光束(ルーメン)と照度(ルクス)[高演色 LED 電球]

スーパーなどで見た電球や他のランプの箱には、よく光束や照度などの表記が見られている。 たぶんそれが光の明るさを記述するための2つのパラメータくらいは皆さんが知っているだろう。 しかし、そもそも光束(ルーメン)と照度(ルクス)とは、具体的にどのように定義されているのか? それらの違いは一体何なのか?ご存知だろうか。

光束とは?

光束とは、ランプなどの照明体から放出される可視光の総量を評価するパラメータである。ここに、光束と似ている放射束というパラメータがある。放射束は放出されるすべての電磁放射(赤外線、紫外線、可視光を含む)の測定値であり、対物光の総量である。それと違って、光束は、ヒトの目が感じる光の量であり、各波長を比視感度で重み付けすることによって、ヒトの目の感度を反映する。とのことで、光束は赤外線と紫外線を除くすべての可視光帯域の波長強度の加重合計と見ていいだろう。

 

 

比視感度とは?

比視感度とは、異なる色の光の明るさを主観的に判断することによって、異なる波長の光に対するヒトの目の相対的な感度である。 比視感度は、完全に正確であると考えられるべきではないが、ヒトの目の視覚感度を表現できる一つのパラメータとして、実験目的のためのベースラインとしての参考価値があると考えられる。

1:明所(黒)と暗所(緑)の比視感度

光束の単位 – ルーメン(Lumen)

ルーメン(lm)は、国際単位系(SI)における光束の単位であり、以下の算式通りに、光度のSI単位であるカンデラ(Candela)によって定義されたものである。

1 lm = 1 cd・sr

とのことで、光源の光角度が1つの立体角で、光束が1ルーメンの場合、光度は1カンデラになる。また、光束が1ルーメンで、光角度が1/2立体角の場合、光度は2カンデラになる。

逆に、全方向に光を放射する点光源の光度が1カンデラとした場合、その立体角が4πステラジアンであるため、この光源の光束は4πルーメン、12.56ルーメンになる。

2:グラフィックで表現されたステラジアン

照度とは?

測光法では、照度は単位面積当たりに入射する光の全光束である。つまり、光束は光源によって放出された光の総量を表したもので、照度は物体によって受け取られた光の総量を表したものである。

照度と光束との関係が、放射照度と単位面積当たりに受ける放射束との関係に似ているが、照度は、異なる波長の光に対するヒトの目の感度に従って重み付けされ、ヒトの目によって知覚される光強度を表したものである。

照度の単位 – ルクス(Lux)

照度のSI単位はルクス(Lux、lx)です。 1ルクスは1平米当たり1ルーメンに等しいである。

1 lx = 1 lm/m2 = 1 cd·sr/m2.

写真撮影では、フートキャンドル(footcandle)という照明単位でもよく使われている。フートキャンドルは非SI単位で、「キャンドルの光源を1フィート離れた面に照らすこと」との意味で、 それに従って、1本のフートキャンドルは1平方フィートあたり1ルーメン、つまり約10ルクスに相当する。

 

 

照明に影響する2つの要素-「距離」と「傾斜」

照度は1平方メートルあたりのルーメン数である。 つまり、1000ルーメンの光源が1平方メートルの面積を照らすとき、この平面上の照度は1000ルクスであることを意味する。 従って、仮に1000ルーメンの光源が10平方メートルの領域を照らすと、この平面上の照度は100ルクスになる。

とのことで、電球を購入する時には、ルーメン数に基づいて選択するだけでは不十分である。 これは、同じルーメン数の電球が居間とトイレに別々設置されている場合、部屋の大きさが異なるために、ヒトの目で感じた明るさの差が大きくなるかもしれない。

 

一般に、色温度が高くなると光源が明るくなるため(最高ルーメン数が高くなる)、電球などの照明器具を選択時に、需要照明スペースの他、部屋の雰囲気再現に繋がる色温度の違いによっての照度差を含めて検討するほかよいだろう。例えば、YUJILEDSの高演色10W電球型LED(ご購入はこちら)は、色温度が3000K、4000K、5000Kの場合、其々のルーメン数が840lm、900lm、940lmとなっている。

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