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屋内バスケットボール照明デザイン：バスケットボールコートのテレビ照明レベル
屋内バスケットボール照明デザイン：バスケットボールコートのテレビ照明レベル
ディレクトリ:
1. 分析とモデリング
2. 屋内バスケットボールコートの照明設計とシミュレーション
照明は、スポーツ会場やテレビ放送の効率的な運営において重要な役割を果たします。スポーツ照明は、選手や審判のための高品質な環境を作り出すとともに、観客に快適な視聴体験を提供し、テレビ放送の照明ニーズを満たすことが不可欠です。照明計画を設計する際には、DIALux照明ソフトウェアの機能を効果的に活用することで、提案された照明配置を明確かつ直感的に理解することができます。これにより、ランプ配置の最適化、ランプ数量の調整、最適な照明設計ソリューションの開発が可能になり、照度等高線図、点照度図、グレア指数などのレポートも生成されます。本稿では、屋内バスケットボールコートの照明設計とモデリングシミュレーションに焦点を当て、光源の選択、ランプ分布曲線の選択、ランプ配置、ランプ制御方法という4つの主要な側面を考慮します。
1. 分析とモデリング
スポーツ会場の照明設計においては、会場の規模と各スポーツ特有の要件を考慮することが重要です。本稿では、表1に示すように、中国のバスケットボールコートの照明基準をシミュレーションのベンチマークとして用い、屋内バスケットボールコートの照明設計とシミュレーションに焦点を当てます。
表1 バスケットボールコートの照明レベル（テレビの照明レベル）
バスケットボール コートの設計基準に従って、長さ 40 メートル、幅 30 メートル、高さ 13 メートルのクラス II 屋内スポーツ スタジアムが DIALux でモデル化され、設計の標準照度レベルは 500 lx です。
2. 屋内バスケットボールコートの照明設計とシミュレーション
2.1 光源の選択
スポーツ照明には、メタルハライドランプとLEDランプが頻繁に使用されています。スタジアムの高さを考慮すると、照明要件を満たすには高出力ランプが必要です。メタルハライドランプは高出力で、技術仕様も確立されているため、広く使用されています。一方、LEDランプは、エネルギー効率、寿命、ちらつき、調光機能の点でメタルハライドランプよりも優れています。しかし、高出力LEDランプは、放熱性、サイズ、重量の点で、まだ大きな改善の余地があります。
最適なソリューションを見つけるために、星空ランプ配置法を用いてメタルハライドランプとLEDランプの性能をシミュレーションし、計算しました。メタルハライドランプは特定のブランドのMPK45、LEDランプは同ブランドのBY471Pです。500lxの照度基準を満たすには、星空ランプ配置での計算とシミュレーションの結果、メタルハライドランプ48個（合計20.592W）とLEDランプ36個（合計7.200W）が必要であることがわかりました。シミュレーション結果を図1と表2に示します。
表2 光源シミュレーション結果
図1 異なる光源を用いた屋内バスケットボールコートの照度等高線
表2は、同等の平均照度と均一性を実現するために、LEDランプよりもメタルハライドランプが12個多く必要であり、その結果、合計電力差が13.392Wになることを示しています。メタルハライドランプの電力密度は17.16W/m²であるのに対し、LEDランプは6W/m²です。これは、メタルハライドランプがLEDランプよりもはるかに多くのエネルギーを消費することを示しています。LEDランプの省エネ効果と優れた性能を考えると、LEDランプが明らかに優れた選択肢であることは明らかです。
2.2 ランプ照明曲線の選択
ランプには、狭角、中角、広角の3種類の照明曲線があり、これらは照明の変化に影響を与えます。本研究では、HPK888ブランドの3種類のメタルハライドランプ器具を用いて設計シミュレーションを行いました。照明曲線を図2に示します。
DIALuxを用いた計算とシミュレーションの結果、フルスター配置で照度基準500lxを満たすには、ワイド照明器具42個が必要であることが判明しました。比較のため、ナロー照明器具とミディアム照明器具も同様に配置しました。シミュレーション結果を図3と表3に示します。
表3 ランプの配光曲線のシミュレーション結果
図2 光分布曲線
図3 屋内バスケットボールコートランプの異なる配光曲線の照度等高線
