同じ照明器具を使っていても、机の上では十分に明るいのに床では暗く感じたり、器具を少し高くしただけで手元が暗くなったりすることがあります。さらに、白い壁の部屋と濃い色の壁の部屋では、同じ照明でも空間全体の明るさの印象が違って見えます。
なぜ同じ照明でも、距離や向き・部屋の条件で明るさが変わるのでしょうか。結論からいうと、照明器具が出す光の総量と、実際に机や床へ届く光の量は同じではないからです。光源との距離、光が当たる角度、配光、壁や天井からの反射、部屋の広さ、昼光や他の照明の有無によって、同じ器具でもその場所の照度や明るさの感じ方が変わります。
「ルーメン」と「ルクス」は同じ明るさではない
照明の明るさを理解するとき、まず区別したいのがルーメン（lm）とルクス（lx）です。
日本照明工業会は、光束を「光源から出る光の量」、照度を「光で照らされる場所の明るさ」と説明しています。つまり、ルーメンは照明器具側の光の総量を表し、ルクスは机や床など受ける側にどれだけ光が届いたかを表します。
たとえば同じ3000lmの照明器具でも、狭い範囲へ光を集める場合と、広い範囲へ分散させる場合では、特定の机上面に届く照度は変わります。また、同じ器具でも天井の高さや机までの距離が違えば、照度は同じになりません。
そのため、「同じルーメンなら、どこでも同じ明るさになる」と考えるのは正確ではありません。
光源から遠ざかるほど、照度は低くなる
点光源として扱える光源では、照度は光源からの距離の二乗に反比例して低下します。産業技術総合研究所の測光資料やIlluminating Engineering Society（IES）でも、この関係は距離の逆二乗則として示されています。
単純化すると、光源から1mの位置と2mの位置を比べた場合、2mでは距離が2倍になるため、照度は約4分の1になります。3mなら約9分の1です。
これは光が進むにつれて、同じ光の量がより広い面積へ広がっていくためです。
ただし、実際の照明器具には大きさがあり、反射板やレンズも使われるため、器具のすぐ近くでは単純な逆二乗則がそのまま当てはまらない場合があります。それでも、光源から離れるほど一般に照度が低くなるという基本的な傾向を理解するうえで重要な法則です。
光が斜めに当たると、同じ光でも照度は下がる
光源との距離が同じでも、光が面へ当たる角度によって照度は変わります。
IESが示す余弦則では、光が面へ垂直に近い角度で当たるほど、同じ光を狭い面積へ集中させやすくなります。反対に、光が斜めから当たると、同じ光がより広い面積へ広がるため、単位面積あたりの光の量は少なくなります。
たとえば机の真上にある照明と、同じ距離でも横方向から斜めに照らす照明では、机上の照度は同じとは限りません。
そのため、照明器具の設置位置を変えるときは、距離だけでなく光が作業面へ入る角度も考える必要があります。
同じ光束でも、配光によって届く場所が変わる
照明器具から出る光は、すべての方向へ同じ強さで広がるとは限りません。下方向へ強く光を出す器具、広い角度へ光を広げる器具、壁や天井へ光を向ける器具などがあります。
そのため、同じ全光束でも、光を狭い範囲へ集中させる器具では、その範囲の照度を高くしやすくなります。一方、広い範囲へ光を分散させる器具では、空間全体を照らしやすい代わりに、一点あたりの照度は低くなることがあります。
配光そのものの違いについては、関連記事の「なぜ照明の配光は条件や使い方によって変わるのか？」で詳しく扱います。
天井の高さや部屋の広さでも必要な光量は変わる
同じ照明器具でも、天井が高くなると床や机までの距離が大きくなります。そのため、作業面へ届く照度は低下しやすくなります。
また、同じ光量を広い部屋へ広げる場合は、狭い部屋より一つの場所へ届く光が少なくなりやすくなります。
日本照明工業会のLEDシーリングライトの適用畳数基準でも、部屋の広さに応じて必要な定格光束の目安が示されています。これは、器具のルーメン値だけでなく、どの広さの空間を照らすかを合わせて考える必要があるためです。
つまり、6畳で十分明るい照明を、そのまま広い部屋へ移せば同じ明るさになるとは限りません。
白い壁と暗い壁では、空間全体の明るさが変わる
室内では、照明から直接届く光だけでなく、壁・天井・床・家具で反射した光も明るさに関係します。
白色や淡い色の面は、一般に入射した光を多く室内へ戻しやすく、反射光が空間全体へ回り込みます。一方、濃い色や光を吸収しやすい面が多い部屋では、反射して戻る光が少なくなります。
