조명설비 기초
조명설비 기초
(가) 방사속
방사속이라 함은 에너지 방사의 시간적 비율, 즉 단위시간에 어떤 면을 통과하는 방사에너지의 양이며(Φ로 표시하고), 단위는 와트(Watt : W)이다.
(나) 광 속
방사속 중에서 눈에 빛의 느낌을 주는 것은 어느 파장범위 내의 것이다. 가시범위의 방사속을 눈의 감도를 기준으로 하여 측정한 것을 광속이라 하며 F로 표시한다. 광속의 단위는 루멘(Lumen : ㏐)이며, 단위시간당의 통과하는 광량이다.
(다) 광 량
광량이란 광속의 시간적 적분으로 단위는 루멘시(Lummem-hour : ㏐․h)이며, 전구가 전 수명 중에 방사한 빛의 총량이며 조명경제 등의 계산에 사용된다. 미소시간 dt(h)에 통과하는 광의 양인 광량을 Q(㏐․h)라 표시하고 광속을 F(㏐)라 하면
F=dQ/dt, dQ=F.dt Q=∫t0F.dt(㏐․h)이다.
광량은 전구가 그의 수명 중에 발산한 광의 양을 표시할 때 사용된다.
(라) 광 도
모든 광원은 어느 정도의 크기와 넓이를 가지고 있다. 비교적인 것으로 태양과 같이 지름이 약 1.392×106[㎞]인 거대한 것도 태양으로부터 약 1.495×108[㎞] 떨어져 있는 지구에서는 점으로 보인다.
일반적으로 광원 크기의 10배 이상의 거리에서는 이 광원을 점으로 보아도 무방하다.
모든 방향으로 광속이 발산되고 있는 점광원에서 어떤 방향의 광도라 함은 그 방향의 단위 입체각에 포함되는 광속수, 즉 발산광속의 입체각 밀도를 말한다. 지금 미소입체각 dω내에 포함되는 광속 dF가 있으면, 그 광원의 화살표로 표시된 방향의 광도 I는
I=dF/dω dF=I.d이다.
만약 입체각 ω내에서 광속이 균등하여 F라 하면 이 입체각의 모든 방향의 광도 I는 다음과 같이 된다.
I=F/ω, F=I.ω
입체각 밀도
광도의 단위는 칸델라(candela : cd)이며, 이것은 백금의 응고점에서의 흑체방사의 휘도를 60[cd/㎠]로 하는 광도단위로서 1942년 이후 국제적으로 채용되고 있다.
점광원으로부터 모든 방향으로 균등하게 광속이 발산되면
I=F/4π[cd]이다.
(마) 조 도
어떤 물체에 광속이 투사되면 그 면은 밝게 비춰진다. 그 정도를 표시하는 데 조도를 사용한다. 어떤 면의 조도는 그 면에 투사되는 광속의 밀도를 말한다.
피조면은 미소면적 dA[㎡]에 투사되는 광속이 dF[㏐]이면 그 미소면의 조도 E는
E=dF/dA, dF=E.dA이다.
만약 면적 A[㎡]에 균등하게 광속 F[㏐]가 투사되면 그 면의 평균조도 E는
E=F/A, F=E.A이다.
조도의 단위는 룩스[lux : ㏓]로, 이것은 1[㎡]에 1[㏐]의 광속이 투사되고 있을 때의 조도이다.
1[㏓] = 1[㏐/㎡]
광도 I[㏅]인 평균점광원을 반지름 R[m]의 구의 중심에 놓을 경우, 구면 위의 모든 점의 조도 E는
E=F/A=4πI/4πR2=I/R2이다.
즉, 구면 위의 조도는 광원의 광도에 비례하고 거리의 제곱에 반비례한다. 이와 같이 어떤 점광원의 어느 방향의 광도가 I[㏅]일 때 R[m]의 거리에 있는 빛의 방향에 수직인 면 위의 조도는
En=I/R2[㏓]
이것을 조도의 역자승의 법칙이라 하며, 광원이 점광원이 아니고 R이 적으면 역자승의 법칙은 적용되지 않는다.
(바) 휘 도
광원을 보면 그 면이 빛나 보이며, 비추어져 있는 면을 보거나 반투명의 것을 반대쪽에서 보아도 밝게 보인다. 이와 같은 밝기를 휘도라 한다.
휘도는 눈으로부터 광원까지의 거리에는 관계가 없다. 우리가 물체를 식별하는 것은 면의 휘도의 차에 의한 것이며, 휘도가 균등하면 모두 평판으로 보인다.
(사) 연색성
빛의 분광특성이 색의 보임에 미치는 효과를 연색성이라 하며, 태양광선 밑에서 본 것보다 색의 보임이 멀어질수록 연색성이 떨어진다. 또한 동일 한색을 가진 것이라도 조명하는 빛에 따라 다르게 보이며, 이 물체의 색을 달리 보이게 하는 것을 말할 때도 연색성이 이용된다.
(아) 순 응
눈에 들어오는 빛이 소량인 경우, 눈의 감도는 대단히 커지고 반대의 경우 감광도는 떨어진다. 이 현상은 눈의 순응이라 하며, 밝은 곳으로 나갔을 경우의 순응을 명순응이라 하며
감광도가 급격히 떨어져서 1~2분 정도이면 일정하게 되고, 어두운 곳에서의 순응을 암순응이라 하며, 망막은 1~2만배의 감광도를 얻게 된다.
그리고 밝은 곳에서 같은 밝음으로 보이는 청색과 적색은 조도를 점차 떨어뜨리면 적색은 어둡게, 청색은 더 밝게 보인다. 이 현상을 퍼킨제효과(Purkinje-effect)라 한다.
명순응으로부터 암순응으로 되는 시간은 약 30분 정도 필요하다. 순응현상은 지하철 터널구간 조명설계 및 유지관리에 매우 중요하다.