建築照明デザイン

ダッカ、ジャティヨ・サンシャド・ババン内の光の遊び
ロンドンのロイズビルの外部照明

建築照明デザインは、建築環境（屋内と屋外の両方）における照明システムの設計に関わる研究分野です。人間のニーズに応えるために、日光と電灯、またはその両方の操作と設計が含まれます。[ 1 ] [ 2 ]照明デザインは科学と視覚芸術の 両方に基づいています。建築環境における照明の基本的な目的は、居住者が明瞭かつ不快感なく見ることができるようにすることです。[ 1 ]建築照明デザインの目的は、照明の芸術と科学のバランスを取り、技術的および安全上の要件を満たしながら、雰囲気や視覚的な興味を喚起し、空間や場所の体験を向上させることです。[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]

概要

1930年代のヴィイプリ市立図書館の講堂。主に日光が差し込んでいた

建築照明設計の目的は、空間内の光の特性のバランスをとり、建物や空間の照明に関して人間工学の技術的、視覚的、そして最近では非視覚的要素[ 6 ]を最適化することです。 [ 7 ]

技術的要件には、作業に必要な光量、空間内で照明が消費するエネルギー、そして不要なグレアや不快感を引き起こさないための光の相対的な分布と進行方向などが含まれる。光の視覚的側面は、空間の美観や物語性（例えば、レストランの雰囲気、美術館における展覧会の体験、小売空間における商品のプロモーション、企業ブランドの強化など）に関係するものであり、非視覚的側面は人間の健康と幸福に関係するものである。[ 8 ]

照明デザインのプロセスにおいては、文化的要因と文脈的要因の両方を考慮する必要があります。例えば、中国の歴史において、明るい照明は富の象徴とされてきました[ 9 ]。しかし、制御されていない明るい光は、昆虫、鳥、そして星の見え方に悪影響を及ぼすことが知られています[ 10 ] 。

歴史

電灯の歴史はよく記録されており[ 11 ]、照明技術の発展とともに照明の専門家も発展しました。高効率で低コストの蛍光灯の開発により、電灯への依存と照明に対する画一的なアプローチが生まれましたが、1970年代のエネルギー危機により、設計上の配慮がさらに必要となり、日光の利用が再び活発化しました[ 12 ] [ 13 ] 。

ニューヨークに拠点を置く照明学会（IES）は1906年に設立されました。1909年にロンドンに拠点を置く同名の組織は、現在ではCIBSEの一部である照明学会（SLL）として知られています。国際照明委員会（CIE）は1913年に設立されました。 [ 14 ]照明専門家協会は、 1924年に公共照明技術者協会として設立されました。世界中で同様の専門組織が発展しました。[ 15 ] [ 16 ]

当初、これらの業界団体は美的デザインよりも照明の科学と工学に主眼を置いていましたが、[ 17 ] 1969年にデザイナーのグループが国際照明デザイナー協会（IALD）を設立しました。[ 18 ] その他の照明デザイン専用の協会としては、1994年に設立されたプロフェッショナル照明デザイナー協会（PLDA）、1995年に設立されたフランスのAssociation de Concepteurs Eclairage（ACE）、[ 19 ] 1998年に設立されたイタリアのAssociazione Professionisti dell'Illuminazione（APIL）、[ 20 ] 1999年に設立されたブラジルのAssociação Brasileira de Arquitetos de Iluminação [ 21 ]、2008年に設立されたスペインのプロフェッショナル照明デザイナー協会（APDI）などがあります。[ 22 ]

職業として<​​extra_id_1>

Kimbell Art Museum interior with daylight control and electric lighting design by Richard Kelly (1969)

Architectural lighting designer is a stand-alone profession that sits alongside the professions of architecture, interior design, landscape architecture and electrical engineering.[23]

建築照明デザインの最も初期の提唱者の一人は、1935年に自身の事務所を設立したリチャード・ケリーである。 [ 24 ] [ 25 ]ケリーは、1952年にクリーブランドで開催されたアメリカ建築家協会、アメリカ工業デザイナー協会（現在のアメリカ工業デザイナー協会）、北米 照明学会の合同会議で発表された3つの視覚要素の認識に基づいて、今日でも使用されている建築照明へのアプローチを開発した。[ 26 ]

