照明の計算問題は、式が1本（光束法）とその変形だけです。 単位の意味と、照明率・保守率が「何を割り引く係数か」を理解すれば、確実に得点できます。
4つの量と単位
| 量 | 単位 | 意味 |
|---|---|---|
| 光束 | lm（ルーメン） | 光源が出す光の量 |
| 照度 | lx（ルクス）= lm/m² | 面に入る光の量。面の明るさ |
| 光度 | cd（カンデラ） | ある方向への光の強さ |
| 輝度 | cd/m² | ある方向から見たときの面のまぶしさ |
照度は「1m² あたり何 lm 届いているか」です。1m² に 500lm が均等に届いていれば 500lx です。 照度は照らされる面の量、輝度は見る方向を含む量、と区別しておきましょう。
光束法の式
部屋全体の平均照度から、必要な照明器具の台数を求める方法です。
N = E × A ÷（F × U × M）
| 記号 | 意味 |
|---|---|
| N | 照明器具の台数 |
| E | 作業面の平均照度〔lx〕 |
| A | 部屋の面積〔m²〕 |
| F | 器具1台あたりの光束〔lm〕 |
| U | 照明率（光源の光束のうち作業面に届く割合） |
| M | 保守率（使い続けて低下したあとの明るさの割合） |
照度を求めるときは、式を並べ替えて E = N × F × U × M ÷ A とします。
考え方
- 必要な光の量は「照度 × 面積」
- 器具が出した光は、壁や天井に吸収されて全部は届かない → 照明率 U を掛ける
- 光源の劣化や器具の汚れで、だんだん暗くなる → 保守率 M を掛ける
U も M も1より小さい値なので、分母に入れると台数が増える方向に働きます。
計算例（台数を求める）
間口 10m・奥行 8m の事務室で、平均照度を 500lx にしたい場合です。 器具1台の光束 4,000lm、照明率 0.6、保守率 0.8 とします。
| 手順 | 計算 | 結果 |
|---|---|---|
| 面積 | 10 × 8 | 80m² |
| 必要な光の量 | 500 × 80 | 40,000lm |
| 器具1台が作業面に有効に届ける光 | 4,000 × 0.6 × 0.8 | 1,920lm |
| 台数 | 40,000 ÷ 1,920 | 約 20.8 → 21台 |
台数は小数点以下を切り上げます。切り捨てると、設計照度に届きません。
計算例（照度を求める）
同じ部屋に 24 台つけた場合の平均照度は、24 × 4,000 × 0.6 × 0.8 ÷ 80 = 576lx です。
照明率を左右するもの
照明率は、次の条件で大きくも小さくもなります。
| 条件 | 照明率が大きくなる向き |
|---|---|
| 天井・壁・床の反射率 | 反射率が高い（明るい色の内装） |
| 室指数 | 室指数が大きい（広くて天井が低い部屋） |
| 器具の配光 | 作業面に向かう光が多い器具 |
室指数
室指数 K は、部屋の形を表す数値です。
K = X × Y ÷ {H ×（X + Y）}
X は間口、Y は奥行、H は作業面から光源までの高さです。天井の高さそのものではありません。
計算例の部屋で、作業面から光源までが 2.5m なら、K = 80 ÷（2.5 × 18）≒ 1.78 です。 同じ床面積でも、光源が高いほど室指数は小さくなり、壁に吸収される光が増えるので照明率は下がります。
保守率を左右するもの
保守率は、光源の光束の低下と、器具や室内の汚れによる低下をまとめた係数です。
- ほこりの多い場所ほど、保守率は小さくなります
- 清掃や光源の交換の間隔が長いほど、保守率は小さくなります
- 保守率が小さいほど、最初に多めの器具をつけておく必要があります
点光源の照度 — 逆2乗の法則
1つの光源から離れた点の照度は、距離の2乗に反比例します。
- 光源の真下（光に垂直な面）：E = I ÷ r²（I：光度〔cd〕、r：距離〔m〕）
- 光が斜めに入る水平面：E = I × cosθ ÷ r²（θ：光の入射角）
光度 800cd の光源の真下 2m の水平面なら、800 ÷ 2² = 200lx です。 距離が2倍になると照度は4分の1、3倍になると9分の1になります。 斜めから入る光は面に広がって当たるので、cosθ の分だけ小さくなります。
光の質に関する用語
| 用語 | 意味 |
|---|---|
| 色温度〔K〕 | 光の色味。数値が低いほど赤みがかった暖かい色、高いほど青白い色 |
| 演色性（平均演色評価数 Ra） | 物の色の見え方の自然さ。100 に近いほど基準光に近い |
| グレア | 視野の中の高い輝度による不快感やまぶしさ |
| 均斉度 | 照度のむらの少なさ（最小照度 ÷ 平均照度など） |
「色温度が高い＝暖かい色」と取り違える選択肢がよく出ます。ろうそくの炎は色温度が低いと覚えましょう。
覚え方のコツ
- 光束法は「N = EA ÷ FUM」。台数は切り上げ
- U と M は割り引く係数。小さいほど台数が増える
- 室指数の H は「作業面から光源まで」
- 点光源は「I ÷ r²」、斜めなら「× cosθ」
- 色温度は「低い＝赤い＝暖かい」
照明計算は、単位をつけたまま計算すると「lx × m² = lm」と確かめられるので、式の並べ替えを間違えにくくなります。