JP5603644B2

JP5603644B2 - 照明設計方法

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Publication number: JP5603644B2
Application number: JP2010101914A
Authority: JP
Inventors: 浩嗣山田
Original assignee: Sumitomo Forestry Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Forestry Co Ltd
Priority date: 2010-04-27
Filing date: 2010-04-27
Publication date: 2014-10-08
Anticipated expiration: 2030-04-27
Also published as: JP2011233330A

Description

本発明は、照明設計方法に関し、特に、明るさ感を評価した住宅の居室部等の空間の照明設計を行う照明設計方法に関する。

例えば住宅の照明器具として、近年、多種多様なものが用いられるようになっており、住宅の照明設計を行う際には、例えばユーザが、各種の照明器具のカタログを見ながら、専門業者のアドバイスを受けて照明器具の種類や個数、照明器具を設置すべき位置等を決定していたが、カタログを見ただけでは、選択した照明器具が例えば住宅の居室部等の空間に設置された際に実際に体感される明るさ感を感じ取ることは困難である。

また、明るさ感を考慮した照明設計を行う際の目安となるように、カタログ等には、照明器具のワット数等の照明の強さや弱さの情報の他に、例えばＪＩＳＺ９１００−１９７９照度基準（住宅）による水平面照度を概ね満足できる部屋の広さを特定した適合畳数が、例えば適合畳数「６〜８畳用」等として表示されていたが、適合畳数の表示では、上方から見た水平面照度が規定のレベルを満足するか否かという情報に過ぎないため、壁の方向を見ることが多い人の視野を通して空間全体を見た場合の明るさ感を適正に評価できるものとはいい難かった。

このため、水平面照度によらない明るさ感の評価方法や、これに基づく照明設計方法が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の明るさ感の評価方法では、色モード境界輝度と、観測者の視野内における照明空間の特定領域の光源輝度を除く幾何平均輝度との相関関係と、色モード境界輝度と、照明空間の明るさ感を表す明るさ感覚指標との相関関係とに基づいて、明るさ感覚指標を、幾何平均輝度の関数として規定して明るさ感を評価するものである。

特開２００７−１７１０５５号公報

しかしながら、特許文献１の明るさ感の評価方法では、室内の明るさ感を精緻に予測することができるが、色モード境界輝度を設定するための専門の装置を必要とすると共に、高度な専門知識を必要とすることから、例えば照明設計の初期段階でおおよその明るさ感を予測するために、手軽に利用することは困難である。

これに対して、従来の水平面照度による明るさ感の評価方法と類似する簡易な方法として、ベクトル・スカラー比による評価方法や、平均円筒照度による評価方法が知られている。これらの評価方法によれば、人間の明るさ感の感覚は、水平面の照度の大小よりも、むしろ鉛直面の照度で示す方がふさわしいとして、鉛直面照度を基準とした明るさ感の指標を用いるものであるが、ベクトル・スカラー比による評価方法では、ベクトル・スカラー比を構成するベクトル照度は、光源が２つあるような場合でも、１つの向きにしかその値を定めることができないため、複数の光源を持つ空間の評価には不向きである。また、平均円筒照度による評価方法では、真上から到達する指向性の強い光に対する評価が困難である。

本発明は、従来の水平面照度による明るさ感の評価方法を発展させた簡易な方法によって得られる、空間に配置された照明器具による光の方向性を反映させた新たな指標を用いて、住宅の居室部等の空間の明るさ感を適正に評価した照明設計を行うことのできる照明設計方法を提供することを目的とする。

本発明は、照明設計を行う空間の所定の代表的位置に仮想の六面体を設けて、設計中の光環境下において、前記六面体の底面を除く５面の照度を各々計測又は算出し、４方の側面の平均照度を上面の照度で除した値である鉛直水平照度率を明るさ感の指標として、前記空間の照明設計を行う照明設計方法を提供することにより、上記目的を達成したものである。

