本文へ移動

電気工事士試験 · 学習ガイド

照明の光束・照度と電力

光束とは

光束は光源が出す光の量で、単位はlm(ルーメン)です。明るさは、面に届く照度lxと消費電力Wを分けて考えます。

エルくんがW札を入力、lm札を光源の全放射、lx札を照射面へそれぞれ配置する図。
消費電力は入力、光束は光源から出る光の量、照度は面が受ける光に関わる量です。同じWでも明るさが必ず同じとは限りません。

同じ消費電力の照明でも、机の上が同じ明るさになるとは限りません。器具が出す光と、作業する面へ届く光を分けます。

照明の光束・照度と電力
項目要点
光束lm:光の総量
照度lx:面に届く光束密度(1lx=1lm/m²)
光度cd:特定方向の光の強さ
輝度cd/m²:見る方向から見た面の輝き
発光効率lm/W
照明の光束・照度と電力
照度計算式
点光源の直下E=I/r²〔lx〕(I:光度〔cd〕、r:距離〔m〕)
入射角θの水平面E=I·cosθ/r²
光束法(平均照度)E=F·N·U·M/A(F:1灯の光束、N:灯数、U:照明率、M:保守率、A:面積)
推奨維持照度の例学校の教室(机上面)300lx(JIS Z 9110)
照明の光束・照度と電力
光源・器具特徴
LEDランプ発光効率が高く長寿命。点灯直後から明るい
ハロゲン電球白熱電球の一種。小形で高輝度
高圧ナトリウムランプ橙白色で効率が高い。演色性は低め。道路・トンネルなど
メタルハライドランプ演色性がよい。体育館・スタジアムなど
HIDランプ全般安定器が必要。安定まで数分かかり、消灯直後はすぐ再点灯しにくい
S形表示の器具断熱材施工天井に埋め込んで使える
耐圧防爆形器具可燃性ガスなどの爆発の危険がある場所に使う

基本の仕組み

基本の仕組みの図解。1枚の机の作業面を点線で左右に分け、上に同じ光束lmの照明を1台ずつ置く。左は光が机へ向かい、右は配光が異なって机に届く光が変わる様子を、光の向きと照度lxのラベルで示す。
覚えること:同じlmでも配光で机の照度は変わる

光束は光の量で、単位はlm(ルーメン)です。照度は照らされる面に届く光の程度で、単位はlx(ルクス)です。消費電力のWは電気を使う割合を表し、明るさの単位ではありません。

例えば光束の表示が同じ器具でも、配光や取り付け位置が違えば机に届く光は変わります。器具の仕様だけでなく、どの作業面を照らすかまで考えて選びます。

省電力であることと、必要な場所を十分照らせることは別に確認します。Wの数字だけで照明の明るさを比較しないようにします。

LEDは、pn接合の半導体に順方向電圧(チップ1個で数V)を加えると発光するエレクトロルミネセンスの光源です。白色LEDは青色LEDと黄色の蛍光体を組み合わせる方式が一般的で、発光効率は白熱電球より高くなります。

光の量と照明の選択

光の量と照明の選択の図解。上に点光源を1つ置き、その直下に距離rと2rの測定位置を破線で示す。各距離は光源から測り、照度をそれぞれE、E/4と記す。
覚えること:点光源直下は距離2倍で照度1/4

光束は光源から出る光の総量〔lm〕、照度は面に入る光束の密度〔lx=lm/m²〕、光度は特定方向の光の強さ〔cd〕、輝度はある方向から見た面の輝き〔cd/m²〕です。点光源の直下の照度はE=I/r²で、距離が2倍になると照度は1/4になります。

発光効率は光束lmを消費電力Wで割ったlm/Wです。照明器具は明るさだけでなく用途に適した防雨・防爆・耐塩害・耐衝撃などの構造を写真から識別します。可燃性ガスのおそれのある場所では通常の屋内器具をそのまま使えません。

試験に出る

  • 光束は光の量で単位はlm、照度は面に届く光の程度で単位はlx。
  • 消費電力Wは明るさの単位ではなく、電気を使う割合を表す。
  • 光束が同じでも、配光や取付け位置で机に届く光は変わる。
  • 省電力であることと、必要な場所を十分照らせることは別。
  • LEDは半導体素子で、白熱灯・蛍光灯とは発光原理が異なる。
  • 点光源直下の照度はE=I/r²。距離2倍で照度は1/4。
  • 照度は被照面の色に関係せず、当たる光束で決まる(1lx=1lm/m²)。
  • LEDの発光原理はエレクトロルミネセンス(ホトルミネセンスではない)。

重要な言葉

光束
光源が出す光の量。単位はlm(ルーメン)。
照度
照らされる面に届く光の程度。単位はlx(ルクス)。
配光
照明器具が光をどの方向へどれだけ配るかの性質。
光度
光源からある方向へ出る光の強さ。単位はcd(カンデラ)。
輝度
ある方向から見た発光面や反射面の輝きの程度。単位はcd/m²。

確認問題

確かめよう机の作業面の明るさを表す単位はW?

lxです。Wは消費電力、lmは光束です。

消費電力Wが大きい照明ほど、机の上が必ず明るくなる。

光束が同じ器具でも、配光や取付け位置で机に届く光は変わる。

光度が一定の点光源から被照面までの距離が2倍になると、照度は1/2倍になる。

LEDランプの発光原理は、ホトルミネセンスである。

照らされる面に届く光の程度を表す単位は?

LEDの発光原理として正しいものは?

床面上2mの高さに光度1000cdの点光源がある。点光源直下の床面照度〔lx〕は?

同じの照明でも、机の上が同じ明るさになるとは限りません。器具が出す光と、作業する面へ届く光を分けます。

光束は光の量で、単位はlm(ルーメン)です。照度は照らされる面に届く光の程度で、単位は(ルクス)です。消費電力のは電気を使う割合を表し、明るさの単位ではありません。

例えば光束の表示が同じ器具でも、配光や取り付け位置が違えば机に届く光は変わります。器具の仕様だけでなく、どのを照らすかまで考えて選びます。

省電力であることと、必要な場所を十分照らせることは別に確認します。の数字だけで照明の明るさを比較しないようにします。

は、pn接合の半導体に順方向電圧(チップ1個で数V)を加えると発光するエレクトロルミネセンスの光源です。白色LEDは青色LEDと黄色の蛍光体を組み合わせる方式が一般的で、発光効率は白熱電球より高くなります。

出典・参考資料

試験の公式案内と、この記事の参考にした学習資料です。

編集:Pinternet Works · 更新日:

教材の編集方針・訂正について