教育

多くの建築照明デザイナーは電気工学、建築工学、建築、または照明器具製造のバックグラウンドを持っていますが、現在ではいくつかの大学や専門学校では建築照明デザインに特化した学位プログラムを提供しています。[ 27 ] [ 28 ]

プロセス

建築照明設計のプロセスは、一般的に建築家の工事計画に沿って、実現可能性、コンセプト、詳細、施工図書、現場監督、試運転といった主要なプロジェクト段階を経て進みます。[ 29 ] [ 30 ]

プロジェクトのパラメータが設定される実現可能性段階の後、コンセプト段階では、照明効果、[ 31 ]技術的な照明目標と全体的な視覚戦略の観点から照明デザインが開発され、通常はコンセプトスケッチ、レンダリング、またはムードボードが使用されます。

日光

日光、つまり自然光の光源は太陽です。[ 32 ]日光は電磁スペクトル上で最も質の高い光を提供し、100 CRIと評価されています。空間で日光を利用することで、心理的および身体的な健康上の利点が得られます。例えば、季節性情動障害（SAD）の緩和に役立ち、必要なビタミンDを供給し、概日リズム、つまり毎日の明暗サイクルの調節を助けます。日光を光源として使用することで、エネルギーの使用を削減できます。また、日光は材料や仕上げの劣化や、空間の冷却のためのエネルギー使用量の増加を引き起こす可能性があります。空間の建築的構成は日光に影響を与えます。日光は、窓、内部の開口部、天窓、反射面を通して空間で利用できます。[ 8 ]

電気照明

電気照明または人工照明は、電気光源を含む建築照明の一種です。電気照明の全体的な目的は、空間のユーザーが日中のさまざまな時間帯、特に夜間や冬季など、日光が光源として利用できなくなる場合に、視界を確保することです。人工照明は、空間の美観を創造または高めるのに役立ちます。電気照明では、ユーザーが光をより細かく制御できるため、さまざまな技術を実装できます。これには、ランプの明るさの調整、光源の拡散、さまざまな色相の使用が含まれます。電気照明に使用される主な光源には、白熱灯、固体ランプ（LEDなど）、ガス放電灯などがあります。[ 32 ]

器具

1958年にデザインされたPH5ランプ

照明器具には、様々な機能に合わせて様々なスタイルがあります。最も重要な機能は、光源を保持し、光を方向付け、視覚的なグレアを防ぐことです。シンプルで機能的なものもあれば、それ自体が芸術作品であるものもあります。過度の熱に耐え、安全基準を満たしていれば、ほぼあらゆる素材を使用できます

照明器具の重要な特性の一つに、発光効率または壁コンセント効率があります。これは、器具から放射される使用可能な光の量（消費エネルギーあたり）を意味し、通常はルーメン/ワットで測定されます。交換可能な光源を使用する器具の場合、効率は「電球」から周囲に透過する光の割合として表されることもあります。照明器具の透明度が高いほど、効率は高くなります。光を遮ると通常は効率は低下しますが、指向性と視覚的な快適性は高まります。

PHランプは、 1926年以降にデンマークのデザイナー兼作家であるポール・ヘニングセンによって設計された一連の照明器具です。 [ 33 ]このランプは、視覚的なまぶしさを排除し、反射光のみを放射して光源を覆い隠すために、複数の同心円状のシェードで設計されています。[ 34 ]

照明デザインレイヤー

デザイナーは、空間の照明計画を作成する際に、照明レイヤーの概念を活用します。照明レイヤーには、タスクレイヤー、フォーカルレイヤー、アンビエントレイヤー、デコレーションレイヤー、デイライトレイヤーがあります。各レイヤーは空間に機能をもたらし、多くの場合、それらが連携して、構成の整った照明デザインを生み出します。タスクレイヤーは、特定の作業やタスクを実行するための照明です。通常、このレイヤーではより多くの光が必要になります。例えば、キッチンのキャビネット下照明などが挙げられます。フォーカルレイヤーは、暖炉など、部屋の特定の特徴を強調するために照明が使用される場合に使用されます。このタイプの照明は、視線を特定のエリアに引き寄せます。アンビエントレイヤーは、背景照明または全体照明を提供します。このレイヤーは、空間の明るさに大きな影響を与えます。デコレーションレイヤーでは、照明は空間の装飾として使用され、スタイルの構築に役立ちます。デイライトレイヤーは、自然光または太陽光を利用して空間を照らします。レイヤリング技術を用いることで、照明の美観と機能性を高めることができます。[ 8 ]