そして、本発明の照明設計方法は、前記照明設計を行う空間を模した実験室において、所定の代表的位置に仮想の六面体を設けて種々の光環境下における前記鉛直水平照度率を計測又は算出すると共に、前記種々の光環境下における明るさ感を複数の被験者に申告してもらって、前記実験室における明るさ感と前記鉛直水平照度率との相関関係を予め求めておき、前記照明設計を行う空間で計測又は算出された前記鉛直水平照度率を前記予め求めた前記明るさ感と前記鉛直水平照度率との相関関係にあてはめることで、前記空間の照明設計を行うようにすることが好ましい。

また、本発明の照明設計方法は、前記鉛直水平照度率が０．５〜１．５、前記仮想の六面体の４方の側面の平均照度が１０〜６０lxとなるように前記空間の照明設計を行うようにすることが好ましい。

本発明の照明設計方法によれば、従来の水平面照度による明るさ感の評価方法を発展させた簡易な方法によって得られる、空間に配置された照明器具による光の方向性を反映させた新たな指標を用いて、住宅の居室部等の空間の明るさ感を適正に評価した照明設計を行うことができる。

本発明の好ましい一実施形態に係る照明設計方法を説明する概念図である。（ａ），（ｂ）は、鉛直水平照度率（ＲＶＨ）を求めるための数式である。鉛直水平照度率（ＲＶＨ）と明るさ感との関係を示すチャートである。照明設計を行う空間を模した実験室を例示する略示平面図である。実験スケジュールを例示するチャートである。被験者に申告してもらう明るさ感の質問内容を例示する表である。

本発明の好ましい一実施形態に係る照明設計方法は、例えば住宅の居室部として、１０畳程度の広さの居間の照明設計を行う際に、照明器具の種類、ワット数による照明の強さや弱さ等の他、居住者が実際に体感する明るさ感を適正に評価した設計を行えるようにするものである。すなわち、従来の水平面照度による明るさ感の指標によれば、人は下を向いて部屋全体の明るさ感を感じるよりも、壁の方向を向いて部屋全体の明るさ感を感じるのが一般的であるため、空間全体を見た場合の明るさ感を適正に評価できるものとはいい難かった。本発明の照明設計方法は、照明器具の数や照明の方向性に左右されることなく、例えばソファに着座した際の目線の位置を居室部における代表的位置として、当該代表的位置における鉛直水平照度率（ＲＶＨ）を求めて明るさ感の指標とすることにより、光がどの方向から当該代表的位置に到達するかを表現可能として、明るさ感を適正に評価できるようにするものである。

そして、本実施形態の照明設計方法は、照明設計を行う空間の所定の代表的位置として、図１に示すように、例えば居室部１０の中央部分に仮想の六面体１１を設けて、設計される光環境下において、仮想の六面体１１の底面を除く５面の照度Ｅ_V1、Ｅ_V2、Ｅ_V3、Ｅ_V4、Ｅ_Hを各々計測又は算出し、図２（ａ），（ｂ）に示すように、４方の側面の平均照度Ｅ_V0＝（Ｅ_V1＋Ｅ_V2＋Ｅ_V3＋Ｅ_V4）／４を上面の照度Ｅ_Hで除した値である鉛直水平照度率（ＲＶＨ）を明るさ感の指標として、明るさ感を評価した空間（居室部）１０の照明設計を行うようになっている。

本実施形態では、明るさ感の指標となるＲＶＨは、図１及び図２に示すように、設計される各光環境下において、例えば居室部１０の中央部分に設けた仮想の六面体１１の底面を除く５面の照度Ｅ_V1、Ｅ_V2、Ｅ_V3、Ｅ_V4、Ｅ_Hを各々計測又は算出すると共に、４方の側面の平均照度Ｅ_V0＝（Ｅ_V1、Ｅ_V2、Ｅ_V3、Ｅ_V4）／４を上面の照度Ｅ_Hで除した値として求められる。ここで、各面の照度Ｅ_V1、Ｅ_V2、Ｅ_V3、Ｅ_V4、Ｅ_Hは、例えば居室部１０の中央部分に設けた仮想の六面体１１の５面に面するように、公知の各種の５台の照度計を各々取り付けて、各面の照度を直接計測することによって求めることができる。また、例えばコンピュータに公知の各種の照度算出用のプログラムを組み込んで、居室部１０に設置される各照明器具のワット数、設置位置、仮想の六面体との距離や方向等の諸条件を入力することにより算出して、各面の照度Ｅ_V1、Ｅ_V2、Ｅ_V3、Ｅ_V4、Ｅ_Hを求めることもできる。

