第一種電工 電気応用 問9：電気応用

照明・照度に関する問題です（OCR混在により設問の正確な読み取りは困難ですが、正答ウから推定）。正答はウ「1m²の被照面に1lmの光束が当たっているときの照度が1lxである」です。照度（lx：ルクス）の定義は「単位面積あたりに入射する光束の量」であり、照度E（lx）= 光束Φ（lm）÷面積A（m²）で表されます。1m²に1lm（ルーメン）の光束が当たっているとき、照度は1lxです。選択肢イ「光源から出る光束が2倍になると照度は4倍になる」は誤りで、点光源の場合は距離の2乗に反比例するので「光束2倍→照度2倍」が正確です。正答はウです。

照度の定義と照明設計の基本を各選択肢で確認します。照度（E）の定義（SI単位）：E = Φ/A（lx = lm/m²）。1lx＝1m²の面に1lmの光束が均一に入射するときの照度（ウ：正答）。選択肢の分析：イ（光束が2倍になると照度は4倍になる）：誤り。点光源から距離rの位置の照度 E = I/r²（ I：光度cd）。光束Φが2倍になっても距離が変わらなければ照度も2倍（4倍ではない）。照度が4倍になるのは「距離が1/2になったとき」（距離の逆二乗則：E ∝ 1/r²）。ウ（1m²の被照面に1lmの光束→照度1lx）：正しい定義。これが正答。【照明設計の基本量】光束Φ（lm：ルーメン）：光源から放出される総光量。光度I（cd：カンデラ）：特定方向への光の強度（単位立体角あたりの光束）。照度E（lx：ルクス）：被照面の単位面積あたりの光束量（ウ）。輝度L（cd/m²：ニト）：光源・反射面の見かけの明るさ（光度÷投影面積）。正答はウです。

本問は照明工学の基本量（光束・光度・照度・輝度）の定義と相互関係を問います。電気工事士として照明設備の設計・施工では照度基準の理解が不可欠であり、電験三種「機械」科目の照明分野で最頻出の計算テーマです。

【照明の基本量の完全整理（SI単位系）】

光束 Φ（ルーメン lm）：光源が単位時間に放射する総光エネルギー量（人間の視感度で重みづけした放射束）。人間の視感度は555nm（黄緑）が最大（最大視感度：683 lm/W）。

光度 I（カンデラ cd）：光源から特定方向に単位立体角（1sr：ステラジアン）あたりに放射される光束。I = dΦ/dω（cd = lm/sr）。SIの基本単位の一つ（7つのSI基本単位のうちの1つ）。

照度 E（ルクス lx）：被照面の単位面積あたりに入射する光束。E = Φ/A（lx = lm/m²）（ウ）。点光源の場合 E = I/r²（距離の逆二乗則）・法線照度はcosθの余弦補正あり。

輝度 L（cd/m²、ニト nit）：発光面・反射面を単位面積・単位立体角あたりで観測した光度。見かけの明るさ（眩しさ）の指標。L = I/(A・cosθ）。

照度基準（JIS Z 9110）：事務室・執務空間：750〜1000 lx、廊下：75〜200 lx、工場（精密作業）：2000〜3000 lx。照明率（U）・保守率（M）を考慮した照明設計計算：F = A×E/(U×M×η)（F：光源本数、E：設計照度、A：床面積、η：ランプ光束）。電験三種「機械」科目で光束・光度・照度の定義・点光源の逆二乗則・照明率を用いた平均照度計算が頻出です。第一種電気工事士学科試験でも照明用語の定義は必出事項です。