조명 이론·설계는 조도·광속·휘도 같은 광학량으로 등수와 배치를 정하는 계산 단원이에요. 점광원 조도와 광속법 평균 조도가 기본이고, 건물 전력의 상당 부분이 조명이라 에너지와도 연결돼요. 높이·반사·보수율이 결과에 큰 영향을 줘요. 광원 높이 슬라이더로 조도 분포가 어떻게 변하는지 확인해 봐요.
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
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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