ランプはエネルギー変換器です。 二次的な機能を実行することもありますが、その主な目的は、電気エネルギーを可視電磁放射に変換することです。 光を作る方法はたくさんあります。 一般的な照明を作成するための標準的な方法は、電気エネルギーを光に変換することです。

光の種類

白熱

固体と液体が加熱されると、1,000 K を超える温度で可視光線が放出されます。 これは白熱として知られています。

このような加熱は、フィラメント ランプの光生成の基本です。電流は、ランプの種類とその用途に応じて、温度が約 2,500 ～ 3,200 K に上昇する細いタングステン ワイヤを通過します。

この方法には限界があり、これは黒体放射体の性能に関するプランクの法則によって説明されており、放射されるエネルギーのスペクトル分布は温度とともに増加します。 約 3,600 K 以上で​​は、可視放射の放出が著しく増加し、最大出力の波長が可視帯域にシフトします。 この温度は、フィラメントに使用されるタングステンの融点に近いため、実用的な温度限界は約 2,700 K であり、それを超えるとフィラメントの蒸発が過剰になります。 これらのスペクトル シフトの結果の XNUMX つは、放射される放射の大部分が光としてではなく、赤外線領域の熱として放出されることです。 このように、フィラメント ランプは効果的な加熱装置となり、プリントの乾燥、食品の準備、動物の飼育用に設計されたランプに使用されます。

放電

放電は、光をより効率的に生成するため、商業および産業用の最新の光源で使用される技術です。 ランプの種類によっては、放電とフォトルミネッセンスを組み合わせたものがあります。

ガスを通過する電流は、原子と分子を励起して、存在する元素の特徴であるスペクトルの放射を放出します。 ナトリウムと水銀の XNUMX つの金属が一般的に使用されます。これらの金属の特性は、可視スペクトル内で有用な放射線を出すためです。 どちらの金属も連続スペクトルを発せず、放電ランプは選択スペクトルを持ちます。 それらの演色は、連続スペクトルと同じになることはありません。 放電ランプは、高圧または低圧に分類されることがよくありますが、これらの用語は相対的なものであり、高圧ナトリウム ランプは XNUMX 気圧未満で動作します。

発光の種類

フォトルミネッセンス 放射線が固体に吸収され、別の波長で再放出されるときに発生します。 再放出された放射線が可視スペクトル内にある場合、プロセスが呼び出されます 蛍光 or リン光.

エレクトロルミネッセンス 蛍光体材料などの特定の固体を通過する電流によって光が生成されるときに発生します。 自照式標識やインストルメント パネルに使用されていますが、建物や外部の照明用の実用的な光源であるとは証明されていません。

電灯の進化

技術の進歩によりさまざまなランプを製造できるようになりましたが、それらの開発に影響を与えた主な要因は外部市場の力でした。 たとえば、今世紀の初めに使用されていたフィラメント ランプの製造は、優れた真空ポンプが利用可能になり、タングステン ワイヤが引き出されて初めて可能になりました。 しかし、市場の成長を決定づけたのは、電気照明の需要を満たす大規模な発電と配電でした。 電気照明は、ガスや石油で生成された光よりも多くの利点を提供しました。たとえば、頻繁なメンテナンスを必要としない安定した光、炎が露出せず、局所的な燃焼副産物がないという安全性の向上などです。

第二次世界大戦後の復興期には、生産性が重視されました。 蛍光灯は、工場やオフィスの影のない、比較的熱のない照明を可能にし、スペースを最大限に活用できるため、主要な光源になりました。 典型的な 1,500 mm 蛍光管状ランプの光出力とワット数の要件を表 1 に示します。

表 1. 一般的な 1,500 mm 蛍光管ランプの改善された光出力とワット数要件

1970 年代までに石油価格が上昇し、エネルギー コストが運用コストの重要な部分を占めるようになりました。 同じ光量で少ない消費電力の蛍光灯が市場から求められていました。 ランプのデザインはいくつかの点で洗練されました。 世紀が終わり、地球環境問題への意識が高まっています。 減少する原材料の有効利用、製品のリサイクルまたは安全な廃棄、およびエネルギー消費 (特に化石燃料から生成されるエネルギー) に対する継続的な懸念は、現在のランプ設計に影響を与えています。

パフォーマンス基準

パフォーマンス基準はアプリケーションによって異なります。 一般に、これらの基準の重要性に特定の階層はありません。

光出力: ランプのルーメン出力は、設置の規模と必要な照明の量に関連してその適合性を決定します。

色の見え方と演色性: 色の見え方と演色性には、個別のスケールと数値が適用されます。 数値はあくまでも目安であり、一部は概算にすぎないことを覚えておくことが重要です。 適合性の評価は、可能な限り、実際のランプと、状況に適した色または素材を使用して行う必要があります。