測光研究

CIE 1931 xy色度図。様々な温度の黒体光源の色度（プランク軌跡）と一定の相関色温度の線も表示されています

測光調査は、プロジェクトの建設または改修前に照明デザインをシミュレートするために行われます。これにより、建築家、照明デザイナー、エンジニアは、提案された照明レイアウトが意図した光量を実現するかどうかを判断できます。[ 35 ]また、明るい領域と暗い領域のコントラスト比も判断できます。多くの場合、これらの調査は、アプリケーションのタイプに対するIESNAまたはCIBSE推奨の照明実践と照合されます。領域のタイプに応じて、安全性または実用性のために異なる設計側面が重視される場合があります（均一な光レベルの維持、グレアの回避、特定の領域のハイライトなど）。これらを作成するには、専用の照明設計アプリケーションがよく使用され、通常は2次元デジタルCAD図面と照明シミュレーションソフトウェアの使用を組み合わせています。

白色光源の色温度は、特定の用途におけるその使用にも影響を及ぼします。白色光源の色温度は、ランプのスペクトル特性に最も近い理論上の黒体放射体のケルビン温度です。白熱電球の色温度は約2700～3000ケルビン、日光は約6500ケルビンです。色温度の低いランプは可視スペクトルの黄色と赤色の部分に比較的多くのエネルギーを持ち、色温度の高いランプは青白色に近い外観になります。重要な検査や色合わせ、あるいは食品や衣料品の小売展示では、全体的な照明効果が最適になるようにランプの色温度が選択されます。色は機能的な理由で使用される場合もあります。例えば、青色光は静脈が見えにくくなるため、薬物使用を抑制するために使用される場合があります。[ 36 ]

相関色温度

温度 光源
1700K マッチ炎、低圧ナトリウムランプ（LPS/SOX）
1,850 K ろうそくの炎、日の出、日の入り
2,700～3,300 K 白熱電球、ソフトホワイト蛍光灯
3,000 K 温白色蛍光灯
4,100～4,150 K 月光、[ 37 ]冷白色蛍光灯
5,000 K 地平線昼光
5,500～6,000 K 垂直昼光、ストロボ
6,200 K キセノンショートアークランプ[ 38 ]
6,500 K 昼光、曇り、昼光蛍光灯
6,500～10,500 K LCDまたはCRT画面
15,000～27,000 K 極地の澄んだ青空
これらの温度は単なる特徴であり、かなりの変動が存在する可能性があります。

光源の相関色温度( CCT) は、光源と同等の色度の光を放射する理想的な黒体放射体の温度です。色温度は可視光の特性で、照明、写真、ビデオ、出版、製造、天体物理学、園芸、その他の分野で重要な用途があります。実際には、色温度は、実際に何らかの黒体の放射に多少近い光源 (赤オレンジから黄色、多かれ少なかれ白を経て青みがかった白に至る線上にある光源) に対してのみ意味を持ちます。色温度 (たとえば、緑色や紫色の光) について話すことは意味がありません。色温度は通常、絶対温度の SI 単位であるケルビン(単位記号 K ) で表されます。

建物の内装照明においては、照明の色温度を考慮することが重要となることがよくあります。例えば、公共エリアではリラックス効果を高めるために暖色系の（つまり色温度の低い）光が使用されることが多い一方、オフィスでは集中力を高めるために寒色系の（つまり色温度の高い）光が使用されます。[ 39 ]

