「クルーゾフ(クルイトフ)効果」とは?
目次
クルーゾフ効果とは?
クルーゾフ効果における「快」「不快」の領域とは?
クルーゾフ効果を応用した節電効果について
「HUE-HEAT効果」を応用した照明設計
おわりに
クルーゾフ効果とは?
クルーゾフ効果の説明をする前に、「色温度」と「照度」について解説する。
「色温度」(K[ケルビン])は、光の色を表す単位で、黒体に高熱を加えた際に放出される光の色を、その時点の黒体の温度で表したものである。色温度が低いほど赤みがかり、高いほど青みがかった光色になる。
「照度」(lx[ルクス])は、光源によって照らされた面の明るさを表す単位である。正確には、単位面積あたりに入射する光の量で、日本のJIS規格「JIS Z9125」では、場所の用途や作業内容によって照度の基準が定められている。
この色温度と照度の関係を表したものが、オランダの物理学者A.Aクルーゾフによって1941年に発表された「クルーゾフ効果」であり、その光が快適、もしくは不快だと評価される傾向がある色温度と照度の領域を表している(上図参照)。
例えば、自然の風景を思い浮かべると、昼の青空(高色温度×高照度の空間)や、夕焼けの空(低色温度×低照度の空間)は快適で心地よい。したがって、上図の2つの点線に囲まれた「快適な」領域は、快適であると想像しやすい。
一方で、曲線から上にはみ出ると、一般的に「暑苦しく不快な印象」の空間になると言われており、逆に、曲線から下にはみ出ると「冷たく不快な印象」になると言われている。
クルーゾフ効果における「快」「不快」の領域とは?
実際に、不快とされる領域の色温度×照度の光を再現してみた。なお、再現には色温度と照度を自在に変更できる、次世代調光調色シリーズ「Synca」を使用している。
下の4画像にて、それぞれ上記グラフ上の①~④の部分に相当する領域の光を再現している。
①低色温度×高照度(床面照度2,000lx、色温度1,800K)
上の写真は、①の「低色温度×高照度」の領域で、少し圧迫感と暑苦しさを感じた。
②低色温度×低照度(床面照度60lx、色温度2,400K)
②は「低色温度×低照度」の領域で、夕暮れの日の光のような落ち着きのある空間だと感じた。
③高色温度×低照度(床面照度62lx、色温度12,000K)
③は「高色温度×低照度」の領域で、作業や業務を行うには物足りない印象だった。
④高色温度×高照度(床面の照度3,200lx、色温度12,000K)
④は「高色温度×高照度」の快適な領域で、清潔感があり、目が覚めるような空間だと感じた。
このように、色温度と照度には、人間が感じる快適さという点で密接な関係がある。さらに、このクルーゾフ効果を応用すれば、人間にとって快適な環境を維持しながら節電もできるようになるのだ。
クルーゾフ効果を応用した節電効果について
クルーゾフ効果を応用することで、消費エネルギー量の削減が実現する。上で述べた通り、低色温度の光は低照度の環境で快適だと感じられるため、調光調色機能付きのLED照明で低色温度時の照度を下げることで、快適性の向上とエネルギーの削減につながる。
調光調色で省エネを実現した実例はこちら
「HUE-HEAT効果」を応用した照明設計
さらに「HUE-HEAT効果」も応用した照明設計も考えられる。
「HUE-HEAT効果」とは、同じ室温でも、オレンジ色などの低色温度の照明下では暖かく感じ、青などの高色温度の照明下では涼しく感じるという効果のこと。この効果を応用することで、室温を上下させず照明の色を変化させるだけで体感温度が変わるため、冷暖房費の削減を狙うことも可能となる。
照明設計においては、夏は高色温度、冬は低色温度に設定し、暖かくしたい・涼しくしたいといった要望が出た際に、都度色温度を切り替えられるような調光スケジュールを組むことで実現できるだろう。
【出典】『日本建築学会東海支部研究報告書2018』(岡田祥,三木光範ほか)より
おわりに
約80年前に提唱されたクルーゾフ効果であるが、定義の分かりやすさと実体感との近さから、今の照明計画においても大切な指標である。さらに調光調色が容易になったことで、この関係性を活用することで、照明の消費電力だけでなく、空調負荷を最適化する効果も発揮する。「快適性」と「エネルギー」を両立した照明設計に役立ててほしい。
一方で、この80年の間の技術革新により、現代のLED照明の環境下ではクルーゾフ効果に当てはまらないケースもあるようだ。気になった方は下記『クルーゾフ効果を再検証する』を確認してほしい。
『クルーゾフ効果を再検証する』を読む
Writerヒカリイク編集部
『ヒカリイク』は、人と光に向き合うデザイン情報サイトです。これからの空間デザインに求められる照明の未来から、今すぐ使えるお役立ち情報まで、照明についてのあらゆるニュースをお届けします。
Syncaクルーゾフ効果照明色温度
調光調色とはどんな機能? メリット・デメリットを紹介!
