JP2009009475A - 照明設計装置および照明設計方法 - Google Patents

Abstract

【課題】照明の客観的評価を容易とする照明設計装置および照明設計方法を提供することを目的とする。
【解決手段】建物内の床面積、目標照度、および照明器具の全光束に基づいて、照明器具の台数を算出する台数算出部と前記算出された台数に基づいて、前記建物の天井面上での照明器具の配置を決定する配置決定部と前記決定された照明器具の配置に基づいて、前記建物の天井面、床面、および壁面での照度を算出する照度算出部と前記算出された照度に基づいて、天井面と床面での照度比および壁面と床面での照度比を算出する照度比算出部と照度比、および評価値を対応して表す評価テーブルと前記評価テーブルおよび前記算出された照度比に基づいて、評価値を算出する評価値算出部とを照明設計装置が具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、建物の照明設計装置および照明設計方法に関する。

建物での照明設計を支援する照明設備図面作成支援装置の技術が開示されている。すなわち、入力された建物の照明設計を行う部屋の床面積、照明器具の床面からの高さ、照明器具の種類を入力し、必要な照明器具の台数を算出し、自動的に照明器具を配置する。このため、建物の情報から照明設計を容易に行うことができる（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−８７５３５号公報

しかしながら、上記従来技術では照明設計で得られる照明環境が、使用者や使用環境、目的によって必ずしも好ましいものではない場合がある。

上記に鑑み、本発明は、照明の評価を行うことができる照明設計装置および照明設計方法を提供することを目的とする。

上記の問題を解決するために請求項１に係る照明設計装置は、建物内の床面積、目標照度、および照明器具の全光束に基づいて、照明器具の台数を算出する台数算出部と；前記算出された台数に基づいて、前記建物の天井面上での照明器具の配置を決定する配置決定部と；前記決定された照明器具の配置に基づいて、前記建物の天井面、床面、および壁面での照度を算出する照度算出部と；前記算出された照度に基づいて、天井面と床面での照度比および壁面と床面での照度比を算出する照度比算出部と；照度比、および評価値を対応して表す評価テーブルと；前記評価テーブルおよび前記算出された照度比に基づいて、評価値を算出する評価値算出部と；を具備することを特徴とする。

請求項２に係る照明設計装置は、照明器具の識別子と、照明器具の全光束を対応して記憶するデータベースと；前記算出された評価値が所定の基準値より小さかった場合、前記データベースから照明器具を選択する選択部と；を更に具備することを特徴とする。

請求項３に係る照明設計装置では、前記評価テーブルが、建物の種別、照度比、および評価値を対応して表すことを特徴とする。

請求項４に係る照明設計方法は、建物内の床面積、目標照度、および照明器具の全光束に基づいて、照明器具の台数を算出するステップと；前記算出された台数に基づいて、前記建物の天井面上での照明器具の配置を決定するステップと；前記決定された照明器具の配置に基づいて、前記建物の天井面、床面、および壁面での照度を算出するステップと；前記算出された照度に基づいて、天井面と床面での照度比および壁面と床面での照度比を算出するステップと；前記算出された照度比に基づいて、この照度比と評価値が対応する評価テーブルから評価値を算出するステップと；を具備することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、照明設計を行うとともに、設計で得られた照明環境を評価テーブルを用いて、評価することができる照明設計装置を提供できる。

請求項２の発明によれば、評価値が所定の基準値より小さかった場合、他の照明器具を選択することによって、所望の照明設計を行うとともに、所定の評価値を満たした照明環境とすることができる。

請求項３の発明によれば、建物の種別に応じた照明の評価ができる。

請求項４の発明によれば、照明設計を行うとともに、設計で得られた照明環境を評価することができる。

以下、本発明の一実施形態に係る照明設計装置１００を詳細に説明する。図１は、照明設計装置１００の構成を示すブロック図である。
同図に示すように、照明設計装置１００は、データベース１１０、照明設計制御部１２０、入力部１３０、表示部１４０、記憶部１５０を備える。

データベース１１０には、照明器具テーブル、建物仮想モデル、評価テーブル、基準テーブルが記憶される。
図２は、照明器具テーブルの一例を表す模式図である。
本図に示すように、照明器具テーブルは、照明器具のＩＤ、型番、全光束が対応付けられたものである。
照明器具のＩＤは、照明器具を互いに識別する識別子である。

