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スポーツ照明のグレア
スポーツ照明のグレア
ディレクトリ:
1. グレアの基礎知識
2. グレア制御基準と評価方法
3. バスケットボール場のシミュレーション設計
近年、グリーン照明の登場により、より環境に優しくエネルギー効率の高いランプが導入され、従来の照明源に徐々に取って代わっています。同時に、スポーツを楽しむ人が増えるにつれ、スポーツ会場の照明条件への関心が高まっています。選手と観客の両方にとって快適な照明環境を作り出すためには、会場の照明器具からのグレアを管理することが不可欠です。歴史的に、スポーツ照明設計は環境照明のみに焦点を当てていましたが、これはスポーツ照明には不十分です。効果的なスポーツ照明は、照明だけでなく、高輝度ランプによって生じるグレアにも対処する必要があります。照明基準を満たす均一な照明を確保しながらグレアを最小限に抑える方法を見つけることは、重要な研究分野です。
グレアアルゴリズムは多様で、それぞれ異なるスポーツ会場に適しているため、本稿ではバスケットボール会場の照明をケーススタディとして用い、グレアの発生源を探ります。グレアの影響は、主にランプの戦略的な配置、ランプ電力の調整、適切な周囲光量比の選択、低反射率の材料の使用など、光源以外の要因を管理することで軽減できます。関連するグレア値を調査することで、屋内スポーツ会場に適したグレア計算手法を開発しました。次に、グレア観測点を組み込んだ屋内照明のソフトウェアシミュレーションを実施し、会場内の最大グレア値を決定します。
1. グレアの基礎知識
1.1 グレアの危険性
グレアは、視野内の光の明るさの不均一な分布によって生じます。光源の明るさと周囲の環境の明るさの差が大きい場合も、特に高輝度光源を直接見ているときにグレアが発生することがあります。
グレアは主に目に影響を与え、神経系に不快感を与える可能性があります。視力に深刻な障害をもたらす可能性があり、長時間の露出は眼精疲労につながる可能性があります。運転手にとって、グレアは集中力を散漫にし、危険な状況につながる可能性があります。グレアの多い環境での作業は不快感を引き起こす可能性があります。軽度の場合はイライラにつながる可能性があり、重度の場合は反応時間が遅くなり、作業効率が低下する可能性があります。スポーツ会場では、選手や観客にグレアが害を及ぼさないように、高輝度と周囲光のバランスをとることが不可欠です。
1.2 グレア防止
ランプの明るさと人間の目に入る光を管理するために、通常は次の 3 つの主な方法が採用されます。
（１）照明のニーズを満たしつつ過度の明るさを避けるためにランプの電力を下げる。
（２）ランプを直接目に入らないように適切な位置に配置します。
（３）ランプの表面輝度と反射強度を調整して光源の背景輝度を高め、環境輝度の全体的なコントラストを最小限に抑えます。
反射グレアとは、高輝度光源が光沢のある素材や表面に反射することで生じる、人間の目やカメラレンズに影響を及ぼす光のことです。例えば、コンピューターの画面やガラスの外壁からの反射は、強いグレアを引き起こす可能性があります。このようなグレアに長時間さらされると、不快感やイライラにつながる可能性があります。
屋内・屋外を問わず、スポーツ会場では、光源、反射材、そして人の視線のバランスをとることが不可欠です。素材の選定においては、反射率の高いものは避けるべきです。さらに、半直接照明や半間接照明を用いて上部からの明るさを増し、空間全体に均一に光を分散させることで、グレアを軽減できます。これらの対策を実施することで、バランスの取れた周囲の明るさを実現し、グレアを効果的に軽減することができます。
1.3 アンチグレアランプの設計
グレアは主に、遮蔽されていない光源に直接さらされることで発生します。これを軽減するために、光源はランプ内に収納されており、多くの場合、ランプシェードが備えられています。ランプシェードはグレアを軽減する上で非常に重要です。ランプシェードがないと、遮蔽されていない光が直接目に入り、読書が困難になる可能性があります。ランプシェードを取り付けることで、デスクランプからの上向きの光が制限され、照明を作業エリアに集中させることができます。
アンチグレアグリルライトは、光の角度を効果的に制御するグリルを使用することで、グレアを最小限に抑えるように設計されています。これにより、露出した光源が直接見えなくなります。通常、これらのグリルライトは天井に設置され、その上にリフレクターが設置されます。この配置は、反射と屈折を利用してより広い照明領域を作り出し、より均一な配光を確保し、強い光点を大幅に低減することでグレアを軽減します。
1.4 最適な周囲輝度比
高輝度環境に長時間さらされると、たとえ明るい光源からのものであっても、知覚されるグレア効果は軽減されます。例えば、夜間に車のヘッドライトを直接見るのは不快ですが、日中であれば通常は許容できます。これは、効果的な設計においては、空間内の輝度分布を均一にし、周囲の明るさの大きな変化を避けるべきであることを示しています。周囲の明るさの比率を下げることで、グレアによる悪影響を最小限に抑えることができます。
2. グレア制御基準と評価方法
2.1 グレア制御基準
グレア制御基準は場所によって異なり、会場ごとに許容グレアレベルに関する要件も異なります。この記事は、屋内バスケットボールアリーナという具体的な状況に焦点を当て、適切なグレア制限値を確立することを目的としています。表1は、国際照明委員会（CIE）が推奨する様々な環境におけるグレアの最大値を示しており、照明設計においてはこれらの値を超えてはなりません。
表1 CIEグレア制御基準
2.2 スポーツ施設の照明技術
スポーツ施設ではさまざまな照明技術が使用されています。
