전기공사기사 조명설계 — 광속 환산·도로조명·광속발산도 설계 계산

설계 계산의 출발은 광속 환산이다. 평균구면광도에 4π를 곱하면 전광속이 되고, 반대로 전광속을 4π로 나누면 평균구면광도가 된다. 지름 10m 원형 사무실에 평균구면광도 100cd 전구 5개를 켜는 문제라면 전구 1개의 광속은 100×4π≈1256lm이고, 5개 총광속은 약 6280lm다. 여기에 조명률 0.5를 곱하고 바닥면적 78.5m²와 감광보상률 1.5를 곱한 값으로 나누면 평균조도는 약 27lx다.

도로조명에서는 등 1개가 맡는 면적을 먼저 정한다. 폭 24m 도로에 20m 간격으로 지그재그식으로 등주를 배치하면 등 1개가 간격의 절반인 10m 길이를 담당하므로 면적은 24×10=240m²다. 목표 평균조도 5lx, 광속 이용률 25%이면 필요한 전구 광속은 F=E·A/U=5×240/0.25=4800lm이다. 지그재그는 간격의 절반, 대향식은 간격을 그대로 담당한다는 차이를 먼저 확인한다.

유리면을 지난 빛은 광속발산도로 평가한다. 광속발산도는 그 면이 밖으로 내보내는 광속을 면적으로 나눈 값이다. 광속 500lm 광원을 기구 효율 80%인 기구로 쓰고 투과율 80%인 5m² 유리면을 비추면 500×0.8×0.8÷5=64rlx다. 반사율 10%, 흡수율 20%인 5.6m² 유리면에 1000lm 광원을 기구 효율 90%로 비추면 투과율은 1−(0.1+0.2)=0.7이므로 1000×0.9×0.7÷5.6=112.5rlx다. 감쇠율은 곱하고 면적은 나누는 구조가 고정이다.

구형 글로브와 구 광원은 공식 조합이 중요하다. 지름 40cm 완전 확산성 구형 글로브 중심에 모든 방향 130cd 전구를 넣고 3m 아래 탁상의 조도를 구할 때는 먼저 글로브 밖으로 나오는 광속을 130×4π×0.5×(1+0.4)≈1144lm로 구한 뒤 4π×3²로 나눈다. 계산값은 약 10lx이며 보기 중 가장 가까운 값을 고른다. 휘도 B, 반지름 r인 등휘도 완전확산 구 광원의 전광속은 광속발산도 πB에 표면적 4πr²를 곱한 4π²r²B다. 점광원의 경사면 조도는 I/d²에 cosθ를 곱해 구하며, 160cd에서 4m 떨어진 60도 경사면은 10×0.5=5lx다.