照明器具の型番は、例えば照明器具の形状および全光束の組み合わせを表す。例えば、形状が同じで全光束が異なる、形状が異なり全光束が同じ、形状および全光束共に異なるなどの条件によって型番が割り振られる。
全光束は、その照明器具から発せられる光束［ｌｍ］である。

建物仮想モデルは、照明に関し、建物をモデル化し、その建物に照明器具を配置したときの照明状態（照度分布等）を計算可能としたものである。具体的には、建物仮想モデルは、後述の数式によって表現できる。
ここで、建物仮想モデルは、建物内での床面、机上面等の相対的な配置、これらの面での光学的条件（例えば、反射率）等がパラメータとして表現される。以下、建物仮想モデルで利用されるパラメータを説明する。

（１）相対的配置
床面は、間口、奥行きによって規定できる。「間口」とは、床面（または天井面）の横幅［ｍ］であり、「奥行き」とは、床面（または天井面）の縦幅［ｍ］である。
天井面は、床面からの高さ［ｍ］によって規定できる。即ち、天井面は床面と同一形状、同一サイズとする。

机上面は、床面からの高さ［ｍ］によって規定できる。ここでは、床面に机が配置されていると想定し、床面の面積と机上面の面積の比は考慮しない。一般のオフィスの場合、作業面の高さは床面上０．８［ｍ］である。
さらに、照明器具の高さ［ｍ］も建物仮想モデルでの照度の算出に利用される。

（２）光学的条件
光学的条件として、天井面・壁面・床面それぞれでの反射率、照明率、保守率が挙げられる。
「反射率」は、天井面、壁面、床面に当たった照明器具からの光の反射する割合[％]を示す。
「保守率」とは、建物における初期の平均照度が、時間の経過とともに低下してくる割合を予測した値である。照明器具からの光束、天井面等での反射率が時間の経過と共に低下することに基づく。

図３は、評価テーブルの一例を表す模式図である。
評価テーブルには、建物の種別毎に、建物の照明状態（照度比）と評価値（点数）が対応して表される。即ち、ここでは照度比に基づいて照明が評価される。
「建物の種別」は建物の使用用途に対応し、例えば、「オフィス」、「ホテル」、「病院」、「美術館」などである。図３では、判りやすさのために、「オフィス」、「ホテル」を例に挙げている。

建物の床面に対する天井面の照度比Ｒ１（天井面での照度／床面での照度比）、床面に対する壁面の照度比Ｒ２（壁面での照度／床面での照度比）それぞれに、評価値が対応する。
図４は、基準テーブルの一例を表す模式図である。
基準テーブルには、建物の種別と基準値とが対応して表される。
基準値として、基準照度および評価基準値が挙げられている。なおここでは評価基準値は「３点」や「２点」としているが特に限定されるものではない。

「基準照度」は、机上面で最低限必要とされる照度である。
評価基準値として、照度比Ｒ１、Ｒ２それぞれについての評価値に対する基準値が挙げられている。
入力部１３０は、例えば、タッチパネルや押下式のボタン群、キーボード、マウスなどである。使用者は、入力部１３０を用いて、照明設計に必要な情報（例えば、建物仮想モデルの情報）を入力できる。

表示部１４０は、液晶表示パネル等からなるディスプレイ装置である。
記憶部１５０は、例えば、半導体メモリであり、照明設計制御部１２０での処理に用いられる。
照明設計制御部１２０は、建物内の照明の評価に必要な種々の計算をおこなう。照明設計制御部１２０は照明器具配置決定部１２１、照明状態算出部１２２、照明状態評価部１２３を有する。

照明設計制御部１２０はデータベース１１０から照明器具を選択する選択部として機能する。
照明器具配置決定部１２１は、台数算出部および配置決定部として機能し、天井面上での照明器具の配置を決定する。
照明状態算出部１２２は、照度算出部および照度比算出部として機能し、建物内での照明状態（照度、照度比）を算出する。

照明状態評価部１２３は、評価値算出部として機能し、照明状態算出部１２２が算出した照明状態を評価する。
（照明設計装置１００の動作）
照明設計装置１００の動作を説明する。図５は照明設計装置１００の動作を示すフローチャートである。

（１）評価項目の入力（ステップＳ１１）
まず使用者が入力部１３０によって、評価項目を入力する。
図６は、評価項目を入力するための画面を表す図である。基本的に、建物仮想モデルで説明したパラメータが入力される。但し、照明率、保守率は、入力される評価項目に含まれていない。入力の手間を省くため、規定値を用いたことに依る。

