床面積も天井の高さも同じ、使っている蛍光灯の本数もワット数もまったく同じ2つの会議室があるのに、片方だけ体感ではっきり暗く感じる。照明の数と消費電力が同じなら、明るさも同じになるはずではないのか。
見当がつかなくて当然だ。このトピックを読み終えるころには、この「同じはずなのに違う」を、照明率と保守率という2つの数字から説明できるようになっている。
部屋全体の明るさを見積もるとき、1灯ごとの照度を積み上げるのではなく、部屋に投入した光束のうちどれだけが作業面に届くかという考え方で計算する。これが光束法で、平均照度Eは次の式で求める。
Fはランプ1本の光束〔lm〕、Nは本数、Aは床面積〔m2〕。この3つは図面や仕様から決まる実測に近い値だ。残るUとMが、この式の中で唯一「設計者が見積もる値」になる。
照明率Uは、器具から出た光束のうち作業面に届く割合を表す。器具の配光（光をどの方向にどれだけ飛ばすか）・室内の壁や天井の反射率・部屋の形によって変わり、部屋の形は室指数という数値に置き換えて評価する。
Xは間口、Yは奥行、Hは光源から作業面（床上約0.85m）までの高さだ。この室指数Kと反射率の組み合わせを、照明器具メーカーが公開している照明率表に当てはめてUの値を読み取る。つまりUは計算で導く数値ではなく、器具と部屋の組み合わせごとに決まる設計値だ。
室指数の式に部屋の形（X・Y）と高さ（H）が両方入っているのには理由がある。天井が高い（Hが大きい）割に床面積が狭い部屋は、器具から出た光が壁に当たって反射で戻ってくる前に横方向へ逃げてしまい、作業面に届く割合が下がる。逆に、天井が低く床面積が広い部屋は、光が壁で反射して作業面に戻ってくる経路が相対的に短く、照明率が上がりやすい。式の分母にHが単独で乗っているのはこのためで、天井が高い部屋ほど室指数Kが小さくなり、それに応じて照明率表を引くと低いUの値が出てくる。同じ本数・同じワット数の照明でも、天井が高い会議室の方が暗く感じやすいのは、この室指数の効果だ。
保守率Mは、ランプの経年劣化と器具の汚れによる光束の減り方をあらかじめ見込んだ値で、目安として0.5〜0.8程度とされる。新品でホコリのない状態を1.0とすれば、使い続けるほど数値は下がっていく。この値が一意に決まらないのは、劣化の速度が使用環境で大きく変わるからだ。厨房や工場のように油煙・粉じんが多い環境では器具のカバーが早く汚れて保守率が急速に下がるし、清掃の頻度が高い施設ではその低下が緩やかになる。同じ器具・同じ部屋でも、使う場所と手入れの頻度によってMの値は変わる。
保守率を軽く見て設計すると、実際に失敗が起きる。竣工した直後は照明も器具も新品なので、保守率を考慮しなくても基準の照度は出てしまう。しかし数年後、ランプが劣化し器具にホコリが積もると、実際の照度は初期値よりM倍まで下がる。設計段階で保守率をあらかじめ掛けて必要な灯数を多めに見積もっておかないと、竣工検査には合格しても、数年後に「照明が暗くなった」というクレームに直面することになる。保守率は「将来の劣化を先取りして今の設計に織り込む」ための数字だ。
必要な照度Eが先に決まっている設計、たとえば「事務所の机上面は750lx必要」という条件から灯数を決める場合は、式をNについて解く。
計算結果が小数になったときは、必ず整数に切り上げる。照明の本数は「13.3本」では設置できないからだ。
「暗い部屋」の原因を、天井の高さと器具の汚れから絞り込む
この式が頭に入ると、部屋が暗く感じる原因を器具の性能に求める前に、天井の高さ（室指数）と清掃状況（保守率）を疑えるようになる。今日試せることとして、職場や自宅の天井照明を見上げ、器具のカバーにどれくらいホコリが積もっているかを観察してみるといい。保守率が低い状態というのは、まさにこの汚れが光を遮っている状態だ。
照明率・保守率という「一意に決まらない値」をあえて式に残しているのは、照明設計が単なる計算問題ではなく、部屋の形・器具の選定・清掃計画までを含む総合判断だからだ。第一種電気工事士が扱うビルや工場では、天井高が数メートルに及ぶ空間や、粉じんの多い工場のように保守率が早く落ちる環境も出てくる。そうした現場では、この式のUとMをどう見積もるかが、実際の照明設計の腕の見せどころになる。
冒頭の2つの会議室、何が違っていたために片方だけ暗く感じたのか。答え合わせは理解度チェックの最後の問題でしてみよう。