そして、本実施形態によれば、ＲＶＨを算定するための鉛直面照度として、仮想の六面体１１の４方の側面の平均照度（平均鉛直面照度）Ｅ_V0を採用しているので、ベクトル・スカラー比による評価方法とは異なり、光源が２以上あるような場合でも、当該２以上の方向からの光源が及ぼす鉛直面への明るさを同時に反映させた適正な明るさ感の評価を行うことが可能になる。また、仮想の六面体１１の４方の側面の平均鉛直面照度Ｅ_V0を仮想の六面体１１の上面の水平面照度Ｅ_Hで除した値として、ＲＶＨを算定しているので、平均円筒照度による評価方法とは異なり、上方の光源から到達する光による明るさを反映させた適正な明るさ感の評価を行うことが可能になる。

したがって、本実施形態の照明設計方法によれば、従来の水平面照度による明るさ感の評価方法を発展させた簡易な方法によって得られる、居室部に配置された照明器具による光の方向性を反映させた新たな指標であるＲＶＨを用いて、居室部の明るさ感を適正に評価した照明設計を行うことが可能になる。

また、本実施形態では、照明設計を行う空間（居室部）１０を模した図４に示す実験室１２において、所定の代表的位置として、例えば実験室１２の中央部分に仮想の六面体１１（図１参照）を設けて、種々の光環境下におけるＲＶＨを計測又は算出すると共に、種々の光環境下における明るさ感を複数の被験者に申告してもらって、実験室１２における明るさ感とＲＶＨとの相関関係を予め求めておき（図３参照）、照明設計を行う空間（居室部）１０で計測又は算出されたＲＶＨを予め求めた明るさ感とＲＶＨとの相関関係にあてはめることで、明るさ感を評価した空間（居室部）の照明設計を行うことができる。

すなわち、本実施形態では、例えば住宅の居室部１０として、上述のように１０畳程度の広さの居間の照明設計を行う際に、同様の広さの居間を模した空間である実験室１２において、以下のような被験者実験を行って、種々の光環境下における明るさ感を複数の被験者に申告してもらい、実験室１２における部屋全体の明るさ感とＲＶＨとの相関関係（図３参照）を予め求めておく。

〔実験概要〕
雰囲気照明による部屋全体の明るさ感や視的快適性とＲＶＨとの関係を明らかにするために、居間を模した実験室１２で被験者実験を行った。被験者の人数は全員で１７名（男性１名、女性１６名、１９〜５０才、平均３５．８才）とした。

実験室１２を含む室内光体感設備１３の平面図を図４に示す。室内光体感設備１３の全体は３室（廊下１４、実験室１２、計測室１５）から成り立っている。廊下１４は実験室１２へ至るための前室として設けてあり、被験者に待機してもらう室である。廊下１４の部分の床面積は約２．５ｍ^２である。実験室１２は被験者が明るさ感の申告を行なう室で、１０畳（１６．６ｍ^２）の広さを有している。計測室１５は照度データの記録を行なう室である。天井高さは全て２．４５ｍである。実験室１２の天井、壁、床の反射率は、それぞれ０．８８、０．６８、０．２２である。

