조명(Lighting) 용어정리

조명(Lighting) 용어정리

 

 

1. 조명 용어정리

1) 발산도(發散度) Emissive Power

어떤 물체의 단위 표면적을 통과하여 단위 시간마다 발산하는 방사 에너지의 양을 말한다. 수치적으로는 방사 밀도와 같다.

 

2) 광속 발산도(光束 發散度) Luminous Emittance

사람의 눈으로 느끼는 밝음을 “광속 발산도(光速 發散度) M”이라 하며, 물체가 보이는 것은 그 물체로부터 방사된 광속이 눈에 들어오기 때문이다. 단위 면적으로부터 발산하는 광속으로 표시되는 것을 말한다.

기호에는 Mν, M을 이용하며 단위는 루멘/제곱미터[lm/㎡]이다.

M=F/S[lm/㎡] 단위는 래드룩스[radlux : rlx], 1rlx=1[lm/㎡]

예) 반사율 50[%], 입사광속 1,000[lm], 면적20[㎡]의 경우, 광속 발산도 M은

M=0.5×1,000 / 20=25[rlx]

 

3) 휘도(輝度) Brightness

광원을 볼 때 세게 빛나 보이는 것과 그렇지 않은 것이 있다. 이 빛나는 정도를 휘도(輝度) L이라 하며, 어떤 방향에의 광도를 그 방향의 겉보기(투명) 면적으로 나눈 값으로 나타낸다. 즉,

L=I/S 여기서, I : 어떤 방향의 광도. S : 어떤 방향의 겉보기 면적

단위로는 스틸브(Stilb : sb) 및 니트(nit：nt)가 사용된다.

 

1sb=1[cd/㎠], 1nt=1[cd/㎡]이다.

 

<표> 각종 광원의 휘도 개략치

 

 

4) 전등 효율(電燈 效率) Lamp Efficiency

전등의 효율은 출력을 루우멘. 입력을 와트로 하여 와트당 루우멘[1m/W]으로 나타낸다.

일반 조명용 전구에 있어서는 10～20, 형광등에 있어서는 약 60, 고압 수은등에 있어서는 약 30 등이다. 실제로 광원에서는 발산되는 전 방사속 보다 많은 에너지를 가하여야 한다. 즉, 전 발산 광속 외에 대류, 전도 등에 의한 손실을 포함한 전 소비 전력을 생각하여야 한다. 전력 소비 P에 대한 전 발산 광속 F의 비율을 “전등 효율η”라 한다.

η=F/P(lm/w), P:전력

 

5) 발광 효율(發光效率) Luminous Efficiency

광원의 발광 효율이란 여기에서 나오는 방사속에 대한 광속의 비이다. 실용상으로는 보통 방사되는 와트당 루우멘으로 나타내는데 전등의 효율과 혼돈해서는 안된다.

 

6) 발광관 (Arc Tube)

방전램프의 아크 발광이 보이도록 만든 투명성 용기, 일반적으로 고압 수은램프, 메탈할라이드 램프에서는 석영 유리관을 사용한다. 고압 나트륨 램프에서는 투광성 알루미나 세라믹관을, 저압 나트륨 램프에서는 나트륨이 침입하지 않는 특수 유리관을 사용한다.

 

7) 발광다이오드 (Light Emitting Diode)

발광 다이오드(LED)는 전류로 발광하는 주입형 일렉트로 루미네센스의 발광현상을 이용한 광원이다. LED의 재료는 일반적으로 Ⅲ-Ⅳ족의 화합물 반도체를 사용한다. pn접합을 통해 순방향의 전류를 흘리면, n형 영역에 있던 전자가 p형 영역의 정공과 재결합한다. 이때 빛이 발생한다. LED는 긴 수명, 높은 신뢰성, 소형경량, 용이한 구동이 특징이다. 표시램프, 숫자표시, 레벨 미터 등의 디스플레이용 이외에 프린터, 팩시밀리용 광원에 사용한다.

 

8) 표준비시감도

일반적으로 파장별 밝기로서 느끼는 정도를 표준비 시감도라 한다.

 

9) 측광(測光) Photometry

방사를 에너지적으로 취급할 때는 에너지 단위(주울 또는 와트)로 나타내지만 개개의 목적에 따른 효과, 작용으로 취급할 때는 그 목적에 따른 효과단위로 나타낸다.

방사의 에너지량이 같아도 그 방사의 파장(분광분포)이 다르면 측광량은 다르고, 반대로 측광량은 같아도 그 방사의 파장이 다르면 인간의 눈과 분광감도를 달리하는 효과량으로서는 같지 않다.

현재 우리나라에서 사용되고 있는 측광량의 기본단위는 광도이고, 광속, 조도, 휘도 등은 실용단위이다.