LED技術におけるCCT調光は、LEDのビニング、経年変化、温度ドリフトの影響によって実際の色値出力が変化するため、困難な作業とされています。そこで、例えばカラーセンサーを用いたフィードバックループシステムを用いることで、複数の色を混合するLEDの色出力を能動的に監視・制御することが可能です。[ 40 ]

理想的な黒体から放射される電磁放射の色温度は、その表面温度をケルビン、あるいはミレド（微小逆ケルビン）で定義されます。 [ 41 ]これにより、光源を比較するための基準を定義することができます。

方法

シンプルな設置であれば、表形式のデータに基づく手計算で適切な照明設計が可能です。より高度な設計や最適化された設計では、現在ではコンピューターによる数学的モデリングが日常的に使用されています

照明器具の位置と取り付け高さ、そしてその測光特性に基づいて、提案された照明レイアウトの均一性と照度量を確認できます。大規模なプロジェクトや不規則な間取りのプロジェクトでは、照明設計ソフトウェアを使用できます。各照明器具の位置と、壁、天井、床の反射率を入力します。すると、コンピュータプログラムはプロジェクトの間取り図に重ねて表示される等高線図を作成し、作業高さにおける予想される照度レベルを示します。より高度なプログラムでは、窓や天窓からの光の影響も考慮できるため、照明設備の運用コストをさらに最適化できます。屋内空間に届く日光量は、通常、昼光係数を計算することで分析できます。

IESゾーナルキャビティ法（ルーメン法とも呼ばれる）は、手計算、表計算、コンピュータ計算のいずれにおいても基礎として用いられます。この方法では、室内表面の反射率を用いて、壁や天井からの反射光が室内の作業面における有効照度に及ぼす影響をモデル化します。この方法で使用する簡略化された測光値は、通常、照明器具メーカーから提供されます。

屋外投光照明のコンピュータモデリングは、通常、測光データから直接行われます。ランプの総照明電力は、小さな立体角領域に分割されます。各領域は照明される面まで延長され、面積が計算され、単位面積あたりの照明電力が算出されます。複数のランプを使用して同じエリアを照明する場合は、それぞれの照明電力が合計されます。表にまとめられた照明レベル（ルクスまたはフートカンデラ単位）は、一定の照明値の等高線としてプロジェクト計画図に重ねて表示できます。手計算が必要な箇所はごくわずかですが、コンピュータ計算により、均一性と照明レベルをより正確に推定できます。

デザインメディア用語

調節可能なアクセント器具
特定のデザイン要素を指すために使用される[ 8 ]
ボラード
建築用屋外照明の一種で、短く直立した地上設置型のユニットで、通常は出口照明、歩道、階段、その他の通路の照明として、カットオフ型の照明を提供するために使用されます。[ 8 ]
様々なランプがついた「缶」
天井に埋め込まれた安価なダウンライト、または床置き型のアップライトを指す専門用語。ハウジングの形状に由来する。「ポットライト」という用語は、カナダや米国の一部でよく使用される。
シャンデリア
天井[ 42 ]または壁[ 43 ]に取り付けるように設計された、分岐した装飾用の照明器具
コーブライト
壁に沿って長い箱の中に天井に埋め込まれている[ 8 ]
非常灯または出口標識
バッテリーバックアップまたは主電源が切れた場合に緊急電源を供給する電気回路に接続されている
投光照明
通常はポールまたは支柱に取り付けられ、景観、道路、駐車場に使用されます[ 44 ]
高天井照明と低天井照明
通常は工業ビルや大型店舗の一般照明に使用されます。
ランプ
電球にはさまざまな形やサイズがあります[ 8 ]
照明器具
ランプを保持・支持し、電気を供給する[ 8 ]
屋外照明と景観照明
歩道、駐車場、道路、建物の外装や建築細部、庭園、公園などを照らすために使用されます。
ペンダントライト
チェーンまたはパイプで天井から吊り下げられたもの[ 45 ]
埋め込み式ライト
保護ハウジングは天井や壁の後ろに隠されており、器具本体のみが露出している。天井に取り付けられたタイプはダウンライトと呼ばれることが多い[ 8 ]。
壁付け照明
壁に取り付けられた装飾的な照明器具[ 46 ]
街灯
街路や道路を照らすために使用される屋外のポール設置型照明の一種。ポール設置型投光器に似ていますが、タイプIIIレンズではなくタイプIIレンズ（左右の配光パターン）を備えています[ 47 ]
ストリップライトまたは産業用照明
倉庫や工場でよく使われる蛍光灯の長い列
表面実装ライト
完成したハウジングは表面と面一にマウントされておらず、露出している。[ 48 ]
トラック照明器具
個々の器具（トラックヘッドと呼ばれる）は、トラックのどこにでも配置することができ、電力を供給する[ 8 ]
キャビネット下ライト
キッチンの壁キャビネットの下に取り付けます
トロファー
埋め込み型蛍光灯器具。通常は吊り天井グリッドに収まる長方形の形状をしている[ 49 ]
壁面グレージング照明器具
照明は壁の近くに配置され、通常は質感のある表面を強調します。[ 8 ]
ウォールウォッシャー
天井から床までを照らし、壁を平面的に照らす非対称の照明器具[ 8 ]

