/ 광원

/ 조명기초

/ 조명계산

01 조도 계산

조명설계의 가장 기본적인 단계

어느 장소와 작업에 적합한 조도는 국제표준규격 (ISO 8995) 또는 한국공업규격 (KSA 3011)에 만족하도록 설계되어야 함

시작업의 능률과 경제성을 위하여 조도계산 과정은 필수

점조도법(Point method) 광속법(Lumen Method)

광원과 조명되는 어느 특정

지점과의 거리와 각도에

따라 조도 계산

어느 공갂의 평균 조도를 계산

조도 계산

01 조도 계산

광원으로부터 떨어짂 어떤 지점의 조도를 계산하기 위해 적용되는 법칙

1. 점조도법(Point method)

1 거리 역제곱 법칙(inverse square law)

광원으로부터 거리가 멀어질수록 동일한 광속이 더 넓은 면적에 분배되어

조도가 감소하게 됨

점광원에 대하여 E = I / d2 (E : 조도, I : 광도, d : 거리)

즉, 거리가 2배 증가하면 조도는 ¼로 감소

광도 1000 cd인 광원에서 2 m 떨어짂 점의 조도는 1000 / 22 = 250 lx

※ 광원 발광면의 최대 크기보다 10 배 이상이 되는 거리에서는 그 광원을 점광원으로 취급할 수 있으며, 실용적으로는 5배 이상의 거리에서도 그 광원을 점광원으로 취급할 수 있음

01 조도 계산

광원으로부터 떨어짂 어떤 지점의 조도를 계산하기 위해 적용되는 법칙

1. 점조도법(Point method)

2 여현(cosine) 법칙

표면에 직각이 아닌, 법선과 각도 α를 이루며 입사하는 광속은 더 넓은

표면에 분배됨

동일한 광속 F가 입사광에 수직인 영역과 비스듬한 영역에 입사되면 비스듬한

영역이 수직인 영역보다 넓으므로 비스듬한 영역의 조도는 낮아지게 됨

E2 = E1cosα

E : 조도 α : 법선과 입사광

사이의 각도

입사광

법선

01 조도 계산

점조도 계산

1. 점조도법(Point method)

광원 광속 중 피조면에 직접 도달하는 광속에 의한 조도 계산

반사성분(벽, 천장 등)을 제외

도로조명, 투광조명, 전시조명 등에 적용 가능

점광원

피조명점

sinsin2r

IEE nv

법선조도

수평면조도

수직면조도

coscos2r

IEE nh

2r

IEn

01 조도 계산

점조도 계산

1. 점조도법(Point method)

경사짂 면의 수평면 조도

E = (I/r2) cos α I : 측정점으로의 광도, r : 거리, α : 각도

광원 : 최대크기는 r의 1/5 이하

측정점에서의 법선

측정점

광원과 측정점에서의 법선 사이의 각도

r :광원과 측정점 사이의 거리

측정점에서의 법선

r

α

α

01 조도 계산

점조도 계산

1. 점조도법(Point method)

여러 개의 광원에 의한 조도

E = (I1/r12) cos α1 + (I2/r2

2) cos α2 +…

측정점에서의 법선

광원에서의 법선

등기구

바닥 평면

α1 α2 r1 r2

점 A

θ2 θ1

01 조도 계산

조명기구가 균등하게 설치되어 있을 경우 작업면의 평균유지조도를 계산하는데 사용됨

2. 광속법(Lumen Method)

광속법을 적용하기 위해 필요한 조건

오직 닫혀짂 실내공갂만 고려

실내의 마감면은 확산반사

등기구가 균등하게 배치

한 가지 종류의 등기구만이 조명에 사용됨(어떤 시각에)

실내가 비어 있음

실내의 길이 대 폭의 비율이 1.6 에서 1.0 사이

계산 결과는 유지조도 “maintained” l ight level를 나타내며

이는 계산과정에 광속 감소요인이 고려됨을 뜻함

01 조도 계산

2. 광속법(Lumen Method)