 

10) 시력(視力)

어두운 곳에서는 책을 읽기 힘들지만 밝은 곳에서는 읽기 쉽다. 사람의 눈이 어느 정도의 세밀한 것을 볼 수 있는가를 나타내는 것이 시력(視力)이다. 시력은 밝기에 따라서 크게 변동하며, 밝을수록 시력은 좋아진다. 그러나 밝을수록 시력은 좋아진다 하더라도 무한하게 좋아지는 것은 아니고, 1,000lx를 넘으면 시력의 증가가 둔화되기 시작하여 점차 시력이 최고치 까지 가까워지다가 10,000lx에서 거의 한계에 이르게 된다.

 

11) 방사강도(放射强度)

점방사원(빛 : 점광원(點光源))에서 어떤 방향의 미소한 입체각내에 나오는 방사속(빛 : 광속)을 그 미소한 입체각으로 나눈 값을 “방사강도”라 한다.

 

12) 방사휘도(放射輝度)

방사원(放射源)(빛 : 광원)의 미소면(微小面)에서 어떤 방향으로 방사되는 방사강도(빛 : 광도)를 그 방향으로의 정사영면적(正射影面積)으로 나눈 값을 “방사휘도”라 한다.

 

13) 방사조도(放射照度)

미소면(微少面)에서 나오는 방사속(빛 : 광속)을 그 면의 면적으로 나눈 값을 “방사조도”라 한다.

 

 

14) 루우멘 (Lumen)

광속의 단위로 [lm]으로 나타내며 국제 단위계(SI)로 정해져 있다. 1[lm]은 모든 방향으로 동일하게 1[cd]의 광도를 가진 점광원에서, 입체각 1[sr]의 원뿔 모양 안으로 방출하는 광속의 크기이다. 파장 555[nm], 방사속 1/683[W]의 단색방사 광속도 1[lm]이다.

 

15) 루미네센스 (Luminescence)

온도 방사 이외의 발광을 말한다. 빛, 자외선에 의한 형광, 인광, 전장 및 그 밖의 X선 등의 방사선, 화학 변화 등에 의한 발광이 그것이다. 가열에 의해서 야기되는 발광도 있으나 이외는 모두 열과 관계가 없다. 방전등의 빛은 루미네센스이다.

 

16) 룩스 (Lux)

조도의 단위로 [lx]로 나타낸다. 국제 단위계(SI)로 정해져 있으며, 1[lx]는 광속 1[lm]의 빛으로 면적 1[㎡]의 면을 균등하게 조사했을 때 그 면상의 각 점의 조도 크기이다.

 

17) 명도(明渡) Ligtness

물체 표면색의 밝기를 표준 백색면에 대한 상대적인 밝기로 나타낸 것이다. 먼셀 밸류처럼 지각적인 척도가 되는 것은 명도지수라고도 한다.

 

18) 광속(光束) Flux of Light

사람의 눈에 보이는 가시 범위의 방사속을 광속(光速) F라 하며, 파장이 380～760nm사이의 방사속을 말한다. 다시 말하면, 방사속을 눈의 감도인 시감도로 곱한 양을 “광속”이라 한다.

 

<표> 대표적인 광원의 광속

 

19) 광속밀도(光束密度) Luminous Flux Density

보통 광속의 면적에 대한 밀도를 뜻한다.

이것이 입사 광속의 경우는 조도이고, 발산 광속의 경우는 광속 발산도이다.

 

20) 광도(光度) Luminous Intensity

빛은 광원으로부터 모든 방향으로 발산되고 있으며, 그 방향에 따라 빛의 발산이 다르다. 어떤 방향에 대한 빛의 세기를 “광도(光度) I”라 하며, 그 방향의 단위 입체각에 포함된 광속으로 나타낸다. 즉, 광도 I는

I=F/W 여기서, F : 입체각 W에 포함된 광속. W : 입체각

단위는 칸델라(Candela : Cd)이다.

 

<표> 대표적인 광원의 광도

 

21) 칸델라 (Candela)

칸델라(candela)란 광도의 단위로 [cd]기호로 나타낸다. 국제단위계(SI)의 7가지 기본단위(길이[M], 질량[㎏]. 시간[s], 전류[A], 온도[K], 물질량[mol], 광도[cd])중 하나로, 광도만 인간의 감각에 관계하는 양이다. 국제 도량형 위원회가 정한 정의에 따르면 1[cd]는 주파수 540×1012[Hz](진공중의 파장 555[nm])의 단색방사를 방출하고, 일정한 방향의 방사강도가 1/683[W/sr]인 광원의 광도의 크기를 나타낸다.

