。この表示面に対して照明器具の発光面が映り込まないように、適切な照明器具を用いることが望ましいといえます。
 また、鉛直面照度に応じて定まるVDT表示面の反射輝度が、表示面に重畳して表示内容の視認性を損なう場合があります。表示面上が過剰な鉛直面照度にならないように留意します。  OAオフィスの照明参照。

(2)減能グレアと不快グレア
 グレアには二つの形があります。
 第一は減能グレアまたは不能グレア(disability glare)といわれ、ものをはっきり見る能力を低下させるグレアです。屋内照明では、あってはならないものです。
 第二は不快グレア(discomfort glare)で、ある部屋に長くいた場合に不快感として経験されるもので、屋内照明では解決すべき課題です。

(3)不快グレアの評価法
 照明設備によるグレアの評価法については、多くの研究が行われており12)、13)、要因としては次のものがあげられています。
(a) 光源輝度
(b) 光源のみかけの大きさや数
(c) 光源の位置
(d) 周囲の輝度
 不快グレアの研究は1940年代からアメリカとイギリスで始まり、その後ドイツでも行われいくつかの評価方法が研究されました。なかでもアメリカのVCP(Visual Comfort Probability)11)、イギリスのGI(BritishGlare Index System)14)、ドイツの照明器具の輝度制限曲線方法 (Luminance limitation curve method)15)は1960年代に開発されて、それぞれ自国の規格となりました。1986年には輝度制限曲線方法が暫定的に国際指針となり、日本ではこれを参考に1989年にJIS C 8106 施設用蛍光灯器具に輝度制限値、1992年にオフィス照明基準(照明学会)9)にグレア分類が規定されました。これは見直しを経て、JIS C 8106:2008 施設用蛍光灯器具のグレア分類として実用されています。
 照明施設の不快グレアを評価する実用的な方法としては、イギリスのGIを基礎にしてUGRが開発され、2002年には国際規格に採用、2010年にはJIS照明基準総則に採用されました。UGRは現在の全般照明における不快グレアの評価方法です。
 これらの詳細については「視環境の評価」で説明します。

2 輝きときらめき

 高輝度の光源のうちでも、あかあかと燃えるかがり火、夕日に映える金波銀波のきらめきなどは、人の心に快い興奮や刺激をもたらし、人の心を楽しませます。照明においても、たとえばボール形電球を多数用いた照明ははなやかな陶酔感を、シャンデリアのきらめきは心楽しい刺激をもたらします。これら高輝度光源のもつ心楽しい積極的な効果も忘れてはならないことです。
 グレアや快いきらめきは、それぞれの場所と状態と場合に応じて最も適切な光源の輝度の条件があり、この範囲に合うものが快く、過度なものがグレアと考えられます。

5.光源色と演色性

1 光源色

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 光源の色温度によって暖かいか涼しいかの光色の印象は表58)のように変わります。

 なお、気候によって色温度の好みに相違があり、たとえば、暖かい国では色温度の高い光源が好まれます。
 部屋の目的に応じて、各種の照明基準で推奨された光色の照明光を用いることが大切です。

2 演色性

室内の物体の色が自然で好ましく見えることが必要で、光源がものの色を表わす性質を演色性といいます。

  • (1) 必要に応じて、平均演色評価数の高い照明光を使用することが望ましいといえます。
  • (2) 印刷物の色彩検査や美術品のような正確な色彩識別が必要な場合には、適切な光色と演色性の照明光を使用します。
  • (3) 特別な色彩効果が望まれる場合は、適切な演色効果のある照明光を使用します。

6.光の方向性と拡散性

image  光束の空間分布について考えてみますと、対象に対する光の当たり方によって、対象上に生じるかげや反射の状態、輝度分布は異なってきます。これらにはそれぞれ好ましい状態と好ましくない状態の双方があり、これを整理しますと表6のようになります。
 照明の条件として、照明光の方向性、拡散性あるいは光源の立体角や輝度などが対象の表出に微妙な影響を及ぼします。

1 かげ

 かげには、支障となるかげと立体が立体感を表わすために必要なかげの二つがあります。

(1)支障となるかげ
 視作業対象上にかげを生じると、対象の輝度と輝度対比が低下します。作業面上に、手暗がりや身体のかげが生じることは、好ましくありません。あるいは、人の顔が逆光により照明されて、かげになることは好ましくなく、これを防ぐためには、照明器具は拡散性のものとし、配置にも留意する必要があります。指向性の強い光源を、あまりにも離散的に配置することは好ましくありません。

(2)必要なかげ

(2)-1 モデリング
 立体が立体感を表わすためには、適度の陰影が必要です。部屋の構造、立体的な視作業対象、たとえば在室者の形がはっきり気持ちよく現われるよう、影が混乱なく適切に形成されたとき、室内の見え方が改善されます。これは光が任意のいくつかの方向からでなく、かなり、一方向の方向性を持って流れている場合に生じます。「モデリング」という術語は、立体対象の形が、光によって表わされている良否を記述するために用いられます。
 これについては「モデリング」で詳しく説明します。