ランプ寿命: ほとんどのランプは、照明設備の使用期間中に数回交換する必要があります。設計者は、奇妙な故障やメンテナンスによる居住者への不便を最小限に抑える必要があります。 ランプは、さまざまな用途で使用されています。 予想される平均寿命は、多くの場合、コストとパフォーマンスの妥協点です。 たとえば、最大光出力は画像の品質にとって重要であるため、スライド プロジェクターのランプの寿命は数百時間です。 対照的に、一部の道路照明ランプは 8,000 年ごとに交換される場合があり、これは約 XNUMX 時間の燃焼に相当します。

また、ランプの寿命は使用条件に左右されるため、すべての条件に当てはまる単純な数値はありません。 また、有効なランプ寿命は、さまざまな障害モードによって決定される場合があります。 フィラメントやランプの破裂などの物理的な故障の前に、光出力の低下や色の変化が生じる場合があります。 ランプの寿命は、温度、振動、始動頻度、電源電圧の変動、向きなどの外部環境条件の影響を受けます。

ランプ タイプの平均寿命は、テスト ランプのバッチで 50% が故障するまでの時間であることに注意してください。 この生命の定義は、多くの商業用または工業用設備には適用できない可能性があります。 したがって、実際のランプ寿命は通常、公開されている値よりも短く、比較のためにのみ使用する必要があります。

効率化: 一般に、特定のタイプのランプの効率は定格電力が増加するにつれて向上します。これは、ほとんどのランプに一定の損失があるためです。 ただし、ランプの種類によって効率が大きく異なります。 サイズ、色、寿命の基準も満たしていれば、最高効率のランプを使用する必要があります。 エネルギーの節約は、視覚的な快適性や居住者のパフォーマンス能力を犠牲にしてはなりません。 いくつかの典型的な効能を表 2 に示します。

表 2. 一般的なランプ効率

メインランプの種類

何年にもわたって、国内および国際的な基準と登録によって、いくつかの命名体系が開発されてきました。

1993 年、国際電気標準会議 (IEC) は、既存の国および地域のコーディング システムを置き換えることを目的とした新しい国際ランプ コーディング システム (ILCOS) を発行しました。 さまざまなランプの ILCOS 短縮形コードのリストを表 3 に示します。

表 3. 一部のランプ タイプの国際ランプ コーディング システム (ILCOS) 短縮形コーディング システム

白熱灯

これらのランプは、ガラス エンベロープを備えた不活性ガスまたは真空中でタングステン フィラメントを使用します。 不活性ガスはタングステンの蒸発を抑制し、エンベロープの黒化を軽減します。 ランプの形状にはさまざまな種類があり、主に装飾的な外観になっています。 典型的な一般照明サービス (GLS) ランプの構造を図 1 に示します。

図 1. GLS ランプの構造

白熱灯も、幅広い色と仕上げで利用できます。 ILCOS コードといくつかの典型的な形状には、表 4 に示すものが含まれます。

表 4. 白熱灯の一般的な色と形状と ILCOS コード

白熱灯は、低コストでコンパクトなサイズのため、家庭用照明として依然として人気があります。 ただし、商用および産業用照明の場合、効率が低いと運用コストが非常に高くなるため、放電ランプが通常の選択です。 100 W 蛍光灯の 14 ルーメン/ワットと比較して、96 W ランプの典型的な効率は 36 ルーメン/ワットです。

白熱灯は、供給電圧を下げることで簡単に調光でき、調光が望ましい制御機能である場合でも使用されています。

タングステン フィラメントはコンパクトな光源で、リフレクターやレンズで簡単に焦点を合わせることができます。 白熱灯は、方向制御が必要なディスプレイ照明に役立ちます。

タングステンハロゲンランプ

これらは白熱灯に似ており、タングステン フィラメントから同じ方法で光を生成します。 ただし、電球にはハロゲンガス (臭素またはヨウ素) が含まれており、タングステンの蒸発を制御します。 図 2 を参照してください。

図 2. ハロゲン サイクル

ハロゲン サイクルの基本は、ハロゲン化タングステンがガス状態のままでバルブ壁に凝縮しないように、バルブ壁の最低温度を 250 °C にすることです。 この温度は、ガラスの代わりに石英で作られた電球を意味します。 石英を使用すると、バルブのサイズを小さくすることができます。

ほとんどのタングステン ハロゲン ランプは、同等の白熱電球よりも寿命が長く、フィラメントはより高い温度にあるため、より明るくより白い色を作り出します。

タングステン ハロゲン ランプは、小型で高性能が主な要件である場合に普及しています。 典型的な例は、方向制御と調光が一般的な要件である、映画やテレビなどの舞台照明です。

低圧タングステンハロゲンランプ

これらは、もともとスライドおよびフィルム映写機用に設計されました。 12 V では、230 V と同じワット数のフィラメントがより小さく、より太くなります。 これにより、より効率的に焦点を合わせることができ、フィラメントの質量が大きいほど、動作温度が高くなり、光出力が増加します。 太いフィラメントはより堅牢です。 これらの利点は、商業用ディスプレイ市場に役立つものとして実現され、降圧トランスが必要であるにもかかわらず、これらのランプは現在ショーウィンドウの照明を支配しています. 図 3 を参照してください。