A

MUNF 평균유지조도( lx) =

입사 총광속(lm)

작업면 면적(m2) =

입사 총광속 = (등기구 1개의 광속 F) X (등기구 개수 N)

X (조명률 U) X (보수율 M)

조명률

작업면 입사 총광속

등기구 발산광속

기구, 실내면에서 발산광속 흡수. 창에서 통과

천장의 높이가 낮을수록 벽면에 의한 흡수가 감소, 실내면의 반사율이 큼

조명률이 큼

보수율

유지보수직전 조도

초기조도

먼지가 많이 나는 장소, 청소가 불량한 장소

보수율이 작음

02 상호반사

1. 무한 평행평면의 상호반사

천장 C와 바닥 F가 평행하고 무한히 넓다고 가정했을 때, 바닥에 직사조도 E lx를 줄 경우 상호반사에 의한 천장과 바닥의 조도

...)( 2 cfcff EEEE

...)( 22 cffcffc EEEE

fE

cfE

cfE 2

22cfE

천장

바닥 f

c

바닥면 조도

천장면 조도

cf

f

cfcff

EE

1...})(1{ 2

cf

cfcf

EE

1...})(1{ 2

02 상호반사

2. 구 내의 상호반사

반지름 r m의 구 내면의 반사율을 ρ

전광속 F lm에 의하여 구 내에 직사조도 E0 lx의 분포가 발생하고 다음의 식이 성립함

dSEF 0 S : 구 내부 표면적

구면 위의 임의의 점 P(dS)에 의한 임의의 점 Q의 조도

dsS

EdE 0

1

상호반사에 의한 조도

S

FE

S

F

S

FEE

1... 0

2

0

r

ds

l0dI

,, 0ES

P

Q

03 조도계 응용계측

반사율과 투과율이 주어지지 않을 경우 직접 측정하여야 함

반사율/투과율계가 필요하지만 없을 경우

조도계를 사용하여 갂이 측정이 가능함

03 조도계 응용계측

1. 반사율 측정

반사율 표준 용지가 없을 경우 1

마감재 입사광의 조도를

측정하고 마감재의 반사에

의한 조도를 측정하여

그 비율로 마감재의

반사율 측정

측정면과 조도계의 수광부를

평행하게 위치시킴

조도계에 의하여 측정부위에

그림자가 생기지 않도록 조심

직접 측정조도가 700 lx이고 마감재 표면반사에

의한 조도가 430 lx가 된다면 이 면의 반사율은

430 / 700 = 61.4 %가 됨

입사광

광센서

반사광

5~10 [cm]

03 조도계 응용계측

1. 반사율 측정

반사율 표준 용지가 없을 경우 2

반사율을 알고 있는 표준 용지 반사에

의한 조도와 마감재의 반사에 의한 조도를

측정하여 그 비율로 마감재의 반사율 측정

측정면과 조도계의 수광부를 평행하게

위치시킴

조도계에 의하여 측정부위에 그림자가

생기지 않도록 조심

조도계의 위치가 일정하여 표준 용지가

없을 때 보다 정확한 측정 가능

반사율이 90 %인 표준용지를 사용한 조도가 630

lx이고 마감재 표면반사에 의한 조도가 430 lx가 된다면

이 면의 반사율은 430 / 630 * 0.9 = 61.4 %가 됨

기지의 시료 (＞ 20 × 25 cm) 8cm 8cm

03 조도계 응용계측

2. 투과율 측정

광원에 의한 직접 조도와 마감재를 투과하는 조도를 측정하여 그 비율로 마감재의 투과율을 측정

마감재를 조도계의 수광부 앞에 위치시켜 측정한 조도가

80 lx이고 마감재 없이 직접 측정한 조도가 150 lx라면

미 마감재의 투과율은 80 / 150 = 53.3 %가 됨

광원

투명 또는 반투명 시료

광센서