광원에 대해서

광원에 대해서

주변에는 빛을 발하는 다양한 것들이 있습니다.

이것들은 총칭해서, "광원"이라고 불립니다.

가장 가까이에 있는 자연스러운 광원으로는 태양이, 또 인공적인 광원으로는 전구, 형광등, LED조명등이 있습니다.이러한 광원은 빛을 이용하여 공간을 밝히는 것을 목적으로 하여 '조명'이라 불립니다.

광원에는 조명 용도 이외의 것도 있습니다.

하나의 예로는 TV, 스마트폰, 프로젝터 등 빛을 발하는 것입니다.

이것들은 정보를 전달하기 위해서, 빛을 사용해 영상이나 문자를 표시하는 것을 목적으로 사용되고 있습니다.

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광 이란?

빛은 전자파의 일종입니다.

전자파의 파장이 360~830nm 범위의 것을 빛(또는 가시광선, 가시광선)이라고 부르며 이 범위의 전자파는 사람의 눈으로 느낄 수 있습니다.

"눈에 들어오는 빛 중 파장의 길이에 따라 지각되는 빛의 색은 다르고, 파장 400nm에서는 보라색, 450nm에서는 파란색, 550nm에서는 녹색, 630nm에서는 노란색, 700nm에서는 빨간색과 같이 느끼는 색이 변화합니다"

조명의 필요성

생활하는데 있어서 조명은 빠뜨릴 수 없는 것입니다.

조명이 없으면 실내에서는 충분한 밝기를 얻을 수 없고, 일상 생활에 현저한 제한을 받습니다.

인간이 오감으로 얻고 있는 정보 중 시각에 의한 정보는 약 80%를 차지한다고 해 우리가 얼마나 시각에 의지한

활동을 하고 있는지를 알 수 있습니다.

광원이 밝으면 밝을수록 사물을 정확하고 빠르게 인식할 수 있습니다.

예를 들어 실내에 있는 시계는 방이 어두우면 잘 보이지 않고 밝으면 잘 보입니다.

이는 밝기와 시력에 상관관계가 있기 때문입니다.

보다 쾌적하게 생활하기 위해 한국공업규격(KS)에 주택의 조도기준으로 작업환경별로 필요한 밝기가 규정되어 있습니다.

그런데 광원의 밝기는 무엇에 의해 결정되는 것일까요?

밝기는 광원에서 방사되는 빛의 양에 의존합니다.

밝다, 어둡다 이런 느낌은 그 빛이 얼마나 눈에 들어오느냐에 따라서 결정됩니다.

우리가 광원을 보았을 때 느끼는 밝기를 수치로 나타낸 것에 "휘도"라고 하는 단위가 있습니다.

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휘도?

여기서 휘도는 면광원을 관측점에서 보았을 때 관측점을 통과하는 단위면적·단위입체각에서 방사되는 광속량으로 정의됩니다.

단위는 칸델라별 평방 미터(cd*m-2)입니다.

휘도는 관측자가 대상을 보았을 때의 밝기를 나타내는 지표로, 텔레비전등의 면광원의 밝기를 나타내는 지표로서 자주 이용됩니다

휘도는 대상물을 눈으로 보았을 때 느끼는 밝기의 대소를 나타내는 단위입니다.

광원은 빛을 내기 때문에 휘도는 높고, 광원으로 비추는 대상물의 휘도는 광원보다 낮아집니다.

가까이 있는 광원에서는 태양의 휘도가 가장 높고 달의 약 7만 배의 휘도를 자랑합니다

광원의 밝기를 나타내는 표현은 휘도 외에 "광도", "조도", "전광속"등이 복수 있습니다.

광도	1	cd
휘도 (거리10cm)	100	1LUX
전광속	4	1루멘
휘도	300,000	cd*m-2

예를 들어 위의 표와 같이 같은 LED라도 밝기를 나타내는 방법의 차이로, 그 밝기를 나타내는 값은 크게 다릅니다.광원의 밝기를 나타내는데 왜 여러 개의 표시 방법이 있는 것일까요?

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광원의 밝기를 휘도로 비교했을 때

자,여기서한가지질문입니다.2개의 길이가 다른 형광관이 있으며 그 휘도는 같습니다.

그렇다면 이 형광관은 같은 밝기라고 할 수 있을까요?

이는 밝기는 같지만 크기가 다르기 때문에 40와트 형광관이 더 밝다고 할 수 있습니다

보다 구체적인 예로서 휘도는 같고 길이가 다른 조명을 방에 설치했을 경우를 생각해 봅시다.

방A와 방B에서는 방A가 조명이 2배 크기 때문에 방B보다 밝아집니다.이

것으로부터, 휘도의 크기에 의해서 조명의 밝기를 판단하는 것은 적합하지 않다고 말할 수 있습니다.

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광원의 밝기를 휘도로 나타내는 대상

휘도로 밝기를 나타내는 것은 광원에 한정되지 않습니다.

벽이나 바닥도 휘도로 밝기를 나타낼 수 있습니다.

그러나 휘도는 광원을 "보는"목적의 것에 사용됩니다.

예를 들면, TV나 휴대 전화는 그 밝기를 휘도로 나타내는 것이 일반적입니다.

광원이어도 주위를 "비추는"목적으로 사용하는 것, 예를 들면 형광관등의 조명에 대해서는 밝기를 휘도로 표현할 수 없습니다.

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방의 밝기를 나타내는 방법

조명으로서 밝을지 어떨지는 방(공간)을 얼마나 밝게 비추느냐가 중요합니다.

