建築物環境衛生管理技術者 空気環境の調整

【ビル管理士・空気環境】照明と照度計算(光束・照度・輝度の違い・LED・光束法の計算問題)

結論:照明は「明るさの質」で評価する ― 照度・光束・光度・輝度を区別せよ

「オフィスが暗い」「まぶしい」——照明に関する苦情はビル管理でよくある問題です。ビル管理士は照明の明るさの指標を理解し、適切な照度を確保・維持する必要があります。

試験では光に関する4つの物理量の違い、光源の種類と特徴、そして照度計算の問題が出題されます。照度計算は計算問題が出るため、公式を使いこなせるかがポイントです。

光に関する4つの物理量(★超頻出★)

照明を理解するには、まず4つの物理量を正確に区別する必要があります。

物理量 単位 意味
光束(こうそく) lm(ルーメン) 光源から出る光の総量。ランプの明るさの指標
光度(こうど) cd(カンデラ) 光源からある方向への光の強さ
照度(しょうど) lx(ルクス) 面に届く光の量。明るさの基準として最も重要
輝度(きど) cd/m2 面のまぶしさ。光源や反射面の見かけの明るさ

覚え方のコツ

光束(ルーメン)=ランプから出る光の総量(「束ねた光」のイメージ)
光度(カンデラ)=ある方向への強さ(懐中電灯のビームの強さ)
照度(ルクス)=机の上に届いた光(明るい/暗いの基準)
輝度(cd/m2)=目に見えるまぶしさ(ギラギラ度合い)

身近な例:LED電球のパッケージに「810 lm(ルーメン)」と書いてあるのが光束です。これはランプから出る光の総量。一方、その電球を天井に取り付けて、机の上が500 lx(ルクス)になったとすれば、それが照度です。同じ電球でも天井が高いと机の照度は下がりますし、低いと上がります。

照度と輝度の違い ― なぜ両方必要か?

照度が十分でも「まぶしい」ことがある

照度は「面に届く光の量」ですが、グレア(まぶしさ)の原因は輝度です。照度が適切でも、天井の照明器具が直接目に入ると不快なグレアが生じます。特にパソコン作業(VDT作業)では、ディスプレイへの照明の映り込みが問題になるため、照度だけでなく輝度(グレア)の管理も重要です。

照度の基準と推奨値

場所 推奨照度
事務室(一般的なデスクワーク) 300〜750 lx
設計室・製図室 750〜1,500 lx
会議室 300〜750 lx
廊下・階段 50〜100 lx
トイレ 100〜200 lx
非常用照明 1 lx以上(床面)

試験のポイント:非常用照明(停電時の避難用)は床面で1 lx以上。普通の照明とは桁が全く違います。「非常用照明の照度は100 lx以上」は誤り。真っ暗な中でも足元が見える最低限の明るさ(1 lx=満月の夜より少し明るい程度)です。

光源の種類と特徴

光源 特徴
LED(発光ダイオード) 現在の主流。長寿命(約40,000時間)。高効率(100〜200 lm/W)
水銀を含まない。瞬時点灯。発熱が少ない(赤外線放射が少ない)
蛍光灯 水銀蒸気の放電で紫外線を発生→蛍光体で可視光に変換
効率:60〜100 lm/W。水銀を含む。2027年以降製造・輸出入禁止
白熱電球 フィラメントを加熱して発光。効率が低い(約15 lm/W)
演色性が最も高い(Ra=100)。暖かみのある光
HID(高輝度放電灯) 水銀灯・メタルハライド灯・高圧ナトリウム灯の総称
高出力で広い空間向き。始動に時間がかかる

発光効率と演色性

発光効率(lm/W)

電力1Wあたりの光束(ルーメン)
値が大きいほど省エネ
LED > 蛍光灯 > 白熱電球
LED: 100〜200 lm/W
白熱: 約15 lm/W

演色性(Ra)

物の色の見え方の再現度
Ra=100が基準(太陽光と同じ)
白熱電球: Ra=100(最高)
LED: Ra=80〜90程度
高圧ナトリウム灯: Ra=25程度(低い)

ひっかけ注意:「LEDは演色性が最も高い」→ 誤り。演色性が最も高いのは白熱電球(Ra=100)です。LEDはRa80〜90程度で、白熱電球には及びません。ただし、発光効率はLEDの方が圧倒的に高い(省エネ)です。

色温度

色温度 光の色と印象
約2,700〜3,000 K 電球色(オレンジ系)。暖かみがある。リラックスした雰囲気
約4,000〜4,500 K 白色・温白色。自然で落ち着いた印象
約5,000〜6,500 K 昼白色・昼光色(青白い)。覚醒効果が高い。オフィス向き

注意:色温度は直感とです。「暖かい色(オレンジ)」の方が色温度が低く、「冷たい色(青白い)」の方が色温度が高いです。ろうそくの炎(約2,000 K)は暖かいオレンジ、晴天の太陽光(約5,500 K)は青白い白色です。

照度計算(★計算問題で出題★)

照度計算の基本公式(光束法)

E = (F × N × U × M) ÷ A

E:平均照度(lx)
F:1灯あたりの光束(lm)
N:灯数
U:照明率(照明器具から出た光のうち作業面に届く割合)
M:保守率(汚れや劣化による光束低下の割合)
A:部屋の面積(m2

【計算例】

床面積100 m2の事務室に、光束3,000 lmの照明器具を20灯設置する。
照明率 0.6、保守率 0.7のとき、平均照度は?

