개념 한 쪽
광원은 빛의 색과 양, 분포 특성으로 분류되며 조명 설계에서는 광속·조명률·조도 등의 개념을 사용해 실내 밝기를 계산한다. 구형 글로브의 반사·투과 반복과 조명기구의 배광 비율, 실내 조도 계산 공식 같은 기본 원리를 이해해야 문제를 정확히 풀 수 있다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
출제기준 단원 「백열전구」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 글로브의 광속 발산도 도출 | 1 | 구형 글로브에서 반사·투과 반복을 합해 발산도를 구하는 방법을 묻는다 |
| 배광 분류 비율 판단 | 1 | 조명 기구의 하향광속 비율로 배광 종류를 판별하는 법을 묻는다 |
| 전반조명 특성 판별 | 1 | 전반 조명의 장점과 단점을 묻는 개념적 판단을 요구한다 |
구형 글로브 내부의 점광원에서 빛이 반사와 투과를 반복하면 밖으로 나가는 광속은 무한등비급수로 표현된다. 최초 투과 광속에 반사율 ρ만큼이 곱해져 반복되므로 총 투과광속은 4πIτ/(1−ρ)이 된다. 이 값을 구 표면적으로 나누면 광속 발산도 M = τI/{r²(1−ρ)}가 된다.
조명 기구의 배광은 하향광속 비율로 구분한다. 직접조명은 하향광속 90~100%이고 반직접조명은 하향광속 60~90% 범위에 들어간다. 배광비율은 실용적 분류 기준이므로 설계 시 등기구를 선택할 때 참고한다.
전반조명은 등기구를 균등하게 배치해 실 전체에 균일한 조도를 얻는 방식이다. 전반조명은 작업 위치를 옮겨도 등기구를 이동할 필요가 없다는 장점이 있고 국부적으로 높은 조도를 내기 어렵다는 단점이 있다.
실내 평균조도는 등의 개수와 광속, 조명률을 곱한 값을 바닥면적과 감광보상률로 나눠 계산한다. 공식은 E = N·F·U/(A·D)이며 감광보상률 D는 분모에 놓는 보정 계수다.
실지수는 방의 형상 계수로 가로 X, 세로 Y, 등높이 h에 대해 K = XY/[h(X+Y)]로 계산한다. 실지수는 조명 계산에서 방의 형상이 조도 분포에 미치는 영향을 정량화하는 데 사용된다.
1) 구형 글로브의 광속 발산도 계산 예시이다. 구면 중심에 광도 I인 점광원이 있고 구의 반사율이 ρ, 투과율이 τ, 반지름이 r라면 밖으로 나가는 총 광속은 4πIτ/(1−ρ)이다. 이를 표면적 4πr²로 나누어 광속 발산도 M = τI/{r²(1−ρ)}를 얻는다.
2) 평균조도 계산 예시이다. 가로 10m, 세로 5m 방에 광속 500 lm인 전등 10개를 켰고 조명률은 0.5, 감광보상률은 1.5을 적용했을 때 총 광속은 10×500=5000 lm이고 조명률을 곱하면 2500 lm이다. 바닥면적은 10×5=50 m²이고 감광보상률을 곱해 75로 나누면 E = 2500/75 ≈ 33.3 lx가 된다.
광질과 특색이 고휘도이고 광색은 적색 부분이 비교적 많은 편이고 발생광속이 많고 흑화가 거의 일어나지 않는 전등은?
정답 ① · 문항은 고휘도이고 적색 성분이 풍부하며 흑화가 거의 일어나지 않는 전등을 묻고 있다. 할로겐 전구는 할로겐 사이클로 텅스텐 증발물이 필라멘트로 회귀해 흑화가 거의 발생하지 않고 고온에서 고휘도·대광속을 나타내며 적색 성분이 비교적 풍부한 스펙트럼을 가진다.
할로겐 전구는 할로겐 사이클로 흑화가 거의 없고, 고휘도·대광속에 적색 성분이 풍부하다.
폭 10[m], 길이 20[m], 천정의 높이 4[m]의 식당에 1000[lm]의 백열전구를 설치하여 평균조도 100[lx]로 하려면 필요한 전구의 수는? (단, 조명률 0.5, 감광보상률은 1.5 이다.)
정답 ② · 문제는 주어진 조도 목표를 위해 필요한 전구 수를 광속법으로 계산하는 문제이다. 광속법 식 N = E·A·D/(F·U)에 수치를 대입하면 N = 100 lx × (10 m × 20 m = 200 m²) × 1.5 /(1000 lm × 0.5) = 100×200×1.5/500 = 60개가 된다.
광속법 N=E×A×D/(F×U)이며, 감광보상률 D는 분자에 곱해 등수가 늘어난다.
휘도가 낮고 효율이 좋으며 투과성이 양호하여 터널조명, 도로조명, 광장조명등에 주로 사용되는 것은?
정답 ③ · 문제는 휘도·효율·투과성 특성으로 어느 광원이 적합한지를 묻고 있다. 나트륨등은 발광 효율이 매우 높고 휘도는 낮으며 안개 등에서의 투과성이 좋아 터널·도로·광장 조명에 적합하다.
나트륨등은 효율 최고·휘도 낮음·안개 투과성 좋아 터널·도로·광장 조명용이다.
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