実験室１２の照明条件は、ａ）シーリングライト（以下、シーリング）、ｂ）天井に間接照明（以下、間接照明）、ｃ）アッパーライト（以下、アッパー）、ｄ）スタンドライト（以下、スタンド）、ｅ）フロアライト（以下、フロア）の５条件とした。ｂ）〜ｅ）の照明条件には、手元の明るさを得るためにソファ左横に読書灯を設けた。ａ）のシーリングへの投入電力の決定は、部屋の広さに基づいて定めた。シーリングは、住宅照明で一般的に使われている４０Ｗ蛍光灯２本からなる乳白パネル付照明器具で、１２６０×１８０ｍｍのもを使用した。ｂ）〜ｅ）の投入電力は、シーリングへの投入電力の合計である８０Ｗを下回るように設定した。ｂ）の間接照明では、長さ１０００ｍｍの３０Ｗの蛍光灯２本を、深さ１５０ｍｍ、２５００×１５０ｍｍの開口部をもつ折上げ天井のふところに直列に並べて設置する。蛍光灯の設置断面は、幅２５０ｍｍ、高さ１５０ｍｍである。ｃ）のアッパーは、８Ｗの電球型蛍光灯を高さ１８００ｍｍの支柱の端部に設置したもので、その上に直径３００ｍｍのシェードをかぶせたものであり、主として天井面を照射する。ｄ）のスタンドは、長さ１０００ｍｍの４０Ｗ蛍光灯を鉛直に設け、高さ１３８０ｍｍの縦型のシェードをもつもので、主として壁面を照射する。ｅ）のフロアライトは、８Ｗの電球型蛍光灯に高さ１６０ｍｍ×幅１６０ｍｍ×奥行９０ｍｍのシェードをかぶせたもので、主として床を照射する。読書灯は、７ＷのＬＥＤランプを長さ７５０ｍｍの支柱の端部に取り付けたもので、ソファの横に置いてある高さ６００ｍｍの袖机の上に設置した。実験に使用した蛍光灯は全て電球色のもので統一した。

廊下１４の照明は、廊下１４の中央の天井面に設置された、天井から廊下１４の全体を照射するもの（以下、天井付）と、廊下１４の長辺方向の壁の中央部分における床上１７５０ｍｍのところに設置された、壁から廊下１４の全体を照射するもの（以下、壁付）の２種類を設けた。双方ともに８Ｗの電球型蛍光灯を用いた。

以上の実験室１２での５条件と廊下１４での２条件で、全部で１０種類の組み合わせについて実験を行った。被験者にはこれら１０種類の照明の組み合わせをランダムに提示し、全ての照明の組み合わせについて明るさ感と視的快適性の申告をしてもらった。

図５に、実験スケジュールを示す。実験時間は被験者一人につき約２時間（１１７分）とする。被験者には廊下１４に１０分間待機してもらい、その間に実験手順と回答方法を説明し、自宅居間の照明方式などについての質問を行なった。その後、前述した５条件のいずれか一つで照明を行なっている実験室１２に入室し、ソファに着座後、質問用紙への申告（１回目）を行なってもらう。その後はくつろいだ姿勢で読書をしてもらい、６分経過後に２回目の申告を行なってもらい、７分後に退室する。廊下で再び３分間の順応後、１番目とは異なる条件の照明を行なっている実験室１２に再入室してもらう。以上を１１回繰り返す。

実験室１２の照明条件の変更は、被験者が廊下１４で待機している間に行ない、廊下１４の照明方式の変更は、被験者が実験室１２で申告している間に行なう。１番目と１１番目の廊下１４と実験室１２の照明の組み合わせは、同じ照明条件とした。１番目の申告は、被験者が実験に慣れてもらうための練習用とし、２番目以降１１番目までの申告をデータとして採用した。

実験室１２の中央部分に設けたテーブルの中央で床から７００ｍｍ程度の高さの位置を照明設計を行う代表的位置として、仮想の六面体１１を設けた。この仮想の六面体１１の上面の照度を水平面照度Ｅ_Hとして照度計を用いて計測すると共に、各壁面に正対する４方の側面の照度を鉛直面照度Ｅ_V1、Ｅ_V2、Ｅ_V3、Ｅ_V4として各々計測し、これらの計測値から５種類の各照明条件について、各々鉛直水平照度率（ＲＶＨ）を求めた。また、読書灯の直下の水平面照度を測定した。被験者の額には携帯型小型照度計を装着してもらい、曝露照度を測定した。