이전의 정의에 따르면 1[cd]는 압력 101,325 [Pa]인 기압하에서 백금의 응고 온도에 있는 흑체(완전 방사체)의 1/600,000[㎡]면적에 수직 방향의 광도이다. 이 정의에 따라서도 1[cd]의 크기는 실용상 변하지 않는다.

 

22) 광도계(光度計) Photometer

광도계는 측광기라고도 한다.

측광용의 주요 장치이며 시감, 물리의 두 종류로 나누고 시감은 측정되는 밝기와 표준적인 밝기를 비교하기 쉽게 만들어진 것이며, 현재 룸마․브로쥰의 것이 널리 쓰인다.

물리는 빛에 의한 물리현상으로써 빛의 강도를 측정하려는 것이며, 광전 효과를 이용하는 것이 가장 많다.

측광기 중 특히 광도 측정에 편리하게 만들어 진 것을 광도계라고 부르기도 한다.

 

23) 조도(照度) Illumination

조도(illuminance) : 광원으로 비춰지고 있는 면의 밝기 정도를 나타내는데 조도를 이용하며, 단위 면적당 입사하는 광속으로 주어진다. 기호에는 Ev, E가 있으며 단위는 룩스[lx]이다. 책상이나 바닥처럼 피조면이 수평인 경우의 조도를 수평면 조도, 벽이나 칠판처럼 수직인 면의 경우를 수직면 조도, 광원을 마주보는 방향에 수직인 면의 조도를 법선조도라고 한다.

다시 말해서 빛이 비추는 면의 밝기를 표시하는 것이 "조도(照度) E"이며, 단위 면적당 입사 광속으로 나타낸다. 즉,

E=F/S(lm/㎡), F : 광속. S : 입사면적

단위는 룩스(Lux : lx)이다. 1lx=1(lm/㎡)

예) 바닥 면적 10㎡에 5000lm의 광속이 입사하였다고 하면, 조도는 E=5000lm/10㎡ = 500[lx]

 

<표> 조도의 예

 

24) 광원(光源) Light Source

전기, 화학등의 에너지를 광에너지로 변환해 빛을 발생하는 것을 총칭해서 말한다. 태양, 불도 포함되지만 일반적으로 인공적으로 빛을 발생하는 것을 말한다. 주요 조명용 광원은 백열전구. 할로겐 전구, 형광램프, 형광 수은램프, 메탈할라이드 램프, 고압 나트륨 램프이다. 특수한 용도로 자동차용(실드빔, 소형전구), 영사용(할로겐 전구, 크세논 램프), 사진촬영용(크세논 플래시 램프, 섬광전구, 할로겐 전구), 표시용(소형전구, 발광 다이오드, 네온글로우 램프), 복사․인쇄․제판용(할로겐 전구, 형광램프, 수은램프, 크세논 램프, 발광 다이오드), 광화학 반응용(수은램프, 메탈할라이드 램프, 형광램프), 난방․건조용(적외 전구, 원적외 방사원), 의료용(적외선 전구, 특수한 형광램프), 식물 육성용(형광램프, 백열전구, 고압 나트륨, 메탈할라이드 램프)등이 사용되고 있다.

 

한편 전기에 의한 빛의 이용은 아크등(일본에서는 1878년 3월 25일 처음 점등되었고, 한국에서는 1887년 경복궁에서 처음 점등되었다), 탄소전구(1879년 10월 21일, 에디슨 실용 탄소전구 발명, 텅스텐전구(1910년), 수은램프(1931년경), 형광램프(1935년), 할로겐 전구(1959년), 메탈할라이드램프(1961년), 고압 나트륨 램프(1963년)로 발전했다.

 

25) 점광원(點光源) Point Source

광원에서의 빛에 의한 측광량을 관측, 측정 또는 계산할 때 광원과 관측점 사이의 거리에 비해 관측방향에서 본 크기가 충분히 작다고 보는 광원을 말한다. 눈으로 광원을 보고 관측하는 경우에는 관측자가 본 광원의 크기가 명소시 조건에서 시각으로 2분 이내, 암소시 조건에서 10분 이내면 점광원으로 볼수 있다.

방사량에 대해 위와 같은 조건을 만족하는 경우에는 점방사원이라고 한다.

 

26) 색온도(色溫度)(광원의 광색) Color Temperature

숯을 가열해 온도가 올라가면 빛을 발하게 된다. 이 때의 빛은 거의 숯의 표면온도에 의존하며 온도와 함께 밝기가 증가한다. 색깔도 빨강에서 점점 흰색이 늘어나 빨강→황적→흰색→파랑으로 변화한다. 이런 방사를 열 방사라고 한다. 열방사에 의한 빛의 색과 물체의 온도에 일정한 관계가 있어 물체의 온도를 빛의 색으로, 빛의 색을 물체의 온도로 표현할 수 있다. 일반적으로 방사는 물체의 표면상태에 따라 온도만으로 정해지지는 않지만 온도만에 의해 결정되는 방사를 내는 것으로는 흑체가 있다. 이 방사를 흑체 방사라고 부른다.