図 3. 低電圧ダイクロイック リフレクター ランプ

フィルム映写機のユーザーはできるだけ多くの光を求めますが、熱が多すぎると透明媒体が損傷します。 特別なタイプのリフレクターが開発されました。これは可視光線のみを反射し、赤外線 (熱) がランプの背面を通過できるようにします。 この機能は現在、ディスプレイ照明やプロジェクター機器用の多くの低電圧リフレクター ランプの一部となっています。

電圧感度: すべてのフィラメント ランプは電圧変動の影響を受けやすく、光出力と寿命に影響します。 ヨーロッパ全体で供給電圧を 230 V に「調和」させる動きは、発電所が運用できる許容範囲を広げることによって達成されています。 この動きは ±10% に向かっており、これは 207 ～ 253 V の電圧範囲です。白熱およびタングステン ハロゲン ランプは、この範囲では適切に動作しないため、実際の供給電圧をランプの定格に一致させる必要があります。 図 4 を参照してください。

図 4. GLS フィラメント ランプと供給電圧

放電灯もこの大きな電圧変動の影響を受けるため、制御装置の正しい仕様が重要になります。

管状蛍光灯

これらは低圧水銀ランプで、「熱陰極」バージョンと「冷陰極」バージョンがあります。 前者は従来のオフィスや工場用の蛍光管です。 「熱陰極」は、放電を確立するためにガスと水銀蒸気の十分なイオン化を作成するために電極を予熱することによるランプの始動に関連しています。

冷陰極ランプは、主にサイネージや広告に使用されます。 図 5 を参照してください。

図5. 蛍光灯の原理

蛍光灯は、始動およびランプ電流の制御のために外部制御装置を必要とします。 少量の水銀蒸気に加えて、開始ガス (アルゴンまたはクリプトン) があります。

水銀の低圧は、淡い青色の光の放電を生成します。 放射線の大部分は、水銀の特徴的な放射線周波数である 254 nm の UV 領域にあります。 チューブ壁の内側には薄い蛍光体コーティングがあり、UV を吸収してエネルギーを可視光として放射します。 光の色の品質は、蛍光体のコーティングによって決まります。 さまざまな色の外観と演色性のさまざまな蛍光体が利用可能です。

1950 年代に利用可能な蛍光体は、赤と青の光が不足している合理的な効率 (60 ルーメン/ワット) の選択肢を提供するか、効率の低い (40 ルーメン/ワット) の「デラックス」蛍光体から改善された演色性を提供しました。

1970 年代までに、新しい狭帯域蛍光体が開発されました。 これらは赤、青、緑の光を別々に放射しましたが、結合して白色光を生成しました。 プロポーションを調整すると、さまざまな色の外観が得られ、すべて同様の優れた演色性が得られます。 これらの三蛍光体は、以前のタイプよりも効率的であり、ランプがより高価であっても、最も経済的な照明ソリューションを表しています。 有効性の向上により、運用コストと設置コストが削減されます。

三蛍光体の原理は、アート ギャラリーや工業用カラー マッチングなど、重要な演色性が必要なマルチ蛍光体ランプによって拡張されました。

最新の狭帯域蛍光体は、耐久性が高く、ルーメンの維持が良好で、ランプの寿命が延びています。

コンパクト蛍光灯

蛍光管は直線的な形状のため、白熱灯の実用的な代替品にはなりません。 小さくて狭い口径の管は、白熱灯とほぼ同じサイズに構成できますが、これは蛍光体材料にはるかに高い電気的負荷を課します。 許容できるランプ寿命を達成するには、トリ蛍光体の使用が不可欠です。 図 6 を参照してください。

図 6. XNUMX 脚コンパクト蛍光灯

すべてのコンパクト蛍光灯は三蛍光体を使用しているため、線形蛍光灯と一緒に使用する場合は、色の一貫性を確保するために後者も三蛍光体にする必要があります。

一部のコンパクト ランプには、白熱灯用のレトロフィット デバイスを形成するための操作制御装置が含まれています。 範囲が拡大しており、既存の設備をよりエネルギー効率の高い照明に簡単にアップグレードできます。 これらの一体型ユニットは、元のコントロールの一部であった調光には適していません。

高周波電子制御装置: 通常の供給周波数 50 または 60 Hz を 30 kHz に上げると、蛍光管の効率が 10% 向上します。 電子回路は、個々のランプをそのような周波数で動作させることができます。 電子回路は、ランプの電力を抑えて、巻線制御ギアと同じ光出力を提供するように設計されています。 これにより、ルーメン パッケージとの互換性が得られ、ランプの負荷を減らすことでランプの寿命が大幅に延びるという利点があります。 電子制御装置は、さまざまな電源電圧で動作できます。