表3は、同じ照明設定において、配光曲線が狭いほどランプ照度は高くなりますが、照明の均一性は低下することを示しています。スポーツ会場では快適な照明が求められ、照明の均一性がスポーツ活動や競技の妨げにならないことが不可欠です。さらに、照度は基準値を満たす必要があります。したがって、ランプの選択は会場の具体的なニーズに基づいて行い、適切な配光曲線を持つランプを選ぶ必要があります。例えば、狭配光ランプは背が高く広い会場の照明要件を満たすのに理想的ですが、中配光ランプは、トレーニングホールやアマチュア競技場のような低い空間に適しています。
2.3 照明配置方法
体育館の照明配置は、一般的に上面配置、両サイド配置、混合配置があります。上面配置は左右対称の照明器具が適しており、天井が低くテレビ中継の必要がない体育館に適しています。アマチュアのトレーニング施設やレクリエーション施設などに多く見られます。一方、サイド配置は左右非対称の照明器具を使用し、馬道に沿って配置します。ランプの照射角（ランプの照射方向と鉛直線のなす角）は25°～65°です。この配置は、高い鉛直照度が求められる、テレビ中継設備のある大規模・中規模体育館に適しています。混合配置は上面配置と両サイド配置を組み合わせたもので、多様な照明ニーズに対応できる多様な照明オプションを備えているため、大規模な多目的体育館に適しています。
本研究では、メタルハライドランプ（ランプ1個あたり500WのMPK450型）を用いて、側面配置と上面配置の両方のシミュレーションを行いました。標準照度500lxを基準として計算とシミュレーションを行った結果、両側配置では46個、上面配置では48個のランプが必要であることがわかりました。シミュレーション結果を図4と表4に示します。
図4 屋内バスケットボールコートの照明配置方法 異なる時間帯の照度等高線
表 4 によると、両側セットアップと上部セットアップの照明基準は同等ですが、上部セットアップには 2 つの追加ランプが含まれ、合計電力が 1,000W 増加するため、投資と運用費用が高くなります。
表4 ランプ配置のシミュレーション結果
さらに、バスケットボールコートの照明設計においては、グレアを考慮することが重要です。照明シミュレーションでは、会場が長方形で照明が頭上に設置されているため、グレア値のサンプリングポイントは均等かつ対称的に分布する必要があります。
両側構成では、グレア値は最小 13 から最大 18 までの範囲になります。一方、上部構成では、グレア値は 11 から 17 までの範囲になります。両側セットアップのグレア値は上部セットアップの値よりもわずかに高くなりますが、表 1 に示されている標準要件に準拠しています。
2.4 ランプ制御
体育館は、アマチュア競技だけでなく、娯楽イベントや定期的なトレーニングにも利用されます。本稿では、照明制御モードとして、アマチュア競技モード、娯楽モード、清掃モードの3つのモードを提案します。それぞれの照度は500lx、300lx、150lxです。計算とDIALuxシミュレーションに基づくと、天井照明構成に必要なランプの数は、各モードで36個、24個、12個となります。選定したランプは、定格電力200W、輝度25,000lmのBY471Pモデルです。
表5 照明制御モードのシミュレーション結果
表 5 に、3 つのモードのシミュレーション結果の概要を示します。
照明の消費電力は、点灯モードによって大きく異なります。会場の使用時間帯に応じてランプ数を調整することで、効果的に省エネを図ることができます。さらに、すべてのランプの運用・保守スケジュールを標準化するため、ランプ制御戦略にローテーションシステムを組み込むことで、スタッフによるメンテナンスや修理作業を簡素化できます。
現在、LED ランプはハロゲン ランプほど普及していませんが、エネルギー効率、長寿命、調光機能など、多くの利点があり、将来的には主要な選択肢になることが予想されます。ランプの配光曲線 (狭角、中角、広角) の選択は、会場の具体的な条件に基づいて行う必要があります。配光曲線が狭いほど、照度は高くなります。屋内スタジアムの主な照明配置方法には、トップ レイアウト、両側レイアウト、混合レイアウトがあります。トップ レイアウトは照明の均一性が向上しますが、垂直照度は低くなります。両側レイアウトは垂直照度が高く、メンテナンスが容易です。混合レイアウトは、さまざまな照明ニーズに対応できます。スポーツ会場で複数の照明制御モードを使用すると、明らかな省エネ効果が実証されます。
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