1. ランベルトの余弦則と直接点照度
作業面への直接照度は、光源からの距離と照射角度に依存します。ランベルトの余弦則により、E = (I × cos θ) / d² で求められます。器具の真下（θ=0°）で最大となり、45°傾くと幾何学的拡散により直接照度が29%減衰します。
点照度 E = (光度 I(θ) × cos θ) / 距離 d²CIE 1931規格およびIES LM-63配光データに基づく計算。
3D部屋照明シミュレーター
リアルタイムThree.js WebGL照明スタジオ。人の快適性とグレア反応を3Dでリアルタイム診断。
WebGLエンジン稼働中
寝室 (100 lx)
ドラッグで3D回転
3D人の反応
快適ゾーン：アバターはリラックスし、自然な呼吸で作業視界が良好です。
計算ルクス
108 lx
×
144 sq ft800 Lumens
快適な目標範囲過剰グレア: > 1,800 lm
2700K (電球色)
2200K ろうそく2700K 電球色4000K 温白色6500K 昼光色
1
LED相当電力9W LED (60W 白熱相当)
推奨電球タイプLED電球 A19 電球色
診断エンジン
3Dアバターの反応ロジック
視覚的快適性は、計算された部屋の照度とIES基準値の比率によって決まります：
- 照度不足 (< 0.8倍): 前かがみの姿勢、うとうとする頭の動き、薄暗さによる目の疲労を示す眠そうな目。
- 最適 (0.8倍 – 1.25倍): 穏やかな呼吸、明るい表情、快適な作業姿勢で健康的な集中力を維持。
- 過度 / グレア (> 1.25倍): 手をかざして目を覆い、強い過剰光から顔を背けて目を細める反応。
ケルビン尺度
色温度と心理的影響
ケルビン（K）は光の心理的温かみと体内時計（サーカディアンリズム）を左右します：
- 2200K – 2700K (電球色): メラトニンの分泌を促進。寝室、ダイニング、夜間のリビングに最適です。
- 3000K – 3500K (温白色): 温かみと清潔感のバランス。キッチン、洗面所、現代的なリビング空間に適しています。
- 4000K – 5000K (昼白色/昼光色): 覚醒度を高める青色光成分。書斎、デスクワーク、作業場に最適です。
反射率要因
壁の色が重要な理由
壁は二次的な光の反射板として機能します。反射光が有効照度を大きく変化させます：
- 白・明るい壁色 (70%): 光の最大70%を反射し、少ないルーメン数でも快適な明るさを確保できます。
- 中間グレー・暖色系 (50%): 柔らかく拡散反射する一般的な住宅の標準基準。
- 濃色・ネイビー・チャコール (20%): 光を大幅に吸収。快適な照度には1.5倍〜2倍のルーメンや複数照明の多灯分散が必要です。
光学物理と3Dシミュレーション解説
3D測光シミュレーションと建築照明工学
リアルタイム3Dエンジンが照度計算、壁面相互反射、不快グレア評価（UGR）、サーカディアンリズムに与える影響を解説します。
2. 空間相互反射と 80/50/20 反射率基準
室内照明では、壁や天井の相互反射が重要な役割を果たします。IESNAおよびCIE基準では、天井80%、壁50%、床20%の反射率が標準設計値です。壁の色を暗い色から高反射塗装（約65%）に変えることで、消費電力を増やさずに照度を最大35%改善できます。
相互反射係数 CRF = 1 / (1 - ρ_eff × (1 - 室指数))標準反射率：白マット塗装 (0.80–0.88)、ライトグレー (0.50–0.60)、木材 (0.25–0.40)、暗色床 (0.10–0.15)。
3. 不快グレア評価：CIE 統一グレア評価値 (UGR)
高輝度照明器具と背景との強い輝度対比は眼精疲労を引き起こします。CIE 117-1995はUGR（10〜30の対数尺度）を定義しており、オフィス環境ではEN 12464-1により UGR ≤ 19 が義務付けられています。
UGR = 8 × log₁₀ [ (0.25 / L_bg) × Σ ( (L_s² × ω) / p² ) ]マイクロプリズムディフューザーや間接照明の採用でグレアを大幅に軽減できます。
国際推奨照度および視環境基準
JIS Z 9110およびEN 12464-1に基づく推奨基準：
| 用途・空間 | 推奨照度 | 許容UGR | 推奨色温度 | 準拠規格 |
|---|---|---|---|---|
| 住宅リビング / 居室 | 150 – 300 lx | ≤ 22 | 2700K – 3000K | JIS Z 9110 住宅基準 |
| キッチン・調理台 | 500 – 750 lx | ≤ 19 | 3000K – 4000K | EN 12464-1 |
| オフィス・PC作業空間 | 500 lx | ≤ 19 | 3500K – 4000K | JIS Z 9110 / ISO 8995 |
| 製図・CAD精密作業室 | 750 – 1000 lx | ≤ 16 | 4000K – 5000K | CIE S 008/E |
| 学校・教室・講義室 | 300 – 500 lx | ≤ 19 | 3500K – 4000K | 文部科学省 照度基準 |
| 医療施設・診察室 | 1000 lx | ≤ 16 | 4000K – 5000K | JIS Z 9110 医療施設 |
シミュレーションFAQ
3D照明シミュレーションに関するよくある質問
家具を配置すると部屋の照度はどのように変化しますか？
家具は光を遮蔽し、また吸光（反射率15〜30%）するため、空室状態の計算値よりも全体の有効照度が低下します。
色温度（ケルビン）は体内時計にどのような影響を与えますか？
昼光色（4000K〜6500K）は覚醒を高め、温白色（2700K〜3000K）はメラトニン分泌を促し入眠をサポートします（CIE S 026:2018）。
このウェブツールはDIALuxなどの建築確認用計算の代わりになりますか？
本ツールは初期計画・概念検証用です。官公庁提出用の正式図面作成には認定ソフトと正規IESファイルが必要です。
なぜ200〜500ルクスが人間の視覚にとって最適とされるのですか？
瞳孔に無理な緊張を強いることなく、読書や作業における最大視認性と快適性を維持できる照度範囲だからです。
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