ルーメン・ルクス・ケルビン・カンデラなど照明用語と換算方法について
2020年09月30日
照明検討時によく出てくるルーメン・ルクス・ケルビンのそれぞれの用語の意味と各単位の換算方法を紹介します。
ルーメン（lm）とは
ルーメンとは光束（こうそく）の単位で照明の明るさのパワーを表しています。同じ照明の同じ消費電力であっても色温度（ケルビン数）によってルーメン数は異なります。オレンジ色のような温かい色は人間はあまり明るさを感じず白色のほうが明るく感じるためルーメン数もばらつきがあります。このルーメン数はスーパーなどで販売している家庭用の電球のパッケージにも表記があります。同じ40Wの電球であってもメーカーやランプの種類がちがうとルーメン数も違います。同じW数であればルーメン数が高いランプのほうが発光効率が良い照明になります。
ルクス（lx）とは
ルクスとは明るさを表す照度の単位です。照度はランプによって照らされている面の明るさを表しています。照度計を用いて計測することができ、その数値の単位がルクスになります。ルクスは面積やランプのルーメン数、発光元と計測するまでの距離など様々なことが起因しております。
ケルビン（K）とは
ケルビンとは色温度の単位です。ケルビンというと絶対温度の単位としても使われていますが照明のケルビンとは関係がありません。色温度は光の色を定量的な数値で表したもので5000K、2700Kなどという4桁の数値が使われています。この数字が低いほど暖色系、高いほど寒色系の色となります。朝日や夕日、ろうそくなどが約3000K、太陽光が約5000Kとなります。この色温度によって明るさの感じ方や空間の雰囲気、色の見え方などが変わったりします。
カンデラ（cd）とは
カンデラとは光度の単位です。光度は光源から出る光るの強さのことを言います。照明器具のカタログなどを見ているとルーメン（lm）数やケルビン（K）に関しては表記されていますが、カンデラはあまり表記されていません。また照明提案の際も、この照明を使うとどのくらいの照度（ルクス）が出るかという説明はしますが、どのくらいのカンデラ値かという説明はしません。しかしこの照度の提案を行う際はカンデラ値が分かっていなければできません。以下図のような照明の配光曲線ではカンデラ値の表記がされています。
イーネスライトNK30Eの配光曲線
https://www.kotanikk.com/light/products/post-11068/ルクスへの換算方法
照明を選ぶ際にどのくらいの明るさになるかはルクス（照度）で判断することが多いです。その照度を出すには床面積、光束（ルーメン）、設置高さ、照明の光の広がり（分布図）などの情報が必要になり、ルーメンのみからルクスへ換算することは不可能です。
ただし上記に記載したような配光曲線からカンデラ値を読み取りlm数が分かればおおよその照度が計算可能です。
配光曲線（カンデラ）から照度（ルクス）への換算方法
①配光曲線0°位置のカンデラ値を読み取り1000分のlm数を掛け算で1ｍ位置の照度を計算
この図の矢印で刺している値は2,598cdです。
またこのランプのルーメン数は16000lmとなりますので以下のように計算できます。
2598cd × 16000lm ÷ 1000 = 41,568lx →1m位置の照度
②1ｍ照度から逆二乗の法則より求めたい位置の直下照度を計算
今回は器具から20m先の照度を求めます。
41,568lx ÷ 20mの2乗（＝400）≒ 104lx →20m先の直下照度
③照明器具の保守率が分かっている場合は②の照度に保守率を掛けます。
※保守率は無電極ランプだと0.8、LEDだと0.8、水銀灯などは0.7です。
今回の器具の保守率は0.7になるので104lx × 0.7 = 72.8lx となります。
【検証】
この計算が正しいかルミナスという照度設計ソフトを用いて検証した画像が以下です。
20mの高さに取り付けたNK30Eの最大照度は75.8lxと出ていますので、計算して求めた72.8lxはほぼ正しいと言えます。
これらは直下での照度計算になりますので空間の平均照度や器具直下ではない位置での照度はまた別の計算が必要になります。
照度が気になる場合は検討している照明器具メーカーに照度設計資料を希望し検討情報を伝えると資料として出てきますので、ぜひ依頼してみてください。
弊社でも照度設計は無料で行っておりますのでご希望の場合はお声がけいただけると幸いです。