建物の種別、照明器具、目標照度は、ステップＳ１１での入力項目には含まれるが、建物仮想モデルのパラメータ自体には含まれない。
「建物の種別」の欄には、例えば、「ホテル」、「オフィス」が入力される。この入力された「建物の種別」は評価テーブル、基準テーブルを用いた評価値の算出等に利用される。
「照明器具」の欄には、図２に示す照明器具のＩＤや型番が入力される。この入力および照明器具テーブルに基づいて、照明器具の全光束が特定される。

目標照度は、次のステップＳ１２での照明器具の台数の決定に用いられる。
入力された各パラメータ、決定される照明器具の台数などは、これらを対応して表す「照度計算書」として表示部１４０に表示することができる。
「照度計算書」によって使用者は、現在どのような照明設計がなされているかを容易に知ることができる。

なお次のステップ１２では照明器具の全光束に対し、例えば７０％に調光したときの値を使用し、照明器具の台数を決定しても良い
（２）照明器具の配置の決定（ステップＳ１２）
照明器具の配置が決定される。これは、以下の手順でなされる。
１）照明器具の台数の算出

照明器具の台数は、例えば、以下の演算式で算出できる。
Ｎ＝Ｅ×（Ｘ×Ｙ）/（Ｆ×Ｕ×Ｍ）
Ｎは照明器具の台数。Ｅは机上面での目標照度。Ｘは建物の間口。Ｙは建物の奥行き。Ｆは照明器具一台の全光束。Ｕは照明率。Ｍは保守率。
なお、照明器具の台数は使用者が入力部１３０を用いて入力することもできる。

この場合には、入力された照明器具の台数から建物で得ることができる照度を算出することも可能である。
２）照明器具の配置の決定
照明器具の配置は、算出した照明器具の使用台数と、建物の間口、奥行きに基づいて決定できる。即ち、建物の天井面に対する照明器具の配列が決定される。この決定は、例えば、以下のようにしてなされる。

・建物の間口と奥行きの比Ｌ０が算出される。
・算出された台数Ｎを２つの因数ｍ、ｎに分解し（Ｎ＝ｍ×ｎ）、因数の比Ｌ１（Ｌ１＝ｍ／ｎ）を算出する。
・比Ｌ１が比Ｌ０に近似すれば（例えば、差の絶対値が所定値より小さい）、そのときのｍ、ｎを照明器具の行数、列数として、照明器具の配置が決定される。
・比Ｌ１が比Ｌ０に近似していなければ、台数Ｎの異なる組み合わせの因数について、比Ｌ１が算出され、比Ｌ０と比較される。

Ｎの全ての因数の組み合わせに対して、比Ｌ０に近似するＬ１が存在しなければ、台数Ｎが変更され、比Ｌ０に近似するＬ１が得られるまで、同様の処理がなされる。例えば、算出された台数Ｎに１が加算され（Ｎ←Ｎ＋１）、その因数ｎ、ｍの組み合わせが探索される。
照明を配置する際の計算は使用台数Ｎ＝ｍ×ｎのみでもよいが使用台数Ｎ+１＝ｍ×ｎの抽出を行うことで、建物の間口と奥行きの比と比較される照明器具の組み合わせ数を増やすことが出来、結果的に照明配置の精度を上げることができる。

但し、台数が増えると目標照度に対する設計照度が高くなりすぎるため、照明器具の台数の上限を規定しておくのが好ましい。
例えば、部屋の縦横比が２：３（０．６７）で、照明器具３９台で設計照度を得られるとき、照明器具の縦の台数：横の台数＝１：３９（０．０３）、３：１３（０．２３）が考えられる。

一方、照明器具を一台足して４０台にすると、縦：横＝１：４０（０．０３）、２：２０（０．１）、４：１０（０．４）、５：８（０．６２５）が考えられる。
この中で部屋の縦横比と器具の台数の縦横比が最も近くなる５：８の組合わせを採用し、縦に５台、横に８台を均等に配置する。
以上のようにして、照明器具の行数、列数、即ち、照明器具の配置が決定される。

決定された照明配置となるように照明器具は均等に天井面に配置される。なお、このとき天井面の辺から所定の間隔を有して、照明器具が配置されるものとする。
（３）照度の算出（ステップＳ１３）
１）照度分布の算出
天井面に配置された照明器具による建物の照度分布が算出される。具体的には、床面、壁面、天井面それぞれの照度が算出される。