방을 얼마나 밝게 비추는지를 나타내는 단위로는 조도가 있습니다.

예를 들어, 형광관의 빛이 방의 테이블을 얼마나 비추고 있는가 하는 관점에서, 테이블의 조도로 방의 밝기를 나타낼 수 있습니다.

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조도

조도는 단위 면적에 입사하는 광속량으로 표시됩니다.

단위는 룩스(lux), 생략기호로 룩스(lx)로 표시되는 경우도 있습니다.

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조도의 주의점

그럼 방 테이블이 높아지면 테이블의 조도는 어떻게 될까요?

원래의 방을 A, 테이블의 높이를 높인 방을 A'라고 했을 경우, 양쪽 방의 테이블의 조도를 비교하면 방 A' 테이블의 조도가 더 높아집니다.

이 사례를 통해 환경에 따라 조도가 달라지는 것을 알 수 있습니다,

그러나 조도에 따라 방의 밝기를 생각하는 것은 어렵다고도 할 수 있습니다.

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광원에서의 거리와 조도의 관계

조도는 광원과의 거리에 따라서 그 값이 정해집니다.

그 예를 면적은 동일하고 광원으로부터의 거리가 배 다른 관측면 1, 2에서 생각해 봅시다.

점광원에 가까운 관측면 1에는 방사된 부분광속 a~g 중 c, d, e, f가 입사합니다.

한편으로 점광원에서 먼 관측면 2에는 부분 광속 d 밖에 입사하지 않습니다.

이것은 관측면의 거리가 멀어지는 것으로, 조도가 감소하는 것을 나타내고 있으며, 일반적으로는 조도는 광원으로부터의 거리의 제곱에 반비례합니다.

이것을 조도의 역 제곱법칙이라고 합니다.

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조도로 광원의 밝기를 나타내는 방법

광원과의 거리에 따라 조도가 달라지기 때문에, 조도로 밝기를 나타내는 것은 불편하게 느껴집니다.

그러나 거리를 조건으로 밝기를 표현하면 광원의 밝기를 조도로 나타내는 것은 가능합니다.

예를 들어 그림과 같은 환경에서 조도를 나타내는 경우,

'전구 A는 2m 떨어진 거리에서 100lx의 직하조도를 준다'와 같이 조도값을 얻었을 때의 거리를 결과에 덧붙여

쓰면 조도에 따라 광원의 밝기를 나타낼 수 있습니다.

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조도의 문제점

조도를 사용하는 것으로 조명을 방에 설치했을 때의 방의 밝기를 알 수 있습니다만, 조도는 관측하는 장소에 의해서 같은 광원이라도 값이 변화해 버립니다.

조도는 광원 자체의 밝기가 아닌 "임의의 장소"에 들어오는 빛의 양에 지나지 않기 때문에, 광원의 밝기를 일의적으로 정할 수 없습니다.

그런 이유로 광원끼리의 밝기의 비교에는 적합하지 않습니다.

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광원(조명)의 밝기를 비교하려면

휘도든 조도든, 여러가지 조명끼리의 밝기를 비교하기에는 적합하지 않다고 말할 수 있습니다.

그럼 어떻게 밝기를 비교하는게 좋을까요?

그 대답이 되는 지표가 "전광속"입니다.

조명에서 나오는 빛이 많으면 공간을 비추는 빛이 전체적으로 많아져 밝다고 할 수 있습니다.

반대로 조명에서 나오는 빛이 적으면 공간을 비추는 빛이 전체적으로 적어지고 어둡다고 할 수 있습니다.

이렇게 조명에서 나오는 빛의 총량을 나타내는 지표를 전광속이라고 합니다.

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전광속?

전광속은 광원이 모든 방향으로 방사하는 광속의 총합으로 나타납니다.

단위는 루멘(lumen), 생략기호로(lm)로 표시되는 경우도 있습니다.

전광속은 형광등이나 전구등의 조명으로부터 LED나 HID 등, 여러가지 광원의 밝기를 나타내는 지표로서 이용되고 있습니다.

 

광원을 전광속과 조도로 나타낸 예

조금 전의 방 B와 B'를 조명의 전광속으로 비교해 보면, 비교가 용이해집니다.

조도에서는 관측면에 따라 값이 바뀌어 비교가 어려운 반면, 전광속에서는 관측면을 고려하지 않고 조명의 밝기만으로 방의 밝기를 비교할 수 있습니다.

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광도?

이제 마지막 남은 광도에 대한 설명이에요.

광도는 광원에서 방사되는 빛의 단위 입체각 주변의 광속량으로 나타나며 단위는 칸델라(cd)가 됩니다.점광원의 밝기 지표로 이용됩니다.

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광도의 용도

구체적으로 광도는 차의 헤드라이트 밝기나 등대의 투광기 등 한 방향으로 강한 빛의 평가에 이용됩니다.

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광도의 배광

또 광도는, 광원의 공간적인 빛의 강도를 나타내는 "배광"의 평가에도 사용됩니다.

광원의 각도마다 광도를 조사하는 것으로 배광을 평가할 수 있습니다.

밝기의 지표는 여러 가지가 있어 분야에 따라 요구되는 지표가 다릅니다.

분야에서 필요한 지표를 파악한 후 사용하는 것이 아주 중요합니다.

예)

조명메이커는 전광속 표기

텔레비젼은 휘도 표기

LED메이커는 광도 표기

건축디자인은 조도표기

 

 

 

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