電子制御装置には共通の規格がなく、ランプの性能はランプ メーカーが発行する公開情報とは異なる場合があります。

高周波電子ギアの使用により、一部の居住者が敏感になる可能性のある通常のちらつきの問題が解消されます。

誘導灯

近年、誘導の原理を利用したランプが市場に出回っています。 それらは三蛍光体コーティングを施した低圧水銀ランプであり、光の発生源は蛍光灯に似ています。 エネルギーは、ランプ内の中央に配置されたアンテナから約 2.5 MHz の高周波放射によってランプに伝達されます。 電球とコイルの間に物理的な接続はありません。 電極やその他のワイヤ接続がないため、放電容器の構造はよりシンプルで耐久性があります。 ランプの寿命は、主に電子部品の信頼性と蛍光体コーティングのルーメン維持によって決まります。

高圧水銀ランプ

高圧放電はよりコンパクトで、電気負荷が高くなります。 したがって、圧力と温度に耐えるために石英アーク管が必要です。 発光管は、酸化とアーク放電を低減するために、窒素またはアルゴン窒素雰囲気の外側ガラス エンベロープに含まれています。 バルブは、発光管からの UV 放射を効果的にフィルタリングします。 図 7 を参照してください。

図 7. 水銀灯の構造

高圧では、水銀放電は主に青色と緑色の放射です。 色を改善するために、外管の蛍光体コーティングが赤色光を追加します。 より高い光出力と改善された演色性を提供する、赤の含有量が増加したデラックスバージョンがあります。

すべての高圧放電ランプは、フル出力に達するまでに時間がかかります。 最初の放電は導電性ガス充填によるもので、ランプの温度が上昇するにつれて金属が蒸発します。

安定した圧力では、ランプは特別な制御装置なしではすぐには再始動しません。 ランプが十分に冷却されて圧力が低下するまでには遅延があり、通常の供給電圧または点火回路でアークを再確立するのに十分です。

放電灯は負性抵抗特性を持っているため、電流を制御するには外部制御装置が必要です。 これらの制御装置コンポーネントによる損失があるため、ユーザーは運用コストと電気設備を検討する際に総ワット数を考慮する必要があります。 高圧水銀ランプには例外があり、XNUMX つのタイプにはタングステン フィラメントが含まれており、電流制限デバイスとして機能し、青/緑の放電に暖色を追加します。 これにより、白熱灯の直接交換が可能になります。

水銀灯の寿命は約20,000時間と長寿命ですが、この期間を過ぎると光出力が初期の約55%まで低下するため、経済寿命が短くなる可能性があります。

メタルハライドランプ

水銀放電ランプの色と光出力は、水銀アークにさまざまな金属を追加することで改善できます。 各ランプの線量は少なく、正確な適用のためには、粉末状の金属をハロゲン化物として扱う方が便利です。 ランプが温まり、金属が放出されると、これが壊れます。

メタルハライドランプは、それぞれが特定の特徴的な色を放つ多くの異なる金属を使用することができます。 これらには以下が含まれます：

• ジスプロシウム—広い青緑色
• インジウム—ナローブルー
• リチウム - 狭い赤
• スカンジウム—広い青緑色
• ナトリウム - 狭い黄色
• タリウム - 狭い緑
• 錫 - 幅広いオレンジレッド

金属の標準混合物がないため、異なるメーカーのメタル ハライド ランプは外観や動作性能に互換性がない場合があります。 定格ワット数が 35 ～ 150 W の低いランプの場合、共通規格との物理的および電気的互換性がより近くなります。

メタルハライドランプには制御装置が必要ですが、互換性がないため、ランプと装置の各組み合わせを一致させて、正しい始動および動作条件を確保する必要があります。

低圧ナトリウムランプ

発光管は、蛍光管と同じサイズですが、内面に耐ナトリウムコーティングを施した特殊なプライガラスで作られています。 発光管は狭い「U」字型に形成され、熱安定性を確保するために外側の真空ジャケットに含まれています。 起動中、ランプはネオンガス充填から強い赤く光ります。

低圧ナトリウム蒸気からの特徴的な放射は単色の黄色です。 これは人間の目のピーク感度に近く、低圧ナトリウム ランプは、ほぼ 200 ルーメン/ワットで利用できる最も効率的なランプです。 ただし、アプリケーションは、幹線道路や地下道、住宅街など、色の識別が視覚的に重要でない場所に限定されます。

多くの場合、これらのランプは高圧ナトリウム ランプに置き換えられています。 サイズが小さいほど、特に空のグローに対する懸念が高まっている道路照明の場合、より優れた光学制御が提供されます。

高圧ナトリウムランプ

これらのランプは高圧水銀ランプに似ていますが、より優れた効率 (100 ルーメン/ワット以上) と優れたルーメン維持を提供します。 ナトリウムの反応性により、アーク管は半透明の多結晶アルミナで製造する必要があり、ガラスや石英は適していません。 外側のガラス球には真空が含まれており、アーク放電と酸化を防ぎます。 ナトリウム放電からの紫外線放射がないため、蛍光体コーティングは無価値です。 一部の電球は、光源を拡散させるためにつや消しまたはコーティングされています。 図 8 を参照してください。