(1) 照明はエリアの上部に均等に配置されています。この配置の欠点は、照度が低いため、一般的なトレーニングスペースに適していることです。
（2）照明はエリアの上部と側面に配置され、水平方向と垂直方向の両方の照明を考慮することができます。この配置はより一般的に使用されています。
(3) 照明は会場上部に設置されるため、天井の高い空間に最適です。この方法はグレアを最も効果的に抑制します。
スポーツ照明は、これらの技術だけにとどまりません。スポーツの種類によって適切な照明ソリューションが求められ、会場ごとに独自の照明アプローチが存在します。上記の方法は、主に屋内および屋外のバスケットボールコートで活用されています。
2.3 基本的なグレア評価技術
2.3.1 グレア指数（GR）アプローチ
照明グレア指数を計算する式は
ここで、Lはランプからの光が直接目に到達する明るさを表し、Leは照明領域からの光が直接目に到達する明るさを表します。定数や不要な項を省くことで、式は次のように簡略化されます。
Lviを「ランプによって生成される明るさ」、Lveを「照明される場所の明るさ」に置き換えます。照明される場所は自ら明るさを生成するのではなく、ランプの照明から明るさを受け取るからです。したがって、
GR は、壁の看板などの他の反射光源を無視して、照明領域の背景、具体的には作業面を考慮します。
3. バスケットボールホールのシミュレーション設計
3.1 モデルの作成
まず、屋内バスケットボールホールの模型を作成します。点法を用いて屋内コートの平面図を作成し、コート3面を収容できる設計に合わせて寸法を調整します。標準寸法は、長さ40メートル、幅65メートル、高さ12メートルです。
3.2 照明デザイン
照明デザインは DIALux ソフトウェアを使用して行われます。
3.3 シングルコートの照明設定
まず、1つのコートに2列の照明を設置します。各列の照明数を調整し、標準要件に近い照度を実現した後、特定のポイントに照明を追加して、照明が不足しているエリアの照明を強化します。次に、個々のコートの照明を配置し、高さと角度を調整して照度基準を満たします。コートの左右対称性と、選手がシュート時に上を見上げるという事実を考慮すると、照明は斜めではなく真下に配置する必要があります。疑似カラー表示と等高線分析の結果、コート中央の照度は一定で、バスケットボールホールの照明基準である300ルクスを満たしています。一方、壁面の照度は150ルクスに達し、比較的均一な環境が確保され、グレアを最小限に抑えるのに役立ちます。
3.4 GR観測点の配置
照明条件が適切になったら、グレアのレベルを評価するために GR 観測ポイントを設定する必要があります。
GR観測点が設定されると、ソフトウェアを用いて各点のGR値が計算されます。これらの値はCIE標準値と比較され、設計されたコートがCIE基準を満たしているかどうかが評価されます。記録されたGR値は表2に示されています。
表2 GR値の計算
表2によると、この設計におけるグレア値は最高11であり、スタジアムの設計基準を完全に満たしています。次に、3つのスタジアムにランプを配置し、グレア評価（GR）と照度レベルを計算します。
3.5 スタジアム全体の設計
追加の2つのスタジアムでは、ランプを上下に配置します。等値線を作成することで、3つのスタジアムエリアすべてが300ルクスの照度を維持していることがわかります。スタジアム全体の照度は2001ルクスを超えています。床面照度は200ルクス以上、壁面照度は1001ルクス以上です。この配置は、環境コントラストを低減し、グレア値を低減するのに役立ちます。
表 3 に示すデータによると、スタジアムで記録された最高の GR 値は 11 であり、これは照明設計のグレア制御基準を満たしています。
Tab.3 スタジアム全体のGRポイント
図7はスタジアム全体のポイント照度マップを示しており、これにより各エリアの照度レベルを評価することができます。スタジアムの全エリアは約300ルクスの基準を満たしており、大きな変動は認められません。
図8は、天井の等照度マップを示しています。このマップでは、照度は1001 lx以上に維持されています。これにより、背景輝度と周囲光とのコントラストが最小限に抑えられ、周囲輝度の比率を管理することでグレアを効果的に低減できます。天井は照明の背景となるため、暗すぎると人が見上げた際にグレアを引き起こす可能性があります。天井の輝度を一定に保つことで、光源との差が大きくなりすぎず、グレアの影響を大幅に軽減できます。
図7 点照度マップ
図8 天井照明
シミュレーション設計により、グレアの発生要因を明確に特定できます。設計プロセスにおいてこれらの制御可能な要因を管理することで、現実のニーズに合った照明条件を実現できます。設計における主要な考慮事項としては、ランプのワット数、配光パターン、材料の反射率などが挙げられます。さらに、必要な照明基準を満たしつつ、照明を可能な限り均一にすることも重要です。本稿では、屋内バスケットボールコートをケーススタディとして用い、グレア評価（GR）を計算し、この特定の環境に適したアルゴリズムを開発します。
4. 関連製品
5. よくある質問
グレアのない最適な照明は何ですか?
最高のグレアフリー照明は、光学設計、スマートな位置決め、適応型テクノロジーを組み合わせたものです。照明器具を高さ/角度で取り付け、カットオフ角度が 45° 以上になるようにして、直接光源を視界から隠します。ルーバー、バッフル、または埋め込み式取り付けを使用して、高角度のグレアをブロックします...詳細
スポーツ照明のグレア評価は何ですか?
スポーツ照明のグレア評価は、屋内 (UGR) および屋外 (GR) 規格によって定義され、技術要件は次のとおりです。照明器具の輝度 ≤2,500 cd/m²。マイクロプリズム拡散板を使用した非対称光学系 (例: 110°×60° ビーム)。背景と光源の輝度比 <1:5...詳細