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조명 이론과 설계 (공사)

Lighting Theory & Design

왜 조명 설계가 시험에 나올까?

🔍 조명 = 에너지 효율의 핵심

① 건물 전체 전력의 20~40%가 조명 → 에너지 절감의 최대 타겟

② 작업 환경에 맞는 적정 조도 확보 = 법적 의무 (KEC + 산안법)

③ 광속·광도·조도·휘도 4대 광학량의 관계가 모든 계산의 출발점

광원 높이와 조도 분포

광원 높이 H3 m

광원 높이에 따른 작업면 조도 분포 곡선

🔑 핵심 관찰

① H가 높아지면 → 직하 조도 E₀ 급감 (역제곱)

② H가 높아지면 → 분포가 평탄해짐 (균제도↑)

③ 실무에서는 균제도와 최소조도를 동시에 만족시키는 H를 찾아야 함

4대 광학량과 조도 계산

점광원 직하 조도

E = I·cos³θ / H² [lx]

I: 광도[cd], H: 광원높이[m], θ: 입사각

광속법 (실내 평균 조도)

E = F·N·U·M / A [lx]

F: 1등 광속[lm], N: 등수, U: 조명률, M: 보수율, A: 면적[m²]

필요 등수 산출

N = E·A / (F·U·M)

설계에서 가장 자주 쓰는 변환식

조명 효율

η = F / P [lm/W]

P: 소비전력[W], LED: 80~200 lm/W, 백열등: ~15 lm/W

광원 종류와 LED 특성

💡 광원별 효율 비교

① 백열등: 10~15 lm/W, 수명 1,000h, 연색성 Ra≈100

② 형광등: 60~100 lm/W, 수명 10,000h, 연색성 Ra≈80

③ LED: 80~200 lm/W, 수명 30,000~50,000h, 연색성 Ra≈80~95

④ 나트륨등(고압): 80~140 lm/W, 수명 24,000h, 도로조명에 사용

색온도와 연색성

색온도 [K] / 연색지수 Ra

주광색(5,000K이상), 백색(4,000K), 전구색(3,000K) — Ra가 높을수록 실물 색 재현↑

⚡ LED 장점 (시험 핵심)

① 고효율·장수명·저발열

② 즉시 점등 (예열 불필요)

③ 조광(dimming) 용이 → 에너지 절감

④ 수은 미포함 → 환경 친화적

시험 포인트 총정리

역제곱법칙

E = I/r²

거리 2배 → 조도 1/4

광속법

N = EA/(FUM)

등수 산출 필수 공식

🎯 시험 포인트

① 광속(F, lm)·광도(I, cd)·조도(E, lx)·휘도(L, cd/m²) 단위 구별

② 점광원 수평면 조도: E = I·cos³θ/H² (cos³ 주의)

③ 광속법에서 보수율 M은 0.6~0.8 (오염·노화 고려)

④ 조명률 U는 실지수(Room Index)에 의해 결정

⑤ LED 관련 문제: 효율(lm/W), 수명, 색온도, 연색성 비교 출제