室内照明デザインにおける考慮すべき要素
過去と現在の一般室内照明
私たちは、学校の教室、オフィス、その他の一般的な作業エリアがプリズマティックまたは半透明のグローブで照らされていた初期の電気照明を知っています。これらは天井から吊り下げられ、白熱電球を収容するように設計されており、このようなユニットは直接および間接的に作業面にルーメンを提供しました。これは部屋の表面からの反射によって実現されました。また、ガラス製のグローブは広く使用され、高輝度を達成しました。したがって、この照明方式は作業者の目にとってかなりの眩しさを生じさせました。
1930年代には、完全に間接的な白熱照明が登場しました。これはパン型または同心円形の照明器具を使用していました。さらに、半銀化されたランプが装置の中心にある穴にベースアップで取り付けられていました。このシステムでは、ランプのルーメンを天井に再導向しました。つまり、基本的に天井が光源となりました。
これらの間接照明装置は、高品質で眩しさのない照明を生み出しましたが、この照明方式は本質的に非常に非効率的でした。この間接照明方式では、ルーメンが直接作業面に到達することはなく、また多くのランプが必要であり、十分な作業面照度を提供するために多くの熱（赤外線）が発生し、しばしば空間が熱的に不快な状況になりました。1930年代後半には、蛍光灯の出現により、室内照明が変化しました。これらのランプは白熱電球よりもはるかに低い輝度を持っていました。そのため、すべてのランプのルーメンを天井に向けて下方に再導向する必要はありませんでした。また、ルーバーやレンズを適切に配置することで、大部分のルーメンを直接下方に送ることができます。もちろん、蛍光灯は白熱電球の約5倍の効率を持っています。したがって、70フットキャンドルの蛍光照明は30フットキャンドルの白熱照明よりも効率的に提供できます。
1960年代には、金属ハライドランプや高圧ナトリウムランプの出現により、室内照明にいくつかの追加の変更がありました。これらは1970年代初頭のエネルギー危機に対処しました。これらのランプは、白熱電球のように集中して高輝度です。それらは7倍以上の効率を持っています。したがって、これらのランプを使用して、室内空間での完全な間接照明は再び経済的に可能になりました。結果として、エネルギー消費量の若干の削減が可能になりました。この間接照明では、照度レベルが低下しました。この照明システムは、作業面全体に比較的均一な照度を提供するものの、タスク位置では追加の照度が必要でした。
したがって、白熱照明は、蛍光照明が引き続き支配している室内空間の一般的な照明には推奨されません。また、室内照明において、特に4フットキャンドル、40W急速起動型ランプが最も一般的に使用される蛍光灯です。金属ハライドランプは、毎年間接照明でますます使用されています。これらは天井から吊り下げる照明器具やオフィス家具に組み込まれたユニットで使用されます。これらの用途で最も人気のあるランプは、400W燐酸塗布金属ハライドランプです。高圧ナトリウムランプは慎重に設計された照明器具で一部の承認を得ていますが、通常は高い天井を持つ部屋や良好な色再現性が重要でない場合、例えば体育館などでのみ推奨されます。
室内照明用ランプ
室内照明デザイナーは、通常以下のランプタイプの中からランプを選択します：
上記の各タイプには独自の長所と短所があります。デザイナーがランプを選ぶ際に考慮すべき要素は以下の通りです：
明るさ効率の考慮。明るさ効率は、ランプからのルーメン出力とランプへの電力（ワット）入力の比率です。必要な照度は、ランプと照明が経済的に提供する必要があります。
デザイナーはランプの寿命も考慮する必要があります。燃え尽きたランプの交換が困難であるかどうか、ランプのグループ交換が経済的に良い選択かどうかを考えてください。
ランプのルーメン維持率は重要な要素です。常に一定の最低限の照度を維持することが重要かどうかという疑問が生じることがあります。
また、別の重要な考慮事項は色、すなわち外観です。リストされているすべてのランプは「白色」の光を発しますが、CCTとCRIは異なります。デザイナーは、見るタスクとその周囲の色が忠実に再現されることの重要性を考慮する必要があります。
ランプと一緒に必要な補助設備は大きな問題です。これまで見てきたように、すべてのガス放電光源はバラストを必要としますが、白熱電球は必要ありません。使用されるバラストの種類は、ランプの出力、寿命、始動信頼性、システム効率、居住者の快適性に影響を与えます。
デザイナーは、特定の環境でその他の雑多な要素があるかどうか、温度が問題かどうか、領域がストロボ効果から自由である必要があるかどうか、電磁干渉が空間内の活動を妨げないかどうか、フーミングが存在して腐食や爆発性の雰囲気を生む可能性があるかどうかなどを考えなければなりません。
明るさ効率の考慮
