明るさの種類と単位②

前ページに続いて、明るさの種類と単位について学んでまいりましょう。
前ぺーじでは、ワットは明るさに関係ない、エネルギーに関する単位であるということを学びました。では、照明の明るさを示す単位とは何なのでしょうか?

照明器具をオンにすると、明るく灯りますが、人間が感じるこの光の量を『光束』とよび、

と呼びます。

光の波長ごとの目の感度

人の目は、黄色当たりの感度が良く、紫色、赤色は感度が悪いと言われます。つまり、人間の目にとって感度が良い色は緑色~黄色であり、赤や紫は感度が悪く、よく見えない色であることが分かります。

同じように、私たちが照明から感じる光の色は、波長によって変わり、たとえば明るくしようと思って、たくさん紫色に光る照明ランプを集めて置いたとしても、ちっとも明るいとは感じず、視認の良い黄色の照明ランプの方が明るく見えるのです。
もっと言えば、その黄色に光るランプを集めれば、集めるほど、さらに明るく見えるのです。
つまり、光束とは、照明から出る光のなかで、人間が感じる光の量をいい、この数値が高ければ高いほど明るいと言えるのです。

つまり、光束とは、

この数値が高ければ高いほど明るいと言えるのです。

白熱電球が500 lm(=ルーメン) 白色蛍光灯が3000lmだとすれば、単純に白色蛍光灯の方が6倍明るいです。

身近な光速の例

上の表を見ると、LED照明、白熱電球はだいたい数百~1000lmまで、オフィスなどで使われる蛍光灯は、3000~4000lmくらいだなと知ることができます。

ランプの明るさに、どれだけエネルギーを使うかという明るさに対する消費電力の割合を表したものです。明るさは前述の光速、ルーメンであり、消費電力は同じく前述のW = ワット です。

明るさは前述の光速、ルーメンであり、消費電力は同じく前述のW = ワット です。
単位は、lm/W になります。

例えば、蛍光ランプ40Wの光速量(明るさの量)は、3000ルーメン(=lm)くらいなので、ランプ効率は、3000/40 = 75 lm/Wとなります。
一方白熱電球60Wの光速量は、600ルーメン(=lm)くらいなので、ランプ効率は、12 lm/Wとなります。

おもな電球のワット数とランプ効率を、以下の表でご覧ください。

各種電球のランプ効率比較

電球の種類ごとの消費電力とランプ効率
電球の種類 消費電力 (W) ランプ効率 (lm/W)
白熱電球 100 15
ハロゲン電球 100 16
LED照明 6~7 85
電球形蛍光ランプ(昼白色) 12 65
直管形スターター形蛍光ランプ(昼白色) 36 96
Hf蛍光ランプ 45 100
HID水銀ランプ 400 55
低圧ナトリウムランプ 180 175

表から分かること

  • LED照明は非常に効率が良く、わずか6~7Wの消費電力で85lm/Wという高いランプ効率を実現しています。
  • 低圧ナトリウムランプは群を抜いて高効率(175lm/W)ですが、家庭用途には不向きです(色の再現性が低いなど)。
  • 白熱電球・ハロゲン電球は非常に効率が悪く、同じ100Wでも15~16lm/W程度しか得られず、電気代が高くつくことがわかります。
  • 蛍光灯タイプ(電球形蛍光ランプ・直管型など)はLEDほどではないが、効率的で比較的経済的です。
  • Hf蛍光ランプや一部蛍光灯もLEDに匹敵する性能を持つものもあります。

各種電球のランプ効率についてのまとめ

  • ランプ効率が高い電球は、明るさが同じでも消費電力が少なく、電気代の節約になる
  • LED照明は現在もっともバランスが取れた選択肢で、長寿命・省エネ・高効率の点で優秀。
  • 古い白熱電球を使用し続けることは、エネルギー効率の観点から見ても不利であり、早めの交換が望ましい。

・・ということが分かります。生活していく上で、照明は昼夜欠かせない必需品というより必須品です。それぞれの照明器具の特徴を良く知り、適切な使い方をこころがけましょう。

参考文献

牟田 淳(2011).『あかりと照明のサイエンス』.オーム社/開発局
安斎哲(2018).『世界で一番やさしい 照明』.建築知識
安斎哲(2021).『世界で一番くわしい 照明-最新版-』.株式会社エクスナレッジ