図 8. 高圧ナトリウム ランプの構造

ナトリウム圧が増加すると、放射は黄色のピークの周りに広帯域になり、外観は黄金色になります。 ただし、圧力が高くなると効率が低下します。 現在、表 5 に示すように、高圧ナトリウム ランプには XNUMX つのタイプがあります。

表5 高圧ナトリウムランプの種類

通常、標準ランプは屋外照明、工業用インテリアにはデラックス ランプ、商用/ディスプレイ アプリケーションにはホワイト SON が使用されます。

放電ランプの調光

ランプ電力を変更すると圧力が変化し、ランプの基本特性が変化するため、高圧ランプを十分に調光することはできません。

蛍光灯は、通常、電子制御装置内で生成される高周波電源を使用して調光できます。 色の見え方は非常に一定です。 さらに、光出力はランプ電力にほぼ比例するため、光出力が減少すると電力が節約されます。 ランプからの光出力を一般的な自然光のレベルと統合することにより、ほぼ一定レベルの照度を室内に提供することができます。

戻る

人間は、環境や身近な環境に適応する並外れた能力を持っています。 人間が利用できるすべての種類のエネルギーの中で、光は最も重要です。 光は私たちの視覚能力にとって重要な要素であり、日常生活の中で私たちを取り囲む物体の形、色、遠近感を理解する必要があります。 私たちが五感を通じて得る情報のほとんどは、視覚を通じて得ます。80% 近くです。 非常に頻繁に、そして私たちはそれを利用できることに慣れているため、それを当然のことと考えています。 しかし、心の状態や疲労度など、人間の福祉の側面は、周囲の照明や物の色に影響されることを忘れてはなりません。 作業の安全性の観点から、視覚能力と視覚的快適性は非常に重要です。 これは、多くの事故が、照明不足や作業者のミス、機械、輸送機関、危険な容器などに関連する危険性やオブジェクトの識別が困難であることに起因するためです。

照明システムの欠陥に関連する視覚障害は、職場では一般的です。 照明が不足している状況に視覚が適応する能力があるため、これらの側面は、本来あるべきほど真剣に考慮されないことがあります。

照明システムの正しい設計は、視覚的な快適さのための最適な条件を提供する必要があります。 この目標を達成するためには、建築家、照明デザイナー、および作業現場の衛生管理責任者の間で、早期に協力体制を確立する必要があります。 この共同作業は、プロジェクトの開始前に行う必要があります。これは、プロジェクトの完了後に修正するのが困難なエラーを回避するためです。 留意すべき最も重要な側面には、使用するランプの種類と設置する照明システム、輝度分布、照明効率、および光のスペクトル組成があります。

光と色が労働者の生産性と精神生理学的幸福に影響を与えるという事実は、照明技術者、生理学者、人間工学者のイニシアチブを奨励し、各ワークステーションでの光と色の最も好ましい条件を研究および決定する必要があります。 照明の組み合わせ、輝度のコントラスト、光の色、色の再現、または色の選択は、色の気候と視覚の快適さを決定する要素です。

視覚的な快適さを決定する要因

視覚的な快適さに必要な条件を提供するために、照明システムが満たさなければならない前提条件は次のとおりです。

• 均一な照明
• 最適輝度
• グレアなし
• 適切なコントラスト条件
• 正しい色
• ストロボ効果または断続的な光の欠如。

定量的な基準だけでなく、定性的な基準によっても職場の光を考慮することが重要です。 最初のステップは、作業ステーション、実行されるタスクに必要な精度、作業量、作業者の移動性などを調べることです。 光には、拡散放射と直接放射の両方の成分が含まれている必要があります。 組み合わせの結果、強弱の影が生成され、作業者はワーク ステーションにあるオブジェクトの形状と位置を認識することができます。 詳細を認識しにくくする不快な反射は、過度のグレアや深い影と同様に排除する必要があります。

照明設備の定期的なメンテナンスは非常に重要です。 目標は、ランプの経年劣化と、光の絶え間ない損失につながる照明器具へのほこりの蓄積を防ぐことです。 このため、メンテナンスが容易なランプとシステムを選択することが重要です。 白熱電球は故障する直前まで効率を維持しますが、蛍光灯の場合はそうではなく、75 時間使用すると出力が XNUMX% まで低下することがあります。

照度のレベル

各アクティビティには、アクティビティが行われるエリアで特定のレベルの照明が必要です。 一般に、視覚認知の難易度が高いほど、照度の平均レベルも高くする必要があります。 さまざまなタスクに関連する最小レベルの照明の​​ガイドラインは、さまざまな出版物に存在します。 具体的には、図 1 にリストされているものは、ヨーロッパの基準 CENTC 169 から集められたものであり、科学的知識よりも経験に基づいています。