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E = (3,000 × 20 × 0.6 × 0.7) ÷ 100
= (60,000 × 0.42) ÷ 100
= 25,200 ÷ 100
= 252 lx

この事務室の平均照度は252 lx。JISの事務室推奨照度(300〜750 lx)にはやや足りないため、灯数を増やすか光束の大きい器具に変更する必要があります。

逆算問題 ― 必要灯数を求める

【計算例】

床面積80 m2の会議室で平均照度500 lxを確保したい。
光束4,000 lmの器具を使用し、照明率 0.5、保守率 0.8のとき、必要灯数は?

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公式を変形して N = (E × A) ÷ (F × U × M)

N = (500 × 80) ÷ (4,000 × 0.5 × 0.8)
= 40,000 ÷ 1,600
= 25灯

現場イメージ:ビル管理士が照明のリニューアル計画を立てるとき、まさにこの計算をします。蛍光灯からLEDに交換する場合、LED1灯あたりの光束が蛍光灯と異なるため、必要灯数が変わります。また、保守率はランプの経年劣化やカバーの汚れを見込んだ係数で、清掃をサボると保守率が下がり、暗くなります。

グレアと照明計画のポイント

グレア(まぶしさ)とは?

視野内に極端に明るい部分があると、見えにくさや不快感を感じます。これがグレアです。
不快グレア:不快感を与えるが見えなくはならない
減能グレア:まぶしすぎて視対象が見えにくくなる

対策 具体的な方法
照明器具の遮光角を確保 ランプが直接目に入らないようルーバーやカバーを設ける
間接照明の活用 天井や壁に反射させた柔らかい光で照明。グレアが生じにくい
輝度比の制限 視野内の明るい部分と暗い部分の輝度差を抑える

理解度チェック

【問題1】光に関する物理量の記述のうち、正しいものはどれか。

(1)光束の単位はルクス(lx)である
(2)照度は光源から出る光の総量を表す
(3)輝度はまぶしさの指標で、単位はcd/m2である
(4)光度の単位はルーメン(lm)である
(5)照度が高いほどグレアが必ず生じる

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正解:(3)
輝度はまぶしさの指標で単位はcd/m2です。光束の単位はlm(ルーメン)。照度は面に届く光の量で単位はlx。光度の単位はcd(カンデラ)。グレアは照度ではなく輝度に関係します。

【問題2】光源に関する記述のうち、正しいものはどれか。

(1)LEDの発光効率は白熱電球より低い
(2)白熱電球は演色性が最も低い光源である
(3)蛍光灯は水銀を含まない
(4)LEDは長寿命で発熱が少ない
(5)高圧ナトリウム灯は演色性が高い

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正解:(4)
LEDは約40,000時間の長寿命で、赤外線放射が少ないため発熱が少ないです。LEDの発光効率は白熱電球よりはるかに高い。白熱電球は演色性が最も高い(Ra=100)。蛍光灯は水銀を含みます。高圧ナトリウム灯は演色性が低い(Ra≅25)です。

【問題3】床面積120 m2の事務室に、光束5,000 lmの照明器具を24灯設置した。照明率 0.5、保守率 0.7のとき、平均照度として最も近い値はどれか。

(1)250 lx
(2)350 lx
(3)500 lx
(4)700 lx
(5)1,000 lx

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正解:(2)350 lx
E = (5,000 × 24 × 0.5 × 0.7) ÷ 120
= (120,000 × 0.35) ÷ 120
= 42,000 ÷ 120
= 350 lx

【問題4】色温度に関する記述のうち、正しいものはどれか。

(1)色温度が高いほど光の色は赤みを帯びる
(2)色温度が低い光は青白い印象を与える
(3)白熱電球の色温度は約6,500 Kである
(4)色温度が低い光は暖かみのある印象を与える
(5)昼光色と電球色では、電球色の方が色温度が高い

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正解:(4)
色温度が低い光(約2,700〜3,000 K)は暖かみのあるオレンジ系。色温度が高い光(約5,000〜6,500 K)は青白い昼光色です。白熱電球は約2,700 K(低い)。電球色より昼光色の方が色温度が高くなります。直感と逆なので注意。

ビル管理の現場での照明管理

日常管理のポイント:

  • 照度測定 ― 建築物衛生法では6ヶ月に1回の測定が義務。環境測定機器で学んだ照度計を使い、机上面(75cm高さ)で測定します
  • LED化の推進 ― 蛍光灯の水銀規制(2027年以降製造禁止)に伴い、多くのビルでLED照明への切り替えが進んでいます。LED化で電力消費を40〜60%削減できることも
  • 非常用照明の点検 ― 停電時に床面1 lx以上を確保する非常用照明は、月1回の点灯試験と年1回の30分間連続点灯試験が必要です
  • 省エネ省エネルギーと維持管理で解説する照明の省エネは、人感センサや昼光利用制御によるものが主流です

まとめ ― 試験で狙われるポイント

この記事の重要ポイント

  • 光束(lm)=光の総量、光度(cd)=方向への強さ、照度(lx)=面に届く光、輝度(cd/m2)=まぶしさ
  • 照度計算:E = (F × N × U × M) ÷ A
  • LED=高効率・長寿命・発熱少ない・水銀なし。演色性は白熱電球が最高(Ra=100)
  • 色温度:低い=暖色(オレンジ)、高い=寒色(青白い)(直感と逆)
  • 非常用照明=床面1 lx以上。グレアの指標は輝度
  • 蛍光灯は水銀を含む(2027年以降製造禁止)

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