目次
「調光調色」機能とは
「調光調色」のメリット
照度と色温度のバランスが良いと快適に感じる
省エネにつながる
時間に応じて明るさと光色を変化させると、体内リズムが整う
行動や作業目的に応じた明るさと光色は、生産性を高めてくれる
「調光調色」のデメリット
「調光調色」を活用した照明設計術と実際の空間事例
「調光調色」機能とは
調光調色とは、照明の明るさと光色の両方を調節できる機能のことである。基本的に調節はスイッチやリモコンで行うが、最近ではスマートフォンやタブレットなどで操作できる器具も増えている。
(左から)8000K調色 100%点灯/3500K調色 100%点灯/2700K調色 50%調光/2200K調色 30%調光のイメージ
「調光調色」のメリット
調光調色機能には複数のメリットがある。人間が快適に感じる光に調節することで省エネが実現する可能性もあるため、調光調色機能付きの照明器具はぜひ導入していきたい。
照度と色温度のバランスが良いと快適に感じる
「照度」(単位:lx[ルクス])は光源によって照らされている面の明るさの程度を表す単位である。「色温度」(単位:K[ケルビン])は光そのものの色を表す単位で、低色温度ほど赤く、高色温度ほど青い。照度と色温度には「クルーゾフ(クルイトフ)効果」と呼ばれる法則がある。たとえば色温度の低い光は、照度が低いと穏やかで温かい印象を与える(焚き火の光など)が、照度が高いと暑苦しく感じる。一方で、色温度の高い光は、照度が高いと快適に感じる(日中の自然光など)が、照度が低いと冷たい印象を与える。状況や場面によって変わるが、光環境を設計する際は、照度と色温度を調節できる調光調色機能を用いて、このような快適性に配慮することが大切である。
照度と色温度のバランスを示すクルーゾフの快適曲線
省エネにつながる
上述した「クルーゾフ効果」により、色温度の低い光は、照度が高すぎると暑苦しく不快感を与える。そのため、調光調色機能により低色温度時は照度を下げることで、快適性の向上とエネルギーの削減につながる。また、オフィスなどで調光機能と人感センサーを活用すれば、社員の在席状況に合わせて調光し過剰な明るさを抑えることで、省エネを実現することが可能である。
電力量シミュレーション:低色温度時は照度を下げる運用をした場合
調光調色で省エネを実現した実例はこちら
時間に応じて明るさと光色を変化させると、体内リズムが整う
人は朝になると目覚め、夜になると眠る。このような規則正しい1日の体内リズム(サーカディアンリズム)は、私たちの健康維持に不可欠なものである。その体内リズムを整えるうえで、光は最も重要な要素である。適切な時間に適切な量の光を浴びないと、体内リズムが乱れ、睡眠を促すホルモンであるメラトニンが正常に分泌されなくなることがわかっている。しかしながら、現代人は室内で生活する時間が長いため、日中は光を浴びる量が少なく、逆に夜は光を浴び過ぎている傾向がある。そのため、体内リズムの調整をサポートするためには、「調光調色」機能による光運用で時間に応じて明るさと光色を変化させ、室内に自然光と同じような1日の流れを作り出すことが有効である。
行動や作業目的に応じた明るさと光色は、生産性を高めてくれる
光は仕事の効率に影響を与える。昼の時間帯ならば、高い覚醒状態が求められる事務作業や、集中して仕事を行いたい場合は、高色温度(約4000K以上)・高照度の照明下で作業するとよい。交感神経を活発にし、エネルギッシュな活動を可能にするからだ。一方で、夜間の作業記憶(情報を一時的に記憶しておく)を要する読書や勉強などは、低色温度(約1800K)の照明にすると、効率が高まる可能性があるそうだ。
日中の事務作業などは覚醒効果が期待できる高色温度を
夜間の読書や勉強などは低色温度を
体内リズムを整え、集中できるオフィスを作った事例はこちら
「調光調色」のデメリット
調光調色のメリットを紹介したが、デメリットもいくつかある。
デメリットの一つ目は、価格面だ。一般的に、非調光調色(特定の色温度での点灯/消灯のみ)の器具に比べて、調光調色対応の器具は器具価格が高くなる傾向がある。ただし、調光調色の運用によっては電力量ならびにランニングコストを削減できるため、長期的な視点でのコストシミュレーションも忘れないようにしたい。
二つ目は、工事面。器具によっては電源線とは別に信号線工事が必要となる。しかしながら、近年増えている無線で調光調色を制御できる器具であれば、工事面の負担なく導入できるのでおすすめだ。
三つ目は、対応器具の数だ。現状、非調光調色器具に比べて、調光調色に対応している器具の数は少ない。しかし、非調光調色器具との価格や対応器具数の差は徐々になくなりつつあるため、デメリットを気にせずに調光調色を導入できる環境が整ってきているといえるだろう。
2,700K~6,500Kまでの色温度を無線制御できる調光調色LED照明「Tunable LEDZ」はこちら
1,800K~12,000Kの幅広い色温度を再現!無線で制御できる調光調色LED照明「Synca」詳細はこちら
「調光調色」を活用した照明設計術と実際の空間事例
最後に、上述した調光調色のメリットを取り入れるための具体的な照明設計術を紹介する。照明の工夫次第で、空間はもっと豊かになる。実際の空間事例も掲載されているため、是非参考にしてほしい。
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Writerヒカリイク編集部
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