図 1. 実行されるタスクの関数としての照度レベル

照度のレベルは、光エネルギーを電気信号に変換するルクスメーターで測定されます。電気信号は増幅され、校正済みのルクス スケールで簡単に読み取ることができます。 特定のワークステーションに特定のレベルの照明を選択するときは、次の点を検討する必要があります。

• 仕事の性質
• オブジェクトとその周囲の反射率
• 自然光との違いと昼間の照明の必要性
• 労働者の年齢。

照度の単位と大きさ

照明の分野では、いくつかの等級が一般的に使用されています。 基本的なものは次のとおりです。

光束：光源から単位時間あたりに放出される光量。 単位：ルーメン（lm）。

光度: 均等に分布していない光によって特定の方向に放出される光束。 単位：カンデラ（cd）。

照度のレベル: XNUMX ルーメンの光束を受けたときの XNUMX 平方メートルの表面の照度。 単位: ルクス = lm/m².

輝度または測光輝度：ある方向の面に対して定義され、同じ方向にいる観察者から見た面（見かけの面）と光度との関係です。 単位：cd/m².

コントラスト： オブジェクトとその周囲、またはオブジェクトの異なる部分間の輝度の差。

反射率: 表面で反射される光の割合。 無次元量です。 その値の範囲は 0 ～ 1 です。

オブジェクトの可視性に影響を与える要因

タスクを実行する際の安全度は、照明の質と視覚能力に大きく依存します。 オブジェクトの可視性は、さまざまな方法で変更できます。 最も重要なものの 1 つは、反射要因、影、またはオブジェクト自体の色、および色の反射要因による輝度のコントラストです。 目が実際に知覚するのは、オブジェクトとその周囲の間、または同じオブジェクトの異なる部分間の輝度の違いです。 表 XNUMX は、色のコントラストを降順で示しています。

オブジェクト、その周囲、および作業領域の輝度は、オブジェクトの見やすさに影響します。 したがって、視覚タスクが実行される領域とその周辺を注意深く分析することが重要です。

表 1. 色のコントラスト

観察しなければならないオブジェクトのサイズは、観察者の距離と視野角に応じて適切であるかどうかに関係なく、別の要因です。 これらの最後の 2 つの要因によってワークステーションの配置が決まり、見やすさに応じてさまざまなゾーンが分類されます。 作業領域に XNUMX つのゾーンを設定できます (図 XNUMX を参照)。

図 2. ワークステーション内の視覚ゾーンの分布

もう XNUMX つの要因は、視覚が発生する時間枠です。 露出時間は、オブジェクトと観察者が静止しているか、またはそれらの一方または両方が動いているかによって、増減します。 オブジェクトのさまざまな照明に自動的に適応する目の適応能力も、可視性に大きな影響を与える可能性があります。

配光; グレア

視覚に影響を与える条件の主な要因は、光の分布と輝度のコントラストです。 光の分布に関する限り、まぶしさを避けるために、局所照明ではなく、良好な全体照明を有することが好ましい。 このため、光度の違いを避けるために、電気アクセサリはできるだけ均一に配置する必要があります。 均一に照らされていないゾーンを絶えず往復すると、目の疲れが生じ、時間の経過とともに視覚出力が低下する可能性があります。

グレアは、明るい光源が視野にあるときに発生します。 その結果、物体を区別する能力が低下します。 まぶしさの影響を絶え間なく継続的に受ける労働者は、多くの場合、意識していなくても、眼精疲労や機能障害に苦しむ可能性があります。

グレアは、その発生源が直接視線にある明るい光源である場合、または光が反射率の高い表面に反射する場合の反射によって発生する可能性があります。 グレアに関与する要因は次のとおりです。

1. 光源の輝度: 直接観察による最大許容輝度は 7,500 cd/m². 図 3 は、いくつかの光源の輝度の近似値の一部を示しています。
2. 光源の位置: この種のまぶしさは、光源が観察者の視線の 45 度の角度内にあるときに発生し、光源がその角度を超えて配置される程度に最小限に抑えられます。 直接反射グレアを回避する方法と方法を次の図に示します (図 4 を参照)。

図 3. 輝度の近似値

図 4. グレアに影響を与える要因

一般に、光源が低い位置に取り付けられている場合や広い部屋に設置されている場合は、より多くのグレアが発生します。これは、広い部屋の光源や低すぎる光源は、グレアを生成する視野角に収まりやすいためです。

3. 異なる物体や表面間の輝度分布: 視野内の物体間の輝度差が大きいほど、グレアが大きくなり、その影響により視覚能力が低下します。視覚の適応過程について。 推奨される最大輝度差は次のとおりです。

• 視覚的タスク — 作業面: 3:1
• 視覚タスク—周囲: 10:1

4. 露出の時間枠: 照度の低い光源でも、露光時間が長すぎるとグレアが発生することがあります。

グレアを回避することは比較的単純な提案であり、さまざまな方法で実現できます。 XNUMX つの方法としては、たとえば、照明源の下にグリルを配置するか、光を適切に向けることができるエンベロープ ディフューザーまたはパラボラ リフレクターを使用するか、照明の角度を妨げないように光源を設置することです。ヴィジョン。 作業現場を設計する際には、照明自体と同様に正しい照度分布が重要ですが、照度分布が均一すぎると、物体の立体的および空間的な認識が困難になることも考慮する必要があります。