(2)-2 材質感の表出
 対象の表面のあらさや凹凸などを表わす細かいかげを生じることにより、テクスチュア・材質感の現われ方も変化します16)
 一般に斜方向から指向性の光を当てますと材質感が強調されますので、スポットライトや壁面照明などの心楽しい照明効果の活用が望まれます。
 店舗照明や検査照明には特に留意が必要ですので、各章を参照ください。

2 反射

 明るい照明器具や窓が、視作業対象内のぴかぴか光る表面で、目の方向に反射されたとき次のような状態が生じます。

(1)反射グレア
 これには次の二つの形があり、それぞれ単独で、もしくは両方同時に起こります。
(a) 視作業対象内に生じる対比損失:これをとくに光幕反射(veilingreflection)と呼びます。
(b) 視作業対象近傍の反射グレア
 これらの解決方法としては、作業面照度の大部分が最も好ましい方向から来るように照明設備の設計を行なうことであり、作業者の視線を含む鉛直面に照明器具が来ないように配置すれば達成できます。

(2)材質感の表出:つや・光沢・輝き
  貴金属や宝石などの輝き、真珠や磁器の光沢などは、豪華なあるいは魅入られるような美しさ、あるいは心豊かな楽しさを与えます。このような効果は、立体角の小さな高輝度光源によって強調されます16)ので、店舗照明などでは特に留意する必要があります。

7.フリッカ

 蛍光ランプの管端部のように光源輝度が時間的に変化する場合、ちらつきとして感じる場合があり、これを防ぐことが望まれます。高周波点灯するタイプのインバータ安定器を使用することによって解決できます。LEDにおいても、光波形の全波整流や平滑化によってちらつきを抑えることができます。

8.ストロボスコピック現象

 蛍光灯のような放電灯の光を商用周波数で点灯すると、工作機械や製造機器の、回転するものを見ると、回転状態を見誤ることがあります。これを、ストロボスコピック現象と言います。これの発生を防止するには、平滑された波形で高周波点灯するタイプのインバータ安定器を使用することによって解決できます。

9.昼光の影響

 人工照明の設計に当たっては、側窓もしくは天窓からの昼光の影響に留意する必要があります。簡易なシステムで、センサを活用して、ふさわしい照明状態を実現することも可能になってきました。

10.照明の総合効果

 照明の要件は互いに影響を及ぼすことが多いものです。照明の目的に応じて照度、光色、かげ及び材質感・立体感などの表現の仕方を適切に選択します。

11.照明用エネルギーの効率的利用

 下記の諸事項に留意します。
(1) 長期的な照明計画
 設備の将来のあり方を含めて、計画的に照明設計するのが望ましいといえます。
(2) ランプ・点灯装置・照明器具・照明設備の総合効率
 ランプ・点灯装置・照明器具単独で効率を追求するのも大切ですが、その設備に相応しい総合的な効率を高めることが大切です。
(3) フレキシブルな照明維持管理
 部屋の使用目的や、家具・調度品の配置が変更された場合に、照明手法や点灯・制御回路の適応性の検討を行い、適切な設備・配置に変更することが大切です。
(4) 適切な保守計画の立案及びその実行
 照明設備の照度は、使用時間の経過とともに、ランプ自体の光束の低下、ランプ・照明器具の汚れなどで低下します。これを防止するために、設備の環境や使用時間に応じて保守計画を立案・実行することが大切です。
(5) ランプの点滅・調光などによる適切な制御
 空間の使用目的と、使われ方の変化に応じてきめ細かな照明制御を行うことにより、快適性の向上と、省エネルギーを図ることができます。

1) 照明学会編:照明設計の基礎,照明ハンドブック,オーム社(昭53)355
2) 田淵義彦:側窓採光の事務所照明における昼光と人工光の協調の要件,照学誌,66(昭57)483
3) 松井瑞夫ほか:照度と目の疲労に関する研究,照学誌,47(昭38)176
4) Blackwell, H.R.:Specification of Interior Illumination Levels, Illum.Engng., 54(1959)317
5) 印東太郎ほか:適正照度に関する心理学的実験,照学誌,49(昭52)40
6) 金谷末子,吉瀬英雄:光源の色温度・演色性が室内の所要照度に及ぼす影響,National Technical Report, 23-4, pp.584-594(1977).
7) 奥田,山口,原,岩井:化粧行為に適した洗面化粧ユニット照明の設置位置に関する検討,照学誌,95-11, pp.711-717(2011).
8) CIE Publication No. 29.2:Guide on Interior Lighting(1986)
9) オフィス照明基準、照明学会・技術基準:JIEC-001(1992)
10) CIBSE Code for Interior Lighting(1994)
11) IES Lighting Handbook(2000)
12) Petherbridge, P. and Hopkinson, R.G.:Discomfort glare and the lighting of buildings, Trans. Illum. Engng. Soc., London, 15(1950)15
13) Luckiesh, M and Guth, S.K.:Brightness in Visual Field at Borderline Between Comfort and Discomfor(t BCD), Illum. Engng., 44(1949)650
14) IES Technical Report No. 10:Evaluation of Discomfort Glare, the IES Glare Index System for Artificial Lighting Installation, IES London (1967)
15) Handbuch fu¬r Beleuchtung, 4LiTG(1975)181
16) Cuttle, C.:Lighting patterns and the flow of light, Lighting Res. and Technology, 3(1971)171

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