ランプの種類

電気照明の種類によって、効率と色温度は大きく異なります。[ 50 ]

名称光スペクトル発光効率（lm / W）寿命（MTTF）（時間）色温度（ケルビン）色の外観演色評価数
白熱電球継続的4～172～200002400～3400温白色（黄色がかった）100
ハロゲンランプ継続的16～233000～60003200温白色（黄色がかった）100
蛍光灯水銀線＋蛍光体52～100（白）8000～200002700～5000 *白（さまざまな色温度）に加え、彩度の高い色もご用意しています15～85
メタルハライドランプ準連続50～1156000～200003000～4500電球色65～93
硫黄ランプ継続的80～11015000～200006000淡い緑79
高圧ナトリウムランプ広帯域55～14010000～400001800～2200 *ピンクがかったオレンジ0～70
低圧ナトリウム細線100～20018000～200001800 *黄色、色再現性なし0
発光ダイオード（白色）線状蛍光体10～20050,000～100,0002700～6000の各種白*さまざまな色温度と彩度の高い色70～85（白色）
誘導灯水銀線＋蛍光体70～908万～10万2700～6000の各種白*さまざまな色温度と彩度の高い色70～85（白色）

*色温度は、同様のスペクトルを放射する黒体の温度として定義されます。これらのスペクトルは、黒体のスペクトルとはまったく異なります。

最も効率的な電灯光源は低圧ナトリウムランプです。実用上、単色の黄色の光を発するため、照らされたあらゆるシーンにおいて、同様に単色に見えます。そのため、低圧ナトリウムランプは一般的に屋外の公共照明に使用されます。低圧ナトリウムランプは、広帯域スペクトルや連続スペクトルとは異なり、発生する光害を容易に除去できるため、天文学者の間で公共照明として好まれています。

白熱電球

タングステンのコイル状フィラメントを備えた現代の白熱電球は、1880年頃に導入された炭素フィラメントランプから発展し、1920年代に商品化されました。通常の照明用の電球だけでなく、機器の部品としてよく使用される低電圧・低電力タイプなど、非常に幅広い種類がありますが、現在ではLEDに大きく置き換えられています

蛍光灯

蛍光灯は、低圧の水銀蒸気またはアルゴンを含むガラス管で構成されています。管に電流を流すと、ガスが紫外線エネルギーを放出します。管の内側には蛍光体が塗布されており、紫外線エネルギーを受けると可視光を放出します。[ 51 ]

LEDランプ

発光ダイオード（LED）は1970年代に表示灯として普及しました。中村修二氏による高出力LEDの発明により、LEDは現在、一般照明用途の固体照明として使用されています。 [ 52 ]

当初、LED照明はルーメン当たりのコストが比較的高かったため、懐中電灯などの10W未満のランプアセンブリに主に使用されていました。より高出力のランプの開発は、米国のL賞などのプログラムによって促進されました。[ 53 ]

関連項目

参考文献

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さらに読む

  • LD2020 - 北米の照明デザイナー20名を特集した、照明デザインという職業についてのドキュメンタリー
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