照明システム

最近、自然光への関心が高まっています。 これは、それが提供する幸福よりも、それが提供する照明の質によるものです. しかし、自然の光源からの照明レベルは均一ではないため、人工照明システムが必要です。

使用される最も一般的な照明システムは次のとおりです。

一般均一照明

このシステムでは、ワークステーションの位置に関係なく、光源が均等に広がります。 照度の平均レベルは、実行されるタスクに必要な照度のレベルに等しくなければなりません。 これらのシステムは、主にワークステーションが固定されていない職場で使用されます。

それは 5 つの基本的な特性に適合する必要があります。XNUMX つ目は、アンチグレア デバイス (グリル、ディフューザー、リフレクターなど) を装備することです。 XNUMXつ目は、天井と壁の上部に向かって光の一部を分配することです。 XNUMX つ目は、光源をできるだけ高い位置に設置して、まぶしさを最小限に抑え、できるだけ均一な照明を実現することです。 （図XNUMX参照）

図 5. 照明システム

このシステムは、ランプを作業面の近くに配置することにより、一般的な照明スキームを強化しようとします。 これらのタイプのランプはしばしばまぶしさを生成し、リフレクターは、作業者の直接の視界から光源を遮断するように配置する必要があります。 局所照明の使用は、1,000 ルクス以上の照度レベルなど、視覚的な要求が非常に重要なアプリケーションに推奨されます。 一般に、視覚能力は労働者の年齢とともに低下するため、全体照明のレベルを上げるか、局所照明でそれを補う必要があります。 この現象は、図 6 で明確に理解できます。

図 6. 加齢による視力の低下

一般的な局所照明

このタイプの照明は、機器の照明特性と各ワークステーションの照明ニーズという XNUMX つのことを念頭に置いて分散された天井光源で構成されています。 このタイプの照明は、高レベルの照明を必要とするスペースまたは作業領域に使用され、設計段階の前に各作業ステーションの将来の位置を知る必要があります。

色: 基本コンセプト

作業現場に適切な色を選択することは、従業員の効率、安全性、および一般的な幸福に大きく貢献します。 同様に、作業環境にある表面や機器の仕上げは、快適な視覚条件と快適な作業環境の作成に貢献します。

通常の光は、可視スペクトルの各帯域に対応するさまざまな波長の電磁放射で構成されています。 赤、黄、青の光を混ぜることで、白を含むほとんどの目に見える色を得ることができます。 物体の色に対する私たちの認識は、物体が照らされている光の色と、物体自体が光を反射する方法によって異なります。

ランプは、発光する光の外観に応じて XNUMX つのカテゴリに分類できます。

• 温かみのある外観の色：住宅での使用に推奨される白、赤みを帯びた光
• 中間色：作業現場におすすめの白色光
• 冷たい外観の色: 高レベルの照明を必要とする作業や暑い気候に推奨される、白く青みがかった光。

色は、その色調に応じて暖色または寒色に分類することもできます (図 7 を参照)。

図 7.「暖色」と「寒色」の色調

異なる色のコントラストと温度

色のコントラストは、選択した光の色によって影響を受けます。そのため、照明の質は、アプリケーションで選択した光の色に依存します。 使用する光の色の選択は、その下で実行されるタスクに基づいて行う必要があります。 色が白に近いほど、色の表現や光の拡散が良くなります。 光がスペクトルの赤端に近づくほど、色の再現は悪くなりますが、環境は暖かくなり、魅力的になります。

照明の色の見え方は、光の色だけでなく、光度のレベルにも依存します。 色温度は、さまざまな形式の照明に関連付けられています。 与えられた環境の照明に対する満足感は、この色温度に依存します。 このように、たとえば、100 W の白熱フィラメント電球の色温度は 2,800 K、蛍光灯の色温度は 4,000 K、曇り空の色温度は 10,000 K です。

Kruithof は、経験的な観察を通じて、特定の環境におけるさまざまなレベルの照明と色温度に対する幸福の図を定義しました (図 8 を参照)。 このように、低照度の環境でも、色温度が低い場合、たとえば色温度が 1,750 K のキャンドル XNUMX 本の照度の場合、快適に感じることができることを示しました。

図 8. 照度と色温度の関数としての快適性図

電球の色は、色温度に関連して XNUMX つのグループに分けることができます。

• 昼白色 - 約 6,000 K
• ニュートラルホワイト - 約 4,000 K
• 温白色 - 約 3,000 K

色の組み合わせと選択

色の選択は、操作が必要なオブジェクトの識別が重要な機能と併せて考えると、非常に重要です。 また、コミュニケーションの道を区切るときや、明確なコントラストが必要なタスクにも関係します。

