전기공사기사 LED 조명 — 발광 원리와 광량 계산으로 보는 광원

빛을 내는 원리는 둘로 갈린다. 물체를 뜨겁게 달구어 빛을 내는 열복사와, 열이 아닌 에너지로 빛을 내는 루미네선스다. 형광 램프·수은 램프·네온 램프는 방전 같은 에너지에 의한 루미네선스 발광이고, 할로겐 램프는 필라멘트를 가열하는 백열(열복사) 발광이다. "루미네선스를 이용하지 않는 것"을 물으면 필라멘트가 있는 백열 계열을 고른다.

광도와 광속의 환산은 광원의 배광 형태에 따라 달라진다. 모든 방향으로 고르게 빛나는 점광원은 전체 입체각이 4π이므로 전광속 Φ=4πI다. 평균구면광도 150cd이면 4×3.14×150≈1885lm이고, 보기에 πI 값인 471이 함께 있으면 4를 빠뜨린 함정이다. 상반구 광속 2000lm와 하반구 광속 3000lm를 합한 전광속 5000lm를 4π로 나누면 평균구면광도는 약 400cd다. 평균 수평광도 200cd에 구면 확산율 0.8을 곱하면 구면광도 160cd가 되고, 여기에 4π를 곱해 전광속 약 2009lm를 얻는다.

평면판 광원은 점광원과 공식이 다르다. 판은 앞쪽 반구로만 빛을 내고 람베르트 법칙에 따라 광도가 cosθ에 비례하므로 전광속은 Φ=πI다. 점광원의 4πI와 혼동하지 않도록 "점은 4π, 판은 π"로 구분한다.

조도와 광속발산도는 이어서 계산한다. 점광원의 조도는 E=I/r²이고, 면이 기울어져 있으면 cosθ를 곱한다. 광도 200cd에서 5m 떨어진 면이 60도 기울어져 있으면 E=200/25×0.5=4lx다. 광속발산도는 면이 받은 조도에 반사율을 곱한 값이다. 광도 100cd 바로 밑 1m에 있는 반사율 80% 백색판은 E=100/1²=100lx이므로 M=0.8×100=80rlx이고, 같은 광원 바로 밑 2m에서는 E=100/4=25lx이므로 M=0.8×25=20rlx다.

조명방식과 전구 특성도 이 세트에 포함된다. 조명기구를 일정한 높이와 간격으로 배치해 방 전체의 조도를 균일하게 하는 방식은 전반조명이고, 좁은 작업 부분만 비추는 국부조명과 구분한다. 동정 곡선은 점등 후 시간에 따른 전류·광속·효율의 변화를 나타내며, 전압은 일정 조건이라 구성 요소에서 빠진다.