電験三種 令和5年度上期 機械 問12｜照明

電験三種「機械」の「照明」に関する問題（令和5年度上期 問12）。正答は(3)です。

【基本公式】光の5量：光束F[lm]、照度E[lx=lm/m²]、光度I[cd=lm/sr]、光束発散度M[lm/m²]、輝度L[cd/m²]。

正答(3)「[lm] [lx] [cd] [lm/m²] [cd/m²]」の根拠：

(ア)光束→[lm]（ルーメン）：放射束のうち人の目に光として感じるエネルギー。

(イ)[lx]（ルクス）：照度の単位（1lx=1lm/m²）。

(ウ)[cd=lm/sr]（カンデラ）：光度の単位（単位立体角あたりの光束）。

(エ)[lm/m²]：光束発散度の単位（面積1m²から出る光束F÷面積A）。

(オ)[cd/m²]（ニト）：輝度の単位（発光面の明るさ）。

【照明（光の基本量）の解法と要点】（令和5年度上期 問12）

【光の5量の定義と単位】

①光束F [lm=ルーメン]：光源から放射される全光エネルギー（視感効率考慮）

②照度E [lx=ルクス=lm/m²]：被照射面の明るさ。E=F/A

③光度I [cd=カンデラ=lm/sr]：特定方向の光の強さ。I=dF/dω（ωは立体角[sr]）

④光束発散度M [lm/m²]：面から発散する光束。M=F/A

⑤輝度L [cd/m²=ニト]：発光面・反射面の輝き。L=dI/dA_cosθ

【照度Eと光束発散度Mの違い】

照度E：受ける面への光束÷面積（面が「受け取る」明るさ）

光束発散度M：面から出る光束÷面積（面が「発する」明るさ）

完全拡散面：M=πL（輝度Lと光束発散度Mの関係）

→選択肢(3)「lm, lx, cd, lm/m², cd/m²」が全量の単位に正確に対応→正答(3)

【照明（光の基本量）の深層解析と電験三種合格戦略】（令和5年度上期 問12）

【核心論点と正答根拠】

(ア)lm, (イ)lx, (ウ)cd, (エ)lm/m², (オ)cd/m²→選択肢(3)→正答。

【照明設計の定量計算（電験三種頻出）】

点光源の照度：E=Icos θ/r²（θ:光線の入射角、r:距離）

→入射角θ=arctan(水平距離/高さ)

逆二乗の法則：E=I/r²（光源直下の照度）

コサイン則：斜め入射→E=Icos θ/r²（床面実照度）

【照明設計の実務（光束法）】

設計照度E[lx]×面積A[m²]=光束F[lm]×照明率U×保守率M

→必要光源本数N=EA/(FΦUM)

照明率：照射面に届く光束/光源全光束（室形指数・反射率で決まる）

保守率：経年劣化・汚れを考慮した係数（通常0.7〜0.8）

【最新照明技術動向（2024〜）】

LED照明：効率200lm/W超（白熱電球比20倍）。単色LED+蛍光体で白色実現。

スペクトル制御：サーカディアンリズム対応（昼白色→夕方電球色自動変化）。

Human Centric Lighting（HCL）：生産性・健康への影響も含めた照明設計。

電験二種：照明設計の詳細計算（均斉度・グレア評価・眩しさ基準）が出題。