機械照明・電熱・電気化学照明計算★★☆☆☆
光度・光束・輝度の定義と関係式
概要
照明工学の基本量である光度・光束・照度・輝度の定義と相互の関係式を説明する。均等放射点光源に対する光度・照度・輝度の計算公式を使いこなすことが，照明計算問題の基本となる。
📖用語
光束（F）：光源から放射される光のエネルギー量（全方向の合計）。単位は [lm]（ルーメン）
光度（I）：特定の方向への単位立体角あたりの光束。単位は [cd]（カンデラ）
照度（E）：受光面の単位面積あたりの入射光束。単位は [lx]（ルクス）
輝度（L）：光源の単位投影面積・単位立体角あたりの光束。単位は [cd/m2]
立体角（sr）：球面上の面積を半径の2乗で割った無次元量。全球面は 4π sr
均等放射：光源が全方向に一様に光を放射する状態
光に関する基本量の定義
| 量 | 記号 | 単位 | 定義 |
|---|---|---|---|
| 光束 | F | [lm]（ルーメン） | 光源から放射される光のエネルギー量（全方向の合計） |
| 光度 | I | [cd]（カンデラ） | 特定の方向への単位立体角あたりの光束 |
| 照度 | E | [lx]（ルクス） | 受光面の単位面積あたりの入射光束 |
| 輝度 | L | [cd/m2] | 光源の単位投影面積・単位立体角あたりの光束 |
📐基本公式：光度・照度・輝度
均等放射（全方向に一様に放射）する光源の光度 I[cd]：
I = F4π
（F：全光束[lm]，4π：全立体角[sr]）
点光源の照度 E[lx]：
E = Ir2 × cosθ
（r：光源から受光面までの距離[m]，θ：法線方向からの入射角）
直下照度（θ=0）：E = Ih2（h：光源の高さ[m]）
輝度 L[cd/m2]：
L = IS
（S：光源の投影面積[m2]）
球形光源の場合，投影面積 S = π × r2（r：球の半径[m]）
使い方・ポイント
•「均等放射」では全立体角 4π sr に均一に放射するため，光度 = 全光束4π となる。
•照度計算は点光源の逆二乗則：距離が2倍になると照度は14になる。
•輝度の投影面積は「観測方向に投影した見かけの面積」であることに注意。
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