 

흑체는 온도에 따라 방사의 분광분포가 완전히 정해져 완전 방사체라고도 부른다. 흑체 방사의 분광분포는 플랑크의 방사법칙으로 계산할수 있으며 색도 궤적을 색도도 위에 그릴 수 있다. 이 궤적을 흑체 방사 궤적이라고 한다. 흑체 방사의 색도와 동일한 색도를 가진 광원이 있는 경우에 흑체 방사의 온도로 광원의 색도를 나타내는데 그 온도를 색온도라고 한다. 백열전구처럼 빨강이 강해 따뜻한 느낌의 빛을 색온도가 낮다고 하며, 형광램프처럼 파랑이 강해 시원한 느낌의 빛을 색 온도가 높다고 말하며, 조명되는 장소의 분위기를 결정하는 중요한 포인트가 된다. 색온도는 K(Kelvin)으로 나타내며, 일반적으로 색온도가 낮은 백열전구(2800K)는 붉은 색을 띤 따스한 느낌의 빛이 되고, 색온도가 높아져서 주광색 형광 램프 (6500K)에서는 대낮의 태양광과 같이 흰색을 띤 빛으로 된다. 푸른 하늘(12000K)은 푸른색을 띤 시원한 빛으로 된다.

 

27) 광원색(光源色) Light Source Colour

교통 신호등처럼 색을 일으키는 빛이 직접 광원에서 눈에 들어와 지각시키는 색을 "광원색"이라고 한다. 칼라TV의 CRT색은 미세한 발광체에 의한 가법혼색으로 다양한 색을 만들어내므로 기본적으로는 광원색이다. 하지만 CRT가 밝은 환경에 놓여져 일정한 관찰거리에서 사과와 같은 구상체를 보면, 광원색이라고 느껴지지 않는 경우가 있다. 이 경우에는 색이 물체의 표면에 속하는 것처럼 느껴진다. 이런 색을 의사 표면색이라고 한다.

 

28) 광원의 효율(光源의 效率) Efficacy of Light Sources

광원의 루멘수를 입력된 와트수로 나눈(lm/w) 조명효율을 “광원의 효율”이라 한다.

 

29) 광전효과 (Photoelectfic Effect)

물질이 빛을 흡수해서 자유전자(전도전자포함)를 만드는 현상을 “광전효과”라 하며, 전기 전도도의 증가나 기전력이 나타나는 내부 광전효과와, 고체 표면에서 광전자가 방출되는 외부 광전효과가 있다.

 

30) 연색성(演色性)

자동차를 운전하여 나트륨등 으로 조명된 터널 속에 들어가면, 옆 사람의 얼굴색이 달라 보인다. 또한, 형광등 등의 조명 아래서 산 양복이 상점 밖으로 나오면 약간 색조가 다르다. 이와 같이 조명된 물체의 색이 변해 보이는 성질을 “연색성(演色性)”이라 한다.

 

이 연색성을 수치로 표시한 것을 연색 평가수(Ra)라 하며, Ra가 100이란 고광원의 연색성이 기준광과 동일하다는 것을 뜻한다. 백열전구나 할로겐 전구의 연색평가수 Ra는 100이고, 형광램프 백색은 Ra가 63, 주광색은 77정도이고, 메탈 할라이드 램프는 80~90정도이다.

 

<표> 주요 광원의 색온도와 연색성

 

31) 분광분포(分光分包)

주광의 색온도는 6500K이고, 이 색을 모방한 주광색 형광 램프의 색온도도 6500K로 이 두 가지는 동일한 색광으로 눈에 느껴지지만, 이들 빛의 분광은 그 조성이 다르다. 즉, 이 두 빛의 파장별 에너지가 다르며, 이와 같이 파장별의 빛 에너지를 표시한 것을 분광분포라 한다.

연색성을 중요시 할 경우, 가시광선 380～760nm에 걸쳐서 균일한 빛의 에너지를 갖는 광원이 이상적 광원이라 한다. 태양에 의한 직사광이 이에 가깝다.

 

32) 방사속(放射束)

전자파로 전달되는 에너지를 총칭하여 방사(放射)라고 하며, 단위 시간에 어떤 면을 통과하는 방사 에너지의 양을 “방사속(放射束)”이라 한다.

단위는 와트(W)이다.