例えば、照明器具を点光源として、床面等との距離、方向に基づいて、床面等での照度を算出できる。具体的には、床面、壁面、天井面をメッシュ状に区切り、このメッシュの交点での照度が算出される。このとき、床面の照度Ｅは次式から算出できる。
Ｅ＝Ｅｎ×ＣＯＳθ
Ｅは床面の照度、Ｅｎは照明器具から床面までの垂直照度、ＣＯＳθは照明器具のメッシュの交点に対する角度。

照明器具から床面までの垂直照度Ｅｎは距離の逆二乗の法則を用いて算出される。
すなわち、Ｅｎ＝Ｉ/ｈ＾２
Ｅｎは垂直照度。Ｉは光度（単位立体角当たりの光束）。ｈは照明器具から床面までの距離。以上の計算を配置された照明器具全てについて行う。
算出された照度分布は「照度分布図」として表示部１４０に表示することもできる。使用者はこの照度分布図によって、建物の照度分布を容易に知ることができる。

２）机上面照度、壁面照度、天井面照度、床面照度の算出
机上面照度、壁面照度、天井面照度、床面照度は、壁面上等のメッシュの交点での照度を平均することで、算出される。
（４）照度の評価（ステップＳ１４）
算出された照度が基準テーブルでの基準照度以上であるか否かが判断される。照度が基準値に満たなかった場合、評価項目が再入力される。例えば、目標照度が再入力される。

（５）照度比の算出（ステップＳ１５）
算出された照度に基づき、壁面と天井での照度比および壁面と床面での照度比が算出される
（６）照明状態の評価（ステップＳ１６）
算出された照明状態（照度比）および評価テーブルに基づき、建物での照明状態が評価される。即ち、各評価項目について評価テーブルによって点数が付与される。

（７）評価値と基準値の比較（ステップＳ１７〜１８）
算出された評価値が基準テーブルの基準値と比較される。評価値が基準値以上であれば、処理が終了する。一方、評価値が基準値より小さい場合、照明器具テーブルから異なる照明器具が選択され（ステップＳ１８）、評価項目の照明器具が書き換えられてステップＳ１２から同様の処理がなされる。

なおステップ１８では、型番が近い照明器具が優先的に選択されるようにしておくことが望ましい。型番が近いものは特徴が近いものが多いため、必要な照度を満たすとともに、基準値以上の評価値を満たす照明器具を効率的に探すことができる。

照明設計装置１００の構成を示すブロック図である。 照明器具テーブルの一例を表す模式図である。 評価テーブルの一例を表す模式図である。 基準テーブルの一例を表す模式図である。 照明設計装置１００の動作を示すフローチャートである。 評価項目を入力するための画面を表す図である。

符号の説明

１００…照明設計装置、１１０…データベース、１２０…照明設計制御部、１２１…照明器具配置決定部、１２２…照明状態算出部、１２３…照明状態評価部、１３０…入力部、１４０…表示部、１５０…記憶部。

Claims (4)

1. 建物内の床面積、目標照度、および照明器具の全光束に基づいて、照明器具の台数を算出する台数算出部と；
   前記算出された台数に基づいて、前記建物の天井面上での照明器具の配置を決定する配置決定部と；
   前記決定された照明器具の配置に基づいて、前記建物の天井面、床面、および壁面での照度を算出する照度算出部と；
   前記算出された照度に基づいて、天井面と床面での照度比および壁面と床面での照度比を算出する照度比算出部と；
   照度比、および評価値を対応して表す評価テーブルと；
   前記評価テーブルおよび前記算出された照度比に基づいて、評価値を算出する評価値算出部と；
   を具備することを特徴とする照明設計装置。
2. 照明器具の識別子と、照明器具の全光束を対応して記憶するデータベースと；
   前記算出された評価値が所定の基準値より小さかった場合、前記データベースから照明器具を選択する選択部と；
   を更に具備することを特徴とする請求項１記載の照明設計装置。
3. 前記評価テーブルが、建物の種別、照度比、および評価値を対応して表すことを特徴とする請求項１または２記載の照明設計装置。
4. 建物内の床面積、目標照度、および照明器具の全光束に基づいて、照明器具の台数を算出するステップと；
   前記算出された台数に基づいて、前記建物の天井面上での照明器具の配置を決定するステップと；
   前記決定された照明器具の配置に基づいて、前記建物の天井面、床面、および壁面での照度を算出するステップと；
   前記算出された照度に基づいて、天井面と床面での照度比および壁面と床面での照度比を算出するステップと；
   前記算出された照度比に基づいて、この照度比と評価値が対応する評価テーブルから評価値を算出するステップと；
   を具備することを特徴とする照明設計方法。

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