上記の表に示されている4つの一般的なランプタイプの最初の3つの要因の比較について説明します。まず、ランプの効率について述べます。白熱電球の場合、効率は40W標準ランプの12lm/Wから500W標準ランプの22lm/Wまでです。デザインが変わらない白熱電球の場合、ランプの効率はランプのワット数とともに増加します。これは主に、より高いワット数のランプの太いフィラメントが同じ寿命でより高い温度で動作できるためです。PAR（パラボリックアルミニウム反射器）ランプとR（反射器）ランプは、標準ランプと同じワット数よりも一般的に低い効率を持っています。これはPARとRランプがより長い寿命を有することを意図しているためです。
蛍光灯は、バラスト損失があるにもかかわらず、白熱電球よりもはるかに高い効率を提供します。例えば、40W標準クールホワイト蛍光灯は当初3150ルーメンを放出し、そのバラストは12Wを消費します。したがって、効率は3150/40 = 79ルーメン/ワットであり、バラスト損失を含めると総消費電力は52W、したがって3150/52 = 61ルーメン/ワットとなります。この全体的な効率評価が市場で使用されています。照明設計スキームでは、蛍光灯は単一のバラストでペアで動作させることで全体的な効率を改善します。例えば、2つの蛍光灯それぞれが40Wを消費し、共通のバラストが12Wを消費すると、全体的な初期効率は68ルーメン/ワットになります。プリヒート蛍光灯の場合、ランプの効率は非常に低くなります。現代では、蛍光灯のバラストは最高の明るさ効率を持つ省エネランプとして設計されています。
金属ハライドランプは水銀ランプよりも高い効率を持っています。これは金属ハライドランプにハライド塩が添加されているためです。例えば、400W金属ハライドランプは当初34000ルーメンを放出し、そのバラストは460Wを消費します。これにより、初期の全体的な効率は745ルーメン/ワットになります。したがって、低いワット数のサイズほど効率が低くなります。
また、高圧ナトリウムランプの場合、高い効率を提供しますが、低圧ナトリウムランプは室内照明には適していません。これは色再現性が悪いためです。例えば、400Wナトリウムランプは当初50000ルーメンを放出し、そのバラストは75Wを消費します。したがって、全体で475Wを消費し、その初期の明るさ効率は105ルーメン/ワットです。組成的には、100Wナトリウムランプは9500ルーメンを放出し、135Wを消費し、初期の効率は70ルーメン/ワットです。
ランプの寿命の考慮
上記の表の2列目はランプの寿命（時間）を示しています。ランプの操作は常に定格電圧と正常な温度で行われると仮定しています。ランプの寿命はランプの種類によって異なります。標準的な白熱電球の寿命は750時間または1000時間です。また、PARおよびRランプは2000時間と評価されています。蛍光灯の場合、その寿命範囲は3時間の点灯開始に基づいています。一方、プリヒート蛍光灯の寿命評価は範囲の下端、つまり7500時間または9000時間です。インスタントスタートランプは12000時間耐久です。また、ラピッドスタートランプは18000時間または20000時間持続します。
メタルハライドランプの寿命は、点灯時間ごとの開始回数に依存します。その寿命評価は10時間ごとの開始回数に基づいています。例えば、400Wメタルハライドランプは最も長く20000時間持続します。1500Wランプは最も短く3000時間です。また、特別に設計されたバラストを使用すると、すべての高圧ナトリウムランプは24000時間の寿命を持ちます。高圧ナトリウムランプは、少ないワット数と高い寿命のために水銀ランプの代わりに使用されます。水銀ランプは12000時間の寿命を持っています。
ルーメン劣化率の考慮
表に示されているランプのルーメン劣化率。
標準的な白熱電球の場合、ランプの寿命中にルーメン出力は10〜22%減少します。
蛍光灯の場合、100時間のルーメン値は初期ルーメンと呼ばれ、その時点からルーメン劣化が計算され、3時間ごとの点灯開始に基づいています。
平均ルーメン係数は、評価寿命の40%で期待される初期ルーメンの割合です。ランプのルーメン劣化係数は、評価寿命の70%で期待される初期ルーメンの割合です。
例えば、40W標準クールホワイト蛍光灯は100時間で3150初期ルーメンを出し、評価寿命の70%（14000時間）で2650ルーメンになります。したがって、そのルーメン劣化係数は0.84またはルーメン出力の16%の劣化です。
高強度放電ランプの初期ルーメン評価は100時間です。これらのランプのルーメン劣化は、評価寿命の約70%で予想されるルーメン出力を基に平均ルーメンとして与えられます。金属ハライドランプは、高圧ナトリウムランプよりも大きなルーメン劣化を示します。
ランプの色の考慮
ランプの色はデザイナーが常に考慮する4つ目の要素です。色を測定するためには、CCT（相関色温度）とCRI（色彩再現指数）を計算して、照明設計スキームで適切な色の外観を提供します。
CCTまたは相関色温度とは、黒体放射の色がランプのルーメンの色と等しい黒体の温度を意味します。
CRIまたは色彩再現指数とは、ランプからのルーメンの色が標準ルーメンの色にどれだけ近いかを示す指標です。標準ランプは、CIEの推奨に基づき、A、B、C、D