そのため、同じ照明器具・同じ調光設定でも、内装の色や反射特性が違えば、床や壁の明るさだけでなく、空間全体の明るさの印象も変わります。
間接照明が成り立つのも、壁や天井へ当てた光が反射し、その反射光で部屋を照らせるためです。
影ができると、局所的な明るさは大きく変わる
机の上が十分に明るくても、自分の手や頭、棚などが光を遮れば、その部分の照度は低下します。
特に一方向からだけ強く照らす場合、物体の反対側には濃い影ができやすくなります。複数方向から光が届けば、一つの光源が遮られても別の光源や反射光が届くため、影は薄くなります。
このため、読書や細かな作業では「部屋全体が明るいか」だけでなく、「作業する場所に影を作らず光が届くか」も重要です。
昼光や他の照明が加わると、同じ器具でも明るくなる
日中の窓際では、照明器具だけでなく太陽光や空からの光が室内へ入ります。そのため、照明器具の出力を変えていなくても、昼と夜で机上の照度は大きく変わることがあります。
また、一つの照明だけでは不足していた場所でも、別の照明を追加すると、それぞれの光が重なって照度が高くなります。
逆に、昼光が十分あるのに照明を常に最大出力で点灯すると、必要以上に明るくなることがあります。そのため、明るさセンサーや調光を使い、周囲の明るさに応じて照明出力を変える方法が使われます。
調光すると、器具から出る光の量そのものが変わる
調光機能を使うと、照明器具の光出力を変えられます。100％点灯から50％程度へ下げれば、器具から出る光の量も減り、周囲の照度も低下します。
ただし、人が感じる「半分の明るさ」と、測定した光束や照度が単純に半分になる感覚は一致しない場合があります。人の視覚は、明るい環境と暗い環境で感度を変えるからです。
調光方式の違いについては、関連記事の「なぜ照明の調光は、光源や用途によって方法を使い分けるのか？」で詳しく解説しています。
同じ照度でも、見た目の明るさが同じとは限らない
照度は面に届く光の量を表しますが、人が「明るい」と感じる見え方はそれだけでは決まりません。
日本照明工業会は、輝度を「ある方向から見た、ものの輝きの強さ」と説明しています。同じ照度でも、白い紙と黒い布では反射する光の量が違うため、目に入ってくる光の強さは異なります。
さらに、周囲が暗い場所では同じ光源が強く明るく感じられ、明るい昼間では同じ光源が目立ちにくくなることがあります。人の目は周囲の明るさに適応するためです。
したがって、「照度計で同じルクスだから、必ず同じ明るさに見える」とは限りません。
照明の明るさを比べるときの確認ポイント
- 器具から出る全光束（lm）はどのくらいか
- 実際に必要な場所の照度（lx）は十分か
- 光源から作業面までの距離はどのくらいか
- 光が作業面へどの角度で当たっているか
- 器具の配光が必要な場所へ向いているか
- 壁・天井・床の反射光を利用できるか
- 昼光や他の照明が加わる時間帯があるか
- 調光設定や影によって局所的に暗くなっていないか
このように確認すると、単に「何ルーメンの照明か」だけでは分からない、実際の使いやすい明るさを考えやすくなります。
まとめ
同じ照明でも明るさが変わるのは、照明器具が出す光の総量と、実際に目的の場所へ届く光の量が異なるからです。
光源から離れると照度は低下し、斜めから光が当たると単位面積あたりの光は少なくなります。さらに、配光、天井の高さ、部屋の広さ、壁や天井の反射、影、昼光、他の照明、調光設定によって、その場所の照度は変わります。
また、人が感じる明るさは照度だけではなく、物体の反射や周囲の明るさにも左右されます。照明を選ぶときは、器具のルーメン値だけでなく、「どこに、どの向きで、どの距離から、どのような空間を照らすか」まで含めて考えることが大切です。
関連記事
参考資料
- 産業技術総合研究所「照明空間の明るさ評価に救世主」
- 一般社団法人日本照明工業会「あかりに関する単語」
- 一般社団法人日本照明工業会「LED照明器具の適用畳数について」
- Illuminating Engineering Society「inverse-square law」
- Illuminating Engineering Society「cosine law」
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