色調の選択は、表面の適切な反射特性の選択ほど重要な問題ではありません。 作業面のこの側面に適用されるいくつかの推奨事項があります。

天井: 天井の表面はできるだけ白くする必要があります (反射率 75%)。これは、光がそこから拡散して反射し、暗闇を消散させ、他の表面からのまぶしさを軽減するためです。 これは、人工照明の節約にもなります。

壁と床: 目の高さの壁の表面は、まぶしさを生成できます。 反射率が 50 ～ 75% の淡い色は、壁に適している傾向があります。 光沢のある塗料はつや消しの色より長持ちする傾向がありますが、反射性が高くなります。 したがって、壁はつや消しまたは半光沢仕上げにする必要があります。

床は、まぶしさを避けるために、壁や天井よりも少し暗い色で仕上げる必要があります。 床の反射率は 20 ～ 25% にする必要があります。

機器: 作業面、機械、テーブルの反射率は 20 ～ 40% である必要があります。 機器は、純粋な色 (ライトブラウンまたはグレー) の永続的な仕上げが必要であり、素材は光沢のあるものであってはなりません。

作業環境で色を適切に使用すると、幸福が促進され、生産性が向上し、品質にプラスの影響を与えることができます。 また、組織の改善や事故の防止にも貢献できます。

従業員の視覚的快適性に関する限り、壁と天井を白くし、適切なレベルの照明を提供することが可能なすべてであるという一般的な考えがあります。 しかし、これらの快適さの要因は、白を他の色と組み合わせることで改善できます。これにより、単色環境の特徴である疲労と退屈を回避できます。 色は人の刺激レベルにも影響を与えます。 暖色は活性化してリラックスする傾向がありますが、寒色は個人のエネルギーを解放または解放するように誘導するために使用されます。

光の色、その分布、および特定の空間で使用される色は、とりわけ、人が感じる感覚に影響を与える重要な要素です。 多くの色と快適さの要素が存在することを考えると、特定のワークステーションの特性と要件に従ってこれらすべての要素を組み合わせる必要があることを特に考慮すると、正確なガイドラインを設定することは不可能です. ただし、住みやすい環境を作るのに役立つ、基本的かつ一般的な実用的なルールをいくつか挙げることができます。

• 明るい色は快適で刺激的で穏やかな感情を生み出しますが、暗い色は憂鬱な効果をもたらす傾向があります.
• 暖色の光源は、暖色をうまく再現するのに役立ちます。 暖色のオブジェクトは、寒色の光よりも暖色の光のほうが目を楽しませてくれます。
• クリアでくすんだ色 (パステルなど) は背景色として非常に適していますが、オブジェクトはリッチで彩度の高い色にする必要があります。
• 暖色は神経系を興奮させ、温度が上昇している感覚を与えます。
• オブジェクトには寒色が適しています。 それらは心を落ち着かせる効果があり、曲率の効果を生み出すために使用できます。 寒色は、気温が下がっているという感覚を生み出すのに役立ちます。
• オブジェクトの色の感覚は、背景色とその表面の光源の効果に依存します。
• 物理的に寒いまたは暑い環境は、それぞれ暖かい照明または冷たい照明を使用して和らげることができます。
• 色の強度は、それが占める通常の視野の部分に反比例します。
• 部屋の空間的な外観は、色によって影響を受けることがあります。 壁が明るい色で床と天井が暗いと天井が低く見え、壁が暗く天井が明るいと天井が高く見えます。

色によるオブジェクトの識別

色の選択は、反射される光の割合に影響を与えることにより、照明システムの効果に影響を与える可能性があります。 しかし、オブジェクトを識別する際には、色も重要な役割を果たします。 鮮やかで人目を引く色や色のコントラストを使用して、特別な注意が必要な状況やオブジェクトを強調することができます. 表 2 に、さまざまな色と素材の反射要因の一部を示します。

表 2. 白色光で照らされたさまざまな色と素材の反射率

いずれにせよ、色による識別は本当に必要な場合にのみ使用する必要があります。色による識別は、色で強調表示されるオブジェクトがあまり多くない場合にのみ適切に機能するためです。 以下は、さまざまな要素を色で識別するための推奨事項です。

• 消防安全設備: すぐに見つけられるように、最も近い壁に認識可能なグラフィックを配置して、この機器を識別することをお勧めします。
• 機械: すべての機械に明るい色の停止装置または緊急装置のカラーリングが重要です。 また、潤滑または定期的なメンテナンスが必要な領域を色でマークすることをお勧めします。これにより、これらの手順が容易になり、機能性が向上します。
• チューブとパイプ: 重要なものや危険な物質を運ぶ場合は、完全に着色することをお勧めします。 場合によっては、長さに沿った線だけに色を付けるだけで十分な場合があります。
• 階段：降下を容易にするために、ステップごとにXNUMXつのバンドが望ましいです。
• リスク: リスクを排除できない場合にのみ、リスクを識別するために色を使用する必要があります。 あらかじめ決められたカラーコードで識別すれば、より効果的です。

戻る