図６に、実験室１２において被験者に申告してもらった明るさ感の内容を示す。質問内容は、実験室１２の全体の明るさと手元の明るさについて、「明るすぎる」から「暗すぎる」までの５肢のいずれか、実験室１２の明るさと手元の明るさのそれぞれについて、「もっと明るくしたい」か「このままでよい」か「もっと暗くしたい」かの３肢、実験室１２全体の視的快適性について、「とても快」から「とても不快」までの４肢のいずれかで回答してもらった。図６の最下段の「読書灯を点けたいですか？」の質問は、７分間のあいだの1回目のみに回答してもらい、「はい」と回答した被験者には、読書灯を点灯してもらい、好みの明るさになるよう調光してもらったうえで、読書してもらった。テーブルには、あらかじめ雑誌を複数用意しておき、好みに応じて適当に選んで読んでもらった。実験中は、実験室１２の室温をエアコンによりほぼ２７℃で一定に制御した。

図３に、上述の被験者実験によって得られた、部屋全体の明るさ感とＲＶＨとの関係を示す。またこられの実験結果を回帰分析して、部屋全体の明るさ感とＲＶＨとの相関関係を示す回帰直線を算出する。

そして、本実施形態によれば、このようにして求められた明るさ感とＲＶＨとの相関関係に基づいて、好ましくはＲＶＨが０．５〜１．５、仮想の六面体１１の４方の側面の平均照度Ｅ_V0＝（Ｅ_V1、Ｅ_V2、Ｅ_V3、Ｅ_V4）／４が１０〜６０lxとなるように、設計対象となる居室部の照明設計を行うことにより、居室部の明るさ感を適正に評価した、ほどよい明るさ感が得られる照明設計を行うことが可能になる。また、例えば居住者が、暗くて落ち着いた照明環境を望む場合には、ＲＶＨが大きくなるように設計することで、一方、明るくて活気のある照明環境を望む場合には、ＲＶＨが小さくなるように設計することで、居住者が要望する光環境を容易に形成することが可能になる。さらに、ＲＶＨが同様の大きさとなった照明器具による複数の光環境のうち、照明器具の電力消費がより少ないものを選択することで、所望の明るさ感を保持しつつ、照明用の投入電力の削減を効果的に図ることが可能な照明設計を効率良く行うことが可能になる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変更が可能である。例えば、本発明の照明設計方法は、居間等の住宅の居室部の他、その他の種々の建物の屋内空間の照明設計を行う際にも採用することができる。また、照明設計を行う空間の所定の代表的位置は、当該空間の中央部分である必要は必ずしもない。

１０居室部（照明設計を行う空間）
１１仮想の六面体
１２実験室
１３室内光体感設備
１４廊下
１５計測室

Claims

照明設計を行う空間の所定の代表的位置に仮想の六面体を設けて、設計中の光環境下において、前記六面体の底面を除く５面の照度を各々計測又は算出し、４方の側面の平均照度を上面の照度で除した値である鉛直水平照度率を明るさ感の指標として、前記空間の照明設計を行う照明設計方法。
前記照明設計を行う空間を模した実験室において、所定の代表的位置に仮想の六面体を設けて種々の光環境下における前記鉛直水平照度率を計測又は算出すると共に、前記種々の光環境下における明るさ感を複数の被験者に申告してもらって、前記実験室における明るさ感と前記鉛直水平照度率との相関関係を予め求めておき、前記照明設計を行う空間で計測又は算出された前記鉛直水平照度率を前記予め求めた前記明るさ感と前記鉛直水平照度率との相関関係にあてはめることで、前記空間の照明設計を行う請求項１記載の照明設計方法。
前記鉛直水平照度率が０．５〜１．５、前記仮想の六面体の４方の側面の平均照度が１０〜６０lxとなるように前記空間の照明設計を行う請求項１又は２に記載の照明設計方法。