第三種電気主任技術者(電験三種) 過去問
平成27年度(2015年)
問59 (機械 問59)
問題文
図に示すように、LED1個が、床面から高さ2.4mの位置で下向きに取り付けられ、点灯している。このLEDの直下方向となす角(鉛直角)をθとすると、このLEDの配光特性(θ方向の光度I( θ ))は、LED直下方向光度I( 0 )を用いてI( θ )=I( 0 )cosθで表されるものとする。次の問に答えよ。
床面A点における照度が20lxであるとき、A点がつくる鉛直角θAの方向の光度I(θA)の値[cd]として、最も近いものを次の( 1 )〜( 5 )のうちから一つ選べ。
ただし、このLED以外に光源はなく、天井や壁など、周囲からの反射光の影響もないものとする。
床面A点における照度が20lxであるとき、A点がつくる鉛直角θAの方向の光度I(θA)の値[cd]として、最も近いものを次の( 1 )〜( 5 )のうちから一つ選べ。
ただし、このLED以外に光源はなく、天井や壁など、周囲からの反射光の影響もないものとする。

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問題
第三種 電気主任技術者試験 平成27年度(2015年) 問59(機械 問59) (訂正依頼・報告はこちら)
図に示すように、LED1個が、床面から高さ2.4mの位置で下向きに取り付けられ、点灯している。このLEDの直下方向となす角(鉛直角)をθとすると、このLEDの配光特性(θ方向の光度I( θ ))は、LED直下方向光度I( 0 )を用いてI( θ )=I( 0 )cosθで表されるものとする。次の問に答えよ。
床面A点における照度が20lxであるとき、A点がつくる鉛直角θAの方向の光度I(θA)の値[cd]として、最も近いものを次の( 1 )〜( 5 )のうちから一つ選べ。
ただし、このLED以外に光源はなく、天井や壁など、周囲からの反射光の影響もないものとする。
床面A点における照度が20lxであるとき、A点がつくる鉛直角θAの方向の光度I(θA)の値[cd]として、最も近いものを次の( 1 )〜( 5 )のうちから一つ選べ。
ただし、このLED以外に光源はなく、天井や壁など、周囲からの反射光の影響もないものとする。

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この過去問の解説 (3件)
01
E=I/r^2 で求められます。
光源のLEDとA地点までの距離は、
√(2.4^2+1.2^2)=2.683[m]
また、A地点の光源からの垂直成分の光度は、cosθを掛けた値となります。
cosθ=2.4/2.683=0.8945
したがって、
20=I(θ)×0.8945/2.683^2
よって
I(θ)=20×2.683^2/0.8945=160.9≒160[cd]
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02
答えは(160)になります。
まずは、光度と照度の関係式 E = I/r2という公式がありますので確認しておきましょう。
E:照度 I:光度 r:距離
光度はLED自体(光源)からの光の度合い、照度は照らされる度合いというイメージになります。
問題からI(θA)の値[cd]を求めなければならないのですが、まずはLED~A点までの距離を求めます。
これは3平方の定理で求めることができます。
LED~A点までの距離をXとします。
2.42+1.22=X2
X =√2.42+1.22
となります。
問題にI( θ )=I( 0 )cosθと与えられていますので、先ほど求めたXよりcosθを求めていきます。
CosθA=2.4 / √2.42+1.22
問題より床面Aの照度が20Lxなので式としては下記のようになります。
E = I CosθA × 1/r2
20=I×(2.4 / √2.42+1.22)×(1/(√2.42+1.22)2)
I = 20 ×(2.42+1.22)×(√2.42+1.22)/2.4
=160.9(cd) となります。
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03
【解説】
照度Eと光度Iと距離rには以下の関係があります。
E=I/r^2
また点Aで計測された20lxは、水平面照度であるため
20=I/r^2*cosθ
を表しています。
【計算】
1、LED~点Aまでの距離rを求めます。
r=√(2.4^2+1.2^2)
=2.683[m]
2、鉛直角 θA の方向の光度 I(θA) を求めます。
20=I(θA) /r^2*cosθ より
I(θA)=20*r^2/cosθA
=20*2.683^2/(2.4/2.683)
≒160[cd]
となります。
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